Cellulose

D’origine végétale ou animale, les fibres appartiennent à la famille des glucides complexes. Les fibres solubles regroupent les mucilages, les gommes et les pectines. Les plus connues parmi les insolubles, quant à elles, sont l’hémicellulose, la lignine et la cellulose. Découverte en 1838, cette dernière occupe une place importante en nutrition. Des contre-indications et des effets indésirables sont toutefois à prendre en compte par rapport à sa consommation. 

Description de la cellulose

Cette fibre de formule chimique C₁₂H₂₂O₁₁ est formée par une chaîne linéaire de 200 à 14 000 molécules de glucose. La cellulose se transforme en glucose lorsqu’elle s’hydrolyse complètement. Ce glucide constitue la partie principale des parois des cellules végétales. Il est, par exemple, le principal constituant du bois. Certaines bactéries telles que l’Acetobacter xylinum produisent également cette substance. Le cas échéant, celle-ci porte le nom de cellulose bactérienne.

Quelle que soit l’origine de ce glucide, les animaux herbivores sont capables de le digérer grâce à la présence d’enzymes d’origine exogène dans leur flore intestinale. En revanche, l’Homme n’en est pas capable, bien que ce composé joue un rôle important dans le fonctionnement des intestins.

Découverte et histoire de la cellulose

Le chimiste et industriel français Anselme Payen a découvert la cellulose en 1838 après avoir isolé de la matière végétale et déterminé sa formule chimique. Hyatt Manufacturing Company fut la première société à avoir utilisé ce composé biologique en vue de créer le premier polymère thermoplastique en 1870. Celui-ci a également servi pour fabriquer de la soie artificielle (devenue « rayonne » en 1924) dans les années 1890 et de la cellophane en 1912. Le chimiste allemand Hermann Staudinger a défini la structure polymère de cette fibre naturelle en 1920. Kobayashi Shiro et Shin-ichiro Shoda ont été les premiers à avoir synthétisé chimiquement ce composé, sans recourir à des enzymes biologiques.

Structure de la cellulose

D’un point de vue biochimique, la cellulose est un mélange complexe de polysaccharides non amylacés. Elle est formée par une chaîne de 200 à 14 000 molécules de β-D-glucose, notamment des monomères de glucose. Cela donne naissance à des polymères linéaires qui s’associent entre eux par des liaisons intermoléculaires de type hydrogène. Cela confère à ce polysaccharide à N unités de glucose sa structure fibreuse. La combinaison de 36 de ces chaînes forme une microfibrille de cellulose.

Structure moléculaire

La cellulose est un homopolymère linéaire, c’est-à-dire une grosse molécule formée par un ensemble d’unités appelé « chaîne ». Elle comporte plusieurs unités de β-D-anhydroglucopyranose AGU reliées entre elles par des liaisons β-1,4-O-glycosidiques. Deux unités AGU donnent le cellobiose comme motif de répétition. Ces AGU sont en conformation chaise et assurent trois fonctions hydroxyles. On cite notamment un alcool primaire (en position 6) et deux alcools secondaires (en position 2 et 3). Vis-à-vis du plan de cycle, ces fonctions et les liaisons glycosidiques se trouvent en position axiale. De cette manière, les hydrogènes du cycle sont disposés dans le plan équatorial.

Les besoins en fibres alimentaires

Afin de profiter d’un bon transit intestinal, il est recommandé de consommer 30 à 45 g de fibres par jour. En vue d’assurer un bon équilibre, cette quantité doit être accompagnée d’un apport suffisant en sels minéraux et en vitamines.

Les aliments riches en fibres insolubles comme la cellulose

Les fibres insolubles comme la cellulose sont présentes dans la peau des fruits tels que la poire, la pomme et l’amande. Elles se trouvent dans les légumineuses (haricots rouges, lentilles…) ainsi que dans les légumes (épinards, choux de Bruxelles…). Les graines de chia et de lin en contiennent également. Il en est de même pour les céréales complètes, notamment le blé complet, le son de blé, le boulgour et le riz brun.

Les bienfaits de la cellulose sur la santé

La cellulose gonfle l’estomac, ce qui favorise la sensation de satiété et réduit les besoins caloriques de l’organisme. De ce fait, sa consommation est fortement recommandée dans le cadre d’un programme de perte de poids.

Ce type de glucide possède également d’autres effets bénéfiques, notamment :

• la prévention de la constipation ;
• la régulation des selles ;
• la réduction de l’absorption des triglycérides et du cholestérol ;
• l’aide au développement du microbiote intestinal ;
• la baisse de la pression sanguine ;
• la réduction des besoins en insuline.

Bon à savoir : il est conseillé de boire beaucoup de liquides en parallèle à sa consommation de fibres.

Applications de la cellulose dans l’industrie alimentaire

Deux types de cellulose sont particulièrement appréciés dans le domaine alimentaire.

La cellulose microcristalline

Le polysaccharide formé par des molécules de D-glucose est connu sous le nom de « cellulose microcristalline » ou MCC. Purifiée, cette substance entièrement naturelle est dépolymérisée suite au traitement de l’α-cellulose obtenu à partir d’une pulpe de bois. Connue sous la référence E460, elle ne contient pas d’OGM et est disponible sous forme de poudre inodore et insipide. Elle est généralement de couleur blanche, mais peut parfois être grise.

Le MCC compose les capsules de certains suppléments alimentaires comme les sauces instantanées et les boissons enrichies en fibres. Il est reconnu pour être un glidant efficace lorsqu’il est ajouté à certains aliments tels que la crème glacée, le pain et les sucreries. La cellulose microcristalline est utilisée comme agent antimottant dans les fromages râpés et comme excipient de compression dans les compléments alimentaires. Cette fibre alimentaire étant associée à des ingrédients qui remplissent la même fonction, les produits restent frais plus longtemps.

La cellulose bactérienne

Il s’agit d’un ensemble de chaînes de molécules plus courtes que la cellulose végétale. De ce fait, il possède un degré de polymérisation deux fois plus important. Il retient davantage l’eau, d’où sa valeur économique plus élevée aux yeux des producteurs de boissons et de sucreries. Cette substance d’origine animale offre une saveur intéressante et une quantité de calories minimale. Par exemple, la nata de coco est un dessert originaire des Philippines qui est essentiellement composé d’eau et de cellulose. Le kombucha témoigne également de l’utilisation de cette dernière dans l’alimentation. Originaire d’Asie, ce thé traditionnel est une boisson fermentée, fabriquée à base de dépôts de cellulose bactérienne.

Cellulose : conseils d’usage, contre-indications et effets indésirables

La consommation excessive de fibres insolubles peut engendrer des contractions de l’intestin, ce qui est particulièrement irritant.

Les personnes âgées de plus de 50 ans tolèrent moins bien les fruits et les légumes crus. Elles peuvent souffrir de douleurs intestinales ou de ballonnements. Ainsi, l’astuce pour digérer facilement les fibres est de cuire les aliments.

Non nocive, la cellulose microcristalline ne fait pas l’objet de limites supérieures de consommation de la part des médecins. Toutefois, les individus ayant pris cette fibre peuvent être sujets à des désagréments telles que les flatulences s’ils souffrent d’hypersensibilité alimentaire.

Ce type de glucide ne provoque pas non plus d’allergie. Cependant, des rapports d’effets nocifs ont été rapportés suite à la consommation de cellulose microcristalline dérivée du blé par des personnes intolérantes au gluten.