Pullulan

Gelule pullulan

Principale matière première des gélules végétales de dernière génération, le pullulan, ou pullulane, est un agent filmogène et de glaçage reconnu sous le code E 1204 dans le Codex Alimentarius. Ce polymère végétal est également utilisé dans d’autres domaines, tels que dans l’élaboration de produits cosmétiques, de confiseries et de divers aliments industriels. Mais de quoi il s’agit réellement ? Et pour quelles raisons devrait-on préférer les gélules végétales qui l’utilisent comme principal composant ? Les réponses dans les paragraphes ci-après.

Présentation du pullulan

Propriétés physico-chimiques et source

Découvert par Bauer en 1938, le pullulan – appelé également Poly-alpha-1, 6-(alpha-1, 4-maltotriose) – est un polysaccharide, issu de l’amidon d’un champignon non toxique dit Aureobasidium pullulans. Ce type de levure de couleur noire est ubiquiste, pouvant être rencontré partout, dans les roches calcaires, sur le sol, dans l’eau et sur les végétaux. Il peut être à la fois épiphyte ou bien endophyte de certaines plantes, comme le pommier, le concombre, le chou ou encore le haricot vert, sans être parasite, ni provoquer des maladies. Les cellules végétales utilisent le pullulane pour résister à la déshydratation et à l’invasion de parasites.

Le pullulan se présente sous forme de poudre blanche inodore
Le pullulan se présente sous forme de poudre blanche inodore

En tant que polysaccharide, il est constitué de nombreuses unités de oses, dont des maltotrioses triholosides reliés entre eux par des liaisons osidiques de type α-1,6. Le pullulane se présente sous forme de poudre blanche inodore et sans saveur. Il est classé GRAS (Generally Recognized As Safe), autrement dit non toxique, par le FDA (Food and Drug Administration). Il est apprécié en pharmacie galénique pour ses propriétés collante et visqueuse, ainsi qu’imperméable à l’oxygène. Il est possible de former un film, assimilable par l’organisme, à partir de ce composé chimique.

Sa formule chimique brute est (C6 H10 O5)n avec n= 300 à 3 000 et sa masse molaire, 986,8702 g./mol. (1)

Ses différentes utilisations

Comme il a été dit au départ, les différentes applications du pullulane sont innombrables. Ce matériau offre, en effet, de nombreux intérêts pour les producteurs. Son processus de synthèse est non seulement facile et à moindre coût, mais en plus n’engendre aucune pollution. Voici en quelques lignes ses domaines d’utilisation les plus courants :

– En industrie pharmaceutique, ce film végétal est employé pour fabriquer des capsules molles et gélules solubles dans l’eau, destinés à envelopper des médicaments et compléments alimentaires. Il s’utilise aussi comme excipient pour faciliter la libération et la dissolution des molécules bioactives. Il est même apte à dissimuler les goûts désagréables de certains ingrédients actifs.
– En industrie alimentaire, ce matériau sert d’emballage, de contenant, d’enrobage de produits alimentaires qui peuvent être consommés directement ou lavés. C’est aussi un agent épaisissant pour certains produits, tels que les sauces et les confitures par exemple ; une alternative au gélatine et à l’amidon.
– En applications industrielles, le pullulan est un matériau de qualité pour fabriquer des colles et adhésifs, recouvrir des surfaces, concevoir des fibres similaires à celles de la soie et du nylon, faire des plastiques en raison de ses propriétés physiques et chimiques très proches de celles du polystyrène, à la fois résistantes, transparentes et élastiques.

Gélules de pullulan

La gélule de pullulan, une des deux formes de gélules végétales proposées actuellement sur le marché, présente toutes les qualités recherchées par les consommateurs de plus en plus exigeants. Grâce à leur procédé de fabrication simple, qui consiste en la fermentation d’un végétal tel que le tapioca par exemple, ces enveloppes sont totalement dépourvus de produits chimiques et d’origine animale, d’OGM, de solvants, de conservateurs et de substances allergènes. Ce sont surtout les qualités avancées par les fabriquants et les marques de compléments alimentaires pour promouvoir leurs produits. Mais qu’en pensent réellement les scientifiques ? Les gélules en pullulan peuvent-ils vraiment concurrencer les gélules classiques en gélatine animale ?

Facilement biodégradable

Nombreux sont les scientifiques qui se sont mis à étudier le devenir du pullulan une fois dans l’organisme. Pour répondre aux normes établies par la pharmacopée européenne, ce matériau lorsqu’il est sous forme de gélule ou de capsule doit se désagréger en moins de 30 minutes. Dans le cas où il se présente sous le format d’un film plus épais et coloré, son temps de dissolution se situe dans les 60 minutes au maximum. Un temps de désagrégation dépassant ces normes est synonyme d’une mauvaise formulation de la gélule ou de la capsule végétale.

Bien avant le premier lancement des gélules de pullulan sur le marché, Buliga et Brant ont déjà étudié les propriétés physiques de ce polysaccharide et de son devenir une fois dans l’organisme humain, en 1987. D’après ces scientifiques, ce sont les liaisons régulières de type α-1,6 de ce composé qui sont responsables de sa souplesse et de sa forte solubilité. En présence de liquide de basse ou haute température, le pullulan se dissout facilement ; ce qui en fait une excellente enveloppe pour les principes actifs qui doivent être libérés dans les temps indiqués précédemment. (2)

Parmi les marques de gélules sur le marché international, Capsugel est la seule qui n’hésite pas à fournir au grand public des informations complètes sur la durée de dissolution de ses gélules végétales en pullulane dans des milieux différents. Il s’agit des gélules Plantcaps™, à base de pullulane végétal issu de la fermentation naturelle de tapioca. Les courbes présentées ci-dessous montrent le temps de dissolution d’une gélule en pullulan, comparé à celui d’une gélule en gélatine animale. Les deux types d’enveloppe renferment tous deux la même dose d’acétaminophène, et sont placés dans 4 milieux différents : de l’eau et dans des milieux à pH 1.2, 4.5 et 7.2.

Comparaison entre le temps de dissolution des gélules Plantcaps™ et celui des gélules en gélatine - Source Capsugel
Comparaison entre le temps de dissolution des gélules Plantcaps™ et celui des gélules en gélatine – Source Capsugel

Les courbes indiquent qu’environ 70 % d’acétaminophène contenus dans le pullulane sont libérés en 30 minutes, contre 80 % pour la gélatine animale. La totalité du principe actif est ensuite dissoute en moins de 60 minutes, pour les deux types de gélule. Dans de l’eau d’environ 37 °C, cette marque de gélule végétale vide se dissout en seulement 01:37+/-00:18 (01 minute 37 secondes). Ces résultats démontrent que ce polysaccharide répond parfaitement aux normes définies par la pharmacopée européenne.. (3)

Produit inoffensif et non toxique

La production de pullulane, comme il a été dit, consiste en la fermentation d’un végétal en utilisant des souches de bactéries. Cette technique ne fait intervenir aucune substance synthétique, et d’ailleurs ne nécessite aucune modification chimique. Les risques liés à l’intoxication aux produits chimiques sont donc nuls. Bien que cette matière première soit classée comme non nocive, non allergène, non pathogène et non cancérigène par les autorités sanitaires européennes ; pas mal de consommateurs peuvent encore avoir des doutes, concernant surtout sa toxicité. Il s’agit tout de même d’un produit issu d’une fermentation fongique.

Pour dissiper les doutes, pas mal de scientifiques se sont mis à étudier la toxicité de ce polysaccharide. Une des études notables à ce propos est cette expérience menée sur un groupe de rats, mâles et femelles. Pendant 62 semaines, ces individus ont reçu en mélange avec leurs repas au quotidien du pullulane en poudre, d’une teneur de 1, 5 et 10 % par rapport à la quantité totale de leurs nourritures. Au terme de ces 62 semaines, ces animaux ont été tués afin d’observer les effets de ce polysaccharide sur leurs organes.

Les différentes analyses ont montré qu’il n’y avait aucune différence sur le poids corporel, le poids des organes et l’état de santé des rats qui ont reçu du pullulane et de ceux qui n’en ont pas administrés. Bien que cette étude soit réalisée sur des rongeurs, les scientifiques ont conclu que ce composé ne présente aucun danger pour l’organisme humain même à des doses élevées (4). Une autre expérience menée par Yoneyama et son équipe en 1990 a aussi permis de démontrer le côté non toxique de ce polysaccharide. Pendant 14 jours, des volontaires humains ont accepté d’ingérer 10 g de ce polymère. Le seul effet indésirable constaté chez quelques-uns des individus testés est la sensation de ballonnement abdominale. Aucun changement n’a été constaté au niveau des paramètres sanguins. (5)

Conclusion, le pullulan ne présente aucun danger pour la santé. Une teneur maximale de 10 g/j a été toutefois établie par les autorités sanitaires.

Exemptes de substances étrangères : métaux lours, produits chimiques, …

Pour obtenir du pullulane de bonne qualité, la culture des champignons Aureobasidium pullulans doit se faire dans un milieu enrichi en carbone, azote, sucrose et en divers minéraux, tels que du phosphate de potassium, chlorure de sodium, sulfate de magnésium, sulfate d’ammonium et de la vitamine B1. Cette première étape de fermentation est suivie ensuite d’une phase de séparation nécessitant une centrifugeuse, et puis d’une autre dite purification, qui consiste à purifier le pullulane avec de l’éthanol pour bien éliminer les résidus de gel. La phase de production se termine par le séchage et le contrôle qualité. Le pullulane obtenu doit respecter les normes établies par Hayashibara pour pouvoir être utilisé en pharmaceutique ou en industrie alimentaire, c’est à dire avec des résidus inférieurs à 4 %, un pH de 5 –7, une viscosité 100 – 180 cst à 30°C, des protéines à moins de 0,3 %, des métaux lourds inférieurs à 5 ppm, et des colonies bactériennes inférieures à 300 colonies/g.

Une étude japonaise effectuée sur des rats de laboratoires a été conduite dans les années 80 afin de constater le niveau de toxicité du pullulane. Pendant 4 semaines, 120 rats mâles et femelles ont été départagés en 4 groupes en fonction de leurs poids corporels, et ont reçu des doses variées de ce polysaccharide 10 %, 5 %, 1 % et 0 % par rapport à leurs repas quotidiens. Les analyses sanguines réalisées tous les jours sur ces animaux n’ont signalé aucune trace d’intoxication aux métaux lourds ou autres corps étrangers néfastes à leur santé. (6)

Imperméabilité appréciable à l’oxygène

Comparé aux autres matières premières telles que l’HPMC et la gélatine animale, le pullulane présente cet avantage unique d’être plus imperméable à l’oxygène. C’est la raison pour laquelle ce polymère est très apprécié en industrie alimentaire, pour emballer et bien conserver les produits. Un nombre non négligeable de chercheurs a étudié sa capacité à résister aux agresseurs externes, dans différents milieux.

Les gélules végétales en pullulan Plantcaps™ sont plus résistantes à l'oxygène - Source Capsugel
Les gélules végétales en pullulan Plantcaps™ sont plus résistantes à l’oxygène – Source Capsugel

Il a été donc découvert que ce polysaccharide lorsqu’il est utilisé comme film protecteur aux principes actifs des médicaments et des compléments alimentaires, constitue une excellente barrière à l’oxygène. Ce qui permet de protéger les fragiles substances actives d’une éventuelle oxydation, pouvant détériorer leur qualité ou même les rendre toxiques pour l’organisme. Des analyses comparatives menées sur ces trois types de gélule ont permis de constater que les gélules végétales Plantcaps™ présentent une meilleure capacité à résister à l’oxygène, par rapport aux gélules de gélatine et HPMC. La gélatine animale est 7 fois plus perméable que le pullulane et l’HPMC, 332 fois.. Le seul inconvénient de cette enveloppe végétale est qu’elle est parfois sujette à des cassures en cas de fortes variations d’hygrométrie. (3)(7)

Seule gélule végétale reconnue mondialement

La gélule en pullulan est jusque-là la seule gélule végétale reconnue mondialement et utilisée par les pays les plus exigeants, tels que les États-Unis et le Japon. Dans ce pays asiatique, ce polysaccharide a déjà fait ses preuves pendant plus de 20 ans en étant un agent de texture dans l’industrie alimentaire, et en tant qu’excipient en pharmaceutique.

Voici quelques textes règlementaires relatifs à l’utilisation de ce polymère :
– « Le pullulan est classé comme additif alimentaire d’origine naturelle », publié par le Ministère de la Santé japonais le 16 avril 1996 – Japon.
– « Le pullulan est un polysaccharide obtenu par la culture d’Aureobasidium pullulans, reconnu comme GRAS et sûr pour différentes utilisations » – États-Unis.
– « Pullulan, substance non nocive identifiée dans les soins cosmétiques et d’hygiène ; règlementée par la Food and Drug Acts et mise en circulation sur le marché entre le 1er janvier 1987 et 13 septembre 2001 ». – Canada.

Cette enveloppe végétarienne peut parfaitement répondre aux besoins des personnes végétariennes et végétaliennes. D’ailleurs, elle bénéficie d’une approbation de la part de l’organisme international Vegetarian Society. Les marques fiables n’hésitent pas à présenter sur l’emballage de leurs produits les labels attestant l’agrément de cet organisme, et fournir une attestation sur une simple demande de la part du client.

Les gélules en pullulan fabriquées selon les normes végétariennes et végétaliennes sont totalement dépourvues de produits d’origine animale, d’OGM, et n’ont pas été testés sur des animaux.

Références

(1) « Atomic weights of the elements 2007 » , Chem.qmul.ac.uk.
(2) Buliga GS & Brant DA. « Temperature and molecular weight dependence of the unperturbed dimensions of aqueous pullulan » International Journal of Biological Macromolecules, 1987 (9): 71-76.
(3) À propos des gélules Plantcaps™, Portail officiel de Capsugel.
(4) Kimoto T and al. (EN) « Études sur la sécurité d’un nouvel amidon, le pullulane: toxicité chronique chez le rat et mutagénicité bactérienne ». Food Chem Toxicol, 1997, 35(3-4):323-329.
(5) Yoneyama K and al. « Digestion and fermentation of pullulan ». Eiyo to Shokuryo 43(1):23-29, 1990.
(6) Clevenger MA et al. « Toxicology evaluation of neosugar : genotoxicity, carcinogenicity, and chronic toxicity ». J Am, College Toxicol, 7:643-662.
(7) Kato T, Okamoto T, Tokuya T & Takahashi A, 1982, « Solution properties and chain flexibility of pullulan in aqueous solution ». Biopolymers , 21, 1623-1633.

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