Le sorbitol est du glucose auquel on a ajouté de l’hydrogène. Rien d’autre : une molécule de sucre à six carbones dont la fonction aldéhyde a été réduite en alcool, dans un réacteur, sous pression, en présence d’un catalyseur métallique. Sa matière première n’a rien d’exotique — de l’amidon de maïs ou de blé, la même commodité que celle dont sortent les sirops de glucose de toute l’industrie agroalimentaire.
C’est, de tous les alcools de sucre, celui que l’on produit en plus grande quantité : de l’ordre du million de tonnes par an à l’échelle mondiale, plusieurs fois la production de xylitol. Et c’est aussi celui qui sert le moins à sucrer. L’essentiel des tonnages part vers la cosmétique, la pâte dentifrice, la chimie de spécialité et la fabrication de la vitamine C. Dans l’alimentaire même, le sorbitol est souvent choisi pour sa capacité à retenir l’eau plutôt que pour son goût sucré, qui ne vaut que la moitié de celui du sucre.
Cette page suit la chaîne complète, de l’amidon au sirop ou au cristal, et dit ce que chaque étape coûte.
Le sucre du sorbier : il n’en reste que le nom. Le sorbitol a été isolé en 1872 du jus des baies de sorbier, Sorbus aucuparia, par le chimiste français Jean-Baptiste Boussingault — d’où son nom. Aucune usine ne récolte de sorbes aujourd’hui. Le sorbitol du commerce sort d’un grain d’amidon, et le sorbier n’a plus rien à voir avec l’affaire depuis cent cinquante ans.
Un sucre hydrogéné, pas un extrait. On lit régulièrement que le sorbitol serait « extrait » des fruits. Il n’est extrait de rien : il est fabriqué, par hydrogénation catalytique du glucose. C’est la règle commune à tous les polyols : un sucre, un catalyseur, de l’hydrogène sous pression, et la fonction carbonyle devient un alcool. Ce qui change de l’un à l’autre, c’est la matière première et la purification — presque jamais la chimie.
Sur cette page
Le procédé, en neuf étapes
Les titres du schéma mènent chacun au cours de l’opération correspondante.
Amidon de maïs ou de blé, issu de l’amidonnerie.
Mise en suspension dans l’eau, autour de 30 à 35 % de matière sèche
α-amylase thermostable, 95 à 105 °C.
Les grains d’amidon éclatent, les chaînes sont coupées en dextrines
Amyloglucosidase, autour de 60 °C et pH 4,5, pendant un à trois jours.
Les dextrines finissent en glucose : un sirop à haut DE, au-delà de 95
Filtration, charbon actif, résines échangeuses d’ions.
Le catalyseur de l’étape suivante ne supporte pas les impuretés
Nickel de Raney, 120 à 150 °C, 40 à 150 bar d’hydrogène, milieu légèrement alcalin.
C’est ici, et seulement ici, que le sucre devient un polyol
Le nickel est retenu sur filtre, récupéré et remis en service.
La teneur résiduelle en métal est un critère de pureté réglementaire
Résines cationiques et anioniques en série, puis un dernier passage sur charbon actif.
Le sirop ressort incolore et sans goût étranger
Évaporation sous vide jusqu’à environ 70 % de matière sèche.
C’est déjà un produit fini : le sirop de sorbitol, forme majoritaire du commerce
Soit le sirop part en citerne, soit il est ensemencé, cristallisé, essoré, séché et conditionné en poudre
Pourquoi la saccharification doit aller jusqu’au bout. L’hydrogénation ne trie pas : elle réduit ce qu’on lui donne. Un sirop de glucose pur donne du sorbitol seul. Un sirop contenant du fructose — ou du sucre inverti — donne un mélange de sorbitol et de mannitol, parce que la réduction du fructose peut se faire dans deux configurations. C’est d’ailleurs ainsi qu’on fabrique le mannitol industriel, à partir de fructose et non de glucose. Pour un sorbitol propre, il faut donc un DE élevé et le moins de fructose possible en amont : la qualité du polyol se décide deux étapes avant le réacteur.
Ce que coûte le procédé
C’est le polyol le moins cher à fabriquer, et de loin. Trois raisons, toutes structurelles. La matière première est une commodité mondiale disponible partout. La chaîne est courte : quatre opérations avant le réacteur, contre une dizaine pour le xylitol, dont une séparation chromatographique que le sorbitol n’a pas besoin de payer. Et la réaction elle-même est presque quantitative — la littérature industrielle donne des conversions du glucose supérieures à 98 %, avec pour seuls sous-produits des traces de mannitol et de produits d’épimérisation.
Le bilan de matière est favorable dès la molécule. Un motif d’amidon pèse 162 g/mol ; il fixe une molécule d’eau à l’hydrolyse pour devenir du glucose à 180, puis deux atomes d’hydrogène pour devenir du sorbitol à 182. Cent kilos d’amidon sec portent donc en théorie cent douze kilos de sorbitol sec, et les rendements réels d’une usine bien conduite s’approchent de ce plafond, à quelques pour cent près.
Les pertes réelles se logent ailleurs que dans la réaction : dans les eaux de régénération des résines, dans le charbon actif saturé, dans les rétentats de filtration, et dans les eaux mères de cristallisation quand on fait de la poudre. Ce dernier poste, qui pénalise lourdement le xylitol, coûte peu au sorbitol pour une raison simple : ses eaux mères sont vendables. Un sirop de sorbitol à 70 % est un produit commercial à part entière, pas un déchet à recycler. Rien n’oblige à cristalliser.
Ce qui pèse vraiment sur le coût, c’est donc le poste énergétique et le poste hydrogène. Il faut produire ou acheter l’hydrogène, comprimer, chauffer, maintenir la pression, puis évaporer une grande quantité d’eau pour arriver à 70 %. Et il faut acheter un réacteur qui tient cent cinquante bars, ce qui n’est pas une cuve d’agroalimentaire ordinaire : une usine de polyols est une usine chimique, avec les autorisations et les contrôles qui vont avec.
En rayon, cela se traduit par un écart net entre les deux formes. Le sirop, vendu en citerne à l’industrie, se situe dans le bas de la gamme des ingrédients sucrants. La poudre cristalline, qui a payé la cristallisation, l’essorage et le séchage, coûte sensiblement plus — et reste malgré tout le polyol le plus abordable du marché.
Le polyol le plus produit au monde, et l’essentiel ne se mange pas
C’est le fait qui distingue le sorbitol de tous les autres alcools de sucre : il n’a jamais été d’abord un édulcorant. Sa production est tirée par des débouchés qui n’ont rien à voir avec le goût sucré, et la part alimentaire y est minoritaire.
| Débouché | Ce que le sorbitol y fait |
|---|---|
| Pâte dentifrice | Humectant et support de pâte, souvent de 20 à 30 % de la formule : il empêche le tube de sécher et donne sa texture |
| Cosmétique | Humectant des crèmes et des gels, où il retient l’eau dans la formule |
| Vitamine C | Matière première du procédé Reichstein : le sorbitol est oxydé en sorbose par fermentation bactérienne, avant les étapes chimiques qui mènent à l’acide ascorbique |
| Chimie des polymères | Déshydraté deux fois, il donne l’isosorbide, monomère d’origine végétale utilisé dans les polyesters et les plastifiants, et squelette de plusieurs molécules pharmaceutiques |
| Émulsifiants | Estérifié, il donne les esters de sorbitane et les polysorbates, additifs classés de E432 à E436 et de E491 à E495 |
| Papier, textile, tabac | Assouplissant et humectant, pour la même raison qu’ailleurs : il fixe l’eau |
Cette liste dit tout du produit. Le sorbitol est acheté pour ce qu’il retient, pas pour ce qu’il sucre. Sa molécule porte six fonctions alcool qui accrochent les molécules d’eau ; il est très hygroscopique, il ne cristallise pas facilement, et il abaisse l’activité de l’eau d’une préparation sans la durcir.
Ces mêmes propriétés expliquent son usage alimentaire réel. Dans un chewing-gum sans sucres, il est là autant pour que la gomme reste souple que pour le goût. Dans une pâte d’amande, un fondant, une pâte de fruits ou une garniture de biscuit fourré, il retarde le dessèchement et le grainage du sucre. Dans une confiserie cuite, il freine la recristallisation. Le règlement européen le classe d’ailleurs à la fois comme édulcorant et comme humectant, ce qui est rare et parfaitement cohérent avec ses tonnages.
Il existe sous deux formes réglementaires distinctes : E420(i), le sorbitol proprement dit, et E420(ii), le sirop de sorbitol — qui n’est pas du sorbitol pur en solution mais un mélange contenant aussi du maltitol et des polyols supérieurs, issu de l’hydrogénation d’un sirop de glucose moins poussé. Un étiquetage mentionnant « sirop de sorbitol » ne désigne donc pas exactement la même matière que « sorbitol ».
Ce que le procédé change pour qui l’achète
Le pouvoir sucrant est bas : de 0,5 à 0,6 fois celui du saccharose. C’est le plus faible des polyols courants avec le lactitol. Conséquence directe et rarement dite : pour obtenir la même sensation sucrée, il faut en mettre presque le double — donc ingérer presque le double de polyol. La question de la tolérance ne se pose pas dans les mêmes termes que pour un produit qui sucre autant que le sucre.
La valeur énergétique retenue en Europe est de 2,4 kcal/g, coefficient de conversion fixé à l’annexe XIV du règlement (UE) n° 1169/2011 pour l’ensemble des polyols hors érythritol. Le sorbitol n’est pas absorbé complètement dans l’intestin grêle : la fraction qui passe atteint le côlon, où elle est fermentée par la flore.
C’est le polyol dont la tolérance digestive est la plus basse. Les seuils rapportés dans la littérature sont nettement inférieurs à ceux du xylitol ou de l’érythritol, et la sensibilité varie fortement d’une personne à l’autre. Le sorbitol figure parmi les polyols les plus régulièrement mis en cause dans les troubles digestifs liés aux produits sans sucres, et il est classé parmi les FODMAP. La règle pratique est simple : on l’augmente progressivement, jamais d’un coup, et on tient compte de ce qui en est déjà apporté par ailleurs — fruits secs compris.
La mention est obligatoire. Toute denrée contenant plus de 10 % de polyols doit porter l’indication « une consommation excessive peut avoir des effets laxatifs », au titre du règlement (UE) n° 1169/2011. Ce n’est pas un avertissement de précaution ajouté par le fabricant : c’est une mention imposée par le droit européen. Le sujet est traité en détail sur la page tolérance aux polyols.
« Naturellement présent dans les fruits » est vrai, et ne dit rien du produit acheté. Le sorbitol existe réellement dans la nature, et en quantité : dans les poires, les pommes, les cerises, les abricots, les prunes et surtout les pruneaux, ainsi que dans les feuilles de nombreux arbres de la famille des rosacées, où il sert de forme de transport des sucres. Un fruit à noyau en contient spontanément, sans qu’aucune industrie soit intervenue.
Mais ce sorbitol-là n’est pas celui du sachet. Celui du commerce vient d’un réacteur d’hydrogénation alimenté en amidon de maïs ou de blé, et il n’y a aucune filière économiquement viable qui l’extraie des fruits. Comme pour le xylitol, « naturel » désigne ici l’origine végétale de la matière première, jamais l’absence de transformation. Un produit peut être d’origine agricole, conforme, sûr et parfaitement traçable tout en étant le résultat d’une réaction chimique conduite sous cent bars — les trois affirmations ne s’excluent pas, et confondre les deux dernières est l’erreur la plus fréquente du rayon.
Reste ce que le procédé impose au produit fini, et qui vaut pour toute la famille. Le sorbitol ne caramélise pas : la fonction réductrice qui rendait le brunissement possible a précisément été supprimée à l’hydrogénation. Il ne participe pas non plus à la réaction de Maillard, et il ne nourrit pas la levure de boulanger. Ces trois absences ne sont pas des défauts de qualité : elles sont la définition même d’un polyol.
Le choisir pour la bonne raison. En cuisine, le sorbitol n’est pas le bon outil pour sucrer — il en faut trop, et la charge digestive suit. Il est en revanche le bon outil pour garder moelleux : quelques pour cent du poids de la préparation dans une pâte d’amande, une pâte de fruits, un fourrage ou une ganache suffisent à retarder le dessèchement et le grainage, sans que le goût sucré change beaucoup. Pour le pouvoir sucrant seul, le xylitol fait le même travail à dose deux fois moindre, et la comparaison chiffrée des deux est détaillée sur cette page.
Sources
- Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, article « Sugar Alcohols » — chaîne amidon-glucose-sorbitol, conditions d’hydrogénation au nickel de Raney, sous-produits, débouchés non alimentaires.
- O’Brien Nabors, L. (dir.), Alternative Sweeteners, 4e éd., CRC Press, 2011 — pouvoir sucrant, tolérance digestive, usages fonctionnels des polyols.
- Mitchell, H. (dir.), Sweeteners and Sugar Alternatives in Food Technology, Blackwell — rôle humectant du sorbitol et effet sur l’activité de l’eau.
- Règlement (UE) n° 1333/2008 sur les additifs alimentaires — sorbitol E420(i) et sirop de sorbitol E420(ii), fonctions édulcorant et humectant.
- Règlement (UE) n° 231/2012 — critères de pureté des additifs, dont les teneurs résiduelles en métaux.
- Règlement (UE) n° 1169/2011 — annexe XIV pour le coefficient de 2,4 kcal/g, et la mention obligatoire « une consommation excessive peut avoir des effets laxatifs » au-delà de 10 % de polyols.
Les conditions opératoires citées sont celles de la littérature scientifique et technique publiée ; chaque industriel a les siennes, et elles relèvent du secret de fabrication.