B°) Chimiquement un sucre, qu'est ce que c'est ?

De quoi est il constitué ?

        Dans l’industrie allimentaire, le sucre est surtout utilisé sous deux formes : le sucre en poudre et le sucre « liquide ». Le premier s’écoule librement, on l’emploi dans la cuisine trditionnnelle, de tout les jours. Le sucre en poudre doit être entrposé à une température inféreure à envireon 35° et à une humidité inférieure à 60%, pour éviter uen prise en masse.

        Le sucre liquide est particulièrement aisé à manipuler car il peut être pompé. Il est à l’abri du développement des bactéries. Il est utilisé surtout aux USA, pour les aliments ou le sucre doit être dissout : sirops, crèmes glacées, pâtisserie et confiserie.

        Le sucre de table ordinaire est extrait de la betterave sucrier et de la canne à sucre c’est le saccharose. Il est une molécule organique composé de Carbonne, d’hydrogène et d’Oxygène. Le saccharose est un diholoside non réducteur de formule chimique C₁₂H₂₂O₁₁. Sa masse molaire est de : 342.3g/mol. Il se forme par l’union du glucose et du fructose. Au cours de la réaction, le groupement OH d’un des deux sucres se lie à un H du OH de l’autre sucre. Il se forme alors une molécule d’eau. Les deux sucres demeurent liés par l’intermédiaire d’un O. Ce type de réaction ou deux molécules simples s’unissent avec un dégagement d’une molécule d’eau est appelé réaction de condensation. La réaction inverse s’appelle hydrolyse.

Comment est il représenté ? 

        Dès le XIX siècle, la molécule de sucre a fait l’objet de nombreuses recherches. Facile à obtenir, très pur, peu cher et non toxique, le sucre est en effet une molécule de choix pour des chimistes.

Fin XIX siècle, Fischer propose en visionnaire une représentation du sucre avec les cycles glucose et fructose qui le constituent.

E Fischer 1883

        C’est seulement trente ans plus tard que l’équipe de Haworth confirme ses travaux et donne une image de la molécule de sucre en perspective. Cette présentation très scolaire sera largement reprise et propagées par Pigman dans les années 50 et se retrouve encore de nos jours dans les livres de biochimie.

WW Pigman 1948

Quelles propriétés a-t-il ?

        La connaissance de la structure intime d’une molécule telle que celle qui constitue le sucre de canne et de betterave est importante à plus d’un titre.
Elle permet en effet de mieux comprendre ses propriétés (chimiques, mais aussi physiques et biologiques) en vue d’améliorer ses applications industrielles : réactivité avec d’autres composés, vitesse de cristallisation, modélisation de la saveur sucrée, etc.

Cristallisation :

        A l’état solide, c’est-à-dire cristallisé, le sucre, ou saccharose est un corps sans couleur ni odeur, qui possède,  une saveur sucrée. Il cristallise sous forme de prismes anhydres (dépourvus totalement d’eau) dont les axes de symétrie sont légèrement inclinés. En théorie, un cristal de sucre parfait est un prisme à 15 facettes. A l’œil nu pour le sucre candi (un cristal géant) ou si vous vous armez d’une loupe pour observer un grain de sucre cristallisé (un cristal, donc…), vous pourrez compter facilement 7 ou 8 facettes. Chauffé à sec, un cristal de sucre commence à fondre vers 160-170°C. Son point de fusion est précisément de 186°C.

        Il se trouve qu’en confiserie, pour que le saccharose ne cristallise pas malgré une concentration élevée, on peut additionner du sucre inverti ou encore du sirop de glucose, ou de fructose. Ainsi la cristallisation du sucre ne cause plus de défauts de texture. Il est alors impératif de protéger les bonbons en les emballant pour que l’humidité ambiante ne provoque pas une recristallisation du sucre.

Solubilité : 

        Les sucres sont très aisément soluble dans l’eau : 200g dans 100ml à 20°C (à 100°C : 400g dans 100ml) et, de ce fait, ils circulent facilement dans les plantes afin de leur fournir l’énergie qui leur est nécessaire. La teneur en saccharose de la sève des plantes n’excède guère plus de 15%. Le saccharose a une grande solubilité dans l’eau 2.019g/mL à 20°C, ce qui représente environ 66% de sa masse.

        Soumis à une hydrolyse, le saccharose donne du glucose et du fructose. Cette hydrolyse peut être favorisée par le pH acide d’un aliment (comme le citron). Ce produit s’appelle sucre inverti, il existe à l’état naturel dans le miel. On parle d’inversion car le pouvoir rotatoire de la solution vis-à-vis de la lumière polarisée est inversé par l’hydrolyse.

Notons que le sucre inverti a un pourvoir sucrant et une solubilité plus importante que le saccharose.

        La solubilité des sucres totaux peut être augmentée par l’addition de sucre inverti, de glucose car il cristallise plus lentement, ou encore de sirop de glucose, ou de fructose.

Etat vitreux :

        Dans les bonbons, ont dit que les sucres sont présents à l’état vitreux. Nous avons obtenu cet état vitreux en portant du saccharose à ébullition, à environ 160°C puis nous l’avons laissé refroidir à température ambiante. Cet état vitreux est un état amorphe (où aucune structure cristalline n’est détectée au rayon X) de viscosité très élevée. Cette viscosité empêche la cristallisation du sucre. Si nos bonbons sont un peu collants en surface, c’est normal ! Les sucres comme le saccharose à l’état vitreux deviennent collants car l’eau expulsée par la cristallisation dissout les couches de sucres situées en surface. La teneur finale en eau de nos bonbons durs est comprise entre 1 et 2%.