Les émulsifiants en agroalimentaire

Les émulsifiants sont des ingrédients essentiels dans l’industrie agroalimentaire. Leur rôle est crucial dans la formulation de nombreux produits alimentaires, de la mayonnaise aux crèmes glacées, en passant par les sauces et les produits de panification. Nous explorerons la nature des émulsifiants, leur fonction, les types utilisés dans l’agroalimentaire, ainsi que les enjeux nutritionnels et environnementaux associés à leur utilisation. De plus, nous introduirons un concept fondamental dans la sélection des émulsifiants : la balance HLB (Hydrophilic-Lipophilic Balance), qui permet de mieux comprendre leur comportement dans les formulations alimentaires.

Qu’est-ce qu’un émulsifiant ?

Un émulsifiant est une substance qui permet de stabiliser une émulsion, c’est-à-dire un mélange de deux liquides non miscibles, comme l’huile et l’eau. L’émulsion peut prendre l’apparence d’une phase liquide (comme une mayonnaise) ou d’une phase plus solide (comme un gâteau). Les émulsifiants réduisent la tension superficielle entre ces deux phases, permettant à des gouttelettes d’une phase de se disperser dans l’autre, créant ainsi une solution d’apparence homogène bien qu’en réalité on parle de système microscopiquement hétérogène.

Les émulsifiants sont utilisés dans de nombreux produits alimentaires pour améliorer la texture, la stabilité, l’apparence et la durée de conservation. Par exemple, dans les produits de boulangerie et pâtisserie, ils facilitent l’homogénéisation de la pâte lors de la fabrication et permettent d’obtenir une mie plus aérée post-cuisson.

Comment fonctionnent les émulsifiants ?

Les émulsifiants ont une structure chimique particulière, dite amphiphile, ce qui signifie qu’ils possèdent à la fois une partie hydrophile (attirée par l’eau) et une partie lipophile (attirée par l’huile). Cette double affinité permet aux émulsifiants de se placer à l’interface entre les deux phases, où ils forment une sorte de "film" autour des gouttelettes d’huile ou d’eau, empêchant ainsi leur coalescence (fusion). Cela garantit que l’émulsion reste stable au fil du temps.

La notion de balance HLB (Hydrophilic-Lipophilic Balance)

La balance HLB est un concept clé pour comprendre et sélectionner un émulsifiant adapté à une application alimentaire particulière. La balance HLB permet de caractériser la proportion d'affinité hydrophile et lipophile d'un émulsifiant. La valeur HLB est déterminée par la taille relative des groupes hydrophiles (qui attirent l’eau) et lipophiles (qui attirent les graisses ou huiles) dans la structure de l’émulsifiant. Cette valeur est cruciale pour comprendre quel type d’émulsifiant convient à une situation donnée.

• Une valeur HLB faible (inférieure à 7) : signifie que l’émulsifiant est plutôt lipophile, c’est-à-dire qu’il est davantage attiré par les graisses ou les huiles. Les émulsifiants avec un HLB faible sont donc plus adaptés aux émulsions eau-dans-huile (E/H), où l'eau est dispersée sous forme de gouttelettes dans une phase continue constituée d’huile. Par exemple, les émulsifiants utilisés dans la fabrication de margarine ou d'autres produits constitué de matière grasse comme le chocolat (beurre de cacao).
• Une valeur HLB élevée (supérieure à 7) : signifie que l’émulsifiant est plutôt hydrophile, donc attiré par l’eau. Les émulsifiants avec un HLB élevé sont mieux adaptés aux émulsions huile-dans-eau (H/E), où cette fois c’est l'huile qui est dispersée sous forme de gouttelettes dans l'eau. Ces types d’émulsifiants sont davantage utilisés dans les produits comme les vinaigrettes, les sauces, et les crèmes glacées.

La connaissance préalable de la balance HLB aux émulsifiants utilisés permet d’obtenir des émulsions plus stables et mieux adaptées aux produits finaux. Par exemple, dans la production de mayonnaise, qui est une émulsion huile-dans-eau, il est essentiel d’utiliser des émulsifiants avec un HLB élevé pour garantir une bonne stabilité et une texture homogène. Inversement, dans la fabrication de crèmes et de margarines, des émulsifiants avec un HLB plus faible seront nécessaires pour créer une émulsion stable où l'eau est dispersée dans l'huile.

Types d’émulsifiants

Il existe plusieurs types d’émulsifiants utilisés dans l’agroalimentaire, chacun ayant des propriétés spécifiques qui les rendent adaptées à des applications particulières. Ces types d'émulsifiants peuvent être choisis en fonction de la balance HLB.

1. Émulsifiants d'origine naturelle

Les émulsifiants d’origine naturelle sont dérivés de plantes, d’animaux ou de micro-organismes. Ils sont souvent perçus comme plus sûrs et plus sains que leurs homologues d’origine synthétiques. Parmi les émulsifiants naturels les plus courants, on retrouve :

• La lécithine de soja : Utilisée principalement dans les produits de confiserie, les margarines, et certains produits de panification, la lécithine est un émulsifiant naturel dérivé des graines de soja. Elle possède un HLB modéré (environ 4 à 6) et peut être utilisée dans des émulsions de type huile-dans-eau ou eau-dans-huile selon les applications. Il existe des alternatives non allergènes comme la lécithine de tournesol ou de colza mais bien souvent les fonctionnalités peuvent différer. Le remplacement n’est donc pas si aisé.
• La gomme arabique : Utilisée dans les boissons, les bonbons et les produits laitiers, la gomme arabique est un polymère naturel extrait de l’acacia. Elle est catégorisée parmi les texturants mais elle se positionne aux interfaces comme les émulsifiants (double rôle). Elle est particulièrement efficace dans la stabilisation des émulsions de faible viscosité et possède une valeur HLB élevée.
• Les mono- et diglycérides d’acides gras : Bien qu'ils soient souvent considérés à tort comme d’origine synthétique, ils sont dérivés de graisses naturelles comme le palme ou le colza. Ils sont présents dans une multitude de produits alimentaires, notamment les produits de boulangerie/pâtisserie et les glaces. Bien que leur HLB soit faible (émulsions E/H), ils sont utilisés dans des émulsions H/E pour des raisons très particulières ce qui fait qu’ils s’adaptent à différents types d’émulsions.

2. Émulsifiants d'origine synthétique

Les émulsifiants synthétiques sont produits à partir de procédés chimiques. Bien qu’ils soient souvent plus stables et moins coûteux que leurs homologues naturels, leur utilisation peut soulever des controverses et ainsi être de moins en moins utilisés par les industriels. Parmi ces émulsifiants, on trouve :

• Les polysorbates (tels que le polysorbate 80) : Ces émulsifiants sont largement utilisés dans les produits de confiserie, les boissons et certains produits pharmaceutiques. Avec un HLB élevé, ils sont adaptés aux émulsions de type huile-dans-eau, comme dans les vinaigrettes et les produits de pâtisserie.
• Les esters d’acides gras : Ils sont utilisés dans de nombreux produits alimentaires transformés, comme les crèmes et les sauces, pour stabiliser les mélanges huile-eau. Leur valeur HLB peut être ajustée selon la nature de l’émulsion souhaitée.

3. Les émulsifiants dérivés de protéines

Les protéines sont des émulsifiants efficaces et présentent l’avantage d’être reconnues « ingrédients » et non « additifs ». Elles sont souvent utilisés dans les produits laitiers, les vinaigrettes et certains desserts. Les protéines laitières (caséines, lactosérum…) et les protéines végétales (soja, pois…) sont des exemples de protéines émulsifiantes les plus courants mais leurs fonctionnalités sont très différentes. Au contraire des émulsifiants présentés ci-avant, les protéines interagissent avec les interfaces en venant s’y adsorber et les stabiliser dans des temps plus longs que leurs homologues. Malgré tout, les produits sont plus stables et on note une valeur nutritionnelle plus élevée. Leur HLB généralement élevée peut être modulée en fonction de leur structure et de leur origine.

Applications des émulsifiants en agroalimentaire

Les émulsifiants sont omniprésents dans une variété de produits alimentaires. Ils sont utilisés pour :

• Améliorer la texture : Les émulsifiants donnent une texture lisse et crémeuse aux produits comme les sauces, les crèmes glacées, et les margarines.
• Assurer la stabilité des produits : Les émulsifiants empêchent les ingrédients de se séparer au fil du temps, garantissant ainsi que les produits restent homogènes pendant leur durée de vie en rayon. Par exemple, dans les vinaigrettes, les émulsifiants empêchent l’huile de former une phase séparée de l’eau localisée généralement en surface.
• Allonger la durée de conservation : Grâce à leur capacité à stabiliser les émulsions, les émulsifiants permettent de prolonger la durée de vie des produits alimentaires. Cela est particulièrement important dans les produits comme les sauces, les mayonnaises, et les produits laitiers.
• Optimiser la performance en cuisson : Dans les produits de pâtisserie et boulangerie, les émulsifiants améliorent la structure des produits, la montée de la pâte (lors d’une fermentation par exemple), et la texture finale du produit. Les gâteaux deviennent plus légers et moelleux grâce à l’utilisation d’émulsifiants.
• Améliorer l’apparence et la brillance : Les émulsifiants peuvent également être utilisés pour donner aux produits un aspect brillant et attrayant, comme dans les produits de pâtisserie ou les bonbons.

Conclusion

Les émulsifiants jouent un rôle fondamental dans l’industrie agroalimentaire actuelle en permettant la création de produits alimentaires stables, attrayants et fonctionnels. La compréhension de la balance HLB permet de mieux choisir l’émulsifiant adapté à chaque formulation, garantissant ainsi des produits de qualité. Cependant, leur utilisation doit être équilibrée avec les considérations nutritionnelles et environnementales. En choisissant des émulsifiants naturels ou durables et en contrôlant leur concentration dans les formules, l’équipe d’AGIR peut vous aider dans vos l’innovations en créant de nouveaux produits selon votre cahier des charges.