Polysaccharides alimentaires

L'amyloglucosidase ( -D-1,4 glucane glucohydrolase, EC 3 2 1 3) est une enzyme essentiellement produite par des moisissures du genre Aspergilus sp., Penicillium sp. et Rhizopus sp.. Peu de bactéries sont capables de biosynthétiser cette enzyme qui hydrolyse les liaisons  1,6 dix à trente fois moins rapidement que les liaisons  1,4. Le rendement de l'hydrolyse dépend de la nature des liaisons adjacentes, de la taille et de la structure du substrat à hydrolyser. Les longues chaînes d' glucanes sont plus rapidement hydrolysées que les maltodextrines et les oligosaccharides. Certaines amyloglucosidases de Aspergillus oryzae sont susceptibles de réagir avec des grains crus d'amidon. Lorsque la concentration en glucose augmente dans le milieu réactionnel, les amyloglucosidases sont susceptibles de moduler des réactions de transglucosidation.

L' -D- Glucosidase (EC 3 2 1 20) est une enzyme qui coupe les liaisons  1,4 des oligosaccharides obtenus au cours de la liquéfaction et la saccharification de l'amidon. Cette enzyme agit à partir de l'extrémité non réductrice des oligosaccharides. Son activité est maximale sur des structures de faible masse moléculaire, la réactivité est inversement proportionnelle à la taille du substrat. Cette enzyme ne réagit que très peu sur les liaisons  1,6 glucosidique.

L'animation illustre le schéma général de transformation enzymatique de l'amidon :

Pourquoi rationaliser la production des maltodextrines ?

Il s'agira tout simplement de pouvoir en maîtriser la production afin de mettre à profit les différentes propriétés tant fonctionnelles que nutritionnelles engendrées par ces molécules.

Hygroscopie : le glucose et le maltose absorbe peu d'eau par contre c'est le maltotriose qui absorbe le plus. Les oligosaccharides dont le degré de polymérisation (DP) est compris entre 2 et 9 sont les moins hygroscopiques. On peut établir la relation suivante :

DP3>DP4 = DP7>DP5>DP6>DP11>DP12

Fermentescibilité : la levure de boulangerie (saccharomyces cerevisiae) ne peut métaboliser les oligosaccharides dont le DP est supérieur à 3. La présence de glucose augmente la fermentation du maltose et du maltotriose mais ne permet pas d'augmenter la fermentescibilité des DP supérieurs à 3.

Viscosité : la viscosité augmente linéairement avec le degré de polymérisation entre DP2 et DP7, au-delà de DP7, elle augmente de façon exponentielle.

Saveur sucrée : la saveur sucrée diminue quand le DP augmente le maximum de sucrosité est obtenu pour les DP4. Ces composés sont utilisés comme édulcorants massiques.

Stabilité : la stabilité est très bonne quand les produits se trouvent sous forme sèche. Les solutions renfermant jusqu'à 50% de maltodextrines doivent être conservées à 4°C. Au stockage, il y a perte de stabilité et précipitation pour les DP à partir de DP 8-9.

Formation de gel : Les maltodextrines à faible DE (<5) sont solubles à froid et faiblement visqueuses en solution. C'est lorsque la concentration atteint 20% (W/W) qu'elles sont instables et forment des gels qui peuvent être utilisés comme remplaceurs de matière grasse. La formation de gel requiert des maltodextrines présentant des degrés de polymérisation compris entre 50 et 100 et des fragments d'amylose. La gélification est maximale pour des DP voisins de 140.

Osmolalité : l'osmolalité d'une solution correspond à la quantité de moles de soluté dissoutes par kilogramme d'eau. Ceci implique qu'à matière sèche identique l'osmolalité augmente quand le DP diminue (une solution à 10% de glucose aura une osmolalité 10 fois supérieure à une solution à 10% de maltodextrine de DP 11).

L'osmolalité intervient dans la secrétion ou la rétention d'eau au niveau intestinal : une solution de glucose à 17% (MS) présente une osmolalité de 1233 milliosmole (mosm) et entraîne un départ d'eau depuis la cellule vers la lumière intestinale, une solution de maltodextrine à 17% (MS avec un DE égal à 20) présente une osmolalité de 301 mosm entraînant une réabsorption d'eau vers les entérocytes. On retrouve ces produits dans les boissons pour sportifs (DP 3 à DP 6) car ils sont assimilés rapidement, ont une osmolalité faible par rapport au glucose et n'entraîne pas de fuite d'eau. On retrouve aussi ces produits dans le cas de l'alimentation parentérale et entérale.

En alimentation parentérale (voie veineuse) il faut que les solutions soient isotoniques et ne renferment que des quantités limitées en glucose. Pour une ration calorique de 10000 kJ/jour, il faudrait 14L de glucose isotonique (5% P/V) ce qui est difficilement envisageable. On utilise des solutions hypertoniques de glucose (10 à 20 % P/V). Cette manière de procéder entraîne des complications si les traitements sont longs. Dans ces conditions on remplace le glucose par des solutions renfermant des DP2 à DP5. Ces oligosaccharides seront hydrolysés par la maltase rénale en glucose et absorbés par la cellule. Dans le cas de l'alimentation entérale il faut veiller au fait que les solutions à forte osmolalité entraînent des diarrhées, on utilise des solution de maltooligosaccharides avec des DE compris entre 10 et 20.

Nutrition : les maltodextrines vont influencer la vitesse de vidange gastrique qui sera faible pour une concentration élevée. Cette vitesse est proportionnelle au volume ingéré et inversement proportionnelle à l'osmolalité de la solution. L'absorption intestinale va dépendre de la réactivité de l' amylase pancréatique associée à la présence des enzymes de la bordure en brosse (maltase, isomaltase, glucoamylase) pour la production de glucose assimilable. Ce dernier pénètre au niveau de l'entérocyte par un mécanisme de transport actif couplé au sodium. Quand la concentration en glucose est importante, il y a en plus un transport passif de ce monosaccharide. Le maltose, le maltotriose sont absorbés plus rapidement que le glucose, de même que les oligosaccharides linéaires sont transportés plus rapidement que les oligosaccharides branchés. La flore intestinale va fermenter la totalité des maltodextrines qui n'auront pas été dégradées au niveau de l'intestin grêle, entraînant flatulences et crampes abdominales.