Viscoelastic behaviour of gelatin/iota-carrageenan mixtures

¹ Laboratoire de biophysique, ENSIA, 1, av des Olympiades, 91305 Massy cedex France
² R&D, Food Additives Division, Systems Bio-Industries, Baupte, 50500 Carentan France

Abstract

Mixtures of acid gelatin (8.5 < pI < 9.0) and t-carrageenan have been studied. By drawing phase diagrams of mixed systems, attractive interactions between the two types of chains are shown to exist in our experimental conditions (pH = 6.5, 0.2M NaCl). Both biopolymers undergo a conformational disorder (coil) / order (helix) transition under suitable conditions of temperature and salt concentration. These extended chains are able to form thermoreversible networks by associating helices in junction zones stabilized by hydrogen bonds. As the coil / helix transition temperatures of the two biopolymers are well separated (about 40°C and 65°C for gelatin and ι-carrageenan, respectively), so are the temperature domains of the sol- gel transition.

The evolution during melting of the elastic modulus G' of a gelatin gel, an ι-carrageenan gel and a mixed gel is studied. Three levels of structuration are defined with regard to the melting (T_mg) and to the helix / coil transition (Ttransc/g) temperatures of gelatin on one hand and to the melting temperatures of mixed gel (T_mm) on the other. A mechanism based on associative interactions between gelatin and i-carrageenan chains is proposed to explain these results.

Résumé

Des systèmes mixtes de gélatine acide (8,5 < pI < 9,0) et de t-carraghénane ont été étudiés. Des interactions de type associatif entre les deux types de molécule ont été mises en évidence par analyse de la composition des phases lorsque une demixtion est observée. Les deux biopolymères subissent une transconformation désordre (pelote) / ordre (hélice) dans des conditions de température et /ou de concentration en sel appropriées. Ces chaînes étendues sont capables de former des réseaux thermoréversibles grâce à la formation de zones de jonctions stabilisées par des liaisons hydrogène. Les températures de transconformation sont différentes pour les deux polymères (environ 40°C pour la gélatine et 60°C pour le ι-carraghénane) et, en conséquence les temperatures de transition sol-gel le sont également.

L'évolution au cours de la fusion des propriétés viscoélastiques de gels de gélatine, de ι-carraghénane et de leur mélange est étudiée. La variation du module conservatif G' du mélange peut être reliée à trois niveaux de structuration dont les limites sont définies par rapport aux températures de fusion (T_mg) et de transconformation (T_transc/g) de la gélatine, d'une part, et à la temperature de fusion du mélange (T_mm), d'autre part. L'hypothèse d'interactions associatives entre les chaînes est proposée pour interpréter ces résultats.