GLUCIDES - Epsic
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2.3 <strong>GLUCIDES</strong><br />
2.3.1 Introduction, sources, classification<br />
- 2.3/1 -<br />
Glucides ou hydrates de carbone (nomenclature historique, en voie de lente disparition):<br />
sucres et substances apparentées<br />
Importants, car constituants majeurs des denrées les plus consommées (végétaux,<br />
céréales), source d'énergie déterminante pour l'être humain, car la plus économique (la plus<br />
facile à produire).<br />
N.B.: relation très significative entre le niveau de vie et la contribution des glucides à<br />
l'apport énergétique total dans le monde (USA: env. 50 % des; tandis que pour les<br />
pays pauvres plus de 80 %)<br />
Importance nutritionnelle:<br />
- apport calorifique (4 kcal ou 17 kJ/g, directive CEE 24.9.90) pour les glucides<br />
métabolisés de manière "normale"<br />
- sans caractère essentiel, mais caractère indispensable pour une diète équilibrée<br />
(assimilation des lipides)<br />
- apport de fibres alimentaires (indigestes, ballast, promotion [accélération] du transit<br />
intestinal)<br />
- saveur sucrée très recherchée dans le monde occidental, ailleurs aussi maintenant<br />
(également aigre-doux)<br />
- contribution (acides uroniques) à l'élimination de substances indésirables<br />
(métabolites, toxiques ingérés) peu solubles dans l'eau, éliminées sous forme<br />
d'associations (glucuronides) hydrosolubles par la voie urinaire (stérols, phénols,<br />
alcools)<br />
Mais aussi sources de problèmes:<br />
- maladies métaboliques (diabète, intolérances à divers hydrates de C)<br />
- caries dentaires (fermentation dans la cavité buccale), ...<br />
Teneurs moyennes ( dosage par différence car teneurs exactes difficiles à mesurer - voir<br />
plus loin)<br />
Source Teneur moy. (%)<br />
sucre (saccharose) 100<br />
confitures 69<br />
riz (sec) 87 (amidon)<br />
farine blanche 80<br />
pain blanc 55 (eau !)<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
Classification<br />
- 2.3/2 -<br />
Source Teneur moy. (%)<br />
dattes 64 (amidon ± lysé)<br />
bananes 19 (eau !)<br />
pommes 12<br />
oranges 8,5<br />
pommes de terre 18 (amidon, eau)<br />
choux 6<br />
épinard 3 (cellulose)<br />
lait 4,5 (lactose)<br />
fromages traces<br />
oeufs 0<br />
foie 4 (glycogène)<br />
viande/poisson (muscle) 0<br />
Classification strictement limitée aux glucides significatifs dans l'alimentation:<br />
Classe Subdivision Représentants dans les<br />
denrées alimentaires<br />
monosaccharides pentoses -<br />
aldo-hexoses glucose<br />
céto-hexoses fructose<br />
disaccharides (réducteurs) lactose (galactosyl-glucose)<br />
(maltose)(glucosyl-glucose)<br />
(non réducteurs) saccharose (fructosyl-glucose)<br />
oligo-saccharides (raffinose)<br />
(2 à 10-12 unités) (polydextrose)<br />
polysaccharides (assimilables) amidon (dextrines)<br />
(glycogène)<br />
(fibres alimentaires) cellulose<br />
hémi-celluloses<br />
(agents gélifiants pectines [pommes, agrumes]<br />
et épaississants) alginates [algues]<br />
gélose (agar)[algues]<br />
polyols pentitols xylitol<br />
hexitols sorbitol<br />
mannitol<br />
disaccharides maltitol, isomalt, palatinite<br />
lactitol<br />
glycosides association sucre vanille (vanilline)<br />
+ alcool, phénol moutardes (glucosinolates)<br />
ou thiol cyanogénétiques (amygdaline)<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
- 2.3/3 -<br />
2.3.2 Description des glucides les plus importants<br />
2.3.2.1 Monosaccharides<br />
Pentoses: peu importants dans l'alimentation (importance biologique)<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H<br />
HO<br />
H<br />
D-ribose<br />
CHO<br />
C<br />
C<br />
C<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
CH 2 OH<br />
D-xylose<br />
CHO<br />
C<br />
C<br />
C<br />
OH<br />
H<br />
OH<br />
CH 2 OH<br />
L-arabinose<br />
H<br />
HO<br />
HO<br />
CHO<br />
C<br />
C<br />
C<br />
OH<br />
H<br />
H<br />
CH 2 OH<br />
désoxy-2-D-ribose<br />
H<br />
H<br />
CHO<br />
CH 2<br />
C<br />
C<br />
OH<br />
OH<br />
CH 2 OH<br />
HOH 2 C<br />
O<br />
H H<br />
H OH<br />
OH<br />
H<br />
OH<br />
α -D-ribofuranose<br />
H<br />
H<br />
H<br />
O<br />
H<br />
HO<br />
OH H<br />
OH<br />
H<br />
OH<br />
α -D-xylopyranose<br />
HO<br />
H<br />
H<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
OH<br />
β-L-arabinopyranose<br />
HOH 2 C O<br />
H H<br />
H H<br />
OH<br />
H<br />
OH<br />
β-2-desoxy-D-ribose<br />
N<br />
N<br />
2- O3 POCH 2 O<br />
H H<br />
H H<br />
OH<br />
2- O3 POCH 2<br />
OH<br />
O<br />
N<br />
N<br />
O<br />
H H<br />
H H<br />
OH<br />
HN<br />
H<br />
O<br />
N<br />
purine<br />
CH 3<br />
2'-desoxythymidine-5'-monophosphate<br />
(desoxythymidylate; dTMP)<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
Hexoses :<br />
H<br />
HO<br />
D-glucose<br />
H<br />
H<br />
CHO<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
OH<br />
H<br />
OH<br />
OH<br />
CH 2 OH<br />
D-galactose<br />
H<br />
HO<br />
HO<br />
H<br />
CHO<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
OH<br />
H<br />
H<br />
OH<br />
CH 2 OH<br />
D-mannose<br />
HO<br />
HO<br />
H<br />
H<br />
CHO<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
H<br />
H<br />
OH<br />
OH<br />
CH 2 OH<br />
D-fructose<br />
HO<br />
H<br />
H<br />
CH 2 OH<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
CH 2 OH<br />
H<br />
HO<br />
HO<br />
H<br />
H<br />
HO<br />
CH 2 OH<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
CH 2 OH<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
CH 2 OH<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
H<br />
O<br />
H<br />
- 2.3/4 -<br />
OH<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
H<br />
H 2 OH<br />
H,OH<br />
H,OH<br />
HOCH 2<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
HO<br />
H<br />
H<br />
O<br />
OH<br />
OH,CH2OH H<br />
H<br />
O<br />
HO<br />
OH<br />
OH H<br />
OH H<br />
OH, CH2OH AE/23gluc.doc/27/08/99
- 2.3/5 -<br />
D-Glucose (anglo-saxons: dextrose): énorme importance biologique !<br />
- sources alimentaires directes: fruits mûrs, miel (avec fructose en quantités ±<br />
équivalentes)<br />
- sources alimentaires indirectes: saccharose (+ fructose), lactose (+ galactose),<br />
(maltose), amidon, (dextrines), (glycogène dans les tissus animaux)<br />
D-Fructose (anglo-saxons: levulose): accompagne le glucose dans les fruits, le miel, formé<br />
avec le glucose par hydrolyse [inversion] du saccharose: sucre inverti (voir saccharose).<br />
2.3.2.2 Disaccharides<br />
Encore historiquement subdivisés en "réducteurs" [directement réducteurs à l'égard du<br />
réactif de Fehling, Cu ++ en milieu basique réduit en Cu 2 O] et "non réducteurs" [réducteurs<br />
à l'égard du réactif de Fehling après hydrolyse de la liaison glycosidique]:<br />
- réducteurs: fonction hémi-acétal ou hémi-cétal libre<br />
- non réducteurs: la liaison glycosidique bloque les fonctions hémi- (a)cétal<br />
Maltose (α-D-glucopyranosyl-1,4-D-glucose): constituant important/principal des "sirops de<br />
glucose" (46 % du pouvoir édulcorant du saccharose), présent dans les germes de pomme<br />
de terre, d'orge (un des intermédiaires dans le processus de production de la bière, formé<br />
par les [α- et ß-] amylases endogènes du malt durant le "brassage" [hydrolysé en glucose<br />
par une maltase (α-D-glucosidase, EC 3.2.1.20)], avant la fermentation alcoolique par<br />
Saccharomyces cerevisiae ou S. carlsbergensis).<br />
Lactose (ß-D-galactosyl-1,4-D-glucose): "sucre de lait" (4,5 % dans le lait de vache, 7,5-8 %<br />
dans le lait maternel, absent dans le lait de mammifères marins [phoque, morse]).<br />
- le moins soluble des mono-/di-saccharides alimentaires: cristallisation lors de la<br />
préparation des crèmes glacées/lait condensé sucré, consistance éventuellement<br />
"sableuse" sous la dent, problème résolu par l'amorçage de la cristallisation avec du<br />
lactose finement pulvérisé (ou hydrolyse du lactose par lactase (ß-D-galactosidase,<br />
EC 3.2.1.23, en système immobilisé)<br />
- non fermenté par les levures habituelles [Saccharomyces cerevisiae], intact lors de<br />
la cuisson des articles de boulangerie/biscuiterie: réaction de Maillard avec formation<br />
de couleur/odeur (tresses dorées ...)<br />
- fermenté par les lactobacilles (Lactobacillus spp.) avec production d'acide lactique:<br />
COOH<br />
Lactose H C OH (D)<br />
L(+) ou D, L selon les souches<br />
CH 3<br />
- laits acidifiés, principalement avec L. acidophilus et, très à la mode<br />
actuellement, L. bifidus<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
Disaccharides (oligosaccharides)<br />
H<br />
HO<br />
HO<br />
H<br />
HO<br />
H<br />
Trehalose<br />
CH 2 OH<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
- 2.3/6 -<br />
Non réducteurs Réducteurs<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
O<br />
HOCH 2<br />
OH<br />
H<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
H<br />
HOCH 2<br />
α-D-glucopyranosyl-(1-1)-α-D-glucopyranose<br />
Saccharose (Sucrose)<br />
CH 2 OH<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H<br />
OH<br />
HO<br />
CH2OH α-D-glucopyranosyl-(1-2)-β-D-fructofuranose<br />
Raffinose<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
CH 2 OH<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
O CH 2<br />
H<br />
HO<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
H<br />
HO<br />
H<br />
HO<br />
HO<br />
Maltose<br />
CH 2 OH<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
OH<br />
CH 2 OH<br />
H<br />
(1-4) α-D-glucopyranosyl-D-glucose<br />
Cellobiose<br />
CH 2 OH<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
CH 2 OH<br />
(1-4) β-D-glucopyranosyl-D-glucose<br />
Lactose<br />
CH 2 OH<br />
H<br />
OH<br />
α-D-galactopyranosyl-(1-6)-α-D-glucopyranosyl-(1-2)-β-D-fructofuranose<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
H HOCH 2 O<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
CH 2 OH<br />
β-D-galactopyranosyl-(1-4)-α-D-glucose<br />
HO<br />
CH2OH H<br />
H<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
H, OH<br />
H, OH<br />
OH<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
- 2.3/7 -<br />
- yogourt, lactobacilles (L. bulgaricus, L. helveticus) associés à Streptococcus<br />
thermophilus pour développer l'arôme, produit sous forme ferme<br />
(fermentation en gobelet avec/sans adjonction de sucre + arômes) ou<br />
brassée (fermentation en cuve, brassage avec sucre + fruits + ...)<br />
- kéfir et le koumiss sont le résultat d'une fermentation mixte, lactique (L.<br />
bulgaricus, L. caucasicus, Streptococcus lactis) et alcoolique (levure Torula<br />
ou Candida kefir):<br />
lactobacilles<br />
lactose ------------------→ CH3-CH-COOH<br />
⏐<br />
OH<br />
levures<br />
lactose --------------→ CH 3 -CH 2 -OH + CO 2<br />
- problème nutritionnel intolérance pour la majeure partie (env. 90 %) des adultes<br />
des races noire et jaune: absence quasi-totale d'activité lactasique (lactase, ß-D<br />
galactosidase, EC 3.2.1.23), pas de métabolisation mais fermentation dans l'intestin<br />
(diarrhées, crampes abdominales), même chose pour env. 10 % des adultes de race<br />
blanche [mutation adaptative après env. 10'000 ans de tradition pastorale (vache,<br />
autres mammifères), aussi pour populations africaines (Fulani, nord du Nigéria), qui<br />
pratiquent l'élevage de bétail laitier].<br />
Et le lait maternel ? A la naissance, normalement, pour toutes les races, présence<br />
de lactase qui disparaît éventuellement entre 2 et 3 ans d'âge.<br />
développement de laits délactosés [par voie enzymatique] ou laits "végétaux"<br />
(protéines soja/arachide + mat. grasse) pour alimentation des nourrissons victimes<br />
d'une intolérance congénitale<br />
Saccharose (ß-D-fructofuranosyl-2,1-α-D-glucose): (anglo-saxons: sucrose), le plus<br />
important disaccharide sur le plan commercial, le "sucre" dont les principales sources sont<br />
la canne à sucre (Saccharum officinarum) et la betterave sucrière (Beta vulgaris ssp.<br />
vulgaris, B. maritima) (15-20 %, selon la saison), selon le climat.<br />
Le saccharose est le seul disaccharide non réducteur significatif dans l’alimentation.<br />
L'hydrolyse du saccharose (non réducteur) en ces composants glucose et fructose<br />
(réducteurs) s'appelle l'inversion: le résultat sucre inverti.<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
- 2.3/8 -<br />
inversion<br />
saccharose -----------------> glucose + fructose<br />
(1 mole) (1 mole) (1 mole)<br />
[α] D (20°) + 66°,5 + 52°,7 - 92°,4<br />
pouvoir rotatoire - 19°,7<br />
spécifique (résultante)<br />
inversion du signe du pouvoir rotatoire, réalisée par voie acide (spontanée dans les<br />
jus de fruits et boissons dérivées) ou par voie enzymatique (invertase, ß-D<br />
fructofuranosidase, EC 3.2.1.26, présente dans les levures Saccharomyces<br />
cerevisiae ...), production commerciale négligeable depuis le développement des<br />
"sirops de glucose"<br />
2.3.2.3 Polysaccharides ( + fibres alimentaires)<br />
Structures et fonctions biologiques vues dans d'autres cours, rien à ajouter en tant que<br />
constituants alimentaires.<br />
Quelques structures « classiques » (amidon, cellulose, glycogène) sont présentées à la<br />
page suivante.<br />
Les polysaccharides sont utilisés comme agents gélifiants et épaississants (AGE).(Voir<br />
"Additifs").<br />
Aspect nutritionnel auquel on donne aujourd'hui une très grande importante: fibres<br />
alimentaires.<br />
Ce sont fondamentalement des polysaccharides non métabolisables, qui parcourent<br />
l'intestin sans modification:<br />
- polysaccharides - cellulose<br />
- hémicelluloses<br />
- pectines et gommes diverses<br />
- amidons modifiés par chauffage (resistant starch)<br />
- lignines (polyphénols)<br />
Diverses maladies sont associées à la carence en fibres alimentaires dans l'alimentation<br />
(stagnation du bol alimentaire dans l'intestin, fermentations ...):<br />
- cancer du colon (corrélation négative nette en 1969-73 en G.-B.)<br />
- diverticulose (formation de diverticules), diverticulite (inflammation des diverticules)<br />
- maladies cardio-vasculaires (athérosclérose)<br />
- calculs biliaires et rénaux<br />
Solution (?) = aliments enrichis en fibres (son) ou plutôt alimentation riche en fruits et<br />
légumes<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
Polysaccharides<br />
Cellulose<br />
O<br />
Amylose<br />
O<br />
H<br />
CH 2 OH<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
CH 2 OH<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
Répétition d'unité cellobiose<br />
H<br />
Amylopectine<br />
O<br />
Glycogène<br />
OH<br />
H<br />
- 2.3/9 -<br />
O<br />
H<br />
n<br />
CH 2 OH<br />
H<br />
OH<br />
CH2OH CH2OH CH2OH H<br />
O<br />
H H<br />
O<br />
H O<br />
H<br />
H<br />
H<br />
OH H 1 4<br />
H<br />
OH H<br />
OH H<br />
O<br />
O<br />
H<br />
Répétition d'unité maltose<br />
H<br />
OH<br />
OH<br />
CH2OH CH2OH CH2OH H<br />
O<br />
H H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
H<br />
O<br />
OH H<br />
H<br />
OH H<br />
OH H<br />
O<br />
O<br />
H<br />
O<br />
O<br />
CH2 OH<br />
O<br />
O<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
OH<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
H<br />
H<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
CH 2 OH<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
CH 2 OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
O<br />
OH H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
1<br />
CH2OH O<br />
OH H<br />
O<br />
6 CH2 H H<br />
1 4<br />
OH<br />
O<br />
O<br />
H<br />
H<br />
O<br />
H<br />
CH2OH O<br />
H<br />
OH H<br />
O<br />
CH 2 OH<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
H<br />
CH 2 OH<br />
O<br />
O<br />
OH<br />
O<br />
CH 2 OH<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
O<br />
ee<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
- 2.3/10 -<br />
Problème toxicologique mineur avec les pectines, qui sont principalement des associations<br />
d'acide galacturonique, dont les fonctions -COOH sont plus ou moins estérifiées avec du<br />
méthanol:<br />
O<br />
COOR<br />
O<br />
O<br />
O<br />
COOK<br />
COOR<br />
O O<br />
O<br />
n R=H, Me<br />
Dans certaines situations [fermentation du moût de raisin en présence de la rafle,<br />
production du marc de raisin blanc], une enzyme pectineestérase [EC 3.1.1.11] peut<br />
hydrolyser ces fonctions esters et libérer du méthanol [DL 50 env. 20 g/homme] (quelques<br />
dizaines de mg/litre dans le vin blanc, 100-200 mg/l dans le vin rouge, valeur limite à 16'000<br />
mg/l éthanol absolu dans les spiritueux).<br />
Analyse du méthanol: directement par GC-FID.<br />
[N.B.: cf. affaire des vins italiens falsifiés avec du méthanol, 1986]<br />
2.3.2.4 Sucres-alcools ou polyols<br />
Sucres ne possédant plus de fonction réductrice (aldéhyde/cétone), présents dans certains<br />
végétaux ou produits comme sucres de substitution (édulcorants) [actuellement très utilisés]<br />
pour les aliments diététiques:<br />
Xylitol: seul pentitol utilisé (gommes à mâcher non cariogènes [label "sympadent"]), produit<br />
à partir du bois (déchets, paille, coques de noix de coco, ...):<br />
xylane ---------------------------> xylose -----------------------------------> xylitol<br />
(bois) hydrolyse acide (pentose) hydrogénation<br />
hémi-cellulose catalytique CH 2 -OH<br />
⏐<br />
(20-35 % des H 2 [Ni] CH-OH<br />
⏐<br />
tissus ligneux) H 2 [chromite Cu] -- HO-CH --<br />
⏐<br />
CH-OH<br />
⏐<br />
CH 2 -OH<br />
- molécule avec centre de symétrie, optiquement inactive<br />
- réduction aussi possible avec NaBH 4 (laboratoire) et par voie électrochimique<br />
D-sorbitol: hexitol produit à partir du glucose [hydrogénation catalytique], naturellement<br />
présent dans les fruits (pomme [3-8 g/l jus], poire, pêche, graine de sorbier, etc.).<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
- 2.3/11 -<br />
D-glucose --------------> D-sorbitol<br />
H-C=O ----------------> CH 2 -OH<br />
⏐ ⏐<br />
CH-OH H 2 [cat.] CH-OH<br />
⏐ ⏐<br />
HO-CH HO-CH<br />
| |<br />
N.B.: absent dans le raisin, non fermenté par les levures, recherché pour déceler<br />
une falsification du vin avec du cidre (jus de pomme fermenté).<br />
- usage diététique (voir plus loin)<br />
- utilisé comme agent humectant (additif alimentaire, E 420) [en relation avec son<br />
comportement hygroscopique, voir plus loin] pour fixer l'eau (ralentir le<br />
dessèchement) dans des produits de biscuiterie, confiserie, tabacs, etc.<br />
- propriété spectaculaire: chaleur négative de dissolution dans l'eau, effet<br />
rafraîchissant sur la langue (articles de confiserie).<br />
D-mannitol: propriétés analogues à celles du sorbitol, avec effet laxatif plus manifeste.<br />
Formé, avec le sorbitol, par hydrogénation catalytique du fructose (réduction non<br />
stéréosélective de la fonction cétonique):<br />
CH 2 -OH ----------------> CH 2 -OH + CH 2 -OH<br />
⏐ ⏐ ⏐<br />
C = O H 2 [cat.] CH-OH HO-CH<br />
⏐ ⏐ ⏐<br />
HO-CH HO-CH HO-CH<br />
⏐ ⏐ ⏐<br />
CH-OH CH-OH CH-OH<br />
⏐ ⏐ ⏐<br />
CH-OH (D) CH-OH (D) CH-OH (D)<br />
⏐ ⏐ ⏐<br />
CH 2 -OH CH 2 -OH CH 2 -OH<br />
D-fructose D-sorbitol + D-mannitol<br />
Autres "sucres de substitution"<br />
Produits développés plus récemment qui résultent de l'hydrogénation de disaccharides:<br />
- lactitol (ß-D-galactopyranosyl-1,4-sorbitol): par hydrogénation catalytique du<br />
lactose (hydrogénation de la fraction glucose, seulement)<br />
lactose -----------> lactitol<br />
- isomalt/palatinite (α-D-glucopyranosyl-1,6-sorbitol/idem + α-D-glucopyranosyl-1,6<br />
mannitol): par hydrogénation catalytique de disaccharides dérivés du saccharose<br />
(isomaltose [α-D-glucopyranosyl-1,6-D-glucose]/palatinose [α-D-glucopyranosyl-1,6<br />
D-fructose])<br />
isomaltose ---------> isomalt<br />
palatinose ----------> palatinite<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
2.3.2.5Glycosides<br />
- 2.3/12 -<br />
Définition: associations glucides (avec fonction réductrice) et alcool, phénol ou thiol:<br />
Exemples alimentaires<br />
O H<br />
α<br />
O R (Ar)<br />
S R (Ar)<br />
anomérie α, β figée<br />
(pas de mutarotation)<br />
- vanille: avant le processus de fermentation, le composant aromatisant (vanilline)<br />
est associé au glucose sous la forme d'un ß-vanilline-D-glucopyranoside inodore, qui<br />
est hydrolysé par voie enzymatique:<br />
O O<br />
β<br />
CH3O H<br />
- glucosinolates: précurseurs des principes aromatiques/sapides des moutardes,<br />
radis, raifort (aussi dans cressons, choux, colza, brassicacées en général, etc.),<br />
structure de ß-S-glycosides:<br />
O<br />
H<br />
β<br />
S<br />
C<br />
N<br />
R<br />
C<br />
H<br />
O<br />
O SO 3 -<br />
sinigrine (moutarde noire, Brassica nigra): R = CH 2 =CH-CH 2 - (allyl)<br />
sinalbine (moutarde blanche, Sinapis alba): R = HO- Ph -CH 2 -<br />
progoitrine (colza): R = CH 2 =CH-CH-CH 2 -<br />
⏐<br />
OH<br />
(radis): R = CH 3 -S-CH=CH-CH 2 -CH 2 - (trans)<br />
- les propriétés organoleptiques sont développées au moment du broyage (graines<br />
de moutarde) ou simplement du découpage (radis): glycosides hydrolysés par<br />
thioglucosidase (myrosinase), puis l'intermédiaire subit un réarrangement, analogue<br />
à celui de Lossen pour les acides hydroxamiques, avec formation des<br />
isothiocyanates ("Senfölen", "huiles de moutarde") extrêmement odorants/sapides:<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
myrosinase<br />
R C<br />
_<br />
S -<br />
- 2.3/13 -<br />
N O SO 3 -<br />
R C<br />
S<br />
H<br />
R-N=C=S<br />
- dans certaines espèces végétales (colza, choux, etc.), possibilité d'isomérisation<br />
[enzymatique] des isothiocyanates en thiocyanates (voire formation de nitriles), qui<br />
inhibent la fonction thyroïdienne (fixation de l'iode inhibée, mauvaise utilisation de<br />
l'iode disponible): substances "goitrogènes"<br />
R - N = C = S ------> R - S - C ≡ N<br />
- les isothiocyanates avec une fonction hydroxyle en position ß peuvent cycliser<br />
avec formation de oxazolidine-2 thiones (thiooxazolidines), qui inhibent l'ioduration<br />
de la thyrosine dans la thyroïde (à combattre par apport de thyroxine !): problème<br />
des choux (consommés crus, la cuisson désactive la myrosinase) et du passage de<br />
ces thiooxazolidines dans le lait (alimentation du bétail avec ces végétaux):<br />
R<br />
H<br />
β α<br />
CH CH2 N C S<br />
O<br />
- Glycosides cyanogénétiques<br />
N<br />
H<br />
R O S<br />
- l'aglycone est un α-hydroxy-nitrile (produit d'addition de HCN sur un<br />
aldéhyde/cétone), par exemple l'amygdaline de l'amande amère:<br />
gentiobiose - O - CH - C ≡ N Ph = phényl<br />
(glu-glu) |<br />
Ph<br />
- aussi dhurrine (sorgho): glu - O - CH - Ph - OH<br />
|<br />
C ≡ N<br />
- aussi linamarine (manioc, lin): CH 3<br />
|<br />
glu - O - C - C ≡ N<br />
|<br />
CH 3<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
- 2.3/14 -<br />
- problème toxicologique: présence dans les tissus de ces végétaux de systèmes<br />
enzymatiques (ß-glucosidases, émulsine de l'amande, par exemple) capables<br />
d'hydrolyser les glycosides avec libération de l'α-hydroxy-nitrile, assez rapidement<br />
[enzyme: lyase] dégradé avec libération de HCN:<br />
| émulsine | |<br />
glu-O-C-C≡N --------------> [HO-C-C ≡ N] -----------> C=O + HCN<br />
| | |<br />
- les végétaux utilisés pour l'alimentation peuvent être rendus propres à la<br />
consommation (détoxifiés) par broyage en présence d'eau (action des enzymes,<br />
hydrolyse, dégradation de l'α-hydroxy-nitrile) et évaporation (broyage prolongé<br />
avec/sans chauffage) de HCN. Alternative: développement de variétés pauvres en<br />
glycosides cyanogénétiques.<br />
La présence d'acide cyanhydrique potentiel peut être facilement décelée avec un papier<br />
indicateur à cet effet et, si nécessaire, dosée par photométrie après une réaction colorée.<br />
Teneurs: amande amère 250 mg/100 g (en HCN potentiel)<br />
(intoxications chez enfants, amaretti !)<br />
sorgho 250<br />
manioc (cassave) 110<br />
pois, haricots 0,5 - 2,5<br />
- problème associé, inhibition de la fixation de l'iode dans la thyroïde par formation<br />
de l'anion isothiocyanate:<br />
CN - ------> N=C-S - (métabolisme)<br />
2.3.3 Propriétés nutritionnelles des sucres et sucres-alcools<br />
En résumé:<br />
Glucide Pouvoir Valeur Mobilisation Propriétés<br />
édulcorant calorifique de l'insuline cariogènes<br />
(relatif)<br />
saccharose 100 4 kcal/g ++ +++<br />
glucose 69 4 +++ ++<br />
fructose 114 4 + ++<br />
lactose 39 4 +++ ++<br />
sorbitol 51 2,4 (CEE) +/- +<br />
mannitol 69 2,4 (CEE) +/- +<br />
xylitol 102 2,4 (CEE) +/- -<br />
lactitol 30-40 (75) 2,4 (CEE) -<br />
isomalt/palatinite 45 2,4 (CEE)<br />
polydextrose (0) < 1,2 (0,8-1,5) (quasi fibre alimentaire)<br />
saccharine 30-50'000 0 - -<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
- 2.3/15 -<br />
- pouvoir édulcorant (évalué sur des solutions 10 % dans l'eau, en règle générale): varie<br />
peu dans le groupe des glucides, au plus dans un rapport 3 : 1<br />
- valeur calorifique: critère déterminant pour la conception d'aliments "hypocaloriques",<br />
polyols peu absorbés (env. 10-20 %) de manière non active, par diffusion, parcourent<br />
l'intestin grêle, convertis en acides gras à courtes chaînes dans le colon, métabolisés<br />
comme tels, processus très lent (3-10 h. après l'ingestion), sans réponse insulinique [les<br />
dérivés disaccharidiques, lactitol et isomalt, ne sont que très lentement hydrolysés par les<br />
enzymes intestinales, 10 fois plus lentement que le saccharose]<br />
[revers de la médaille: augmentation du flux aqueux par effet osmotique dans l'intestin grêle<br />
=> effet laxatif au-delà d'une certaine dose limite + fermentation dans le colon =><br />
ballonnements]<br />
- mobilisation de l'insuline (gestion du glucose, répartition dans le sang, foie, cellules):<br />
facteur déterminant pour les aliments diététiques destinés à l'alimentation des diabétiques<br />
(articles de biscuiterie, confitures, chocolats, édulcorants ... aussi fructose)<br />
- pouvoir cariogène: lié à la possibilité de fermentation dans la cavité buccale avec<br />
production d'acides organiques qui attaquent l'émail dentaire: développement de gommes à<br />
mâcher/sucreries "sympadent"<br />
2.3.4 Réaction de Maillard (« brunissement non enzymatique »)<br />
Ensemble très complexe de réactions (voir schéma général, page suivante) qui<br />
interviennent entre:<br />
- glucides réducteurs (fonction aldéhyde/cétone sous forme ou non d'hémi-(a)cétal<br />
ou autre composé avec groupe carbonyle (acide ascorbique [vitamine C], produits<br />
d'oxydation des lipides, composants aromatiques ...)<br />
- amines primaires ou secondaires, principalement acides aminés, protéines<br />
[fonctions amines primaires libres en extrémité de chaîne] et autres composés<br />
aminés présents dans les denrées<br />
et que l’on peut résumer ainsi:<br />
Conséquences:<br />
...C = O + ...N - H ------> produits (colorés, odorants)<br />
- positives: développement de couleurs et de flaveurs (odeurs + saveurs)<br />
recherchées (pain frais, toasts, viandes rôties, pommes de terre frites,<br />
café/torréfaction [200-250°, et temps selon les goûts !], cacao/rôtissage [150°,<br />
temps ?], bière/touraillage du malt [4-5 h. à 80°, bières légères, à 105°, bières<br />
brunes], etc.)<br />
- négatives: développement de couleurs [pigments bruns-noir = mélanoïdines] et de<br />
flaveurs altérées ["off-flavors"](lait upérisé/UHT, jus de fruits pasteurisés, lait<br />
concentré/séché, brunissement des fruits [pommes, abricots] et des légumes<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
- 2.3/16 -<br />
[pommes de terre] séchés), ainsi que destruction de constituants nutritionnellement<br />
importants (vitamines C et K, acides aminés essentiels tels que la lysine,<br />
méthionine), digestibilité des aliments éventuellement diminuée<br />
(solubilité/digestibilité des protéines)<br />
Schéma général de la réaction de Maillard<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
- 2.3/17 -<br />
Déroulement: mécanisme hautement hypothétique (voir schéma général)<br />
1. addition-élimination réversible: formation de glycosylamines<br />
2. réarrangement des glycosylamines: irréversible, catalysé par les acides, forme:<br />
à partir d’un aldose un amino-1 désoxy-1 cétone par le réarrangement d’Amadori<br />
à partir d’un cétone un amino-2 désoxy-2 aldose par le réarrangement de Hyens<br />
3. Dégradation thermique des amino-sucres par énolisation-1,2 ou par énolisation -1,3 pour<br />
former des produits polycarbonés/polycarbonés insaturés très réactifs:<br />
- composés diones-1,2 très réactives<br />
- produits cycliques volatils très ordorants comme l’hydroxyméthyl-furfural (HMF)<br />
HOCH 2<br />
O<br />
CHO<br />
- produits odorants avec note caramel qui sont aussi de puissants antioxydants, tels<br />
que le maltol (et l’isomaltol)<br />
H<br />
H<br />
C<br />
O<br />
C<br />
C<br />
C O C<br />
OH<br />
CH 3<br />
maltol<br />
4. condensations ultérieures conduisant à des composés macromoléculaires colorés: les<br />
mélanoïdines<br />
5.1 réaction dérivée importante: la dégradation de Strecker. Interraction entre une dione-1,2<br />
et un acide aminé pour former un aldéhyde, généralement volatil et odorant.<br />
5.2 autre interraction possible entre composés carbonylés et composés aminés pour former<br />
des composés hétérocyclique azotés (pyrrole, etc)<br />
A retenir:<br />
- la réaction de Maillard forme des composés très divers souvent volatils et odorants<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
- 2.3/18 -<br />
Exemples de produits aromatiques formés par la réaction de Maillard (et la<br />
dégradation de Strecker)<br />
Classe Composé Arôme Seuil olfactif<br />
(μg/l, eau)<br />
vert<br />
amande amère<br />
3<br />
aldéhyde CH(CH 3 ) CH 2 CHO<br />
CH 3<br />
(LEU, Strecker)<br />
pyranone<br />
(H)-furanone<br />
(H)-furanone<br />
O<br />
O<br />
maltol<br />
OH<br />
CH 3<br />
O OH<br />
H 3 C<br />
O<br />
CH 3<br />
O CH 3<br />
sulfure CH 3 S CH 2 CHO<br />
thiazol N<br />
pyrrole<br />
pyrazine<br />
O<br />
(MET, Strecker)<br />
S CO CH3<br />
N CHO<br />
H<br />
caramel 35 000<br />
caramel<br />
chicorée torréfiée<br />
pain<br />
(0,04)<br />
pommes chips 0,2<br />
noix<br />
céréales<br />
pop corn<br />
(café, cacao,<br />
cacahuètes<br />
torréfiées<br />
H3C N CH chocolat 10 000<br />
3<br />
N<br />
- les produits formés sont des constituants importants des fractions aromatisantes<br />
des produits rôtis, grillés, café, cacao, bière, etc.<br />
Exemple de l’arôme de café torréfié page suivante<br />
- revers de la médaille: certains des produits formés pourraient avoir des propriétés<br />
mutagènes (test de Ames) voire cancérigènes, tels que les amines hétérocycliques<br />
(voir chapitre Contamination des denrées).<br />
AE/23gluc.doc/27/08/99
- 2.3/19 -<br />
Arôme de café<br />
Dérivés aliphatiques (148)<br />
- hydrocarbures 27 (décarboxylation)<br />
- alcools 19<br />
- aldéhydes 17 (Strecker)<br />
- cétones, dicétones 38<br />
- acides carboxyliques 19<br />
- esters, éthers 13<br />
- dérivés N, S 13<br />
Dérivés alicycliques (21)<br />
Dérivés aromatiques (55)<br />
- hydrocarbures 20<br />
- phénols 11 (ac. chlorogénique) (I)<br />
- alcools, aldéhydes, cétones, esters 22<br />
Dérivés hétérocycliques (317)<br />
- furanes 92 (Maillard, pyrolyse HC)<br />
- lactones, anhydrides 12<br />
- pyrroles 37 (Maillard)<br />
- indoles 3 (tryptophane)<br />
- pyridines 9 (trigonelline) (II)<br />
- quinolines 2<br />
- pyrazines 70 (Strecker)<br />
- quinoxalines 8<br />
- thiophènes 28<br />
- thiazoles 28 (Maillard, AA soufrés)<br />
- oxazoles 28 (Maillard)<br />
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