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'avait permis de révéler sa structure à l'échelle moléculaire. Les travaux des chercheurs de l'INRA permettront de mieux comprendre ses propriétés et de les moduler afin de proposer des utilisations innovantes.
Trois espèces moléculaires majoritaires
Sur la base des connaissances acquises, les chercheurs de l'INRA ont, fractionné la gomme arabique par des techniques chromatographiques puis identifé les différentes espèces présentes. Ils ont ainsi pu démontrer que la gomme arabique est un continuum d'espèces moléculaires qui différent par la masse, la charge et le rapport sucre/protéine. Néanmoins, les trois espèces majoritaires sont un arabinogalactane (88%), un arabinogalactane-protéine (10%) et une glycoprotéine (2%).
L'arabinogalactane, assimilable à un disque fin
La structure tridimensionnelle à basse résolution de l'arabinogalactane a pu être modélisée à partir des données de diffusion des neutrons aux petits angles*. Cette technique explore la matière sur une échelle d'observation comprise entre 1 et 50 nanomètres. Ce modèle est en bon accord avec les structures observées par d'autres techniques (en microscopie électronique et à force atomique).
L'arabinogalactane est assimilable à un disque fin de 20 nm de longueur et de 2 nm d'épaisseur. De plus, la structure ouverte du disque est à mettre en relation avec la faible densité de la molécule (1.007 g/mL).
Les relations structure-propriétés
Tout d'abord, la viscosité (capacité d'un fluide à s'écouler) anormalement faible de la gomme arabique serait à mettre en relation avec la petite taille et la très faible densité de la fraction majoritaire (arabinogalactane).
D'autre part, les capacités adhésives de la gomme ne seraient pas liées 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 les chercheurs de l'INRA continuent d'étudier.
Une approche applicable à d'autres molécules
L'approche méthodologique combinée utilisée pour ces travaux par les chercheurs de l'INRA (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, comme les caséines, ou aux glycoprotéines, comme les extensines (protéines de paroi).
* Laboratoire Léon Brillouin CEA Saclay, France.
Références :
D. Renard, L. Lavenant, M-C. Ralet, C. Sanchez (2006) Acacia senegal gum: a continuum of molecular species differing by their protein to sugar ratio, molecular weight and charges Biomacromolecules 7, 2637-2649.
C. Sanchez, A. Lapp, C. Schmitt, C. Gaillard, E. Kolodziejczyk, D. Renard (2008) The Acacia gum arabinogalactan fraction is a thin oblate ellipsoid: a new model based on SANS and ab initio calculation Biophysical J. 94, 629-639
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