Cellulose

Origin

La cellulose a été isolée pour la première fois du bois en 1839 par le chimiste français Anselme Payen.1 Sa séparation des lignines repose sur son incapacité à se dissoudre dans des solutions alcalines. Au début du 20e siècle, la cellulose était exclusivement utilisée dans des applications industrielles telles que les polymères plastiques, la soie artificielle, la cellophane et bien d’autres. Dans la dernière partie du 20ème siècle, la fibre de cellulose a trouvé des applications dans de nombreux systèmes alimentaires et de boulangerie.

Le premier développement commercial de pain enrichi en cellulose pour la réduction des calories aux États-Unis a eu lieu en 1961, dirigé par le Dr Simon Jackel avec la Quality Bakers Association. Le pain a été vendu par quelques boulangeries pendant environ trois ans, mais n’a pas suscité un grand intérêt de la part des consommateurs. Un autre lancement a été tenté dans les années 1970 et a rencontré un succès commercial. 2

Nutrition

En général, les grains de blé entier, plus précisément le son, sont une bonne source de fibres de cellulose. D’autres grains communs contenant de la cellulose comprennent, sans s’y limiter, le riz, l’avoine et le seigle. Les fibres de cellulose peuvent également provenir d’une pléthore de fruits et de légumes3. En voici quelques exemples :3

Fonction

La cellulose est composée d’une chaîne linéaire non ramifiée de milliers d’unités de glucose. Elle peut être produite en différentes longueurs de l’ordre du micron en fonction de l’application et de la propriété recherchée. La fibre de cellulose est insoluble dans l’alcali concentré et résiste à l’hydrolyse acide.5

Bien que la cellulose ne soit pas soluble dans l’eau, lorsqu’elle est dispersée dans l’eau, elle gonfle et prend du poids. Cette propriété est responsable des performances fonctionnelles souhaitables de la cellulose dans le pain, telles que la texturation et la formation de gel, la stabilisation de la structure de la mie et l’augmentation du volume. La réticulation entre les chaînes de cellulose est responsable de sa résistance mécanique et de sa stabilité. Toutes ces qualités font de la cellulose un excellent ingrédient pour les formulations de pain sans gluten.

De nombreux dérivés de la cellulose sont couramment utilisés dans les applications alimentaires, notamment la méthylcellulose, l’hydroxypropylcellulose, l’hydroxypropylméthylcellulose et de nombreuses autres molécules qui ont été développées pour compenser le manque de cellulose de certains aspects fonctionnels, principalement la solubilité.

Nutrition

La cellulose est indigeste pour l’homme. Sa digestibilité ne s’améliore pas lorsqu’elle est cuite ou cuite au four. Cependant, l’affaiblissement de la structure cellulaire permet à nos enzymes digestives d’absorber certains nutriments associés à la cellulose. 6

La cellulose est une source précieuse de fibres insolubles dans les produits de boulangerie. Elle a peu ou pas de valeur calorique et peut aider à gérer le contenu calorique des produits finis.3

L’ajout de fibres de cellulose à un produit de boulangerie peut présenter de nombreux avantages pour la santé. Cela inclut : la santé cardiaque et la réduction des douleurs gastro-intestinales De plus, elle peut améliorer le transit gastro-intestinal, prévenir la constipation et réduire l’absorption des graisses dans le tube digestif. 4

Application

La fibre de cellulose est généralement ajoutée aux produits de boulangerie à moins de 2% lorsque des allégations de fibres sont nécessaires pour le produit. Dans les aliments et les formulations de boulangerie, la cellulose ne confère aucune saveur ou goût indésirable.

La formulation de produits de boulangerie avec de la cellulose ou des dérivés de cellulose est actuellement une pratique courante pour améliorer la teneur en fibres, en remplaçant la graisse ou le gluten, au moins partiellement. Dans ces formulations, la cellulose peut être ajoutée en tant qu’ingrédient pur ou en tant que concentré provenant de céréales, de fruits ou de légumes. L’ajout de cellulose dans les formulations de boulangerie nécessite une augmentation substantielle de la teneur en eau. Voici quelques exemples notables :

• L’ajout de jusqu’à 30 % de cellulose à une pâte à gâteau permet d’obtenir une pâte plus visqueuse et un produit cuit plus tendre et plus doux ; la cellulose de taille de particule plus fine absorbe souvent de plus grandes quantités d’eau.
• L’ajout de marc de pommes aux gâteaux peut entraîner une diminution du volume, une augmentation de la douceur et de l’humidité ainsi qu’une densité de la mie plus élevée7
• L’ajout de cellulose aux desserts congelés a été utilisé efficacement comme substitut de graisse8.
• L’ajout de pommes séchées par pulvérisation ( ~40 % de cellulose ) au pain a entraîné une augmentation du poids du pain mais une réduction de son volume.
• Le noyau d’ananas ( 91,2 % de cellulose ) ajouté aux beignets de type gâteau a montré une réduction de l’absorption d’huile, une amélioration de l’humidité et de la douceur ainsi qu’une augmentation du volume du gâteau3.
• La fibre d’érable (composée de cellulose, de lignine et d’autres polysaccharides non amidon) peut fonctionner comme une alternative émulsifiante, un épaississant et un conditionneur de pâte.
• Des conclusions similaires ont été tirées de l’incorporation de cellulose provenant de coques de pois fourragers, de riz ou de son de maïs dans des pains, des biscuits, des muffins.

Réglementation de la FDA

La « cellulose, régénérée » est approuvée et répertoriée comme GRAS en vertu de 21CFR 176.170, Additifs alimentaires indirects9.

En outre, de nombreuses fibres dérivées de coques de légumes, de graines et de céréales sont également inscrites sur la liste GRAS.

1. Payen, A. Mémoire sur la composition du tissu propre des plantes et du ligneux. Comptes Rendus, 1838, 7, pp : 1052-1056.
2. Stauffer, C.E., In, Advances in Baking Technology, (B.S. Kamel et C.E. Stauffer, eds.), 1993, Springer-Sciences Business Media, pp 407.
3. Prakongpan, T., A. Nitithamyong, et P. Luangpituksa. « Extraction et application de fibres alimentaires et de cellulose à partir de noyaux d’ananas ». Journal of Food Science 67.4 (2002) : 1308-1313.
4. CANJA, C. M. « DIETARY FIBER ROLE AND PLACE IN BAKING PRODUCTS ». Agricultural Food Engineering, vol. 9, no. 58, ser. 2, 2016, p. 91-96. 2.
5. Dhingra, Devinder, et al.  » Les fibres alimentaires dans les aliments : une revue « . Journal of Food Science and Technology, vol. 49, no. 3, 2011, pp. 255-266, doi:10.1007/s13197-011-0365-5.
6. ZABIK, MAR Y E., MELISSA A. M. SHAFER, et B. W. KUKOROWSKI. « SOURCES DE FIBRES ALIMENTAIRES POUR LES PRODUITS DE BOULANGERIE ». Journal of Food Science 42.6 (1977).
7. Sudha, M.L., V. Baskaran, et K. Leelavathi. « Le marc de pomme comme source de fibres alimentaires et de polyphénols et son effet sur les caractéristiques rhéologiques et la fabrication de gâteaux. » Food Chemistry 104.2 (2007) : 686-692.
8. (Towle, G.A. Stabilisation des aliments réfrigérés et congelés. In ; gommes et stabilisateurs pour l’industrie alimentaire (G.O. Phillips, P.A. Williams, D.J. wedlock, eds), 1996. Oxford Univ. Press.
9. « CFR – Code of Federal Regulations Title 21. » Accessdata.fda.gov, 2018, www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfcfr/cfrsearch.cfm?fr=176.170.