TPE Agar Agar
Gélification et propriétés
L'agar agar est désormais désigné par de nombreuses appellations différentes : mousse du Japon, E406 (dans la liste des additifs alimentaires), kanten, mousse de Ceylan ou encore gélose (en référence à son aspect gélatineux).
Les additifs alimentaires, produits ajoutés aux denrées alimentaires dans le but d'en améliorer la conservation, le goût, la couleur ou encore l'aspect, sont définis par un règlement européen, qui fixe une liste très précise. Dans cette liste, l'agar agar porte donc l'appellation E406, et est enregistré comme agent d’enrobage, stabilisant, épaississant, émulsifiant et bien sûr gélifiant. N'oublions pas en effet que la principale caractéristique de l'agar agar reste son puissant caractère gélifiant.
Nous allons ici étudier plus précisément la gélification de l'agar agar, et nous pourrons ainsi en déduire certaines de ses propriétés.
Nous avons vu que l'agar agar était un mélange de deux polymères : les polysaccharides agarose et agaropectine.
*
Schéma de la composition de l'agar agar
Nous avons dit précédemment que l'agarose était responsable de l'action gélifiante, grâce notamment à la présence de groupement -CH2-O-, fortement hydrophobes.
Pour comprendre exactement ce qu'est la gélification, regardons tout d'abord la définition du dictionnaire : Un gel est un liquide emprisonné dans un réseau. Ce réseau peut être composé de protéines (ex : gélatine, protéines de l'oeuf, etc.…) ou de polysaccharides (agar-agar, carraghénane, etc.….).
Et donc la gélification est la transformation d'un liquide en gel. Cette méthode culinaire se fait grâce à des protéines ou à des polysaccharides qui vont enfermer le liquide pour le rendre gélatineux. Ils peuvent être d’origine animale comme pour la gélatine, ou végétale comme pour l’agar-agar.
Cette technique, très utilisée dans le cadre de la cuisine moléculaire, permet de donner forme et texture à tous les liquides et donc de donner une autre dimension à un plat.
Nous allons ici étudier comment se passe la gélification de l'agar agar au niveau macroscopique :
Etape 1 : Mise en solution de l’agar agar
L’agar agar solide est sous la forme de petits grains constitués de polymères enroulés sur eux-mêmes. Lorsqu’il est mis en solution dans l’eau, les polymères se déroulent et s’étirent.
On obtient ainsi une solution aqueuse d'agar agar.
Cela peut donc être schématisé par ceci :
Schéma de l'agar agar en solution aqueuse,
au niveau macroscopique
Etape 2 : Formation des hélices
La solution précédemment obtenue est chauffée à partir de 35-40°C. Deux polymères (enroulés sur eux-mêmes) se rapprochent, ce qui va entraîner l'isolement de leurs groupes -CH2-O- hydrophobes. Les molécules d'eau, présentes entre eux, seront ainsi expulsées (rappelons que les groupements hydrophobes n'ont aucune affinité avec l'eau).
Ces groupes -CH2-O- permettent un rapprochement des polymères comme nous pouvons le voir sur le schéma ci-dessous :
Schéma de la formation des hélices et de l'expulsion de l'eau, dans les molécules d'agar agar au niveau macroscopique
Formule semi-développée de la formation des hélices et de l'expulsion de l'eau, dans les molécules d'agar agar au niveau macroscopique
Lors de ce rapprochement, les polymères commencent à se joindre, et des liaisons hydrogènes se forment entre eux.
Les polymères vont ensuite se lier totalement, et ils vont s'enrouler les uns autour des autres, formant ainsi une structure en hélice. Cela forme des brins assez épais, ce qui va permettre de transformer la solution aqueuse d'agar agar en un gel liquide.
On obtient ainsi un gel liquide.
Le schéma suivant représente bien la formation des hélices grâce aux liaisons hydrogènes :
Schéma de la jointure des hélices et de la création de liaisons hydrogènes, dans les molécules d'agar agar au niveau macroscopique
Formule semi-développée de la jointure des hélices et de la création des liaisons hydrogènes, dans les molécules d'agar agar au niveau macroscopique
Cela peut donc être schématisé par ceci :
Schéma de l'agar agar lors de la formation des hélices,
au niveau macroscopique
Note : Si on chauffe le gel liquide au-delà de 80°C, il se liquéfie à nouveau, c'est-à-dire qu'on ré-obtient la solution aqueuse d'agar agar.
Etape 3 : Regroupement des hélices grâce au refroidissement
Comme nous allons le voir ensuite dans notre expérience de gélification, pour obtenir un gel solide il faut effectuer une action de refroidissement.
Lors de ce refroidissement de la solution, les hélices vont se lier, et se regrouper. Il se forme alors un réseau tri-dimensionnel capable d’emprisonner une très grande quantité d’eau.
Lorsque les polymères s’enroulent les uns autour des autres, l'agar agar forme un gel.
On obtient ainsi un gel solide.
Cela peut donc être schématisé par ceci :
Schéma de l'agar agar lors du regroupement des hélices,
au niveau macroscopique
On remarque la présence de liaisons dites "faibles", créées entre certaines hélices. Ces liaisons, facilement cassables, vont permettre d'expliquer le fait que l'agar agar soit thermoréversible. On peut ainsi gélifier l'agar agar, puis le liquéfier, et encore le gélifier à l'infini, sans que cela affecte ses propriétés gélifiantes.
En résumé, on chauffe l'agar agar en solution aqueuse à 80°C, puis on le refroidit, ce qui permet d'obtenir une gelée solide.
A l'inverse, si on chauffe cette gelée, on ré-obtient une gelée liquide.
Ce schéma illustre parfaitement cette caractéristique de l'agar agar :
Schéma du processus de gélification de l'agar agar
Voici le processus de gélification de l'agar agar, que nous avons ensuite réalisé grâce à la préparation de spaghettis à la grenadine.
Cette expérience, réalisée au lycée, nous a permis de voir par nous-mêmes le caractère gélifiant de l'agar agar, permettant de passer d'un liquide à un gel solide, ici sous forme de spaghettis.
Protocole
- Mélanger 200g d'eau avec, par exemple, du sirop de grenadine
- Puis ajouter 2g d'agar agar. Porter la solution à ébullition pendant 1 minute pour solubiliser l'agar agar
- Attendre quelques minutes afin que la solution refroidisse
- Aspirer à l'aide d'une seringue et d'un tube fin en plastique la solution
- Plonger le tube dans de l'eau froide pour accélérer le processus de gélification
- Expulser le spaghetti à l'aide de la seringue remplie d'air
Nous avons réalisé ce protocole en laboratoire de chimie, avec du sirop de grenadine.
En plus des photos, nous avons des vidéos sur notre clé USB concernant cette expérience, si vous souhaitez les visionner...
Photos de notre paillasse et du matériel utilisé
Nous avons réalisé notre première fournée avec 50mL de grenadine.
Toute cette expérience a été réalisée avec l'agar agar industriel.
Première expérience, pour 50mL de grenadine
Agar agar utilisé pour notre expérience sur la gélification
Plaque chauffante pour porter la solution à ébullition
Etape de la plaque chauffante
Une fois la solution prête, nous sommes passées à l'étape de la seringue (cf. vidéos sur la clé USB). Pour accélérer le processus de refroidissement, nous sommes allées chercher des glaçons.
Refroidissement des spaghettis
Une fois les spaghettis bien refroidis, nous les avons expulsé du tube grâce à la seringue. Nous avons alors obtenu une gelée solide, mais très légèrement colorée, comme on peut le voir sur les photos. Nous en avons donc déduit que nous n'avions pas assez mis de grenadine, chose que nous avons rectifié lors de notre deuxième fournée.
Photos de nos premiers spaghettis
Nous avons ensuite réitérer le protocole pour 100mL de grenadine, puis pour 150mL, et enfin pour 200mL, dans le but d'obtenir une coloration rose plus prononcée.
Spaghettis à différentes concentrations en grenadine
Aspect des spaghettis, obtenus avec 200mL de grenadine
Une fois cela réalisé, nous avons décidé d'utiliser nos poudres, obtenues à partir de l'extraction de nos algues. En effet rappelez-vous, nous n'avons pas pu déterminer s'il s'agissait bel et bien d'agar agar.
Néanmoins, nous avons voulu tester leurs possibles propriétés gélifiantes en réalisant ce protocole en remplaçant l'agar agar par nos poudres. Cette fois-ci en revanche, nous voulions réaliser des spaghettis à la menthe.
Nous avons ainsi remplacé l'agar agar par la poudre de couleur rosée, extraite des algues de couleur rouge (0.17g), puis celle de couleur verdâtre, extraite des algues de couleur verte (0.24g).
Réalisation du même protocole, mais avec de la menthe et nos poudres
Encore une fois, nos expériences ont été filmées, et sont disponibles sur la clé USB.
Nous pouvons donc observer que les spaghettis n'ont pas gélifié, puisque lorsque nous les expulsons de la seringue, il ne sort qu'un liquide de couleur verte, et non un gel comme nous l'avons vu précédemment avec nos spaghettis à la grenadine.
Nous pouvons donc en déduire que nos poudres extraites des algues n'ont aucune propriété gélifiante.
Il ne s'agissait donc pas d'agar agar.
Néanmoins, cette expérience nous a permis de visualiser les propriétés gélifiantes de l'agar agar.
L'agar agar est donc un produit gélifiant, instantané et thermoréversible.