Donner l’épaule froide à la crème glacée croquante – avec un soupçon de cellulose

La crème glacée peut être un délice culinaire, sauf lorsqu’elle devient désagréablement croustillante parce que des cristaux de glace y ont poussé. Aujourd’hui, les scientifiques rapportent qu’une forme de cellulose obtenue à partir de plantes peut être ajoutée à la friandise savoureuse pour arrêter les cristaux froids – et l’additif fonctionne mieux que les inhibiteurs de croissance de glace actuellement utilisés face aux fluctuations de température. Les résultats pourraient être étendus à la conservation d’autres aliments congelés et peut-être à des dons d’organes et de tissus.

Les chercheurs présenteront leurs résultats aujourd’hui lors de la réunion de printemps de l’American Chemical Society (ACS).

La crème glacée fraîchement préparée contient de minuscules cristaux de glace. Mais pendant le stockage et le transport, la glace fond et repousse. Au cours de ce processus de recristallisation, les petits cristaux fondent et l’eau se diffuse pour rejoindre les plus gros, les faisant croître, explique Tao Wu, Ph.D., chercheur principal du projet. Si les cristaux de glace deviennent plus gros que 50 micromètres, soit à peu près le diamètre d’un cheveu, le dessert prend une texture granuleuse et glacée qui réduit l’attrait du consommateur, dit Wu. « Le contrôle de la formation et de la croissance des cristaux de glace est donc la clé pour obtenir des aliments surgelés de haute qualité. »

Une solution consisterait à copier la solution de la nature : « Certains poissons, insectes et plantes peuvent survivre à des températures inférieures à zéro car ils produisent des protéines antigel qui combattent la croissance des cristaux de glace », explique Wu. Mais les protéines antigel sont plus chères que l’or et limitées en quantité, elles ne sont donc pas pratiques à ajouter à la crème glacée. Des polysaccharides tels que la gomme de guar ou la gomme de caroube sont utilisés à la place. « Mais ces stabilisateurs ne sont pas très efficaces », note Wu. « Leurs performances sont influencées par de nombreux facteurs, notamment la température et la durée de stockage, ainsi que la composition et la concentration d’autres ingrédients. Cela signifie qu’ils fonctionnent parfois dans un produit mais pas dans un autre. » De plus, leur mécanisme d’action est incertain. Wu voulait clarifier leur fonctionnement et développer de meilleures alternatives.

Bien que Wu n’ait pas utilisé de protéines antigel dans l’étude, il s’en est inspiré. Ces protéines sont amphiphiles, ce qui signifie qu’elles ont une surface hydrophile avec une affinité pour l’eau, ainsi qu’une surface hydrophobe qui repousse l’eau. Wu savait que les cristaux de cellulose de taille nanométrique sont également amphiphiles, il a donc pensé qu’il valait la peine de vérifier s’ils pouvaient arrêter la croissance des cristaux de glace dans la crème glacée. Ces nanocristaux de cellulose (CNC) sont extraits des parois cellulaires végétales des sous-produits agricoles et forestiers, ils sont donc peu coûteux, abondants et renouvelables.

Dans une crème glacée modèle – une solution de saccharose à 25 % – les CNC n’avaient initialement aucun effet, explique Min Li, un étudiant diplômé du laboratoire de Wu à l’Université du Tennessee. Bien qu’encore petits, les cristaux de glace avaient la même taille, que les CNC soient présents ou non. Mais après que la crème glacée modèle ait été stockée pendant quelques heures, les chercheurs ont découvert que les CNC arrêtaient complètement la croissance des cristaux de glace, tandis que les cristaux continuaient à grossir dans la crème glacée modèle non traitée.

Les tests de l’équipe ont également révélé que la cellulose inhibe la recristallisation de la glace par adsorption en surface. Les CNC, comme les protéines antigel, semblent coller aux surfaces des cristaux de glace, les empêchant de se rassembler et de fusionner. « Cela contredit complètement la croyance existante selon laquelle les stabilisants inhibent la recristallisation de la glace en augmentant la viscosité, ce qui était censé ralentir la diffusion des molécules d’eau », ajoute Li, qui présentera les travaux lors de la réunion.

Dans leur dernière étude, les scientifiques ont découvert que les CNC sont plus protectrices que les stabilisants actuels lorsque la crème glacée est exposée à des températures fluctuantes, comme lorsque la friandise est stockée au supermarché puis ramenée à la maison. L’équipe a également découvert que l’additif peut ralentir la fonte des cristaux de glace, de sorte qu’il pourrait être utilisé pour produire de la crème glacée à fusion lente. D’autres laboratoires ont montré que le stabilisant n’est pas toxique aux niveaux nécessaires dans les aliments, note Wu, mais l’additif nécessiterait un examen par la Food and Drug Administration des États-Unis.

Avec des recherches plus approfondies, les CNC pourraient être utilisées pour protéger la qualité d’autres aliments, tels que la pâte congelée et le poisson, ou peut-être pour préserver les cellules, les tissus et les organes en biomédecine, explique Wu. « Actuellement, un cœur doit être transplanté quelques heures après avoir été retiré d’un donneur », explique-t-il. « Mais ce délai pourrait être éliminé si nous pouvions inhiber la croissance des cristaux de glace lorsque le cœur est maintenu à basse température. »