L'utilisation de la gomme arabique en tant qu’agent de suspension, d'adhésion, de fixation ou encore en tant que stabilisant ou émulsifiant alimentaire (E414) provient de ses capacités d'adhésion forte sur des surfaces hydrophobes liquides ou solides. Cependant, aucune étude à ce jour n'a permis de révéler sa structure à l'échelle moléculaire ce qui permettrait de mieux comprendre ses propriétés et de les moduler afin de trouver de nouvelles voies de valorisation.

Nous avons donc déterminé la structure tridimensionnelle de la fraction majoritaire de la gomme arabique, et sur la base des relations structure-fonction, établi un lien avec ses propriétés fonctionnelles.

Nous avons dans un premier temps, sur la base des connaissances acquises, fractionné la gomme arabique par des étapes de chromatographie afin de séparer les différentes espèces présentes.

Nous avons ainsi pu démontrer que la gomme arabique est un continuum d'espèces moléculaires différant entre elles par la masse, la charge et le rapport sucre/protéine (Ref. 1).  Néanmoins, les trois espèces majoritaires sont l'arabinogalactane (88%), l'arabinogalactane-protéine (10%) et la glycoprotéine (2%).

La structure tridimensionnelle à basse résolution de l'arabinogalactane (AG) a pu être établie par le biais de la diffusion des neutrons aux petits angles et du calcul ab initio. Les structures observées en microscopie électronique et à force atomique sont en parfait accord avec le modèle calculé (Ref. 2).
Les dimensions caractéristiques de la structure, assimilable à un disque fin, sont de 20 nm pour sa longueur et 2 nm pour son épaisseur. De plus, la structure ouverte du disque est à mettre en relation avec la faible densité de la molécule (1.007 g/mL).

Figure : Structure 3D basse résolution de l'arabinogalactane issue de la gomme arabique et clichés de microscopies électroniques et à force atomique associées

Que peut on en conclure sur les propriétés fonctionnelles de la gomme ?

Tout d'abord, la viscosité anormalement faible de la gomme arabique serait à mettre en relation avec la petite taille et la très faible densité de la fraction majoritaire (AG). D'autre part, les capacités adhésives de la gomme ne seraient pas liée à cette fraction majoritaire en raison de sa nature chimique fortement hydrophile. Les propriétés d'adhésion de la gomme arabique seraient donc contenues dans les deux autres fractions minoritaires que nous continuons d'étudier.

Cette approche méthodologique combinée de diffusion du rayonnement couplé au calcul ab initio est applicable à toutes les macromolécules pour lesquelles aucune structure cristallographique à haute résolution n'existe. Elle pourra ainsi être appliquée aux protéines peu structurées, glycoprotéines, complexes protéiques ou encore polysaccharides.

Partenaires
Christian Sanchez, Laboratoire de Science et Génie Alimentaires, ENSAIA-INPL, 2 avenue de la Forêt-de-Haye BP 172, F-54505 Vandoeuvre-lès-Nancy Cedex 5
Alain Lapp, Laboratoire Léon Brillouin, CEA Saclay, Bâtiment 563, F-91191 Gif-sur-Yvette
Christophe Schmitt, Department of Food Science, Nestlé Research Center, Vers-chez-les-Blanc, CH-1000 Lausanne 26

Références
(1) D. Renard, L. Lavenant, M-C. Ralet, C. Sanchez (2006) Biomacromolecules 7, 2637-2649.
(2) C. Sanchez, A. Lapp, C. Schmitt, C. Gaillard, E. Kolodziejczyk, D. Renard (2008) Biophysical J. 94, 629-639