Additifs alimentaires : Les lécithines - Julien Tap

Jonathan AboironElise HameuryTuteur : Emeline RouxAdditifs alimentaires : LeslécithinesRESUMÉFévrier 2004- 1 -

Les additifs sont des substances chimiques ajoutées intentionnellement à certainsproduits alimentaires dans le but d’améliorer les qualités organoleptiques du produit, saconservation… Ils sont très nombreux et classés suivant leurs propriétés qui sont très variées :conservateurs, colorants, texturants, arômes, émulsifiants.Parmi les émulsifiants, on peut trouver les lécithines. D’une manière générale, ellessont extraites des matières grasses végétales. Ajoutées aux aliments, les lécithines permettentde mélanger deux phases non miscibles comme l’eau et l’huile. Cela forme une émulsion.L’utilisation des additifs est très réglementée et les lécithines n’y échappent pas.Néanmoins, la réglementation reste assez permissive sur l’utilisation des lécithinespuisqu’elles ne présentent pas de risque pour la santé. Cependant, l’émergence des OGM etles nouvelles directives européennes sur le sujet oblige les fabriquant à noter la présence delécithine sur l’étiquetage, à fortiori si elle provient de plantes OGM.Mots clés :AdditifÉmulsifiantsLécithinesÉmulsionRéglementéeÉtiquetage- 2 -

SommaireSommaireIntroduction 1I. La lécithine des molécules émulsifiantes 2A. La lécithine : molécule 21. Définition .....................................................................................................................22. La chimie des lécithines............................................................................................2B. Les propriétés émulsifiantes 3C. La fabrication 4II. La réglementation 7A. La réglementation 71. La quantité ...................................................................................................................72. La nature ......................................................................................................................83. La pureté ......................................................................................................................8B. Moyens de contrôle 9C. Le marché 9III. Quelques exemples en Industrie Alimentaire 11A. Les margarines 121. Procédé de fabrication.............................................................................................122. Intérêt de la lécithine ............................................................................................13B. Les crèmes glacées 141. Procédé de fabrication ...........................................................................................142. Intérêt de la lécithine ............................................................................................15C. Le chocolat 161. Procédé de fabrication............................................................................................162. Intérêt de la lécithine ............................................................................................19- 3 -

IV. Effets sur la santé 19A. Les bienfaits 19B. Les problèmes soulevés 22Conclusion 25Bibliographie 26- 4 -

IntroductionLes émulsifiants sont des agents très largement utilisés dans l’industrieagroalimentaire. Leur particularité est de stabiliser des systèmes alimentaires complexesmettant en jeu des phases non-miscibles (exemple : l’eau et l’huile).Tout au long de ce rapport, nous allons vous présenter un de ces agents émulsifiants :la lécithine. Cette dernière est la molécule émulsifiante la plus répandue dans la fabrication deproduits alimentaires (mayonnaise, pâtisserie, chocolaterie…). Au niveau européen, elle estclassée comme émulsifiant E322 [1].Pour cela dans une première partie, nous vous présenterons la structure ainsi que lespropriétés physico-chimiques des lécithines. Dans une deuxième partie, nous parlerons duproblème de la réglementation de l’ajout de lécithine dans un produit alimentaire. Dans unetroisième partie, nous vous montrerons quelques exemples d’utilisation de lécithines en tantqu’additif alimentaire. Enfin, pour terminer, nous aborderons le thème de la santé, en parlantd’une part des effets bénéfiques de la lécithine et d’autre part, du problème soulevé par leslécithines de soja issues de transformation génétique.- 1 -

I. La lécithine des molécules émulsifiantesA. La lécithine : molécule1. DéfinitionLes lécithines sont des lipides contenant du glycérol et de l’acide phosphorique Ellessont présentes dans tous les tissus animaux et végétaux (très abondantes dans le cerveau et lejaune d’œuf)[2].2. La chimie des lécithinesElles font parties des lipides conjugués, qui se distinguent par la présence dans lamolécule d’une substance autre que les acides gras et alcools. Et plus précisément des lipidesphosphorés appelés phospholipides ou phosphatides. Ce groupe comprend en plus deslécithines dont la base est la choline, les céphalines (ayant pour base la colamine), lessphingomyélines et les acides phosphatidiques (ne contenant pas d’azote). Comme nousl’avons précisé dans la définition, la lécithine est composée du glycérol et de l’acidephosphorique (figure 1) donc il s’agit d’un phosphoglycéride. Les phosphoglycéridescontenant la choline (alcool azoté) sont appelés phosphatidylcholines ou lécithines. [3]Les formules générales des lécithines sont les suivantes :R et R' =acides g rasCO CO RX=cholineCH 2CH 2N + (CH 3) 3H C O CO R'H 2ou éthanolamineCH 2CH 2NH 3+H 2C O P O XglycérolOOHou inositoleOOH OHOHOHOHFigure 1 : Formules générales de la lécithine [4]- 2 -

B. Les propriétés émulsifiantesLa lécithine est utilisée dans l’alimentation en tant qu’émulsifiant, elle permet derendre homogène une solution comprenant plusieurs phases non-miscibles, elle permet parexemple de mélanger de l’huile avec de l’eau. Les molécules de lécithines comportent un pôlelipophile et un pôle hydrophile, elles sont donc amphiphiles.N(CH 3) 3+CH 2CH 2GroupementpolaireHydrophileOOPOOFigure 2 :Structure de lamolécule delécithine [5]CH 2CH CH 2OCOOCOGroupementapolaire ouqueuehydrophobe= lipophileRR'Les molécules vont se positionner de manière à former des micelles (figure 3) sousl’effet d’interactions hydrophobes. D’après POLONOVSKI : « Ces composés ont comme lessavons une structure micellaire dans l’eau, permettant l’émulsion de substances hydrophobesmasquées dans la phase lipophile. Inversement la solubilisation dans les solvants apolaires desubstances hydrosolubles peut s’expliquer par la formation de micelles inverses masquant àl’intérieur les fonctions hydrophiles ». [3]MicelleMicelle inversePhaselipophilecontenant lessubstanceshydrophobesPhasehydrophilecontenant lessubstanceslipophobesFigure 3 : Micelles, responsable de l'émulsion [5]Les propriétés des lécithines peuvent être améliorées par des modifications chimiques(hydrogénation, acylation, phosphorylation). Les principales lécithines commercialisées pour- 3 -

les produits alimentaires (pour animaux) sont hydroxylées et acétylées. Il est possibled’améliorer leur pouvoir émulsifiant par hydroxylation en présence d’eau oxygénée ou paracétylation. Les lécithines hydroxylées seront blanchies (elles sont brunes à la base) et aurontperdu leur intérêt nutritionnel par oxydation des caroténoïdes. L’acétylation est réalisée aucours du raffinage par ajout de l’anhydride acétique. Elle conduit à l’enrichissement deslécithines en lipides anioniques plus hydrophiles et augmente leurs propriétés émulsifiantes[6].C. La fabricationLes lécithines utilisées en industrie agroalimentaire proviennent de trois originedifférentes : les lécithines naturelles extraites de l’œuf, les lécithines naturelles extraites d’huile, les lécithines de synthèse.Pour les deux premiers types, l’utilisation nécessite une étape d’extraction, alors quedans le dernier cas, les lécithines sont synthétisées.Les techniques d’extraction des lécithines à partir du jaune d’œuf, des différents tissusanimaux ou bien encore des graisses et huiles végétales, sont assez nombreuses. Raffinage des huiles : dans le domaine del’alimentaire les lécithines utilisées sont principalement issues du raffinage deshuiles et corps gras (le plus souvent l’huile de soja). Il s’agit ainsi d’un sousproduitdes huileries, comme nous le montre le schéma d’extraction suivant :Eau chaudeHuileDémucilaginationAgitation à 60°CLécithines brutesDéshydratation souspression réduite à70°CLécithineFigure 4 : Extraction de la lécithine à partir de l'huile [3]À partir de l’huile de raffinage ainsi extraite on obtient les lécithines commerciales(figure 4). En ajoutant 1 à 3 % d’eau, la solubilité des phospholipides présents dans l’huile,diminue. Les mucilages vont gonfler au contact avec l’eau et former une suspension aqueuse- 4 -

de phosphatides bruts, il s’agit de la démucilagination ou délécithination. Les lécithines del’huile pourront ainsi être soustraites. On obtient alors des lécithines constituées d’un mélangede phospholipides (50%), triglycérides (35%) et glycolipides (10%). Il existe aussi dans lecommerce des lécithines déshuilées plus pures qui ne contiennent que des phospholipides etdes glycolipides. [3]Les phospholipides et glycolipides présents dans la lécithine sont très variés selon lesconditions de culture ou de raffinage du végétal et de l’espèce végétal, comme nous le montrele tableau 1 suivant :Tableau 1: Composition d’une lécithine de soja déshuilée (en % du poids des lipides retrouvés) [6]Ester de stérol glycolyse 4,3Monogalactosyldiglycéride 0,8Digalactosyldiglcéride 3,0Autres glycolipides 6,4N-Acyl phosphatidyléthanolamine 2,2N-Acyl lysophosphatidyléthanolamine 10,4Phosphatidyléthanolamine 14,1Phosphatidylglycérol 1,0Phosphatidylcholine 33Phosphatidylinositol 16,8Acide phosphatidique 6,4Phosphatidylsérine 0,4Lysophosphatidyléthanolamine 0,2Lysophosphatidylcholine 0,9Grâce à la rapidité des avancées technologiques, il est aujourd’hui possible de trouverdes lécithines produites uniquement par procédés physiques. Il s’agit d’une microfiltrationtangentielle, l’huile passe à travers le module de filtration (tubulaire, plan, spiralé, ou fibrescreuses), et les molécules de lécithine sont retenues par les pores d’une membraneadaptée [7]. Jaune d’œuf : la lécithine peut également être extraite àpartir du jaune d’œuf selon le protocole suivant (figure 5):Dissous dans l’alcool + alumine- 5 -

SolubleMélange1 L de jauned’oeufInsoluble(Sphingomyélines)SolutionEtheranhydrePrécipitationPrécipité3 L d’alcool à35°CLECITHINECentrifugationPrécipitéPhase étherAcétonePhasehydroalcooliqueCdCl 2PrécipitationPrécipité1 vol. d’étherEauAlcool méthyliquechlorhydriqueSolution,lipides nonphosphorés,pigmentsPrécipitationRéfrigérationà 4°Cune nuitCdCl 22 L d’alcoolÉbullitionSuspensionCentrifugationPrécipité2 Ld’alcoolÉbullitionSuspensionCentrifugationPrécipité2 Ld’alcoolÉbullitionSuspensionCentrifugationFigure 5 : Extraction de la lécithine à partir de jaunes d’œuf [3] Synthèse de lécithine : En 1883, HUNDESHAGEN semble avoirréalisé la première synthèse des lécithines suivi de GILSON en 1888. Mais leurs produitsétaient impurs car leur hydrolyse ne libérait pas les produits caractérisant les lécithinesnaturelles. Les synthèses modernes, de BAER et ses collaborateurs [6], permettent d’obtenirdes phospholipides dont la plus grande partie serait du type « naturel » si on effectue- 6 -

l’acylation avant la phosphorylation sur le glycérol (figure 6), le glycérol est obtenu parglycolyse à partir de l’huile de colza hydrogénée.glycérolCH 2OHCHOHCH 2OH+RR'COOHCOOHestérificationacylationH 2CHCOOCH 2OHCO R phosphorylationCO R' et introductionde la cholinelécithinehydroxyle protégéFigure 6 : Synthèse de la lécithine [3]Un mélange contenant des glycérides (4%), des phospholipides neutres (1%), des selsd’ammonium d’acide phosphatidique (40%) et des sels d’ammonium d’acide phosphorique(5%), est obtenu.Elles ont pour avantage de ne pas avoir de saveurs désagréables, d’être un produit plusrigoureusement standardisé et d’être plus efficace. [3 et 6]II.La réglementationA. La réglementation1. La quantitéComme tous additifs, l’ajout de lécithine est soumis à des règles. D’après la directive95/2/CE du 20 février 1995, JOCE n°L61 du 18 mars 1995 [1], la quantité maximale delécithines dans les huiles et matières grasses non émulsionnées d’origine animale ou végétale(à l’exception des huiles vierges et des huiles d’olives) est de 30g/L [1]. Elles sont autoriséesdans de nombreux aliments, des aliments pour nourrissons et enfants en bas âge [4], auxdenrées alimentaires certifiées biologiques. Pour chaque type d’aliment la dose maximaleautorisée varie : Les préparations pour les nourrissons en bonne santé et les préparationspour nourrissons et enfants en bas âge à des fins médicales doivent contenir 1 g/L maximumde lécithine,- 7 -

Certains aliments (biscottes, biscuits et aliments à base de céréales) desevrage pour nourrisson et enfant en bas âge en bonne santé doivent contenir au maximum de10 g/kg de lécithine. [1]Pour tous les autres produits aucune quantité maximale n’est pas spécifiée (quantumsatis). De plus il faut noter qu’aucune dose journalière admissible (DJA) n’est spécifiée.Les lécithines de synthèse sont interdites en France parce que les produits obtenus necontiennent pas que la lécithine naturelle mais elle est autorisée dans d’autres pays comme lesU.S.A. et la Grande-Bretagne (où elle est principalement utilisée dans plus de 40 % duchocolat).2. La natureAu niveau de l’utilisation des lécithines une autre restriction existe, cette fois-ci plusdu point de vue de la quantité mais de la nature des lécithines utilisées. En effet, la lécithinede soja modifiée par acétylation et hydrolyse enzymatique (voir I.B) est seulement autoriséedans l’alimentation animale en tant qu’émulsifiant. Cette autorisation fut accordée car d’aprèsl’agence française de sécurité sanitaire des aliments (A.F.S.S.A.), l’identité et lacaractérisation de la lécithine modifiée est correctement décrite, la composition moyenne de lalécithine modifiée ( % en phospholipides, triglycérides, glycolipides, acides gras, glucides,diglycérides et lysophospholipides) permet de conclure à l’absence de nouveaux constituantspar rapport à la lécithine native et des essais zoologiques ont montré l’efficacité de la lécithinemodifiée par rapport à un émulsifiant de synthèse et l’absence d’effet toxique ou néfaste.[8]3. La puretéLa législation est précise en ce qui concerne les critères de pureté des lécithines. Cescritères de puretés sont les suivants :- Les substances insolubles : les lécithines ne doivent pas contenir moins de60% de substances insolubles dans l’acétone et lorsqu‘elles sont hydrolysées pas moins de56%. Il ne doit pas avoir plus de 0,3% de substances insolubles dans le toluène (hydrocarburede la série benzénique, employé comme solvant [2]).- Les matières volatiles : par dessiccation pendant une heure à 105°C il estpossible de déterminer sa teneur en matières volatiles, qui ne doit pas dépasser 2%.- 8 -

- Indice d’acide : il est déterminé à partir de son taux d’hydroxyde depotassium, sa teneur ne doit pas dépasser 35mg/g et 45mg/g lorsqu’il s’agit de lécithineshydrolysées.- Indice de peroxyde : il doit être inférieur ou égal à 10 milliéquivalent/kg.[1]B. Moyens de contrôleAfin de connaître la teneur en lécithines et de savoir s’il s’agit de lécithines naturellesou synthétiques dans un aliment, on peut utiliser divers procédés. On peut notamment lesdoser par gravimétrie puisqu’elles ont une faible solubilité dans l’acétone. De plus, leslécithines étant des phospholipides, on peut doser le phosphore par colorimétrie,spectrométrie d’absorption atomique ou par spectrométrie d’émission. [9]Les industriels ont deux programmes correspondant à deux types de démarches visantà s’assurer de la qualité de la lécithine produite [10]:✔ IP : origination de la fève achetée au Brésil dans une région déterminéesans culture d’OGM et donc sans contamination ; Ceci est contrôlé sur les semences et sur lalécithine après fabrication par PCR.✔ IPM : contrôle à partir de l’achat des semences, contrôle de chaquerécolte, de chaque camion par test ELISA et test à chaque étape de fabrication et sur le produitfini par PCR.C. Le marchéDe nombreux produits alimentaires sont constitués d’une dispersion de gouttelettesd’une substance dans une autre non miscible. Il est donc nécessaire de les stabiliser par ajoutd’émulsifiants et/ou de surfactants.La classe des émulsifiants peut être divisée en quatre grandes catégories : leslécithines, les mono et diglycérides d’acides gras, datem (esters d’acide gras surtout utilisé enpanification), et les autres.La répartition du marché entre ces derniers est la suivante :- 9 -

Part de marché des principaux émulsifiants en EuropeLécithines%9%Mono 35% et diglycérides d'acides gras32%DatemAutresFigure 7 : Part du marché des émulsifiants en EuropeComme nous montre la figure 7, la lécithine, est le premier des émulsifiants utilisés. Il existequatre grands groupes qui sont les principaux fournisseurs de lécithine [10]. Il s’agit de :✔ Cargill dont le chiffre d’affaire est de 50,8 milliards $ en 2002. Ilemploie 100 000 personnes dans le monde, réparties sur 1000 implantations quicorrespondent à l’agriculture, la transformation de la matière première et au négoce. Cegroupe possède une sous filière, Cargill Lecithin qui fabrique et transforme la lécithine. Cetteentreprise est la première du secteur de trituration du soja. Elle fabrique des lécithines aussibien marquées OGM que non OGM mais ces dernières sont les plus produites et les plusmises en valeurs notamment grâce au suivi instauré (voir II B). Ainsi, les lécithines déshuilées(sans triglycérides ni glycolipides) suivies par la démarche IPM est le produit le plus aboutit.✔ Helm AG, qui est devenu le fournisseur exclusif de l’Europe. La raisonen est simple, c’est une entreprise qui est la première pour ce qui est de la production delécithine de soja. D’autre part les millions de tonnes de fèves de soja traitées par an le sont demanière à avoir une extraction idéale, optimale ce qui permet de garantir que ses produits sontnon OGM (certifiés CertID-le document Transaction Certificate of Compliance attestant de latraçabilité du produit).✔ Northland, quant à lui, s’est spécialisé dans la production de lécithinepour une utilisation biologique. En effet, cette entreprise se passe de solvants comme l’hexaneou l’acétone pour extraire la lécithine ce qui lui permet de fabriquer un produit dit « bio »,utilisable par les fabricants de produits biologiques.- 10 -

✔ Et enfin Norte rebaptisé Lasenor à la suite d’une alliance, produit deslécithines de soja, de tournesol et de colza non OGM.III. Quelques exemples en Industrie AlimentaireComme nous avons pu le voir précédemment les émulsifiants et notamment leslécithines sont des composés amphiphiles dont la structure chimique comporte à la fois desfonctions hydrophiles et des fonctions hydrophobes. Cette structure chimique particulière leurconfère la capacité de s’absorber aux interfaces huile/eau et d’assurer ainsi la stabilité desémulsions. Ces propriétés ont des conséquences importantes aussi bien sur les propriétésorganoleptiques et la conservation des aliments que sur la transformation des matièrespremières entrant dans la composition des aliments. C’est pourquoi les lécithines possèdent denombreuses propriétés utiles dans le domaine de l’alimentaire.Elles sont utilisées comme antioxydant (propriété qui proviendrait de la présence detraces de tocophérols, ou vitamine E, présentes dans l’huile de support) mais le plus souventemployées pour ses propriétés émulsifiantes précieuses qui diminuent la tension de surface del’eau, permettant ainsi le mélange des graisses et des huiles avec l’eau. Les lécithines ne sontque partiellement solubles dans l’eau, mais elles s’hydratent rapidement pour former desémulsions. Elles servent aussi comme agent anti-moussant pour la production de levure et debetterave à sucre [11], agent de traitement des farines, stabilisants et support pour lescolorants, agent d’enrobage pour les fruits. [4] Par conséquent, elles sont utilisées dans denombreux aliments, dont en voici quelques exemples dans le tableau 2 : [6]Tableau 2 : Exemples d'utilisation des lécithines en alimentaire- 11 -

Utilisation Action Concentration PropriétésMargarineChocolaterieEmulsifiant eau dansl’huileAgent diminuant leséclaboussuresAgent antibrunissantRéduit la viscosité parmouillageet dispersion0,12 à 0,5 % La concentration dépenddes exigences du point devue stabilité de l’émulsionet du type de la lécithineutilisée0,3-0,5% Plus efficace et de meilleurprix de revient que lebeurre de cacaoProduit de laboulangerie et dela biscuiterieModifie lescaractéristiques du glutende la farineAgent mouillantEmulsifiant et0,1-0,3% parrapport à la farineIl existe des farinescontenant de la lécithine.La lécithine préserve lastabilité du painantioxydantProduit deAgent mouillant etVariableUtilisée dans l’industrieconfiserieantioxydantdes caramels et duchewing-gum. Facilite lemélange de sucre, graisseset eauAlimentationAgent émulsifiantVariableUtilisée dans les alimentsanimaleAgent antioxydantPropriété nutritionnellepour le bétail (volaille).Laits reconstitués (veaux)Parmi ces exemples, nous avons décidé de traiter le cas de la margarine, du chocolat etdes crèmes glacées.A. Les margarines1. Procédé de fabricationLa fabrication de la margarine ne fait intervenir que des opérationsphysiques (mélange, émulsification, refroidissement, cristallisation…). Sa- 12 -

fabrication se déroule en plusieurs étapes : La préparation de la phase graisseuse : les matières premièressont les huiles et les graisses, par exemple l'huile de tournesol. La phase graisseuse estconstituée d'un mélange d'huiles végétales et d'une certaine quantité de graisses solides oud'huiles hydrogénées.. L'aspect délicatement jaune est dû au carotène (ou provitamine A),tandis que des arômes naturels affinent le goût et que les vitamines améliorent la valeurnutritionnelle du produit [12]. La phase aqueuse : elle contient du lait écrémé ou du petit-lait et del'eau pasteurisée. On y ajoute du sel (pour rehausser le goût) et, parfois, de l'acide citrique(pour corriger le degré d’acidité, donner un goût frais au produit et enfin, prolonger son tempsde conservation) [12]. La préparation de l’émulsion : Elle se fait le plus souvent à l’aided’une pompe pour bien proportionner les deux phases. L’agitation qui suit est importante pourbien disperser et de manière fine la phase aqueuse dans la phase graisseuse [12]. Le refroidissement rapide et la cristallisation : C’est la dernièreétape de la fabrication de la margarine. L'émulsion ainsi préparée est envoyée dans le cylindrerefroidisseur où sous l'effet du froid intense de l'ordre de 15°C qui provient des parois elle sefige et cristallise. Au milieu du cylindre tourne un arbre muni de couteaux qui raclent cettemince pellicule de l'émulsion qui se détache et quitte ce cylindre pour le cylindre dumalaxage, grâce à ce traitement postérieur le produit acquiert ses propriétés plastiques et unehomogénéité convenable. Après ces opérations, la margarine est envoyée au conditionnement.La margarine empaquetée est conservée dans des chambres de stockage. La durée de stockagevarie entre un minimum nécessaire pour la stabilité des produits et à un maximum compatibleavec la conservation des qualités organoleptiques. La margarine est conditionnée soit dans despots ou barquettes en plastique soit enveloppé dans un emballage adéquat [13].2. Intérêt de la lécithineLa margarine est une émulsion de type eau dans huile qui comprend donc deux phasesessentielles : la phase continue ou grasse (80%) et la phase aqueuse dite dispersée. Ces deuxphases étant non miscibles, il est difficile de les mélanger et surtout de garder ce mélangestable, les deux phases se sépareront. Ceci est dû aux forces d’interactions hydrophobes quirendent, de façon thermodynamique, le mélange impossible. C’est pour cela que l’utilisation- 13 -

des émulsifiants est importante puisque ces molécules vont permettre d’abaisser les forces, deréduire le travail nécessaire à la formation d’un mélange stable. Cette stabilité étant par lasuite assurée par la cristallisation. Grâce à la lécithine, la margarine acquiert sa consistanceassez dure à température ambiante, mais assez souple pour être tartinée. La lécithine contenuedans la phase graisseuse sert aussi à améliorer les qualités de la margarine à la cuisson.B. Les crèmes glacées1. Procédé de fabricationLa crème glacée peut-être considérée comme un système colloïdalecomplexe qui est composé de bulles d’air, de globules, de gras de cristauxde glace et d’une phase non congelée c’est à dire une mousse glacée. Ilfaut donc une mousse pour obtenir cette structure en mousse du produit. De nombreusesétapes du procédé de fabrication contribuent au développement de cette structure du produit.Dans la fabrication, on peut distinguer deux étapes dans le processus de fabrication : laformation du mixe et la congélation proprement dite. La préparation du mixe comportedifférentes étapes : mélange des ingrédients, pasteurisation, homogénéisation, refroidissementet maturation. Durant cette étape, la température monte suffisamment pour que la totalité desmatières grasses se trouvent à l’état liquide. La préparation passe alors dans deuxhomogénéisateurs qui vont permettre de réduire la taille des globules gras et de les disperserdans le mixe. Cette étape permet de donner une grande stabilité durant la maturation, unmeilleur foisonnement et une texture onctueuse. Enfin, elle limite l’effet du barattage desmatières grasses. C’est dans cette étape que les molécules amphiphiles dont les lécithines sontimportantes. Elles s’ajoutent aux protéines et autres molécules naturellement présentes dans leproduit. En effet, les membranes formées lors de l’homogénéisation tendent à se développerjusqu’à atteindre le niveau minimum d’énergie en adsorbant des protéines. L’étaped’homogénéisation est immédiatement suivie par celle de maturation. Cette dernière consisteà hydrater les protéines du lait et des stabilisants mais également à cristalliser les globulesgras et à réarranger les membranes [12]. Ce réarrangement est possible grâce au manque destabilité des membranes. Cette étape dure 4 heures ou plus et se réalise à 2-4°C. Finalement,elle donne une texture souple au produit et une bonne tenue.- 14 -

La congélation va permettre le foisonnement du produit par incorporation d’air et lacristallisation du produit. Le foisonnement permet donc l’introduction d’air dans le mixe. Lesbulles d’air sont immédiatement recouvertes d’une couche de protéines. Le foisonnementprovoque aussi un fort taux de cisaillement qui augmente la formation des cristaux de glace.Tout cela provoque la coalescence des globules gras, dû là encore par le fait que ces globulesgras soient recouverts d’une membrane peu stable, donnant naissance à des complexesd’agrégats de globules gras emprisonnant des bulles d’air.La fabrication s’achève par un conditionnement, un durcissement, un stockage et unedistribution.Figure 8 : Process de fabrication des crèmes glacées [12]2. Intérêt de la lécithineL’ajout d’émulsifiants va permettre de mettre en compétition les protéines et cesdernières molécules. Les molécules telles que les lécithines sont bien plus petites que desprotéines. Ainsi, dans la membrane des globules gras, elles occupent une place moinsimportante limitant l’épaisseur de la membrane. La membrane avec des moléculesémulsifiantes adsorbées est moins stable.En résumé, les matières émulsifiantes (lécithines) servent à :- 15 -

- améliorer les performances de foisonnement,- produire une crème glacée sèche qui facilité le moulage,- améliorer la texture,- permettre de fabriquer un produit ayant de bonnes propriétés de tenue etde résistance à la fusion.C. Le chocolat1. Procédé de fabricationLe chocolat est devenu un aliment très prisé dans les sociétésoccidentales. Son goût caractéristique, les vertus que nous lui attribuonset plein d’autres caractéristiques font du chocolat un aliment presqueindispensable.Sa fabrication demande du temps et beaucoup de précautions pour que sa qualitésoitau plus haut niveau. En effet, les qualités organoleptiques requises pour que le chocolat soitbon sont très strictes. Il doit être stable à température ambiante et doit fondre dans la bouche.La température doit être tout juste supérieure à celle de fusion du beurre de cacao (33-34°C)et le chocolat est composé de plusieurs phases non miscibles (beurre de cacao et lait parexemple).La fabrication du chocolat commence par la récolte du fruit du cacaoyer : la cabosse.Cette dernière donne les fèves qui vont être fermentées ce qui va développer certains arômes.Les fèves ainsi fermentées vont être séchées le plus souvent au soleil ou dans des tours deséchage. Les fèves ainsi obtenues vont être torréfiées, concassées et broyées [13]. L’étapesuivante est le conchage : Le conchage : c’est sans doute l’étape la plus importante de lafabrication du chocolat, en tout cas celle qui nous intéresse au plus au point en ce quiconcerne l’utilisation de la lécithine. En effet, cette opération est essentiel pour donner auchocolat toute sa finesse et son onctuosité puisqu’elle permet une homogénéisation du produitet un développement de son arôme. Cette étape se décompose en deux parties :- 16 -

- le conchage dit « à sec » : il permet, par chauffage, de se débarrasserdes arômes volatils indésirables et de diminuer encore un peu plus la teneur en eau puisqu’ellepasse en dessous de 1%. La vapeur d’eau ainsi dégagée entraîne les restes d’acide acétique cequi permet de diminuer l’acidité de la pâte de cacao.- le conchage « liquide » : dans cette étape on rajoute du beurre de cacaoou de la lécithine. Le rôle va être le même. En effet, après les étapes ci-dessus, nous avonsobtenu une pâte sèche et visqueuse. L’ajout de beurre de cacao ou de lécithine va permettred'agir sur les caractères rhéologiques en diminuant la viscosité et la limite d’écoulement duchocolat. Plusieurs hypothèses sont avancées pour expliquer cette nouvelle viscosité. L’uned’entre elles est la suivante : l’ajout de molécules amphiphiles (beurre de cacao ou lécithine)va permettre de recouvrir les fines particules issues du broyage et du conchage « à sec » cequi va limiter leurs agrégats, ainsi la taille des cristaux et donc, la sensation sableuse et parconséquent augmenter la viscosité et l’onctuosité [12 et 13]. Le tempérage : pendant les étapes précédentes, la pâte de chocolat aété sans cesse maintenue à une température de fusion. Il faut à présent la ramener à unetempérature où le beurre de cacao pourra se cristalliser de manière fine et homogène. Cettecristallisation est obtenue délicatement par refroidissement et réchauffage successifs. De cetteopération dépend la facilité de travail du chocolat, son brillant, son cassant et sa bonneconservation[13]. Le moulage : la pâte qui est à 28-30°C, est versée dans des moules à lamême température, répartie de manière uniforme dans tout le moule avant d’être refroidie.- 17 -

Figure 9 : Process de fabrication du chocolat [12].- 18 -

2. Intérêt de la lécithineL’intérêt du conchage est de permettre un mélange intime des particules afin obtenirune masse homogène. Comme nous l’avons vu au-dessus, le conchage se fait en deux parties,ayant chacune des intérêts particuliers : Le conchage à sec : il permet de- diminuer l'acidité par élimination des acides volatiles provenantde la fermentation des fèves,- mélanger intimement les particules de sucre et du cacao- développer la flaveur du chocolat par réaction chimique. Le conchage liquide : permet d’augmenter la fluidité de la masse enajoutant le beurre de cacao et l'émulsifiant (lécithine de soja). De nos jours le malaxageintensif de la pâte peut durer jusqu'à 72 heures à une température située entre 60 et 80° dansdes cuves en acier thermo régulées. C'est cette opération qui donne au chocolat sa douceur etson velouté : de la longueur et de la qualité de cette opération dépend le prix du produit final.Là où un chocolat ordinaire n'est conché que quelques heures, un grand chocolat le seraparfois plusieurs jours d’affilée.IV.Effets sur la santéA. Les bienfaitsLa lécithine est présente dans toutes les cellules du corps, le foie en sécrète 3 à 4grammes par jour et une alimentation équilibrée en apporte 5 grammes. Mais d’après lesfabricants la dose conseillée est de 10 à 15 g soit 2 à 3 fois la consommation journalière.L’organisme ne semble faire aucune différence d’utilisation entre celles qu’il produit luimêmeet celle d’origine alimentaire. Les lécithines libèrent des acides gras poly-insaturés et lacholine lors de leur dégradation au cours de la digestion (figure 4 et 5). De plus, les lécithinesservent à émulsifier les graisses alimentaires pour quelles puissent être absorbées par l’intestin[15]. En effet, elles participent avec les sels biliaires et les mono-glycérides à la phase- 19 -

micellaire de la digestion. Les lécithinases (=phosphatases) hydrolysent les lécithines enlysolécithines qui sont alors absorbées par la cellule intestinale.HClécithinase ACH 2O CO R'O CO RHClysolécithineCH 2OHO CO Racide gras+ R' COOHCH 2OOPOOC C N(CH 3) 3+H 2H 2CH 2OOPOOC C N(CH 3) 3+H 2H 2Figure 10 : Dégradation de la lécithine par la lécithinase A [5]Les acides gras poly insaturés ainsi libérés sont utilisés par les cellules intestinales. Onpeut donc dire que la richesse en acides gras insaturés des lécithines en font un bonsupplément nutritionnel, ainsi les U.S.A. leurs ont donné le statut de produit non toxique« gras » (Generally Recognized As Safe).Elle est utilisée à titre expérimental pour le traitement de la démence sénile et pour lamobilisation des graisses de l’organisme. [11]D’autres études ont été faites, notamment sur l’apport de choline dans l’organismegrâce aux lécithines et sur l’effet de la lécithine sur le cholestérol.La choline est un alcool azoté entrant dans la composition de certains lipides (dont lalécithine) et qui se trouve à l’état libre ou estérifié dans toutes les cellules de l’organisme. Elleest obtenue à partir de la lécithine par la lécithinase C.acide phosphoriqueCH 2O CO R'O CO RCH 2OO CO R'cholineHCHCCOR+N(CH 3) 4+CH 2OOPOOCH 2CH 2N(CH 3) 3+CH 2OOPOOCOOHlécithinase CFigure 11 : Dégradation de la lécithine par la lécithinase C [5]- 20 -

La choline agit comme donneur de méthyle (CH 3 ) et comme facteur lipotrope dans lemétabolisme hépatique des acides gras. Il s’agit d’une molécule qui se fixe sur les graisses etainsi facilite le métabolisme. Toute fois, on sait qu’il n’existe pas de carences alimentaires encholine.Des déficits de la transmission cholinergique peuvent causer un certain nombre desymptômes dégénératifs de la fonction cérébrale citons comme exemple la maladied’Alzheimer, la dyskinésie tardive (trouble de l’activité motrice), ou la myasthénie (affectioncaractérisée par une grande fatigabilité des muscles et due à un trouble de la transmission del’influx nerveux à la fonction du nerf et du muscle). Il a été montré que la prise de droguescholinomimétiques agirait sur ces symptômes.D’après des tests sur des animaux la choline bénéficierait d’un transport actif à traversla barrière hémato-encéphalique et sa consommation favoriserait la synthèse d’acétylcholine.On pourrait donc en déduire que l’apport supplémentaire de choline à travers laconsommation de lécithine aurait un effet régulateur de la fonction cérébrale. Cependant, cesétudes n’ont pas été démontrées par des essais cliniques et les effets favorables aux effets demémorisations n’ont pas été confirmés. [16 et 17]D’après une autre étude, la lécithine aurait un impacte sur le cholestérol. Il a étémontré que l’action hydrotrope 1 des savons alcalins et des sels biliaires sur la lécithines’exerce aussi sur le cholestérol lorsqu’il se trouve en solution aqueuse associé à la lécithine.De plus, nous savons qu’il est constamment lié à la lécithine dans la fraction liposoluble destissus. De là, il a été prouvé que la dissolution de la lécithine peut entraîner la dissolution ducholestérol et que la précipitation du cholestérol peut entraîner la précipitation de la lécithine.Donc la lécithine pourrait intervenir contre les maladies cardiovasculaires en agissant sur lecholestérol. [3]D’autres bienfaits de la lécithine sur la santé sont mis en valeur dans de nombreuxsites internet qui la vendent sous forme de gélules. Mais ces vertus n’ont pas été réellementprouvées scientifiquement. La lécithine contribue à l’élimination d’un excès de graisse dans lesang y compris le cholestérol, ce qui empêche leur dépôt sur la paroi des artères et serait donc1 Un hydrotrope est un produit chimique qui a la propriété d’augmenter la solubilité aqueuse de produitschimiques organiques légèrement solubles. Sans hydrotrope, il serait impossible d’incorporer des quantitéssuffisantes de surfactants, des phosphates et des solvants dans les détergents.- 21 -

un moyen de prévention de l’athérosclérose (ceci rappelle ce que nous avons vuprécédemment sur le lien entre la lécithine et le cholestérol) [18, 19 et 20]. De plus, lalécithine favoriserait le travail nerveux et cérébral par son apport en phosphore, elle augmentela concentration et agit sur les troubles passagers de mémoire, elle serait alors conseilléependant les périodes d’examens. Elle permettrait aussi d’augmenter le bon cholestérol et defaire baisser le mauvais cholestérol. Mais aucune contre-indication n’est citée, on peut doncsupposer que la lécithine est un additif sans effet néfaste sur la santé.Cependant, d’après un avis relatif à une autorisation d’emploi de lécithine dans lesaliments destinés à une alimentation particulière, la section de l’alimentation et de la nutritiondu Conseil supérieur d’hygiène publique de France estime :- que les allégations concernant l’effet hypocholestérolémiant de la lécithine etles effets bénéfiques pour les sujets hyperlipidémiques ne sont pas acceptables au regard desdonnées scientifiques actuelles,- que la revendication relative aux performances intellectuelles (mémorisationaccrue, meilleure attention, plus grande vivacité mentale) n’est pas acceptable,- qu’en l’absence de données, il n’est pas possible de conclure à l’absenced’effet néfaste sur une grande population et à long terme de la consommation de ce produit.[21]Le rapport des acides gras saturés /insaturés dans les lécithines dépend de leurprovenance, animale ou végétale (plus précisément de la famille de plantes) sachant que leslécithines des plantes sont plus riches d’acides gras insaturés. Les lécithines provenant desvégétaux seraient donc plus bénéfiques à la santé. [3]B. Les problèmes soulevésL’utilisation dans l’alimentation de la lécithine de soja génétiquement modifié faitpeur au consommateur pour sa santé et l’environnement. Le soja transgénique n’est pasautorisé en France, mais son importation en vue de sa transformation industrielle estautorisée, 80% du soja consommé en Europe est importé d’Amérique du Nord et du Brésil, ils’agit du soja tolérant à un herbicide de la société Monsanto. Il est utilisé pour l’alimentation- 22 -

du bétail et, après transformation, comme ingrédient dans certains plats cuisinés et dans denombreux autres aliments.Depuis le 2 septembre 1998, l’étiquetage des denrées alimentaires qui contiennent« des produits à base d’OGM » est obligatoire en Europe. De plus, depuis le 10 avril 2000(règlement européen n°50/2000), les fabricants doivent faire figurer sur les emballages deleurs produits la mention « issu de maïs/soja génétiquement modifié » lorsque les ingrédientsde ces produits contiennent plus de 1% d’OGM ou lorsque les additifs ou les arômes de cesproduits en contiennent. Ces additifs et arômes n’étaient pas inclus dans le précédentrèglement concernant l’étiquetage obligatoire. [22]Il existe des moyens efficaces de détection des OGM dans un aliment mais pour ladétection des protéines dans les lécithines en poudre il faudrait améliorer ces systèmes, et desessais d’analyses sont en cours pour les huiles et lécithines liquides. [23] Ces étiquetages sontcensés rassurer les consommateurs mais ils ne suffisent pas, par conséquent les industrielscherchent de nouveaux produits émulsifiants autres que la lécithine de soja, ne contenant pasd’OGM.Le taux de lécithines dans l’huile de soja est de 2 à 3 % et son extraction est à trèsfaible coût. C’est pourquoi, la plupart des lécithines du commerce sont obtenues à partir dusoja, et souvent à base de soja génétiquement modifié provenant principalement de lotsd’Amérique du Nord et du brésil. Mais à cause de ce problème on cherche à extraire lalécithine d’une autre matière première, pour remplacer la lécithine de soja et éviter ainsil’usage d’O.G.M : l’œuf : comme nous avons vu est une source de lécithine, il en contientbeaucoup (le jaune contient 70% de lipides dont 30% de lécithines) mais il est une matièrepremière trop coûteuse pour qu’on l’utilise en industrie, les graines de colza, de tournesol et de lupin : elles constituentune matière première plus rentable. les graines de tournesol sont utilisées depuis plus d’un an,et l’utilisation du lupin et du colza est à l’étude, des émulsifiants innovants : ils sont constitués de protéinesvégétales que l’on va combiner à d’autres additifs ou ingrédients. En voici quelquesexemples :- une protéine provenant du son des grains de riz additionnée deglucides, d’huiles peut servir d’émulsifiant,- 23 -

- les isolats de blé, les isolats de pois ainsi que les protéines dulupin sont aussi utilisés comme émulsifiants. Selon la variété de lupin cultivée, cette protéineest naturellement combinée à des matières grasses, des caroténoïdes, de la lécithine.Il existe aussi certains hydro colloïdes (système dans lequel des particules très petitessont en suspension dans l’eau) naturels qui peuvent jouer le rôle d’émulsifiants naturels. [24]L’entreprise ANVAR (boulangerie) a réussi à remplacer la lécithine de soja par un émulsifiantnaturel à base de gluten, d’enzyme, et de dérivés de germes de blé. [25]- 24 -

ConclusionNous avons montré une illustration de la diversité des possibilités d’emploi des agentsémulsifiants et particulièrement des lécithines. Leur mode d’action est lié au caractèreamphiphile de ces molécules. Ce caractère est primordial quand on sait que les alimentsd’aujourd’hui sont de plus en plus élaborés et complexes. Ils sont en effet, composés denombreux ingrédients très différents les uns des autres et non forcément miscibles. Etpourtant, il faut préparer un produit de qualité, une bonne qualité de tenue, de texture, qualitésorganoleptiques… Surtout que les consommateurs sont de plus en plus exigeants.En outre, la lécithine se trouve être le meilleur émulsifiant, par son efficacité et soncoût peu élevé en particulier pour la lécithine de soja. On la trouve dans de nombreuxaliments contenant des matières grasses. D’autre part, d’après de nombreuses études, lalécithine présente aucun danger pour l’homme, bien au contraire, elle pourrait être bénéfique.Néanmoins, l’émergence des O.G.M et l’importance croissante de leur culture rend lesconsommateurs perplexes et suspicieux. En effet, la lécithine est surtout extraite à partir dusoja, plante largement cultivée sous sa forme transgénique. Les conséquences surl’environnement et surtout sur la santé humaine sont très mal connues. L’image de lalécithine, et donc son utilisation, en pâtit du fait de la méfiance des consommateurs. C’estpourquoi, les industriels se tournent vers d’autres molécules comme des lécithines issues detournesol ou des triglycérides.- 25 -

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