Propriétés
Les carraghénanes Kappa et Iota sont susceptibles de donner des gels. Est-il possible de définir exactement ce qu'est un gel ? Il n'y a pas de définition satisfaisante car il est difficile de définir la frontière pour une solution fortement épaissie entre l'état liquide et l'état solide. Certains gels peuvent renfermer jusqu'à 99% d'eau mais résister à certaines contraintes et conserver leur forme.
Définition :
Un gel peut être défini comme un système biphasique constitué par un réseau macromoléculaire formant une maille qui englobe une phase liquide. Le gel est dans un état ordonné par rapport à la solution qui est un système non ordonné. La formation d'un gel va dépendre d'une association d'interactions, le gel pourra être modifié par les conditions du milieu (phénomène de réversibilité).
Cela sous-entend qu'il ne peut y avoir de liaisons de covalence ou ionique car la réversibilité ne serait pas possible, la mise en jeu de liaison à faible énergie se fait au travers de régions entières de jonction. A cet égard il faut que le polymère possède une régularité stéréochimique ou une région suffisamment étendue pour permettre l'assemblage des chaînes et engendrer un phénomène de coopérativité. Si les structures sont régulières les gels obtenus seront cassants, ils seront élastiques si les structures sont perturbées.
Les gels de carraghénanes sont obtenus après hydratation complète de la molécule à chaud (carraghénane kappa : 65-70°C, carraghénane iota : 55°C) puis refroidissement dans une zone de température bien précise qui dépend de la concentration du carraghénane et des sels présents dans le milieu. La température de fusion du gel est supérieure à la température de gélification.
Les associations s'effectuent par l'intermédiaire de ponts hydrogène entre les résidus de galactose. Les structures obtenues sont faiblement structurées mais si on introduit des petits cations qui viendront neutraliser les charges des groupements sulfatés, les doubles hélices vont pouvoir s'associer entre elles et donner un gel avec synérèse. Les ions les plus adaptés pour la neutralisation des charges sont :
Cs > Rb > K >>> Na > Li
Le carraghénane iota donne une hélice dont le pas est de 26,6 Å, le carraghénane kappa donne une hélice dont le pas est 24,6Å. Dans l'élaboration de la double hélice, les deux chaînes sont décalées d'un demi pas d'hélice. Le réseau formé par les carraghénanes iota est formé par une succession de doubles hélices et de parties coudées. Le gel obtenu est élastique, transparent, thixotropique et ne donne pas de synérèse. Dans le cas des carraghénanes kappa, on utilise l'ion potassium pour neutraliser les charges. De par sa taille il peut s'insérer dans l'hélice. Les doubles hélices possédant moins de charges vont pouvoir s'associer plus fortement. Il en résulte un gel beaucoup plus dur, un compactage de la structure entraînant une synérèse importante engendrant une opacité du gel. L'ion sodium ne peut être utilisé car il présente un volume spatial plus important que le potassium et ne peut de ce fait venir s'intercaler dans l'hélice. Par contre on pourra rigidifier la structure par l'intermédiaire de liaison ionique engendrée par l'utilisation des ions calcium entre groupements sulfatés de différentes hélices. Une faible concentration en calcium renforce la cohésion des gels, une forte concentration engendre la formation de gel cassant peu propice à une utilisation.
Remarque :
Les carraghénanes vont pouvoir s'associer avec des protéines pour des pH supérieurs à leur pI et donner des gels dont la force sera plus importante. C'est une propriété qui est mise en application dans le secteur laitier.
Les carraghénanes sont utilisés dans les desserts laitiers, les glaces et les crèmes glacées, les conserves de viande, les sauces salade.
