Les fibres alimentaires : de quoi s'agit-il ?

Les fibres alimentaires ? Leur définition a évolué, avec leur meilleure compréhension.

Acte I

En matière alimentaire, et surtout depuis les explorations du microbiote intestinal (les micro-organismes qui sont dans notre système digestif, et contribuent à notre digestion), on parle beaucoup de "fibres alimentaires"... mais de quoi s'agit-il au juste ?
Observons que le terme fut initialement introduit pour désigner les constituants non digestibles des aliments : surtout présents dans la paroi cellulaire des tissus végétaux : la cellulose, l'hémicellulose et la lignine.

Là, commençons par expliquer que les fruits, légumes -brefs, les "tissus végétaux"- sont faits de petits "sacs" collés les uns aux autres : les "cellules".

Ces cellules sont vivantes, individuellement, même si elles ont réunies en "organismes". Elles sont limitées chacune par une "membrane", et elles sont "collées" entre elles par ce que l'on nomme la "paroi", en l’occurrence on dit aussi "paroi végétale".

Et on peut imaginer cette "paroi" de la façon suivante : il y a, pour chaque cellule des "piliers" de cellulose", qui sont liés entre eux par des sortes de cordages, que son des molécules de pectines.

Les celluloses ? Ce sont des composés de la famille des polysaccharides, dont les molécules résultent de l'enchaînement de "sucres" élémentaires, essentiellement du glucose.
Bien sûr, ce n'est pas la juxtaposition de molécules de glucose, mais j'ai bien pris soin de dire que les molécules "résultent" de l'enchaînement des molécules de glucose ; lors de la réaction d'assemblage, des atomes sont perdus, et c'est la raison pour laquelle les molécules de celluloses, elles, ne contiennent plus que des "résidus de molécules de glucose", et non pas des "molécules de glucose".

Les hémicelluloses ? Une variation des premières.

Les lignines ? Encore des composés fascinants, présents dans les tissus végétaux et dont la molécule comporte de très nombreux "groupes aromatiques", ce qui ne signifie pas qu'ils aient une odeur, mais une propriété chimique qu'ils partagent avec un chef de file qui a nom "benzène".

Acte II

Mais revenons à la définition des fibres alimentaires. Quand on a poursuivi leur exploration, on a été conduit à ajouter des caractéristiques physiologiques pour préciser les définitions : aujourd'hui, les fibres alimentaires sont définies comme "les restes des squelettes de cellules végétales résistantes à la digestion (hydrolyse) par les enzymes de l'homme".

Avec cette définition, la liste initiale s'est augmentée de gommes, de celluloses modifiées, de composés du mucilage et la pectine.

Les gommes, les mucilages : des substance mucilagineuses et transparentes, provenant de l'exsudation naturelle ou provoquée de certains végétaux.

Le mucilage ? Toute substance particulièrement répandue dans les racines de guimauve et les graines de lin, les lichens et les algues, qui se gonfle au contact de l'eau sans s'y dissoudre mais en formant une matière visqueuse, comparable à la gomme, et dont les propriétés épaississantes la font utiliser en médecine.

On voit surtout que c'est moins les matières, faites principalement d'eau et de composés polysaccharidiques, qui sont visées par la définition, que les polysaccharides présents, et qui sont variés.

Les pectines ? Là, les sucres qui sont enchaînés sont principalement des "acides galacturoniques", mais avec plein d'autres sucres ; je n'entre pas dans les détails, sauf pour signaler que si les pectines sont facilement dissociées lors d'un chauffage en milieu acide (comme quand on fait les confitures), les molécules de cellulose, elles, sont très résistantes, au point que nous pouvons laver nos chemises en coton (le coton, c'est de la cellulose presque pure) sans qu'elles ne se dissolvent !

Acte III

Et, en 2009, la définition des fibres a encore évolué avec la mise au point de nouvelles méthodes d'analyse chimique, de sorte que le Codex Alimentarius (une sorte d'agrément international pour régler le commerce des denrées alimentaires) a défini les fibres alimentaires comme des "polymères glucidiques à dix unités monomères ou plus, qui ne sont pas hydrolysés par les enzymes endogènes dans l'intestin grêle humain".

Évidemment, toute définition est dangereuse, car il peut y avoir des hydrolyses limitées. Et, à la limite de dix résidus (les "unités monomères", ce qui est un pléonasme : on devrait dire "des monomères"), il y a aussi une frontière bien difficile à tracer entre des oligomères à neuf ou dix unités, résistants à l'hydrolyse, et des oligomères à plus de dix unités, mais plus fragiles.

Mais bon, voilà ce que nous avons aujourd'hui à ce propos.

J'ajoute que si nous centrifugeons une carotte, du persil, un poireau, etc., nous récupérons du jus, d'une part, et des "fibres", de l'autre part. Avons-nous suffisamment pensé à utiliser ces matières en cuisine ? C'était en tout cas la proposition du dixième International Contest for Note by Note Cooking.

L'épaississement des sauces

 L'épaississement des sauces

Les sauces ? Une montagne intellectuelle, tant il y en a, tant il y a à dire de leur constitution, de leur histoire, de leur évolution...
Ce matin, on m'interroge sur la liaison des sauces par de la gomme xanthane, et j'ai tendance à renvoyer mes interlocuteurs vers mon  livre Mon histoire de cuisine (Editions Belin), où cela est expliqué. Cependant, je m'aperçois que la question, générale pour les sauces liées à ce qui est fautivement nommé des "hydrocolloïdes", peut recevoir une explication différente. 

D'abord, il y a ce mot "hydrocolloïdes" : c'est un mot que je n'aime pas, parce que les colloïdes sont des systèmes dispersés tels que gels, mousses, suspensions, aérosols... Or on désigne par "hydrocolloïde" non pas de tels systèmes où de l'eau serait présente, mais des polysaccharides gélifiants ou épaississants, tels que les gommes de guar, caroube, xanthane, ou encore l'amidon (en réalité, un mélange d'amylose et d'amylopectine)...
Tous les polysaccharides, en effet, sont des molécules de type polymère, à savoir que ce sont des enchaînements linéaires ou ramifiés de motifs élémentaires qui, dans ce cas, sont des saccharides.

Trop compliqué : je reprends donc dans un sens inverse. Partons de D-glucose, un petit "saccharide" qui se présente, chez les pâtissiers, sous la forme d'une poudre blanche de saveur douce. Le glucose est un "composé", à savoir qu'un tas de D-glucose est constitué d'objets tous identiques  : les molécules de D-glucose.
Et c'est un monosaccharide, chaque molécule n'étant faite que d'atomes de carbone (six, attachés en un cycle hexagonal), d'atomes d'oxygène et d'atomes d'hydrogène.
Le D-glucose est un saccharide, c'est-à-dire un composé "polyhydroxylé" : dans la molécule, plusieurs atomes d'oxygène  liés à des atomes de carbone sont liés, de l'autre côté, à un atome d'hydrogène, de sorte que les chimistes voient bien le motif "-O-H", que l'on note plutôt -OH et que l'on nomme groupe hydroxyle.
Quand il y a plusieurs groupes hydroxyle, la molécule est polyhydroxylée ; simple, non ?

Bref, nous partons de D-glucose, poudre blanche où chaque grain est un cristal, formé par l'empilement régulier (pensons à un tas de cubes) de molécules de D-glucose. Et ajoutons que si l'on ajoute de l'eau à du D-glucose (souvent, en poudre, il est dit "atomisé"), on obtient un sirop de D-glucose.
Un tel liquide est effectivement sirupeux... parce que l'eau aussi, formée d'un atome d'oxygène lié à deux atomes d'hydrogène, comporte en quelque sorte ces motifs OH.
Information supplémentaire : quand une molécule porte un groupe hydroxyle (je répète : -OH) et qu'une molécule voisine comporte un atome d'oxygène, alors, pour des raisons que je n'explique pas aujourd'hui, se forme une sorte d'attraction entre l'atome d'hydrogène du groupe hydroxyle -OH et l'atome d'oxygène voisin. C'est ce que l'on nomme une liaison hydrogène. Cette liaison ajoute de la cohérence au milieu fait de l'ensemble des molécules : pensons à des mouches qui auraient envie de se coller, et qui formeront un essaim plus cohésif que si elles n'avaient pas envie de se coller. C'est pour cette raison que le sirop a plus de cohésion que l'eau pure !

Si nous lions maintenant des molécules de D-glucose par des liaisons chimiques, comme dans de nombreux polysaccharides, alors nous obtenons des polymères du D-glucose, molécules bien plus grosses que le simple D-glucose, quand elles sont composées de centaines ou milliers de résidus de D-glucose élémentaires.
Et ces molécules portent alors un très grand nombre de groupes -hydroxyle. De sorte que, quand on les met dans l'eau, elles assurent une forte cohésion à l'eau : cette dernière est "épaissie".

Et c'est ainsi que les polysaccharides lient les sauces. Et c'est ainsi que la physico-chimie est une science merveilleuse !

PS. J'ai oublié de signaler que la gomme xanthane est réglementairement considérée comme un additif de code E 415. Elle est produite par un micro-organisme... mais le vin, le fromage, le saucisson aussi sont faits par des micro-organismes. Donc rien de très inquiétant (je dis cela pour les naïfs qui croient que l'industrie est mauvaise et la nature bonne, oubliant l'amanite phalloïde et la ciguë, sans parler du lion, du typhus, du choléra, de la foudre, de la grêle...)

Encore une question de "sucres"

Dans les questions que je reçois, il y a celles qui concernent les "sucres". Quelle différence entre le glucose, le fructose, le saccharose, par exemple ?

Commençons par dire que le mot "sucre" est un mot chimique qui désigne les "monosaccharides" et les "oligosaccharides", des composés dont les molécules contiennent quelques atomes de carbone liés à de nombreux groupes "hydroxyle", avec un atome d'oxygène lié à un atome d'hydrogène (on note cela -OH).

Dans le glucose, ou plus exactement le D-glucoe, qui se présente habituellement sous la forme d'une poudre blanche (en solution, cela fait un "sirop", mais attention à ne pas confondre avec les sirops qui contiennent à la fois D-glucose et D-frucsos), les molécules ont six atomes de carbone, et autant de groupes hydroxyles.

Historiquement, comme on avait identifié autant d'atomes d'oxygène que d'atomes de carbone, et le double d'atomes d'hydrogène, on avait cru que le carbone était "hydraté"... d'où le nom fautif qui avait été donné "hydrate de carbone" : oublions ce nom, sans quoi nous replongeons dans le passé périmé de la chimie !

Le goût du D-glucose ? Un peu doux, beaucoup de longueur en bouche !

Pour le D-fructose, mêmes nombres d'atomes de carbone, oxygène et hydrogène, mais organisés différemment. Et la saveur est deux fois et demie plus sucrée que celle du saccharose (le sucre de table).

Le saccharose, enfin, est le composé qui fait l'essentiel du sucre de table blanc (plus de 99 pour cent). La molécule résulte de la réaction de D-glucose et de D-fructose : des atomes sont perdus, de sorte que, dans la molécule de saccharose, il n'y a pas de glucose et de fructose, mais un résidu de glucose lié à un résidu de fructose.

Et il faut ajouter que la molécule de saccharose est la même, qu'elle soit extraite de la betterave, de la canne à sucre, d'un oignon, d'une carotte, etc.
D-glucose, D-fructose et saccharose sont des "saccharides", famille dont le membre le plus simple est le glycérol, avec trois atomes de carbone (et autant de groupes hydroxyle), le composé qui fait la "glycérine".

Mais il y a de nombreux saccharides.

Parmi les sucres : arabinose, galactose, ribose, acide galacturonique, etc.

Parmi les "polysaccharides", les amylose, amylopectines des amidons, la chitine des champignons ou carapaces de crustacés, les pectines des parois végétales de tous les végétaux, la cellulose, qui est le polymère le plus abondant sur la terre.