Sphérification par l'alginate de sodium

Introduction sur la sphérification :

La sphérification est une technique mise au point en 2003 par le restaurant El Bulli du célèbre chef cuisinier Ferran Adrià Acosta. Elle permet d'élaborer des recettes qui n'avaient jamais été imaginées auparavant. Elle consiste donc en la gélification contrôlée d'un liquide qui, plongé dans un bain de chlorure de calcium, va former des sphères. Il existe deux types de sphérification : la sphérification Basique (qui consiste à plonger un liquide additionné d'alginate de sodium dans un bain de chlorure de calcium) et la sphérification inverse, qui consiste à plonger une préparation liquide contenant naturellement du calcium (produits laitiers, crème anglaise...) ou auquel on rajoute du chlorure de calcium, ou, mieux du lactate de calcium dans un bain d'alginate (0.5g/100mL).
Ces techniques permettent d'obtenir des sphères de différentes tailles, que nous appellerons caviar, billes, œufs, gnocchis, raviolis... Relativement souples, les sphères résultantes de l'une ou l'autre technique peuvent être ensuite manipulées. On peut introduire dedans des éléments solides qui resteront en suspension dans le liquide, ce qui permet d'allier deux goûts, voire plus, dans une élaboration. La sphérification exige l'emploi d'ustensiles spécifiques, principalement des petites cuillères ou des seringues. Il existe plusieurs produits de sphérification classique comme l'alginate de sodium, le chlorure de calcium ou encore le citrate de sodium, mais nous étudierons en particulier de l'alginate de sodium.

 

 

L'alginate de sodium :

Tout d'abord l'alginate de sodium (E401) ou polymannuronate sodique, de formule NaC6H7O6 est un additif alimentaire utilisé dans beaucoup de domaines. Les additifs alimentaires sont des produits ajoutés aux denrées alimentaires commerciales destinés à l'alimentation humaine et/ou à l'alimentation animale. Sa masse molaire est de 198,1 g.mol -1 et sa température de fusion est supérieure à 300°C. L'alginate de sodium est constitué d'alginate et de sodium et est composé d'unités d'hydrates de carbone reliées ensemble pour former une chaîne.

 

 

Il se présente dans le commerce sous forme de poudre blanche, inodore et sans saveur, très soluble dans l'eau. Il est extrait d'algues brunes (des espèces Laminaria, Fucus, Macrocystis, entre autres), qui poussent dans les eaux froides d'Irlande, d'écosse, d'Amérique du Nord et du Sud, d'Australie, de Nouvelle Zélande, d'Afrique du Sud.

L'alginate de sodium a plusieurs utilisations notamment dans l'alimentation. En effet l'alginate de sodium peut agir en gélifiant, il permet transformer la texture d'une boisson en éliminant les protéines indésirables ou, dans certains cocktails dits de "mixologie moléculaire", l'alginate de sodium donne une texture semblable au caviar (c'est-à-dire semblable à de petites billes solides qui éclatent en bouche). On le trouve également dans les produits allégés, les surgelés, la pâtisserie, la mayonnaise, les sauces de salade, les conserves de légumes et de viande et les potages. De plus, il entre avec le citrate de sodium et le phosphate de sodium, dans la composition des fromages fondus. Il est également utilisé comme produit "coupe-faim" dans les produits hypocaloriques.
L'alginate de sodium est aussi utilisé en médecine notamment comme médicament pour favoriser la digestion. Il intervient également dans la fabrication de produits de moulage dentaires.
Enfin, on l'utilise souvent dans l'industrie textile, il agit en effet comme agent d'impression à sec.

 

 

 

Principe d'extraction des alginates (sous forme d'algues) :

L'acide alginique insoluble dans l'eau, peut former des sels de sodium ou de potassium solubles. Ainsi, l'extraction se fait en milieu basique dilué précédée d'un prétraitement des thalles qui sont des appareils végétatifs ne possédant ni feuilles, ni tiges, ni racines, produit par certaines algues.

Le prétraitement : L'algue subit un lavage à grande eau, eau du robinet, suivi d'un rinçage à l'eau distillée. Cette opération débarrasse l'algue des impuretés telles les sels, le sable, les coquillages, les algues parasites... L'algue est ensuite séchée à l'étuve à 50°C, puis broyée finement. Elle est ensuite traitée par une solution acide diluée, afin d'éliminer les sucres solubles-mannitols, les laminaranes et les fucoïdanes qui sont des polysaccharides de la famille des glucoses (polymère souvent utilisés comme des additifs alimentaires) localisés à la surface des thalles.

 

 


L'extraction proprement dite : L'extraction s'effectue dans une solution aqueuse légèrement basique (NaC6H7O6) en libérant facilement les alginates sous forme de sel de sodium, tout en hydrolysant les liaisons avec les protéines.

Récupération des alginates : l'extrait précédent est filtré, les alginates sont récupérés par précipitation. A cet effet, plusieurs méthodes peuvent être utilisées.

  • Précipitation par l'ion calcium Ca2+
    S'agissant d'une réaction spécifique des alginates et acide alginique, l'alginate de Ca2+ précipite par addition d'une solution de CaCl2
  • Précipitation à l'EtOH
    Un volume d'éthanol suffit pour récupérer les alginates. L'EtOH sert à précipiter tous les polysaccharides.

 

Le processus de sphérification :


Nous allons maintenant étudier le processus proprement dis de sphérification. L'alginate de sodium est soluble dans l'eau et peut être mélangé à de nombreux jus et purées de fruits ou de légumes différents.
Lorsque l'alginate de sodium goutte dans une solution contenant des ions calcium (Ca2+), chaque ion calcium repousse deux ions sodium (Na+). De plus la molécule d'alginate contient de nombreux groupements hydroxyde (HO) qui peuvent s'associer à des cations.

 

 

Quand l'alginate est associé au sodium, cela forme une chaîne très flexible ; cependant, lorsque le sodium est remplacé par du calcium, chaque ion Ca2+ s'associe à deux chaînes d'alginate, les liant ensemble. Les chaînes deviennent moins flexibles et forment un vaste réseau.

 

 

 

Protocole expérimental : formation de billes d'alginate de sodium à la grenadine

 

Nous allons donc procéder à la formation de billes d'alginate de sodium à la grenadine grâce à la sphérification.

 

Ingrédients :

- Pour le sirop :
• 1g d'alginate
• 100mL de sirop de grenadine (soit 50mL d'eau et 50mL de sirop)

- Pour le bain de calcium :
• 10g de chlorure de calcium dilué dans 100mL d'eau


Enfin, nous aurons également besoin d'eau distillée pour rincer les billes


Ustensiles :

• une balance
• un bécher
• un mixer
• un cristallisoir
• une seringue
• une passoire ou d'un filtre

Protocole :

1. Préparer le mélange eau-alginate de sodium-sirop en ayant pesé l'alginate dans un grand bécher.

2. Passer le mixer plongeant pour éviter les agglomérats.

3. Préparer le bain de calcium dans un cristallisoir avec les bonnes doses.

4. Verser une partie mélange eau-alginate de sodium-sirop dans une seringue. Laisser ensuite tomber au goutte à goutte le liquide dans le bain de calcium.

5. Après l'effet du chlorure de calcium sur la surface de la goutte, les alginates durcissent en surface. Il est ensuite absolument nécessaire de rincer à l'eau claire ou à l'eau distillée les billes obtenues notamment à l'aide d'une passoire ou d'un filtre.

      

 


Les billes obtenues sont ainsi entourées d'une fine pellicule étanche qui enferme le liquide qui sera libéré par cassure. On peut les servir en accompagnement ou en décoration d'un cocktail ou dessert.

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