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Gélatine
Pour les articles homonymes, voir Gélatine (homonymie).La gélatine est une substance solide translucide, transparente ou légèrement jaune, presque sans goût et sans odeur, obtenue par l'ébullition prolongée de la peau animale et des tissus conjonctifs. Elle possède de nombreuses applications dans le domaine culinaire, de la médecine ou de l'industrie.
En outre, la gelatine est considérée comme un ingrédient en termes d'étiquetage (norme européenne[1]) et non pas comme un additif, c'est pourquoi elle n'a pas de numéro E. On peut néanmoins encore la trouver avec l'attribut E441, puisqu'elle reste considérée par certaines firmes agro-alimentaires comme un additif gélifiant.
Sommaire
Propriétés physiques
La gélatine est un produit protéiné obtenu par hydrolyse partielle du collagène extrait de la peau, des os, des cartilages, des ligaments, etc. Les liaisons moléculaires entre les brins de collagène sont alors brisés. La gélatine fond lorsqu'elle est chauffée et se solidifie lorsqu'elle est refroidie. Mélangée à de l'eau, elle forme un gel colloïdal semi-solide.
Production
À l'échelle industrielle, la gélatine est fabriquée à partir de sous-produits de l'industrie du cuir et de la viande, principalement la peau des porcs, les os des porcs et des bovins, ou les dépouilles de bovins. Les phoques et les requins sont aussi d'excellentes sources de collagène. Contrairement à l'idée reçue, la corne n'est pas utilisée. Les matériaux bruts sont préparés par des procédés de séchage, des procédés acides et des procédés basiques, qui sont employés pour extraire le collagène, ce qui peut prendre plusieurs semaines. La production mondiale est de l'ordre de 250 000 tonnes par an.
Le maintien à ébullition de certains cartilages ou os permet d'obtenir de la gélatine dissoute dans l'eau. Suivant sa concentration, le bouillon obtenu peut former naturellement une gelée par refroidissement. C'est un procédé utilisé par exemple dans la préparation du pot-au-feu.
Le processus de fabrication de la gélatine consiste en trois étapes :
- des prétraitements pour préparer la matière brute à l'étape d'extraction et pour éliminer les impuretés qui pourraient avoir des effets négatifs sur les propriétés physico-chimiques de la gélatine finale,
- l'étape d'extraction, effectuée principalement avec de l'eau chaude ou des solutions d'acide diluées, pour hydrolyser le collagène en gélatine,
- les traitements de raffinement incluant la filtration, la clarification, l'évaporation, la stérilisation, le séchage, le broyage et le tamisage.
Prétraitements
Si le matériau brut de la production est des os, des solutions diluées d'acide sont utilisés pour éliminer le calcium et les minéraux similaires. S'il s'agit de peau ou de cuir, les prétraitements les plus importants sont le lavage, l'arrachage des poils et le dégraissage.
De l'eau chaude ou différents solvants peuvent être utilisés pour dégraisser. Le taux de graisse ne devra pas excéder 1 % avant la première étape d'extraction.
Le matériau brut est préparé pour l'extraction par trois méthodes différentes : l'acide, l'alcali ou les traitements enzymatiques :
- le traitement à l'acide est particulièrement utilisé pour des matériaux moins réticulés comme le collagène de la peau de porc. Il dure normalement de dix à quarante-huit heures. La gélatine obtenue est appelée gélatine type-A.
- le traitement à l'alcali est utilisé pour des collagènes plus complexes comme ceux du cuir de bovin. Ce processus nécessite normalement plusieurs semaines. Son objectif est de détruire les réticules chimiques encore présents dans le collagène. La gélatine obtenue est appelée gélatine type-B.
- les traitements enzymatiques sont relativement nouveaux et présentent des avantages par rapport au traitement à l'alcali : le processus est rapide, le rendement est pratiquement de 100 %, la gélatine est plus pure et les propriétés physiques de la gélatine obtenue sont meilleures.
Extraction
Le collagène partiellement purifié est converti en gélatine par extraction avec soit de l'eau soit des solutions d'acide à des températures adaptées. Tous les processus industriels utilisent un pH neutre ou acide car un pH basique accélère la conversion mais favorise les processus de dégradation. La concentration en acide varie cependant selon les processus. L'extraction se déroule en plusieurs étapes et la température augmente généralement dans les dernières. Cette procédure assure une dégradation thermique minimale de la gélatine extraite.
Raffinement
Cette étape permet la filtration, la clarification, l'évaporation, la stérilisation, le séchage, le broyage et le tamisage de la gélatine obtenue. Ces opérations dépendent de la concentration et du type de gélatine. Pour minimiser la dégradation, la température est limitée tant que possible et les processus sont rapides.
Gélatine comestible
La gélatine comestible est vendue sous forme de feuillets, de granules ou en poudre. Certaines formes peuvent être ajoutées directement dans la préparation culinaire, d'autres nécessitent un trempage préalable dans de l'eau.
Des variétés particulières de gélatine peuvent être préparées à partir de poisson ou de certains animaux de manière à être halal ou kasher. Les végétariens ou les végétaliens peuvent utiliser d'autres produits tels l'agar-agar, la pectine ou le konjac (parfois nommé de manière incorrecte « gélatine végétale »). Ces produits, des glucides, et la gélatine, formée de protéines, sont totalement différents d'un point de vue chimique. Cependant, le nom gélatine est parfois utilisé pour qualifier tous les types de gels et de gelées, mais, de manière correcte, le terme ne s'applique qu'aux produits issus de protéines animales. Il n'existe pas de gélatine d'origine végétale.
Utilisations
Son usage le plus connu est sans doute celui d'agent gélifiant en cuisine. De la gélatine de différents types et de différentes qualités est utilisée dans un grand nombre d'applications, dans le domaine alimentaire comme pour des produits non-alimentaires.
Usages alimentaires
Œufs en gelée
Un grand nombre de produits alimentaires contiennent de la gélatine, comme par exemple le Jell-O, les aspics ou la guimauve. La gélatine peut être utilisée comme épaississant, stabilisant ou agent texturant dans des produits comme les crèmes glacées, les confitures, les yaourts, la margarine… Elle est également utilisée dans les produits allégés pour stimuler la sensation de gras en bouche et créer du volume sans ajouter de calories.
La gélatine est utilisée pour éclaircir des jus, notamment le jus de pomme, ainsi que le vinaigre.
Dans l'industrie
Capsule de médicament en gélatine- La gélatine est l'un des principaux constituants des gélules contenant des médicaments.
- Elle est utilisée pour maintenir les cristaux d'halogénure d'argent en émulsion dans quasiment tous les films photographiques. Malgré de nombreux efforts, aucun substitut n'a été mis au point qui présente la même stabilité et le même coût faible que la gélatine.
- Elle est utilisée comme agent enrobant ou pour la séparation de certaines substances. Elle rend le β-carotène soluble dans l'eau, ce qui permet d'obtenir une couleur jaune pour de nombreuses boissons.
- Elle est utilisée comme agent collant pour les têtes d'allumettes et le papier de verre.
- Certains produits cosmétiques contiennent un dérivé de la gélatine, le « collagène hydrolysé ».
- Utilisée comme durcisseur de surface, elle permet de rendre plus lisse le papier d'impression brillant ou les cartes à jouer, et de maintenir les plis du papier crépon.
- La gélatine est utilisée pour la clarification des vins par collage. Du gel de silice et des tanins peuvent être utilisés en complément.
Autres usages
- Les blocs de gélatine sont utilisés pour simuler les tissus humains sous forme de cibles pour le test des armes à feu ou des munitions.
- Elle est utilisée en natation synchronisée pour maintenir les cheveux au cours de l'évolution.
Propriétés médicales
Pendant des décennies, la gélatine a été présentée comme une source de protéines. Elle avait également la réputation d'agir comme fortifiant pour les ongles et les cheveux. Cependant, il n'existe que très peu de résultats scientifiques pour soutenir cette hypothèse, qui sont plutôt liées aux techniques de marketing efficaces utilisées dans les années 1890. En fait, le corps humain produit en quantités importantes les protéines constituant la gélatine. De plus, les problèmes de fragilités des ongles sont plus liés à un manque d'humidité qu'à celui de protéines.
Bien que la gélatine soit constituée à environ 98-99 % (en poids à sec) de protéines, le corps humain n'est pas capable de l'utiliser directement. Elle possède donc une valeur nutritionnelle particulièrement faible. Les acides aminés constituant la gélatine sont : la glycine (21 %), la proline (12 %), l'hydroxyproline (12 %), l'acide glutamique (10 %), l'alanine (9 %), l'arginine (8 %), l'acide aspartique (6 %), la lysine (4 %), la sérine (4 %), la leucine (3 %), la valine, la phénylalanine et la thréonine (2 %), l'isoleucine et l'hydroxylysine (1 %), la méthionine et l'histidine (< 1 %) et la tyrosine (< 0,5 %). Ces valeurs sont variables (surtout pour les constituants minoritaires) et dépendent de la source de matériaux bruts et de la technique de préparation.
La gélatine contient un taux inhabituellement élevé d'acides aminés non essentiels, la glycine et la proline (qui sont produits par le corps humain), tout en étant déficitaire en acides aminés essentiels (non produits par le corps humain). C'est l'un des rares aliments dont la consommation exclusive occasionne un déficit en protéines. Elle ne contient pas de tryptophane et est déficitaire en isoleucine, thréonine et méthionine. Quelques personnes moururent des suites de malnutrition dans les années 1970, tout en suivant un régime très populaire de « protéines liquides ».
Sécurité alimentaire
Des règlementations strictes s’appliquent à toutes les étapes du processus de fabrication de la gélatine. Celle-ci est produite à partir de matières premières naturelles provenant d’animaux examinés et homologués pour la consommation humaine par les autorités vétérinaires. Les règles sanitaires relatives aux matières premières fraîches sont appliquées et chaque lot de matière première livré à l'usine de fabrication est immédiatement vérifié et documenté.
Au delà de la qualité des matières premières, le processus de production constitue en lui-même une mesure efficace d'assurance qualité. Dans le processus de production, un système de surveillance complet assure que des risques potentiels sont réduits à leur minimum. Aux États-Unis, l'Organisme de certification des aliments et des médicaments (FDA - Food and Drug Administration) a étudié depuis 1997, avec l'appui du Comité Consultatif TSE, le risque potentiel de transmission à l’homme de maladies animales, et plus particulièrement de l’encéphalopathie spongiforme bovine (BSE). Cette étude a scientifiquement prouvé que le procédé de fabrication de gélatine constitue une barrière efficace contre la prolifération de possibles prions BSE.
Les tests se sont appuyés sur un scénario catastrophe dans lequel la matière première provenait de bétail contaminé par le BSE. Aucun prion BSE n’a pu être détecté dans la gélatine produite quelle que soit la méthode industrielle utilisée. Les injections de ces gélatines dans le cerveau d'animaux expérimentaux n’ont pas permis de reproduire le BSE.
À la suite à ces expériences, le FDA a confirmé la sécurité de la gélatine issue d’os bovins. Préalablement au FDA, le Comité de pilotage Scientifique (SSC - Scientific Steering Committee) de l'Union Européenne a réaffirmé en 2003 que le risque associé à la gélatine d’os bovins était quasi nul. En 2006, l’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) a entériné l'avis du SSC et confirmé que le risque de BSE lié à la gélatine d’os était très réduit et qu'il n'y avait aucune raison d’exclure le crâne et les vertèbres des bovins âgés de plus de 12 mois des matières premières utilisées dans sa fabrication.
Tous les fabricants sérieux de gélatine suivent aujourd'hui le système de qualité ISO 9001 afin d’être conformes à l’ensemble des standards de production et de qualité physique, chimique, microbiologique et technique exigés. Ainsi, toutes les étapes de fabrication respectent les règles internationales et des paramètres de qualité spécifiques aux clients et sont garanties et documentées. Pour les gélatines de catégorie pharmaceutique, les règles strictes du FDA et du CPMP Européen et de la Pharmacopée Européenne doivent être appliquées. Un point détaillé des dispositions réglementaires relatives à la production de gélatine est disponible dans le « Gelatine Handbook » (Schrieber et Gareis, 2007), en pages 99-101.
Tabou alimentaire
La consommation de gélatine est haram selon l'islam si elle provient de porcs ou même d'autres animaux (car les animaux doivent être abattus selon le rite islamique), mais d'autres sources Islamiques rendent licite la gélatine puisqu'elle a subi des transformations.
Elle est aussi interdite, non casher, dans le Judaisme, provenant du porc ou de tout autre animal.
Histoire (XIX° siècle)
Suite à la Révolution française, pour palier les disettes, l'administration chercha à promouvoir de nouveaux types d'aliments. Le chimiste Joseph d'Arcet s'enthousiasma particulièrement pour la gélatine. De nombreuses recherches furent faites à la suite, en particulier de 1841 à 1846 par Claude Bernard, sur les conseils de son maître Magendie, qui avait démontré la nécessité d'une source externe d'élément azoté. Ces expériences furent peu concluantes, mais c'est seulement au début du XX° siècle que la raison en fut comprise, c'est à dire l'absence dans la gélatine d'acides aminés "essentiels" (non fabriqués par l'organisme). [2]
Notes et références
- ↑ (en) Food Additives approved by the EU - European Food Information Council [pdf]
- ↑ Grmek, Le legs de Claude Bernard, chapitre "les expériences sur lui-même"
Annexes
Articles connexes
Liens externes
- (en) Gelatin Production and Prion Theory - Dr. Roland Heynke, General Information about Gelatin and Mad Cow Disease including references to various studies
- (en) Gelatin Food Science - Dr Bernard Cole
- (en) Inactivation of the bovine-spongiform-encephalopathy (BSE) agent by the acid and alkali processes used in the manufacture of bone gelatine - Grobben, A. H.; Steele, P. J.; Somerville, R. A.; Taylor, D. M., Biotechnology and Applied Biochemistry (2004), 39, 329-338 - Login nécessaire [pdf]
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