Gélatine

Feuilles de gélatine pour la cuisine.

La gélatine est un mélange de protéines obtenu par hydrolyse partielle du collagène extrait de la peau comme la peau de porc (cochon), des os, des cartilages, etc. Les liaisons moléculaires entre les fibres de collagène sont alors brisées. Mélangée à de l'eau, la gélatine forme un gel colloïdal semi-solide thermo-réversible (il fond lorsqu'il est chauffé et recouvre son aspect gélatineux lorsqu'il est refroidi). Sous forme déshydratée, par contre, la gélatine n'a pas de point de fusion et devient friable ou brûle quand elle est chauffée à trop haute température[4].

Sa résistance à l'enfoncement est caractérisée par son degré Bloom[5].

La rhéologie de la gélatine se caractérise par un comportement viscoélastique, et des contraintes trop élevées ou appliquées trop rapidement peuvent entraîner une rupture fragile (fracturation) ou ductile[6]. Le caractère plutôt élastique/fragile ou plutôt visqueux/ductile dépend de la concentration en gélatine de la solution aqueuse et de la température, ainsi que de la durée de la mise sous contrainte[7].

Elle est utilisée dissoute dans l'eau de boisson pour faire l'eau gélifiée (~ 20 g·l^-1), utile pour éviter les fausses routes chez les patients ayant des troubles de la déglutition.

Les acides aminés constituant la gélatine sont : la glycine (21 %), la proline (12 %), l'hydroxyproline (12 %), l'acide glutamique (10 %), l'alanine (9 %), l'arginine (8 %), l'acide aspartique (6 %), la lysine (4 %), la sérine (4 %), la leucine (3 %), la valine, la phénylalanine et la thréonine (2 %), l'isoleucine et l'hydroxylysine (1 %), la méthionine et l'histidine (< 1 %) et la tyrosine (< 0,5 %). Ces valeurs sont variables (surtout pour les constituants minoritaires) et dépendent de la source de matériaux bruts et de la technique de préparation.

La gélatine est constituée à environ 98-99 % (en poids sec) de protéines et contient 18 acides aminés dont huit des neuf acides aminés essentiels à l'Homme. Elle n'a qu'une relative valeur nutritionnelle du fait de l'absence de tryptophane et de son déficit en isoleucine, thréonine et méthionine; elle possède également un taux inhabituellement élevé d'acides aminés non essentiels, la glycine et la proline (qui sont produits par le corps humain). Sa consommation exclusive comme source de protéines occasionne des troubles déficitaires graves. Quelques personnes moururent des suites de malnutrition dans les années 1970, tout en suivant un régime très populaire de « protéines liquides ».

Il faut aussi noter que la gélatine favorise les calculs urinaires du fait de sa richesse en oxalate[8].

Si le matériau brut de la production est représenté par des éléments osseux, des solutions diluées d'acide sont utilisés pour éliminer le calcium et les minéraux similaires. S'il s'agit de peau ou de cuir, les prétraitements les plus importants sont le lavage, l'arrachage des poils et le dégraissage.

De l'eau chaude est utilisée pour dégraisser. Le taux de graisse ne devra pas excéder 1% avant la première étape d'extraction.

Le matériau brut est préparé pour l'extraction par trois méthodes différentes : l'acide, l'alcali ou les traitements enzymatiques :

• le traitement à l'acide est particulièrement utilisé pour des matériaux moins réticulés comme le collagène de la peau de porc. Il dure normalement de dix à quarante-huit heures. La gélatine obtenue est appelée gélatine type-A ;
• le traitement à l'alcali est utilisé pour des collagènes plus complexes comme ceux des os de bovins. Ce processus nécessite normalement plusieurs semaines. Son objectif est de détruire les réticules chimiques encore présents dans le collagène. La gélatine obtenue est appelée gélatine type-B ;
• les traitements enzymatiques sont relativement nouveaux et présentent des avantages par rapport au traitement à l'alcali : le processus est rapide, le rendement est pratiquement de 100 %, la gélatine est plus pure et les propriétés physiques de la gélatine obtenue sont meilleures.

Le collagène partiellement purifié est converti en gélatine par extraction à l'eau chaude à des températures et pH adaptés. Tous les processus industriels utilisent un pH neutre ou acide car un pH basique accélère la conversion mais favorise les processus de dégradation. La concentration en acide varie cependant selon les processus. L'extraction se déroule en plusieurs étapes et la température augmente généralement dans les dernières. Cette procédure assure une dégradation thermique minimale de la gélatine extraite.

Cette étape comprend la filtration, la clarification, l'évaporation, la stérilisation, le séchage, le broyage et le tamisage de la gélatine obtenue. Ces opérations dépendent de la concentration et du type de gélatine. Pour minimiser la dégradation, la température est limitée tant que possible et les processus sont rapides.

Confiserie à base de gélatine (oursons)

Des variétés particulières de gélatine peuvent être préparées à partir de poisson ou de certains animaux de manière à être halal ou kasher. Les végétariens ou les végétaliens peuvent utiliser d'autres produits tels l'agar-agar, la pectine ou le konjac (parfois nommé « gélatine végétale »). Ces additifs d'origine glucidique et la gélatine d'origine protéique sont totalement différents d'un point de vue chimique. Cependant, le nom gélatine est parfois utilisé pour qualifier tous les types de gels et de gelées, mais, en toute rigueur, ce terme ne s'applique qu'aux produits issus de protéines animales.

La gélatine alimentaire est vendue sous forme de feuillets, de granules ou en poudre. Certaines formes peuvent être ajoutées directement dans la préparation culinaire, d'autres nécessitent un trempage préalable dans de l'eau.

Un grand nombre de produits alimentaires contiennent de la gélatine, comme le Jell-O, les aspics ou la guimauve. La gélatine est utilisée comme épaississant, stabilisant ou agent texturant dans des produits comme les confiseries, les crèmes glacées, les confitures, les yaourts, la margarine et les gâteaux. Elle est également utilisée dans les produits allégés pour simuler la sensation de gras en bouche et créer de la texture sans ajouter de calories.

La gélatine est utilisée comme agent enrobant ou pour la séparation de certaines substances. Elle rend le β-carotène soluble dans l'eau, ce qui permet d'obtenir une couleur jaune pour de nombreuses boissons.

La gélatine est utilisée pour éclaircir des jus en stabilisant les protéines, notamment le jus de pomme, le cidre, ainsi que le vinaigre[13].

Elle est parfois utilisée dans la production du vin pour la clarification[14] par collage. Du gel de silice et des tanins peuvent être utilisés en complément.

Cette pratique du collage, qui remonte au XIX^e siècle reste très empirique. Elle s'est vue supplantée par la filtration et la centrifugation irremplaçables pour une bonne clarification des vins. Mais les professionnels ont redécouvert les avantages du collage dont une des propriétés est d'entraîner des éléments solubles, mais qui risquent de précipiter après une mise en bouteilles[14].

Ces colloïdes, responsables de troubles dans le vin, en dépit d'un poids moléculaire élevé, passent à travers les filtres. De plus, le collage à la gélatine agit sur les tanins des vins en éliminant des substances responsables de l'astringence et de l'amertume[14].

Capsules de médicament en gélatine

• Gélule de médicaments en gélatine: La gélatine est l'un des principaux constituants des gélules contenant des médicaments. Elle protège les principes actifs des effets néfastes de la lumière et de l'oxygène. Le bon dosage et le choix judicieux du type de gélatine permettent même d'influer sur la vitesse de libération du principe actif lors de l'administration de gélules.
• La gélatine est le principal constituant des substituts de tissus biologiques (substituts de vaisseaux sanguins, de plasma, etc.). Ce sont des matériaux de substitution utilisés en médecine ainsi que dans le domaine de la recherche scientifique pour simuler les tissus biologiques.
• Certains produits cosmétiques contiennent un dérivé de la gélatine, le « collagène hydrolysé », réputé avoir des effets anti-âge ou agir comme fortifiant pour les ongles et les cheveux selon le syndicat des producteurs français[15].

• La gélatine a été longtemps utilisée comme colle et est encore utilisée comme colle traditionnelle naturelle (entre autres pour le travail du bois : Elle s'utilise à chaud : Elle est commercialisée sous la forme de grains qu'on trempe dans l'eau et qui prennent une texture caoutchouteuse en gonflant; et qu'on chauffe ensuite aux alentours de 55 °C[16] pour les faire fondre, On encolle et on monte alors les pièces, et la colle se solidifie en refroidissant. L'humidité résiduelle est ensuite absorbée par le bois). On trouve entre autres de la colle de peau, d'os, de nerf, de poisson…). Les collages à la gélatine sont sensibles à l'humidité excessive mais ont l'avantage sur des colles plus modernes, de pouvoir facilement être démontés avec du vinaigre qui les rend friables, nettoyés et réparés. Elle est également utilisée comme agent collant pour les têtes d'allumettes et le papier de verre.
• Elle sert, mélangée à des colorants, à fabriquer les filtres optiques destinés aux appareils formateurs d'image, et par métonymie, « gélatine » désigne dans le jargon de l'éclairage les filtres colorants pour projecteurs de spectacle, d'une matière moins lisse, mais plus résistante à la chaleur.
• La gélatine est utilisée pour maintenir les cristaux d'halogénure d'argent en émulsion dans quasiment tous les films photographiques (procédé gélatino-argentique). Malgré de nombreux efforts, aucun substitut n'a été mis au point qui présente la même stabilité et le même coût faible que la gélatine.
• Utilisée comme durcisseur de surface, elle permet de rendre plus lisse le papier d'impression brillant ou les cartes à jouer, et de maintenir les plis du papier crépon.
• Des blocs de gélatine sont utilisés pour simuler les tissus humains lors de l'étude des impacts dans les tests de munitions.
• Elle est utilisée en natation synchronisée pour maintenir les cheveux au cours de l'évolution.
• Jusqu'au XX^e siècle et l'invention des silicones, elle est utilisée comme matériau pour les moules servant à couler le plâtre des décors de staff. Sa malléabilité permet d'obtenir des motifs complexes (roses, figures) qu'on peut démouler sans casser le moule qu'on peut donc réutiliser.

• Claude Viel et Josette Fournier, « Histoire des procédés d'extraction de la gélatine et débats des commissions académiques (XIX^e siècle) », Revue d'histoire de la pharmacie, vol. 94, n^o 349,‎ 2006, p. 7-28 (lire en ligne, consulté le 5 février 2017)

• Hydrocolloïde
• Gélatine de peau d'âne

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• Notices dans des dictionnaires ou encyclopédies généralistes :

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  • (en) Medical Subject Headings
  • (en) PatientLikeMe
• (fr) De quoi est faite la gélatine, Fraîchement Pressé
• (en) D^r Roland Heynke, Gelatin Production and Prion Theory, General Information about Gelatin and Mad Cow Disease including references to various studies
• (en) D^r Bernard Cole, Gelatin Food Science
• (en) Grobben, A. H. ; Steele, P. J. ; Somerville, R. A. ; Taylor, D. M., Inactivation of the bovine-spongiform-encephalopathy (BSE) agent by the acid and alkali processes used in the manufacture of bone gelatine, Biotechnology and Applied Biochemistry, 2004, 39, 329-338, login nécessaire [PDF]
• Reportage de la télévision sur la gélatine de porc, sur Dailymotion