thumb|Sirop de maïs sur une surface noire
Le sirop de maïs est un liquide sucré et collant utilisé, entre autres, comme édulcorant pour faire des confiseries. Fabriqué à partir d'amidon de maïs, il est constitué essentiellement de glucose. Le sirop de maïs peut être transformé en sirop de maïs à haute teneur en fructose (SGHF, ou HFCS selon le signe anglais de high-fructose corn syrup), mieux connu sous le nom générique de sirop de glucose-fructose (ou tout simplement glucose-fructoseAgriculture et Agroalimentaire Canada: L'industrie canadienne des boissons gazeuses « Glucose-fructose est un terme générique désignant le sirop de glucose à haute teneur en fructose, ou SGHF. »). Il est pour cela soumis à des processus enzymatiques qui permettent de convertir une partie du glucose en fructose. Le sirop obtenu est ensuite mélangé à du sirop de maïs pur (100 % de glucose) pour obtenir les proportions de fructose et de glucose voulues. En France, il est présent sur l'étiquetage des ingrédients parfois comme isoglucose ou isoglucosamine.
C'est un ingrédient très utilisé par l'industrie alimentaire car moins cher et plus sucré que les sucres de canne ou de betterave traditionnels. De plus, contrairement aux autres édulcorants traditionnels, le sirop de maïs présente une texture liquide lui permettant d'être facilement mélangé. Le sirop de maïs permet aussi d'éviter les brûlures de congélation, ce qui explique qu'il soit fréquemment intégré aux aliments congelés. Il est utilisé en boulangerie pour obtenir une mie molle et une croûte dorée. En Amérique du Nord, le sirop de maïs serait présent dans les boissons gazeuses ou pour sportifs, le ketchup, le pain, les soupes, les céréales, la mayonnaise et la sauce à spaghetti..
En fonction de leur teneur en fructose, différents types de HFCS existent, qui se distinguent principalement par leurs pouvoirs sucrants. Aux États-Unis, les différents types sont : Le HFCS 90, qui contient 90 % de fructose et 10 % de glucose. Il a un fort pouvoir sucrant et est utilisé en pâtisserie. Le HFCS 55, qui contient 55 % de fructose et 45 % de glucose. Il a un pouvoir sucrant comparable au sucre de table (saccharose). Les fabricants l'apprécient à ce titre comme substitut du sucre dans les sodas et autres produits alimentaires industriels. Le HFCS 42, qui contient 42 % de fructose et 58 % de glucose. Il est utilisé dans les boissons isotoniques.
De nombreuses études scientifiques montrent qu'une consommation excessive de glucose favorise l'obésité et l'apparition de maladies cardiovasculairesForshee, Richard A. , Storey, Maureen L. , Allison, David B. , Glinsmann, Walter H. , Hein, Gayle L. , Lineback, David R. , Miller, Sanford A. , Nicklas, Theresa A. , Weaver, Gary A. and White, John S.(2007) A Critical Examination of the Evidence Relating High Fructose Corn Syrup and Weight Gain, Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 47: 6, 561 — 582. L'utilisation de plus en plus fréquente de HFCS 55 ou 42 dans l'industrie alimentaire favorise la surconsommation de glucose et est donc sujette à de nombreuses critiques. Attention à ne pas confondre le fructose (ou lévulose) qui est un sucre simple (ose, monosaccharide) directement assimilable par l'organisme, et les sucres complexes (polysaccharide, sucrose / saccharose, ...), qui demandent plus d'énergie à l'organisme pour pouvoir être assimilés correctement ou tout simplement stockés sous forme de glycogène sous les tissus adipeux. En comparaison avec le fructose, plus un aliment sera riche en sucres complexes et plus long sera le temps pour les décomposer biologiquement jusqu'à transformation en sucre simple.
Histoire Le procédé de fabrication du sirop de maïs à teneur élevée en fructose a été mis au point en 1957 par Richard O. Marshall et Earl R. Kooi et perfectionné par des chercheurs japonais dans les années 1970. Le HFCS fut rapidement utilisé dans de nombreuses formulations de produits alimentaires, notamment les boissons de type soda, aux États-Unis dans la période 1975–1985.
Au début des années 1970, des chercheurs japonais ont trouvé comment convertir la fécule de maïs en une matière visqueuse et sucrée à forte teneur en fructose appelée "sirop de maïs".
Le sirop de maïs entre sur le marché nord-américain en 1972.
Utilisation comme substitut du sucre En Amérique du Nord, le HFCS a commencé à remplacer le sucre dans divers processus de fabrication agroalimentaires(Bray, 2004 & U.S. Department of Agriculture, Economic Research Service, Sugar and Sweetener Yearbook series, Tables 50–52). L'industrie canadienne des boissons gazeuses l'utilise environ 20 fois plus que de sucre comme agent sucrant (et non édulcorant). Les principales raisons de ce changement sont les suivantes(White JS. 1992. Fructose syrup: production, properties and applications, in FW Schenck & RE Hebeda, eds, Starch Hydrolysis Products – Worldwide Technology, Production, and Applications. VCH Publishers, Inc. 177-200) : le HFCS est moins cher du fait de l'abondance des cultures de maïs, de subventions et de la taxation des sucres importés, de par sa forme liquide, le HFCS est plus facile à mélanger et à transporter que du sucre cristallisant, l'emploi du HFCS conduit à des produits ayant une plus longue durée de vie en rayon.
Comparaison avec d'autres sucres Sucre de canne et de betterave Le sucre extrait des canne à sucre et betterave à sucre est du saccharose relativement pur. Le saccharose est un diholoside (dimère d'ose), contrairement au glucose et au fructose qui sont des oses (monomère). Chaque molécule de saccharose est composée de deux unités élémentaires, l'une de fructose et l'autre de glucose reliée entre elles par une liaison osidique relativement faible. Une molécule de saccharose (de formule chimique C12H22O11) peut être décomposée en une molécule de glucose (C6H12O6) plus une molécule de fructose (même formule C6H12O6 — isomère du glucose) en milieu légèrement acide. Le saccharose est décomposé au cours de la digestion en fructose et glucose par hydrolyse sous l'action d'une enzyme, la sucrase.
Comme le saccharose peut être décomposé en fructose et glucose, certains en déduisent que le saccharose est composé de « 50 % de glucose et 50 % de fructose ». Cela n'est pas exact car le fructose et le glucose sont liés dans le saccharose et forment une molécule différente. D'un autre côté, comme le saccharose est décomposé en milieu faiblement acide par un processus appelé « inversion » en ses deux composants monosaccharides, précisément fructose et glucose, il n'est pas faux de décrire sa composition comme 50 % de glucose et 50 % de fructose. Le même processus intervient dans l'estomac et dans l'intestin grêle pendant la digestion du saccharose en fructose et glucose. Selon un chercheur lié à l'industrieSimilarities Between HFCS and Sucrose Revealed, le saccharose est métabolisé dans l'organisme comme un mélange de 50 % de glucose et de 50 % de fructose et pas différemment du HFCSEffects of high-fructose corn syrup and sucrose co... Nutrition. 2007 - PubMed result.
Le HFCS 50 est proche du sucre de canne en termes de composition nutritionnelle puisque le saccharose est fait de 50 % de fructose et de 50 % glucose tandis que le HFCS 55 contient 55 % de fructose et 45 % de glucose. Les deux substances, HFCS et saccharose, apportent environ 4 kcal/g (17 kJ/g).
À noter enfin, que pour être converti en sirop de sucre inverti contenant environ 1/3 de fructose, 1/3 de dextrose (= glucose) et 1/3 de saccharose non hydrolysé. Ce sucre inverti est utilisé comme anti-cristallisant en pâtisserie mais peut également être employé dans des formulations de sodas.
Miel Le miel est formé d'un mélange de différents types de sucres, d'eau et d'autres constituants en petites quantités. En général, le miel a un ratio fructose/glucose semblable à celui du HFCS 55, et contient aussi du saccharose et d'autres sucres. Le miel, le HFCS et le saccharose apportent sensiblement le même nombre de calories avec environ 4 kcal (17 kJ) par gramme de matière sèche. On notera que le saccharose en poudre est pur à plus 99 % alors que le miel et les sirops HFCS sont à environ 80 % de matière sèche.
Production Le sirop de maïs à haute teneur en fructose est produit à partir de l'amidon de maïs, qui sert à produire le sirop de maïs composé presque entièrement de glucose. En ajoutant des enzymes à ce sirop on transforme le glucose en fructose. Le sirop qui en résulte (après conversion enzymatique) contient environ 90 % de fructose, c'est le HFCS 90. Pour préparer les autres types courants de HFCS (HFCS 55 et HFCS 42), le HFCS 90 est mélangé avec du sirop de maïs à 100 % de glucose dans les proportions adéquates pour obtenir la concentration désirée en fructose. Le processus enzymatique qui transforme le sirop de maïs à 100 % de glucose en HFCS 90 est le suivant : l'amidon de maïs est traité par l'alpha-amylase pour produire des chaines de sucres plus courtes, appelées oligosaccharides ; la glucoamylase décompose les chaînes de sucre jusqu'à obtenir le sucre le plus simple, le glucose ; la glucose isomérase convertit le glucose en un mélange d'environ 42 % de fructose et 50 à 52 % de glucose avec quelques autres sucres dans le mélange. Alors que l'alpha-amylase et la glucoamylase peu coûteuses sont ajoutées directement au mélange et ne servent qu'une seule fois, la glucose-isomérase plus coûteuse est conditionnée en colonnes sur lesquelles on fait passer le mélange de sucres, permettant de l'utiliser de façon répétitive jusqu'à ce qu'elle perde toute activité. Ce mélange de 42 à 43 % de fructose est ensuite soumis à une phase de chromatographie liquide au cours de laquelle le fructose est concentré jusqu'à environ 90 %. Ce fructose à 90 % est ensuite mélangé en retour avec du fructose à 42 % pour obtenir le produit final à 55 % de fructose. La plupart des fabricants utilisent l'adsorption par le carbone pour éliminer les impuretés. De nombreuses phases de filtration, d'échanges d'ions et d'évaporation font aussi partie du processus global.
Mesure de la concentration du HFCS
L'unité de mesure des sucres, y compris le HFCS, est le degré Brix (symbole ° Bx). Le degré Brix mesure la quantité de saccharose dissous dans l'eau dans un liquide. Par extension, cette échelle a été étendue à d'autres sucres ou à leurs mélanges. Une solution à 25 °Bx contient 25 grammes de HFCS par 100 grammes de liquide (25 % w/w). Ou, autrement dit, il y a 25 grammes de sucre et 75 grammes d'eau dans 100 grammes de solution. Les mesures en degré Brix ont été définies par Antoine Brix.
Quand on emploie un capteur Brix à infrarouge, on mesure, traduite en degrés Brix, la fréquence de vibration des molécules du sirop de maïs. Cela n'est pas la même mesure en degrés Brix obtenue par la mesure d'une densité ou d'un indice de réfraction car dans ce cas on mesure spécifiquement la concentration de sucre dissous et non pas de toutes les substances dissoutes. Quand on utilise un réfractomètre, il convient de reporter le résultat comme « extrait sec réfractométrique ». On peut parler par exemple d'un liquide à 20 ° Bx réfractométriques. C'est la mesure en pourcentage de poids de l'extrait sec total et, bien que techniquement ce ne soit pas la même chose qu'un degré Brix déterminé par une méthode infrarouge, cela donne une mesure précise de la teneur en saccharose, puisque la majorité de la matière sèche est en fait du saccharose. L'arrivée de capteurs de mesure Brix infrarouge en continu a rendu plus économique la mesure de la teneur en HFCS dissous dans les produits.