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Pomme sucrée ou pomme acide ? Quelle pomme choisir ?

Quelques exemples d’activités pratiques: Thème 2 du programme de terminale S : Enjeux planétaires contemporains; La plante domestiquée. Les plantes cultivées, une forme de biodiversité. Biodiversité cultivée.

Proposé par Catherine Martin.

Pomme sucrée ou pomme acide ? Quelle pomme choisir ?


Pour démarrer la séance, il peut être intéressant de commencer par une dégustation de pommes de variétés différentes, en associant cette dégustation à un tableau à compléter (couleur, sucrosité, acidité, fermeté, parfum,…).

Source : « Analyse sensorielle des qualités organoleptiques d’anciennes variétés de pommes. M Lateur, V Planchon, E Moons. 21/07/2001. http://www.pressesagro.be/base/content/v5n3.html )
 

  • Au goût, on peut avoir l’impression que plus les pommes sont acides, moins elles sont sucrées. Cette impression gustative est-elle exacte ?
  • Comment déterminer la sucrosité et l’ acidité d’une pomme ? Peut-on établir une corrélation entre ces deux paramètres physico-chimiques ?

 

 ACTIVITES

1. Préparation des jus de pommes

2. Comparaison de la teneur en sucre de quelques variétés de pommes :

3. Comparaison de l’acidité de quelques variétés de pommes par dosage colorimétrique

4. Mise en relation de la sucrosité et de l’ acidité d’une pomme.

 

1. Préparation des jus de pommes :

Dans l’exemple proposé, nous avons utilisé 3 variétés de pommes servies à la cantine : Golden delicious, Fuji, et Reinette d’or, avec 5 pommes de chaque. 

1. Peser les pommes 

2. Utiliser une centrifugeuse à fruits (à partir de 50 euros)

Golden : 400 mL de jus obtenus avec 657 g de pommes
Reinette d’or : 350 mL de jus avec 684 g de pommes
Fuji : 400 mL de jus avec 651 g de pommes
 

Remarques :

  • Pour les mesures de l’acidité des pommes, il est conseillé de retirer la peau et les pépins des pommes.
  • Dans la mesure où 20 mL de jus de pommes sont suffisants pour le bioréacteur, dans le cas dosage EXAO, il est aussi possible de d’écraser puis presser des morceaux de pommes dans une fine mousseline afin d’en extraire le jus 

3. Ôter la mousse puis filtrer

4. Repérer les différents flacons

 

 

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2. Comparaison de la teneur en sucre de quelques variétés de pommes :

1ère méthode : Etude de cinétique enzymatique par oxymétrie - Oxydation du glucose par la glucose oxydase (GOD)
La glucose oxydase est une enzyme catalysant l’oxydation aérobie du glucose. La disparition d’une molécule de glucose disparaît à la même vitesse qu’une molécule de dioxygène :
C6H12O6 (glucose) + O2 + H2O  ⇒ C6H12O7 (acide gluconique) + H2O2 (eau oxygénée)
 

Cette oxydation s’accompagnant d’une consommation de dioxygène, on peut mesurer, à l’aide d’un dispositif EXAO, la disparition du dioxygène au cours du temps pour différents jus de pommes. Plus la vitesse de disparition du dioxygène est élevée, plus la concentration en glucose dans le jus de pommes est importante, pour une concentration en enzyme GOD constante.
Le calcul de la vitesse initiale de cette réaction enzymatique s’effectue à partir du coefficient directeur maximum de la tangente à la courbe juste après l’injection
de l’enzyme.
Ce calcul peut-être réalisé manuellement ou à l’aide des fonctionnalités du logiciel.
Un protocole détaillé intitulé « Etude de cinétique enzymatique par oxymétrie » est disponible sur le site de Jeulin. (page 41)
 

Ci-dessous un exemple de résultat obtenu.

 

D’après ces résultats, la pomme golden est la moins sucrée, alors que la Reinette est la plus sucrée, la Fuji se situant entre les deux.
 

Seconde méthode: Utilisation d’un réfractomètre à main ou d’un réfractomètre numérique pour mesurer le taux de sucre en degrés Brix.
Pour mesurer et comparer les taux de sucre contenus dans les différentes variétés de pommes, on peut utiliser un réfractomètre. En effet, le taux de sucre dans un liquide fait varier l’indice de réfraction du liquide. Ainsi, la mesure de l’indice de réfraction permettra d’évaluer le taux de sucre : Plus l’indice de réfraction est élevé, plus la teneur en sucre de la pomme est élevée. Le calcul est effectué automatiquement par le réfractomètre, selon les lois de Snell-Descartes, qui décrivent le comportement de la lumière à la frontière de deux milieux.
Plusieurs types de réfractomètres, de coûts variables, peuvent être utilisés. Nous avons réalisé nos mesures sur deux types de réfractomètres : Un réfractomètre manuel (à peu près 100 euros), et un réfractomètre numérique (près de 160 euros).

 

Réfractomètre manuel Réfractomètre numérique
   


 Principe de fonctionnement d’un réfractomètre à main:
Le réfractomètre fonctionne selon le principe suivant : on utilise la réfraction d’un faisceau de lumière à l’interface de deux substances transparentes. La lumière
émergente est déviée au passage entre le prisme de mesure et l’échantillon. Cette déviation est proportionnelle à l’indice de réfraction de l’échantillon. Cet indice dépend principalement de la densité de l’échantillon qui, de son côté, est déterminée par la teneur des substances dissoutes dans l’échantillon.

Pour les réfractomètres portables, la mesure se fait par transparence, au moyen d'un prisme présentant un indice de réfraction élevé, et peut être lue directement sur l'échelle graduée équipant l'instrument. La lumière, au passage du dioptre entre
l'échantillon et le prisme, est détournée de sa trajectoire initiale. C'est le phénomène réfraction sur lequel se base le fonctionnement du réfractomètre (voir illustration ci-dessous).

Utilisation


a. Si l'échantillon est faiblement concentré, l'angle de réfraction est grand, car la
différence d'indice de réfraction entre l'échantillon et le prisme est élevée.
b. Si l'échantillon est très concentré, l'angle de réfraction est petit, car la différence
d'indice de réfraction entre l'échantillon et le prisme est réduite.
 Source : http://www.mesurez.com/refractometre-principe-mode-emploi.html

 La teneur en sucres est indiquée en BRIX. Le Brix correspond à un indice de réfraction. : Le degré ou pourcentage Brix d’une solution correspond au pourcentage de saccharose de cette solution.
Le saccharose, sucre de formule C12H22O11 présent dans de nombreux produits naturels, a été choisi comme référence.
Une solution a 1 Brix si elle a la même densité, et donc le même indice de réfraction, qu’une solution de 1g de saccharose diluée dans 99g d’eau. Le mélange
saccharose – eau permet d’établir une échelle de référence. Le liquide étudié ne doit pas nécessairement contenir que du saccharose, mais il peut contenir d’autres
sucres, si la concentration en sucres reste inférieure à 25 %.
En effet, le fructose constitue environ la moitié des glucides totaux de la pomme. Viennent ensuite le saccharose (22%) et le glucose (18%); on y trouve aussi des
sucres moins courants, comme les pentosanes et les hexosanes (5 à 6 % du total glucidique), et enfin en moindre quantité (4 à 5 % des glucides totaux) du sorbitol, un sucrealcool qui dérive du glucose. Ainsi, la pomme ne contient pas que du saccharose, mais un mélange de différents sucres. Cependant, on peut considérer que la nature en sucre ne modifie pas de manière significative le degré Brix d’une solution, à condition que sa concentration en sucre ne soit pas trop élevée (< 25 %).


 

Sources : TP « réfractométrie autour du raisin : http://www.jeulin.fr/fr/a-a1000000908-edc1000005/ressource/1001176/TP-Refractometrie-autour-du-raisin.html)
http://www.aprifel.com/fiches,produits.php?p=45
 

Préparation des solutions de jus de pomme à tester :
En classe, il est possible d’utiliser les jus de fruits issus de la centrifugeuse. On peut aussi préparer les fruits de la manière suivante :
Sur chaque fruit, couper deux tranches longitudinales (de l’extrémité du pédoncule à
l’extrémité du stigmate), la première du côté le plus coloré du fruit et la seconde du côté opposé.  

                   

Presser la tranche de manière longitudinale pour extraire un mélange de jus provenant de toutes les zones.
Source : http://www.oecd.org/fr/tad/code/36295388.pdf 

 

Résultats obtenus avec des jus de pommes fraîches pelées ou des jus de pomme (100% jus de pomme) du commerce :

 

Variétés de pommes
Indice de réfractométrie (en ° Brix) avec un réfractomètre manuel
Indice de réfractométrie (en ° Brix) avec un réfractomètre numérique
Golden
12.9
13.4
Fuji
14.2
14.4
Reinette dorée
15
15.2
Grany
11.1
11.1
Grany (jus de fruit)
11.3
11.4
Reinette clochard
14.4
14.5
Reinette clochard (jus de fruit)
12.6
12.6
Pink lady
13
12.9
Pink lady (jus de fruit)
11.2
11.2

 

 On peut noter une certaine variabilité entre les résultats obtenus avec les deux types de réfractomètres ; Il semble que les résultats soient plus précis avec les réfractomètres numériques. Cependant, le plus important est de pouvoir comparer les teneurs en sucres des différentes variétés de pommes.

Il existe aussi une différence significative entre les teneurs en sucre des jus de pomme préparés à partir de pommes fraîches et les jus de pommes (100 % jus de pommes) du commerce ; cette différence est peut-être liée au mode de préparation des fruits (extraction des jus de fruits du commerce à partir de fruits entiers), ou au degré de maturité des fruits utilisés dans les deux cas.

 
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 3. Comparaison de l’acidité de quelques variétés de pommes par dosage colorimétrique
Ce sont ces glucides qui donnent à la pomme sa saveur sucrée, une saveur équilibrée par la touche acidulée apportée par des acides organiques. Ceux-ci sont
présents dans le fruit à raison de 0,4 à 0,9 g aux 100 g. Ils sont constitués en presque totalité par l'acide malique, l'acide organique caractéristique de la pomme.
L'acide citrique, abondant dans beaucoup d'autres fruits (en particulier dans les agrumes) ne constitue que 4 à 5 % des acides organiques totaux.
L’acide malique est un diacide, de formule chimique C4H6O5. La masse molaire de l’acide malique est de 134 g/mol.

HOOC- CH2- CHOH - COOH

 

Principe de la mesure:
Cette mesure est réalisée par neutralisation de l'acidité libre totale d’un échantillon de jus de pomme avec une solution déci normale de soude (NaOH à 0.1 mol/L).
L'évolution de la neutralisation est suivie à l'aide d'un réactif coloré : La phénolphtaléine. La phénolphtaléine vire de l’incolore au rose lorsque le pH atteint 8.2.

Pour simplifier, on peut noter la molécule d’acide malique AH2

L’acide malique étant un diacide, on dose en même temps les deux acidités :

AH2 + 2HO- →  A2- + 2H20

Il faut donc 2 molécules de soude pour neutraliser une molécule d’acide malique, et à l’équilibre, Cs x Vs = 2 Ca x Va.
Cs : Concentration en soude connue = 0.1 mol/L
Vs : Volume de soude 0.1 M versée
Va : Volume d’acide connu = 20 mL
Ca = Concentration en acide malique à déterminer.

Donc Ca = Cs x Vs / 2 x Va.      Résultats en mol/L
Pour avoir la concentration en g/L, il suffit de multiplier la Ca par la masse molaire de l’acide malique (134 g/mol)
 

Mode opératoire :

- Prendre 20 ml de jus de pomme dans un bêcher et ajouter 30 ml d’eau distillée. Placer le bécher sur une feuille blanche pour bien observer le changement de couleur lors de la neutralisation de ses acides.
- Verser 5 gouttes de phénol phtaléine dans le jus. Placer l’ensemble sur un agitateur. Attention, la phénolphtaléine et la soude étant des produits toxiques, il convient de manipuler en respectant les règles de sécurité (gants, lunettes, blouse)
- Verser la solution de soude 0.1 mole/L au goutte à goutte jusqu'a atteindre le pH 8,2, c’est dire jusqu’à la solution de jus de pomme soit colorée en rose. La couleur rose doit rester stable (pendant 30 secondes) lorsqu'on la regarde sur un fond blanc. Cette teinte peut toutefois varier en fonction du type de jus soumis au test. Si on a manqué le point de neutralité, c'est-à-dire si la couleur de l'indicateur est trop sombre, le test n'est pas acceptable et doit être recommencé.

A partir du volume de soude 0,1 mol/L utilisé pour la neutralisation, on peut déterminer l’acidité totale du jus de pomme, ainsi que la concentration (en g/L) du jus de pomme en acide malique (acide dominant du jus de pomme).

vidéo du titrage

Sources :
http://pfeda.univ-lille1.fr/iaal/docs/dess1999/fruits/jus_fin_rap.pdf
http://www.oecd.org/fr/tad/code/36295388.pdf
 

Résultats obtenus sur différentes variétés de pommes ou de jus de pommes (100 % pur jus) du commerce :

Détail des calculs réalisés pour Fuji :
Vs = 11.4
Va = 20 mL
Cs = 0.1 mol/L

Cs x Vs = 2 Ca x Va donc Ca = Cs x Vs / 2 x Va
Ca = 11.4 x 0.1 / 2 x 20 = 0.0285 mol/L = 28.5 mmol/L

0.0285 x 134 = 3.8 g/L

 

Variétés de pommes
Volume de NaOH à 0,1 mol/L versé (en mL)
Acide malique en mmol/L
Acide malique en g/L
Golden
13
32.5
4.3
Fuji
11.4
28.5
3.8
Reinette dorée
19.6
49
6.6
Grany
23.8
59.5
7.9
Grany (jus de fruit)
19.7
49
6.6
Reinette clochard
11.1
27.7
3.7
Reinette clochard (jus de fruit)
11.7
29.2
3.9
Pink lady
7
17.5
2.3
Pink lady (jus de fruit)
16
40
5.4

 

On peut aussi noter des différences plus ou moins importantes entre l’acidité des fruits entiers et l’acidité des jus de fruits du commerce.

Dans la mesure où il est difficile de contrôler l’origine des pommes et les dates de pressages pour les jus de pomme du commerce, il semble préférable de travailler sur des pommes entières pour pouvoir comparer les caractéristiques physico-chimiques des différentes variétés de pommes

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4. Mise en relation de la sucrosité et de l’acidité d’une pomme.

Voir fichiers (tableur open office calc) joints

Synthèse des résultats avec ou sans jus de fruits :
 

Variétés de pommes
Indice de réfractométrie (en ° Brix) avec un réfractomètre numérique
Acide malique en g/L
Golden
13.4
4.3
Fuji
14.4
3.8
Reinette dorée
15.2
6.6
Grany
11.1
7.9
Grany (jus de fruit)
11.4
6.6
Reinette clochard
14.5
3.7
Reinette clochard (jus de fruit)
12.6
3.9
Pink lady
12.9
2.3
Pink lady (jus de fruit)
11.2
5.4

 

Afin de voir s’il y a une corrélation entre la teneur en sucre et l’acidité de la pomme, les données sont traitées avec un tableur (Excel ou calc de libre office) :
 

Si on élimine la Grany, ces mesures tendent à montrer que plus les pommes sont acides, plus elles sont riches en sucre.

En tenant compte des mesures réalisées sur la Grany, la conclusion sera complètement différente !

Notre échantillon de 6 variétés de pommes n’est donc pas suffisant.

Sur un plus grand échantillon de variétés de pommes, on peut aussi essayer d’établir une corrélation entre acidité et sucrosité d’une pomme (voir fichier joint)

 

Source : Segmentation des consommateurs de pommes selon des critères gustatifs : http://www.revuevitiarbohorti.ch/artikel/2012_06_f_310.pdf

Globalement, la courbe de tendance indique une augmentation conjointe de l’acidité et de la sucrosité des différentes variétés de pommes ; cependant, il existe de nombreuses variétés de pommes ne répondant pas à cette règle. Cette grande variété peut permettre de séduire un plus grand nombre de consommateurs, aux goûts différents. Cet exemple permet ainsi d’illustrer l’importance de la diversité variétale des pommiers.

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 Sucrosité : Caractère de ce qui est sucré.