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Publié : 31 mai 2012
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Des bonbons au laboratoire !

Des confiseries gélifiées en forme d’ourson très appréciées des enfants ont la composition suivante :
« Sirop de glucose, Sucre, Gélatine, Acidifiant : acide citrique, Dextrose, Jus de fruits concentrés, Arômes »

Trois objectifs de séquences au laboratoire sont définis :

- application de la chromatographie d’exclusion moléculaire à la séparation des constituants du bonbon gélifié avec contrôle de l’efficacité de la séparation par le dosage des protéines et du glucose,
- dosage de l’acidité du bonbon
- contrôle de la composition en sucres et en protéines de ces confiseries annoncée sur l’emballage :

Protéines6,2 g pour 100 g
Sucres78 g pour 100 g

La gélatine est une protéine animale extraite, après hydrolyse, de matières premières riches en collagène.

Trois matières premières sont utilisées pour obtenir industriellement la gélatine :
- Les couennes de porc toujours traitées par hydrolyse acide et conduisant donc à des gélatines de type A,
- Les peaux de bovin toujours traitées par hydrolyse alcaline et conduisant donc à des gélatines de type B,
- Les os qui peuvent être de type A ou B.

Que l’hydrolyse ait été réalisée en milieu acide ou en milieu alcalin, la gélatine est ensuite extraite à l’eau chaude à des températures croissantes.
Viennent alors des opérations de filtration, désionisation, concentration, stérilisation, gélification, extrusion, séchage, et broyage permettant d’obtenir le produit fini.

Procédés de fabrication de la gélatine alimentaire (source Adrianor)

Après dissolution dans l’eau chaude et refroidissement, la gélatine forme un gel qui présente de nombreux avantages pour des applications alimentaires :

- il est très clair, et cette transparence est recherchée notamment dans les confiseries,
- il est réversible, c’est à dire qu’il fond lorsqu’il chauffe au delà d’une température dite point de fusion qui se situe entre 27 et 35°C, ce qui est intéressant quand on recherche une fusion en bouche.

La formation du gel va dépendre :
- de la gélatine elle-même (degré bloom),
- de la durée et de la température : le gel se forme immédiatement à 10°C, mais il faut environ 16 heures pour atteindre la gélification maximale,
- et de la concentration en gélatine : elle doit être de 0,8 % minimum pour qu’il y ait gélification, c’est ce qu’on appelle la concentration critique de gélification.

Exemples d’utilisation de la gélatine :

- Un grand nombre de produits alimentaires contiennent de la gélatine. Elle est utilisée comme épaississant, stabilisant ou agent texturant dans des produits comme les confiseries, les crèmes glacées, les confitures, les yaourts, la margarine, les gateaux… Elle est également utilisée dans les produits allégés pour stimuler la sensation de gras en bouche et créer du volume sans ajouter de calories.
- Dans l’industrie pharmaceutique, la gélatine est l’un des principaux constituants des gélules contenant des médicaments. Dans l’industrie cosmétique elle fait partie de la composition de certaine crème.

Séparation des constituants du bonbon gélifié par chromatographie d’exclusion moléculaire

La gélatine alimentaire utilisée pour la préparation de ces confiseries est le seul constituant macromoléculaire entrant dans la composition. Il est donc possible d’effectuer la purification de la gélatine de l’échantillon par chromatographie d’exclusion moléculaire (ou gel-filtration) sur gel de Séphadex® G-25.

Le domaine de fractionnement de ce gel est de 1000 à 5000 g/mol. La gélatine sera donc totalement exclue de ce gel alors que les autres molécules suffisamment petites (glucose, saccharose, acide citrique…) pourront pénétrer dans les mailles du réseau moléculaire du gel et parcourront un chemin plus long que les grosses molécules de gélatine qui ne pénètrent pas dans le gel : toutes ces petites molécules seront donc éluées plus tardivement.

Principe de la chromatographie d’exclusion

Ce type de chromatographie est encore appelé : tamisage moléculaire, gel-filtration ou perméation de gel.

Cette technique permet la séparation des molécules en fonction de leur taille et de leur forme. On utilise pour cela des granules de gel poreux.

Les grosses molécules (dont le diamètre est supérieur à celui des pores) sont exclues et sont donc éluées les premières, au niveau du volume mort ( Vm ou V0 ). Les petites et moyennes molécules sont éluées plus tardivement, car incluses dans le gel, leur migration est freinée.

Les solutés sont donc élués dans l’ordre inverse des masses moléculaires. Il existe une relation linéaire entre le volume d’élution et le logarithme de la masse moléculaire.

Voici deux animations expliquant le principe de la chromatographie d’exclusion :

source : http://www.geniebio.ac-aix-marseille.fr/bioch/docs/tamisage.html

Flash - 2.3 Mo

source : http://www.austincc.edu/biocr/index.html

Séparation des constituants des bonbons

Fiche protocole n°1Fiche protocole n°2Fiche technique GE Healthcare
Préparation de l’échantillon pour les analysesSéparation de la gélatine par exclusion moléculaireColonne HiTrap Desalting
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Dosage de la gélatine et des sucres des bonbons et obtention du profil chromatographique

Fiche protocole n°3Fiche protocole n°4Fiche technique BioMérieux
Dosage de la gélatine par la méthode de BiuretDosage du glucose par méthode enzymatique en point finalKit RTU Glucose
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PDF - 39.5 ko
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Analyses possibles autour des manipulations :

- En utilisant l’outil informatique, tracer la courbe d’étalonnage A lue à 540 nm = f ( masse de gélatine dans tube ).
- Valider les points expérimentaux et donner les paramètres de la droite de régression.
- Calculer la concentration en gélatine de l’échantillon « B ».
- En déduire la teneur des bonbons gélifiés en pourcentage en masse et comparer à la valeur annoncée.
- Tracer le profil d’élution de la gélatine.
- Calculer la masse de gélatine récupérée dans chaque fraction analysée.
- En déduire le rendement de récupération de la gélatine au cours de la chromatographie.
- Calculer la concentration en glucose de l’échantillon « B ».
- Grâce au dosage de l’hydrolysat « H », calculer la concentration en saccharose de l’échantillon « B ».
- En déduire la teneur en glucose et saccharose des bonbons gélifiés en pourcentage en masse et comparer à la valeur annoncée.*
- Tracer le profil d’élution du glucose.
- Calculer la masse de glucose récupérée dans chaque fraction analysée.
- En déduire le rendement de récupération du glucose au cours de la chromatographie.
- Analyser le profil d’élution ci-dessous :

Dosage volumétrique d’un polyacide : l’acide citrique

Fiche technique n°5
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