Thaumatine

Les thaumatines I et II, constituées d’une chaîne de 207 acides aminés, sont très similaires et ne diffèrent que sur 5 acides aminés : en position 46 (N au lieu de K), 63 (S au lieu de R), 67 (K au lieu de R), 76 (R au lieu de Q) et 113 (N au lieu de D).

Les thaumatines I et II possèdent 4 hélices alpha et 11 brins bêta.

La chaîne peptidique contient 8 ponts disulfures internes, responsables de sa remarquable stabilité à la chaleur[13].

Image en 3 dimension de la protéine Thaumatine-I

La structure tertiaire de la thaumatine se compose de trois domaines distincts [14]:

• 11 brins bêta dans le feuillet bêta (1-53, 85-127 et 178-207, domaine I)
• une région plus importante riche en ponts disufures (128-177, domaine II).
• une région riche en ponts disufures (54-84, domaine III).

La thaumatine possède un goût très sucré, propriété inhabituelle chez les protéines, mais connue. En effet, d’autres protéines (voir tableau ci-dessous) ayant une capacité sucrante ont été identifiées ; la thaumatine est cependant la plus sucrée.

Son pouvoir sucrant est estimé entre 1 600 et 3 000 plus intense que le saccharose (sucre de table) à poids égal[1] - [11].

Si, par convention, il est reconnu que la thaumatine est 3 000 fois plus sucrée que le sucre[19], il faut cependant garder en mémoire que cette valeur évolue en fonction du pourcentage. Comme montré dans le tableau ci-dessous, plus la concentration de sucre (poids/volume) est élevée, plus le pouvoir sucrant de la thaumatine diminue.

La perception du sucré augmente linéairement avec l’augmentation de la concentration[20]. La perception du sucré est plus tardive et perdure plus longtemps que celle du sucre. Elle est similaire au profil de la monelline[21], cependant le goût sucré persistant en bouche pourrait être considéré comme inacceptable par les consommateurs[20].

Mélangé avec d’autres édulcorants tels que la saccharine, l’acésulfame potassium, les stéviosides, ou bien xylitol, la thaumatine démontre des propriétés de synergie et une réduction de son goût persistant[17].

Utilisé à de faible concentration (de 0,5 à 4 ppm), la thaumatine est un parfait exhausteur de goût et masqueur d’amertume.

Le point isoélectrique des thaumatines est de 12[1].

La thaumatine est très stable à la chaleur en milieu acide, mais elle ne l’est pas en milieu alcalin. En effet, après 4h passées à 80 °C et pH 2, ou bien à pH 4 pendant 2 h, la protéine est toujours sucrée. Par contre, après 15 minutes à pH 7 toujours à 80 °C, la protéine a perdu son goût sucré[13].

Sa remarquable stabilité à la chaleur et à la pression, due à la présence de 8 ponts disulfures, permet son utilisation dans une variété de procédés alimentaires (UHT, pasteurisation, cuisson et extrusion)[8].

La protéine est très soluble dans une large variété de liquides et solvants. Elle est très soluble dans l’eau, jusqu’à 20 % (pourcentage massique) à pH 3[8]. Elle est soluble jusqu’à 5%m dans l’éthanol à 60 % et le propylène glycol[22]. La dissolution dans de l’éthanol plus concentré (jusqu’à 90 %) est aussi possible quand la protéine est pré-hydratée. La protéine est aussi soluble dans le glycérol et les sucres alcools[8].Elle est cependant insoluble dans l'acétone[3].

En tant que protéine, la thaumatine est considérée comme non cariogène. Elle est métabolisée et ingérée aussi vite que l'albumine de l'œuf, une fois ingérée par le corps sous forme d’acides aminés[7].
Elle produit 4 kcal/g comme n’importe quelle autre protéine ; cependant l’apport calorifique est négligeable au vu de son niveau d’utilisation très faible (0,5 à 10 ppm) dans l’alimentation[2].

La Flavor and Extract Manufacturers Association (FEMA) a attribué le statut GRAS (Generally recognized as safe) à la thaumatine (numéro 3732) pour son utilisation dans plus de 30 catégories d’aliments (par exemple dans les boissons alcoolisées, son utilisation est limitée à 25 ppm). Dans ces applications, la thaumatine apparaît sur la liste des ingrédients comme « Arôme naturel ».

La thaumatine est autorisée comme additif alimentaire dans l'Union européenne (numéro E957) [24]. Principalement comme exhausteur de goût dans les chewing-gums avec sucres ajoutés (au maximum 10 mg/kg) et dans les desserts laitiers et non laitiers (au maximum 5 mg/kg) (arôme naturel). Et comme édulcorant dans les boissons aromatisées sans alcool à base d’eau (au maximum 0,5 mg/l).

L'utilisation de la thaumatine est autorisée dans l'alimentation comme édulcorant en Israël, au Canada, en Australie et en Afrique du Sud. Le ministère de la santé au Japon autorise l'utilisation de la thaumatine comme un additif alimentaire sans danger et son dosage n'est pas limité[25].

L'extrait de thaumatine est purifié par ultrafiltration sélective ; cependant un résidu organique non protéique reste dans le produit commercialisé. Le résidu se constitue principalement d'arabino-galactans et d'arabinoglucuronoxylan polyosides, ces deux éléments sont des constituants présents dans les gommes et mucilages de plantes[7].

La thaumatine I peut être purifiée à partir d'un extrait de pulpe de fruit par une chromatographie à échange d'ion suivie par une filtration par chromatographie sur gel[26].

Autres édulcorants naturels :

• Pentadine
• Mabinline
• Monelline
• Stevia

• (en) THAUMATIN Compendium of Food Additive Specifications (Addendum 7) - Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives 53rd session