Les polysaccharides : analyse et dosage en laboratoire
Classe de molécules que l’on retrouve dans divers composants du vivant, les polysaccharides sont une classe de glucides complexe qui possède de nombreux intérêts dans divers domaines applicatifs. Effectuer des analyses et travailler sur les polysaccharides via un laboratoire peut être source d’opportunités dans divers domaines industriels, alimentaires et scientifiques pour tout acteur s’y penchant dessus.
Sommaire :
- Que sont les polysaccharides ?
- La liste des polysaccharides
- Où trouve-t-on les polysaccharides ?
- Quels sont les risques liés ?
- Quels sont les bienfaits associés ?
- Quel est l'intérêt d'utiliser les polysaccharides ?
- Comment sont dosées les polysaccharides en laboratoire ?
Que sont les polysaccharides et quel est leur rôle ?
Les polysaccharides représentent une classe de glucides polymériques, qui de par leur structure complexe se distinguent des monosaccharides (glucose, fructose, etc.) et des disaccharides (sucrose, lactose, etc.). On les appelle également glycanes, polyosides, polyholosides ou glucides complexes. Ces glucides complexes sont constitués d’un grand nombre de sucres simples, reliés entre eux par des liaisons glycosidiques.
Cette classe de molécules que l’on peut également appeler macromolécules remplissent diverses fonctions biologiques selon leur composition et leur arrangement moléculaire. Dans les organismes vivants, les polysaccharides assurent le stockage d'énergie, fournissent un support structurel et participent à la reconnaissance cellulaire. Ce stockage se fait pour les plantes sous la forme d’amidon ou d’inuline et sous la forme de glycogène pour les animaux.
La libération des diverses formes de polysaccharides s’effectue au moment de la digestion, transformant ces derniers en sucres simples.
Selon les polysaccharides, la transformation est différente.
Le glycogène et l’amidon génèrent du glucose. L’inuline se transforme quant à elle en fructose.
Les autres polysaccharides tel que la cellulose, les hémicelluloses ou encore les pectines, constituent des fibres alimentaires, qui sont quant à eux non assimilables par l’organisme humain.
Liste des principaux polysaccharides
Les polysaccharides les plus répandus sont :
| Nom | Structure | Monomère | Liaison | Type | Source |
| Amylose | linéaire | D-Glcp | α1 → 4 | Glucane | |
| Cellulose | linéaire | D-Glcp | β1 → 4 | Glucane | Végétale |
| Chitine | linéaire | D-GlcN(Ac)p | β1 → 4 | Chitosane | Animale |
| Chondroïtine | linéaire | D-GlcA, D-GalNAc | β1 → 4, β1 → 3 | Glycosaminoglycane | Animale |
| Hyaluronate | linéaire | D-GlcA, D-GlcNAc | β1 → 3, β1 → 4 | Glycosaminoglycane | Animale |
| Amylopectine | ramifiée | D-Glcp | α1 → 4 | Glucane | Végétale |
| Glycogène | ramifiée | D-Glcp | α1 → 4 | Glucane | Animale |
| Amidon | ramifiée | D-Glcp | α1 → 4, α1 → 6 | Glucane | Végétale |
| Arabinoxylanes | ramifiée | L-Ara, D-Xyl | β1 → 4, β1 → 3 | Hémicellulose | Végétale |
| Beta-glucanes | linéaire/ramifiée | D-Glcp | β1 → 3, β1 → 4 | Glucane | Végétale |
| Galactomannanes | linéaire/ramifiée | D-Gal, D-Man | β1 → 4 | Galactomannane | Végétale |
| Oligosaccharides | variable | Divers | Divers | Divers | Végétale |
| Xyloglucanes | ramifiée | D-Xyl, D-Gal | β1 → 4 | Hémicellulose | Végétale |
| hémicellulose | variable | Divers | Divers | Divers | |
| Pectine | ramifiée | D-GalA, D-Rha | α1 → 4 | Homogalacturonane | Végétale |
| Agar-agar | linéaire | D-Gal, 3,6-anhydro-L-Gal | α1 → 3, β1 → 4 | Polysaccharide sulfaté | Algale |
| Alignate | linéaire | D-Man, L-Gul | β1 → 4 | Polysaccharide uronique | Algale |
| Carraghénane | linéaire | D-Gal, 3,6-anhydro-D-Gal | α1 → 3, β1 → 4 | Polysaccharide sulfaté | Algale |
| Ulvane | Linéaire | L-Rham, D-GluA, D-Xyl | Divers | Polysaccharide sulfaté | Algale |
| Curdlane | Linéaire | β-D-(1,3)-glucane | β1 → 3 | Glucane | Bactérienne |
| Pullulane | Linéaire | α-D-(1,4)-glucane | α1 → 4 | Glucane | Bactérienne |
| Gellane | Linéaire | D-Glc, D-GalA, L-Rha | β1 → 4 | Polysaccharide uronique | Bactérienne |
| Xanthane | ramifiée | D-Glc, D-Man | β1 → 4, β1 → 3 | Polysaccharide | Bactérienne |
| Scléroglucane | ramifiée | D-Glc | B13 | Glucane | champignon |
| Dextrane | ramifiée | a-D-(1,6)-glucane | a16 | Glucane | Bactérien |
| Zanflo | ramifiée | D-Man, D-Glc | B14, B13 | Polysaccharide | Bactérien |
Où trouve-t-on généralement les polysaccharides ?
Afin de lister une liste plus ou moins exhaustive des sources de polysaccharides, il est nécessaire de les classer par groupe de polysaccharide, tel que l’amidon, le glycogène ou l’inuline.
Les amidons les plus répandus
L’amidon se trouve généralement dans les graines, les légumineuses, les racines, les tubercules et les rhizomes. Mais également dans certains fruits tel que la banane ou l’arbre à pain.
On retrouve généralement l’amidon dans :
- le pain
- la semoule
- le quinoa
- les lentilles
- le pois chiche
- la farine de blé T45
- la farine de riz
- le riz
- les pommes de terre
- les patates douces
- le maïs
- les haricots
- le squash
- le blé
- le manioc
- les châtaignes
- les noix
- les bananes
- l'arbre à pain
Le glycogène
Concernant le glycogène, cette réserve glucidique est propre aux animaux. Le glycogène est concentré dans le foie et les muscles.
L'inuline
On retrouve l’inuline dans certains végétaux comme le topinambour, la racine de chicorée ou encore les poireaux. Dans des proportions bien moindres, l’oignon, l’ail, les asperges, les bananes, les échalotes, l’artichaut contiennent également de l’inuline.
La cellulose
En ce qui concerne la cellulose, on la retrouve bien évidemment dans le bois qui est la source la plus connue. A cette ressource, s’ajoute également les fibres végétales telles que le coton, le lin, le chanvre et le jute. Enfin les légumes, fruits et algues constituent également une source importante de cellulose.
L’hémicellulose
Ayant une structure beaucoup plus complexe que la cellulose, l’hémicellulose se retrouve dans les bois tendres des conifères et des bois durs de certains feuillus. On retrouve également ce polysaccharide dans les céréales comme le blé, l’avoine ou l’orge. A l’instar de la cellulose, on retrouve l’hémicellulose dans les legumes, fruits et alges. Enfin les déchets agricoles tel que la paille, les tiges de maïs et les coques de noix sont également une source intéressante d’hémicellulose.
Les pectines
Utilisées généralement pour leurs propriétés gélifiantes, épaississantes et stabilisantes dans le domaine alimentaire mais aussi pharmaceutique, les pectines se retrouvent dans de nombreux fruits et légumes. Parmi les plus courants, on peut citer :
- La racine d’Astragale (Astragalus membranaceus)
- Le kombu (Laminaria Japnica)
- Le Cordyceps sinensis (champignon)
- Les baies de goji (Lycium barbarum)
Quels sont les risques associés aux polysaccharides ?
Parmi les risques potentiels liés aux polysaccharides, il y a le cas des carraghénanes, qui sont des polysaccharides naturels obtenus à partir d’algues rouges et qui sont abondamment employés comme épaississants et gélifiants par l’industrie alimentaire.
Les carraghénanes proviennent de la dégradation de chaînes de polysaccharides, on parle alors de carraghénanes dégradées.
Les carraghénanes dégradés sont utilisés comme additif alimentaire ayant pour code E407, qui sont plus susceptibles de passer plus facilement la barrière intestinale.
Divers études ont montré un lien entre les carraghénanes dégradés et la promotion du cancer du côlon. Ces études ont ainsi conduit le Centre international de recherche sur le cancer (Circ) à la classer les carraghénanes dégradés comme cancérogène possible (groupe 2B).
Mais les autorités européennes ont finalement décidé de tolérer un maximum de 5% de carraghénanes dégradés au sein de l’additif.
D’autres études, indiquent que le carraghénane pourrait également déclencher ou amplifier l’inflammation dans les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI).
Quels sont les bienfaits associés ?
Les polysaccharides sont avant tout une source d’énergie pour les êtres vivants ; une énergie libérée de manière lente, favorisant la satiété et régulant la glycémie.
En dehors de ce rôle, il permet également de maintenir la santé intestinale en favorisant la croissance des bactéries bénéfiques au microbiote intestinal.
Selon certaines études, les polysaccharides possèdent des actions immunostimulantes en amplifiant la réponse induite par les lymphocytes T.
Cette macromolécule permettrait ainsi de lutter plus efficacement contre des cellules cancéreuses. Ce sont d’ailleurs les polysaccharides qui donnent à certaines plantes leurs capacités de stimuler certaines cellules du système immunitaire.
Parmi les autres propriétés intéressantes des polysaccharides, on peut également citer :
- Des activités antitumorales
- Anticoagulantes
- Antioxydantes
- Antivirales
- Immunomodulatrices
- Anthyperlipidémiques
- antihépatoxoliques
Intérêt de l’usage des polysaccharides
L’usage des polysaccharides suscitent un certain intérêt et ce depuis la fin du XXème siècle. C’est notamment le cas de l’utilisation des polysaccharides d’origine végétale qui ont déjà des applications concrètes mais également un fort potentiel dans divers domaines (biomédicales, alimentaires, industriel) en raison de la variabilité structurelle, de leur large spectre de propriétés et d’une toxicité généralement relativement faible.
Dans le domaine des plantes
Dans le monde végétal, les polysaccharides jouent un rôle important dans la formation des structures organiques et des tissues de soutien chez les plantes.
Dans le domaine des cosmétiques
L’usage des polysaccharides dans l’industrie de la cosmétique offre plusieurs avantages dans le développement des produits selon la typologie du polysaccharide choisi. Voici une première liste de ces diverses typologies.
L'amidon
L’amidon possède des propriétés gonflantes et peut être utilisé comme épaississant et émulsifiant dans les préparations cosmétiques ou encore comme additif dans la fabrication des fluides et des poudres.
La cellulose et ses dérivés
La cellulose possède des propriétés gélifiantes au contact de l’eau ainsi que des propriétés émulsifiantes. Les dérivés de la cellulose peuvent également servir à améliorer la texture des masques et des dentifrices et même agir sur la viscosité des shampooings et des crèmes à raser.
Acide hyaluronique
L’acide hyaluronique, largement utilisé dans l’industrie de la cosmétique, est également un polysaccharide. Pour rappel, l’acide hyaluronique agît sur l’élasticité et la souplesse de la peau, agissant contre son vieillissement et la réduction des rides.
La Chitine
L’intérêt de l’utilisation de la chitine dans les produits cosmétiques est dû aux propriétés cicatrisantes des plaies et au traitement des cicatrices existantes.
L’Alginate de sodium
Extrait des algues, l’alginate de sodium est intéressant pour développer des cosmétiques à cause de ses propriétés épaississantes, gélifiantes ainsi qu’hydratantes.
Dans l’industrie pharmaceutique et thérapeutique
Certains polysaccharides peuvent servir d’adjuvant pour les vaccins afin de stimuler la réponse immunitaire après administration pour augmenter leur efficacité. L’héparine, sorte de polysaccharides, possède des propriétés anti-coagulantes qui peuvent s’appliquer au domaine des biotechnologies.
Concernant les polysaccharides exocellulaires microbiens (produits par les micro-organismes), bien que moins utilisés que les polysaccharides végétaux, possèdent un large spectre d’applications dans ce domaine. Ils peuvent intervenir comme agent émulsifiant, gélifiant ou encore stabilisateur.
Dans l'industrie
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Dans les biocarburants et matériaux
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Dans l'industrie agroalimentaire
Dans le domaine de l’agroalimentaire, il est intéressant d’utiliser les polysaccharides pour leur fonction d’épaississants et d’agents gélifiants afin d’épaissir et gélifier les aliments comme les sauces ou les confitures.
Ils peuvent également apporter un rôle d’agent stabilisateur et de suspension afin d’empêcher certains produits alimentaires de se séparer comme la vinaigrette par exemple.
Enfin, les polysaccharides peuvent aider à améliorer la texture de certains aliments, rendant leur consommation plus agréable, mais peuvent aussi favoriser la digestion grâce aux fibres qu’ils apportent.
Dans le domaine oenologique
Dans le domaine œnologique, les polysaccharides sont issus principalement des levures et de la gomme arabique. Les polysaccharides jouent un rôle majeur dans la valorisation des vins. En augmentant la teneur en polysaccharides et en mannoprotéines, les sensations de corps et de volume en bouche du vin se trouvent améliorés (rôle dans la perception organoleptique).
En interagissant avec les composés phénoliques des vins rouges, la sensation d’astringence et d’amertume de la fraction tannique se retrouvent réduites.
De plus, l’interaction entre les polysaccharides et les tanins permet d’augmenter la perception aromatique du vin, prolonge l’arrière-goût et contribue à la stabilité du vin.
Ils confèrent également une stabilité tartrique, en bloquant les réactions de cristallisation et une stabilité des protéines et des matières colorantes, lorsqu’ils interagissent avec les tanins et les protéines.
Enfin, ils contribuent à augmenter la structure et le corps des vins en bouteille et à réduire l’impact excessif du bois sur le vin ou encore en lissant certaines astringences tanniques.
Les principales molécules
- Bêta-glucane
- Hydroxyméthylfurfural ou 5 (hydroxyméthyl) furfural
- Alpha et beta-glucanes
Dosage des polysaccharides en laboratoire
Pour doser efficacement les polysaccharides en laboratoire, il est nécessaire de prendre en compte plusieurs facteurs. La méthode de dosage à utiliser dépend de la nature des polysaccharides soumis à analyse, en fonction de leur structure et leurs propriétés, mais pas seulement. La méthode en elle-même doit également être adaptée pour être capable de fournir des résultats précis afin de fournir des résultats pertinents. Parmi les nombreuses méthodes existantes qui sont plus ou moins adaptées pour doser efficacement ce type de molécules, on retrouve :
- Les méthodes colorimétriques
- Les méthodes par chromatographie
- Les méthodes enzymatiques
- Les méthodes physiques
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Phytodia, laboratoire expert dans l’analyse des molécules d’origine végétale saura vous conseiller et vous accompagner dans le dosage et l’analyse des différentes natures de polysaccharides auxquels vous seriez confrontés.
Sources :
https://uel.unisciel.fr/biologie/biochimie1/biochimie1_ch03/co/apprendre_ch3_01.html
https://www5.agr.gc.ca/resources/prod/doc/misb/fb-ba/nutra/pdf/polysaccharides_fra.pdf
https://nouvelle-page-sante.com/les-effets-surprenants-des-polysaccharides/
https://www.quechoisir.org/comparatif-additifs-alimentaires-n56877/e407-carraghenane-p223613/
https://new.societechimiquedefrance.fr/wp-content/uploads/2019/12/1992-171-sept-oct-p341.pdf
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