Christine CHENE – ADRIANOR -

Le saccharose couramment appelé sucre est utilisé depuis des siècles dans de nombreux produits pour le goût sucré qu’il apporte.

Aujourd’hui, pour des raisons économiques, nutritionnelles et/ou fonctionnelles, on cherche souvent à le substituer (en partie ou en totalité) par d’autres ingrédients.

Mais, une telle substitution nécessite de maîtriser l’ensemble des fonctions remplies par le saccharose (pouvoir sucrant, abaissement d’Aw,…).

Un 1er dossier d’agro-jonction sera donc consacré aux différentes molécules intervenant dans la perception de la saveur sucrées, mais également aux différents rôles joués par le saccharose dans les aliments.

Un 2^ème dossier plus pratique abordera la substitution du saccharose dans les différents secteurs d’application ainsi que les aspects réglementaires et un guide des fournisseurs.

I – NATURE DES SUBSTANCES SUCRANTES ET/OU DE CHARGE :

I.1 – Saccharose et dérivés :

Saccharose :

Le saccharose est extrait de la betterave ou de la canne à sucre. Il peut être purifié (sucre blanc) ou non (sucre roux).

Le sucre roux apporte une saveur et une couleur particulières avec ces impuretés (minéraux). Il n’est d’ailleurs généralement pas utilisé à 100 %. On distingue le sucre roux de canne (cassonade) du sucre roux de betterave (vergeoise)

Le saccharose est disponible sous différentes granulométries (cristallisé, semoule, glace) qui lui confèrent des propriétés différentes (solubilité, foisonnement,…)

Sur le plan pratique, on distingue trois types de produits :

ý Les cristallisés dont la dimension du grain moyen (OM) se situe entre 0,4 et 0,7 mm sont des sucres de base des secteurs de la confiserie, chocolaterie et des produits céréaliers.

ý Les semoules dont les OM se situent entre 0,2 et 0,4 mm sont des sucres de structure, de support et d’enrobage.

ý Les glaces obtenues par broyage et tamissage très fin dont l’OM est inférieur à 0,15 mn.

Le saccharose est également commercialisé sous forme liquide ce qui permet automatisation et standardisation du procédé, mais la forme liquide nécessite l’utilisation de grosses quantités car la livraison se fait sous forme de citernes ou de big (200 kg).

Ä Dérivés du saccharose :

Le saccharose est un disaccharide de glucose et de fructose qui peut être hydrolysé en 2 molécules (figure 1).

Le mélange équimolaire ainsi obtenu est appelé sucre inverti. Celui-ci est nettement plus soluble que le saccharose et est très hygroscopique ce qui le rend très utile pour réguler l’activité de l’eau dans les produits à humidité intermédiaire.

I.2 – Miel :

Le miel est un produit naturel qui est constitué essentiellement de fructose ce qui lui confère une saveur et une texture particulières :

Il peut se présenter sous forme liquide ou cristallisée selon son origine.

Sa teneur en eau est généralement de 23 %

I.3 – Lactose :

Le lactose est le principal sucre du lait. Il est nettement moins soluble et moins sucrant que le saccharose. L’intolérance au lactose est assez fréquente dans la population adulte. Ces différents points peuvent être améliorés par l’hydrolyse du lactose. Par hydrogénation, le lactose conduit au lactitol un des polyols autorisés en Europe.

I.4 – Dérivés de l’amidon :

Ä Sirop de glucose et maltodextrines :

L’hydrolyse de l’amidon va conduire à différents composés selon qu’elle est plus ou moins poussée. Les produits d’hydrolyse sont caractérisés par leur dextrose équivalent (DE) comme le montre la figure 2.

Figure 2 : Produits d’hydrolyse selon leur DE.

Remarques :

Les maltodextrines (DE < 20) existent uniquement sous forme déshydratée

Les sirops de glucose (DE de 20 à 65) existent sous 2 formes (déshydratées ou non)

Il existe des sirops de glucose enrichis en fructose (HFCS) qui contiennent 42 (composition proche du sucre inverti) ou même 55 % de fructose

Le dextrose correspond à l’hydrolyse maximum de l’amidon et existe sous 2 formes : monohydraté (il contient alors 9 % d’eau ou anhydre).

Ä Fructose et sirops :

Le fructose peut être isolé à partir d’un mélange glucose / fructose (sucre inverti ou HFCS) ou issu de l’hydrolyse de l’inuline, c’est le sucre le plus sucrant. Il est très sensible à la température et est commercialisé sous forme de sirop (de 42 à 85 % de fructose) ou cristallisé.

On dénombre six polyols autorisés : le sorbitol, la mannitol, le xylitol, la maltitol, l’isomalt et le lactitol.

Les polyols ne sont pas fermentescibles par les bactéries de la bouche et ne favorisent donc pas la carie dentaire. Par contre, à fortes doses, ils peuvent avoir un effet laxatif.

	Saccharose	Maltitol	Lactitol	Sorbitol	Mannitol	Xylitol	Isomalt
Pouvoir sucrant*	1	0,9	0,3	0,5-0,6	0,4-0,5	1	0,5
Valeur** énergétique (kj/g)	17	12	8,5	17	17	17	8,5
Chaleur de dissolution J : g	- 17	- 80	- 50	- 112	- 121	- 155	- 38
Hygroscopicité		+	-	+	-	+	-

Tableau n°1 : Principales caractéristiques des polyols comparées à celles du saccharose.

Figure 3 : Solubilité en fonction de la température (source : Le Bot 1992).

Figure 4 : Hygroscopicité des formes cristallines (source)

Les valeurs énergétiques diffèrent d’un polyol à l’autre (tableau 1) mais du point de vue étiquetage nutritionnel, la CEE a fixé une valeur de 2,4 kcal/g pour tous les polyols contre 4 kcal/ g pour le saccharose.

De même la chaleur de dissolution varie selon le polyol. Il s’agit d’un paramètre important puisqu’elle exprime le ‘’cooling effect’’ : plus elle est négative, plus le polyol a un effet ‘’rafraîchissant’’ en bouche. Le xylitol est à ce niveau particulièrement efficace.

Ceci doit être pondéré par la solubilité à 37°C (figure 3) : le mannitol a une chaleur de dissolution supérieure au sorbitol mais est moins rafraîchissant compte tenu de sa faible solubilité.

Enfin, il faut noter qu’il n’y a pas de relation entre l’hygroscopicité d’un produit en solution (figure n°3) et celle de son état cristallin (figure n°4). Ainsi, si le sorbitol est un excellent humectant en solution, sa forme cristalline n’est pas très hygroscopique.

Ces différences entre les polyols conduiront à des applications différentes et les propriétés fonctionnelles du saccharose et des polyols étant également différentes, il sera nécessaire de les prendre en compte lors de la substitution du saccharose par les polyols (différences de pouvoir humectant, texturant,…). 

I.5 – Les édulcorant intenses :

Comme les polyols, 6 sont autorisés par la réglementation Européenne, leurs principales caractéristiques sont reprises dans le tableau n°2. A noter, que ces édulcorant intenses n’ont pas de pouvoir calorique ou s’ils en ont (Thaumatine et Aspartame) les doses d’emploi sont tellement faibles que l’apport calorique est négligeable.

Edulcorant	Acesulfame K	Aspartame	Cyclamates	Saccharine	Thaumatine (Talin)	Néohespéri dine
Pouvoir sucrant (réf : saccharose)	200	200	25-30	300-40	1500-2500	400-1500
Saveur sucrée	Légère après saveur amère	Proche saccharose	Pas d’après saveur mais saveur parasite chimique	Arrière goût métallique et chimique	Saveur parasite de réglisse persistante 10-20 min	Saveur parasite menthe/réglisse
Stabilité	Très bonne (résiste au moins 1 h à 120°C, pH4)	Bonne à sec/ mauvaise en solution (perte de 20 % à pH 3,6 en 5 mois à 20°C)	Très bonne	Relativement instable (perte de 4 % en 2 h à 100°C)	Moyenne (jusqu’à 100°C pH 5,5)	Bonne
Solubilité	Bonne (270 g dans1 l d’eau à 20°C)	Fonction du pH (mini à pH 5,2)	Très bonne	Très bonne

Tableau 2 : Caractéristiques des édulcorants autorisés en France.

Ces édulcorants intenses sont soumis à DJA*. La tendance depuis quelques années est à l’utilisation de mélanges d’édulcorants qui agissent en synergie. La thaumatine présente ainsi des synergies intéressantes avec les autres édulcorants. Mais, c’est sans doute d’acésulfame K qui bénéficie le plus de ses associations.

En effet, l’acésulfame K présente des synergies intéressantes :

1°) Avec l’aspartame : ces édulcorants ont des courbes temps /intensité différentes et se combinent bien. En plus, on assiste à une compensation des pertes d’aspartame au cours de la conservation.

2°) Avec les polyols : ceux-ci présentent souvent une saveur sucrée fade qui est arrondie agréablement par l’acésulfame.

3°) Avec le saccharose : il augmente le pouvoir sucrant de ce dernier de 13 %

A noter que les fournisseurs s’orientent maintenant vers des mélanges ternaires comme par exemple, Cyclamate (7,5) / Saccharose (1,25) / Aspartame (1).

I.6 – Agents de charge :

Les agents de charge regroupent des molécules diverses qui ont toutes en commun un faible pouvoir calorique et des propriétés fonctionnelles proches du saccharose (rétention d’eau, texturation,…). Les agents de charges sont donc utilisés pour substituer le saccharose en association avec les édulcorants intenses.

On trouve dans cette catégorie :

. Le polydextrose : il s’agit d’un polynère de dextrose qui possède une faible valeur calorique (1 kcal/ g) sans pouvoir sucrant acariogène.

Il présente des propriétés proches du saccharose :

. Son effet sur l’Aw est similaire ou même un peu plus marqué

. En solution, sa viscosité est légèrement supérieure au saccharose.

. L’abaissement du point de congélation est légèrement plus faible qu’avec le saccharose.

Ä Les fructooligosaccharides : (FOS)

Il s’agit de mélanges d’oligoméres de saccharose. Comme pour le polydextrose l’effet sur la viscosité et sur l’Aw des FOS est proche du saccharose mais les FOS ont également un point de congélation proche du sucre.

Ä L’inuline :

L’inuline constituée de molécules de fructose reliées entre elles est une fibre soluble peu calorique (1 kcal/ g) extraite de la chicorée.

Ä Les fibres alimentaires :

Il s’agit de polysaccharides présents naturellement dans les végétaux qui ont un effet ‘’santé’’ notamment en agissant sur le transit intestinal.

On distingue les fibres solubles des fibres insolubles (tableau 3).

	Fibres solubles	Fibres insolubles
Propriétés	Anticholestérol	Transit intestinal
Valeur énergétique	Faible mais existante (fermentation intestinale AGV)	Pratiquement nulle
Valeur fonctionnelle	Propriété épaississante liante,… Texture lisse	Absorption d’eau Texture sableuse (sauf traitement spécifique)

Tableau 3 : comparaison fibres solubles et insolubles.

II – ROLES :

L’utilisation du saccharose n’a pas uniquement pour objet de donner un goût sucré aux aliments et pour pouvoir le remplacer il est nécessaire de connaître les autres fonctions qu’il remplit.

II.1 – Effet sur la conservation :

Les composés sucrés sont appelés ‘’dépresseurs d’activité de l’eau’’, c’est à dire qu’ils ont la propriété de lier l’eau de l’aliment la rendant ainsi moins disponible pour d’autres réactions et notamment pour le développement de micro-organismes.

Dans le cas des confitures par exemple, la concentration en sucre est telle que l’Aw se situe généralement autour de 0,8.

Selon le composé utilisé l’effet sur l’Aw va être plus ou moins marqué, c’est pourquoi on utilise un coefficient appelé Equivalent Saccharose (ES).

L’ES est la quantité de saccharose (exprimée en g/g d’eau) qui donne une Aw équivalente à celle obtenue avec 1 g du composé considéré / g d’eau.

Par exemple, un ES de 2,5 pour l’acide tartrique signifie qu’un 1 g d’acide tartrique donne la même Aw que 2,5 g de saccharose (/ g d’eau).

Les valeurs des ES des principaux ingrédients utilisés dans les produits sucrés sont repris dans le tableau 3.

Composé	ES	Composé	ES
. Acide citrique ou tartrique et leurs sels	2,5	. Sel	0
. Sirop de glucose 28DE	0,7	. Dextrose anhydre	1,3
. Sirop de glucose 40DE	0,8	. Sucre inverti	1,3
. Sirop de glucose 60DE	1	. Fructose	1,3
. Amidon	0,8	. Lactose	1,0
. Glycérol	4,0	. Sorbitol	2,0

Tableau 4 : Pouvoir sucrant de différents composés.

II.2 – Goût sucré :

Non seulement la saveur sucrée varie en intensité d’un sucre à l’autre mais elle apparaît également plus ou moins vite. Par exemple, le fructose et le glucose atteignent plus rapidement leur intensité maximale que le saccharose ce qui permet de mettre en place des synergies. Par ailleurs la perception de la saveur sucrée va être modifiée par la présence d’autres composés.

Ä Les acides :

Les acides confèrent à de nombreux produits une saveur acidulée recherchée comme par exemple dans les BRSA*,…

Mais, chaque acide possède sa propre note organoleptique. Par exemple, l’acide malique présente un pic d’acidité qui apparaît plus que tard que l’acide citrique et disparaît plus lentement. Cet effet prolongé va lui permettre de masquer l’arrière goût amer de certains édulcorants. De plus, cet acide agit en synergie avec les édulcorants intenses.

Autres exemples, la GDL qui a la particularité de conférer très peu de saveur acide permet de masquer les arrière goûts (métallique et chimique) de la saccharine.

Ä Les renforçateurs de goût :

Divers composés sont capables d’intensifier la saveur sucrée d’un aliment sans possèdent eux même un goût sucré. Par contre, ils possèdent un arôme propre type caramel. On peut les considérer comme des renforçateurs de goût sucrée.

Parmi ces composés on trouve par exemple :

Le maltol qui agit à des doses de 2 à 250 ppm

L’éthyl maltol qui agit à des doses de 1 à 150 ppm

Le furanéol : 12 ppm font percevoir une solution de saccharose à 9 % aussi sucrée qu’une

solution à 10%.

A l’inverse, il existe des masqueurs de perception sucrée comme l’acide gymnémique ou encore le lactisole à des doses suffisamment fortes (150-200 ppm).

Le rôle du saccharose sur la texture est primordial dans de nombreux produits alimentaires : à titre d’exemples en agissant sur le point de congélation, le sucre détermine la ‘’? des glaces’’ ou encore en augmentant l’extrait sec dans la confiture il permet la gélification de la pectine.

Le rôle texturant du saccharose sera détaillé dans le paragraphe applications.

II.4 – Couleur :

Les composés sucrés lorsqu’ils sont chauffés vont pouvoir donner lieu à différentes réactions de brunissement :

. Réaction de Maillard lorsqu’il y a des protéines comme par exemple dans les pâtisseries.

. Réactions de caramélisation, c’est à dire de polymérisation de sucres entre eux.

Les possibilités d’obtenir les 2 réactions sont résumées dans le tableau 5 :

Nature du composé	Possibilité de réaction
	De Maillard	De caramélisation
Saccharose	Non	Oui
Fructose / lactose	Oui	Oui
Sirop de glucose	Oui ä Avec DE