TPE

SYNTHESES:

II– Transformation du maïs en pop-corn à l’échelle microscopique / chimique

          1) Composition chimique d’un grain de maïs : l’amidon majoritaire

On sait que le maïs en général est principalement composé d’amidon. Nous allons le vérifier en effectuant le test caractéristique à l’eau iodée : en présence d’amidon, l’eau iodée naturellement jaune orangée devient noire violacée/bleutée.   expérience témoin : de l’amidon(poudre blanche) sur lequel on a versé quelques gouttes d’eau iodée. La poudre est bien devenue noire bleutée.

Toute la partie blanche du maïs éclaté se teinte en noir bleuté, c’est donc de l’amidon expansé

En ouvrant un grain de maïs, classique ou butterfly, sur lequel on effectue le test à l’eau iodée on peut affirmer que l’amidon présent dans le grain n’y est pas répartit de façon homogène. En effet, l’amidon est situé dans l’albumen.

          En observant bien l’amidon dans le maïs, on en arrive à se demander s’il joue un rôle dans la transformation du maïs butterfly en pop-corn. Or en se renseignant, puisque nous n’avons pas le matériel adéquat, on apprend que de manière général l’albumen de maïs contient environ 87% d’amidon… il n’y a donc pas de différence suffisamment remarquable quant à la quantité d’amidon présente dans les différents types de grain de maïs.

         De plus, et en vain, nous avons essayé de faire cuire dans de l’huile des boulettes de poudre d’amidon. Si elles avaient plus ou moins éclaté, nous aurions pu en déduire que cet amidon aurait été la cause de la transformation de maïs en pop-corn. Ce ne fut, comme nous nous y attendions, pas le cas : les boulettes d’amidon ayant en effet brûlé attachant au fond de la casserole (que nous nous sommes amusés à récurer par la suite…)

Une petite boulette d' amidon...
	...carbonisée        L’amidon subit donc l’éclatement du grain butterfly mais ne le déclenche pas.

          2) Autres hypothèses vérifiables

         Puisque un grain de maïs classique n’éclate pas et qu’un grain de maïs butterfly éclate, alors que leur quantité d’amidon est identique, il doit y avoir un autre facteur qui intervient dans cette transformation.
        Il est observable au toucher qu’un grain de maïs classique possède une enveloppe beaucoup moins rigide qu’ un grain de maïs butterfly. Nous avons donc supposé qu’une enveloppe plus rigide permettrait de garder plus longtemps la pression exercée à l’intérieur du grain, causée par l’eau présente qui voudrait s’évaporer sous l’effet de la hausse de température. Nous avons donc procédé à une expérience pour voir si la transformation ne se réalise pas grâce à cette enveloppe très rigide.

Hypothèse 1 :
C' est l' enveloppe du grain de maïs rigide et étanche qui permet la hausse de pression et donc l' éclatement quand la limite de rigidité de l' enveloppe est atteinte.


Conséquence vérifiable :
Si l’enveloppe est percée, l' eau vaporisée n' est plus contenue et il n'y a plus de montée de pression. Cela implique donc que le grain devrait brûler et non éclater. On peut supposer que le résultat sera semblable à la cuisson dans l' huile du maïs normal.

Protocole :
- On perce une série de 5 grains de maïs à pop corn.
- On prend 5 grains du même maïs que l' on laisse à l' état brut.
- On fait éclater les deux séries séparément selon le même procédé : On les fait frire dans un fond d' huile d' arachide.

Expérience :

Observation :
Après 2 minutes de cuisson, tous les grains de maïs se sont transformés en pop-corn.

Conclusion
: Ce n' est donc pas seulement grâce à l' enveloppe externe qu 'est maintenue la pression interne.

Nous avons décidé après cette expérience peu concluante de nous intéresser de plus près à une vision au microscope d’un maïs coupé.

Coupe de maïs ( x100 )

     On peut observer sur cette image que les grains d’amidon sont retenus par des enveloppes. On sait aussi que lorsque l’on augmente la température (lors de la cuisson à l’huile), l’eau présente sous forme liquide dans les grains de maïs va vouloir s’évaporer et donc créer une pression à l’intérieur du grain de maïs. Or comme il ne s’agit pas de l’enveloppe externe du grain qui permet de retenir cette pression (sinon lors de l’expérience précédente le grain n’aurait pas explosé car il n’y aurait pas eu de pression), on peut supposer que ce sont les enveloppes des grains d’amidon spécialement dans le maïs à pop-corn qui sont assez rigides pour supporter la pression jusqu’à une certaine température.

Expérience 2 :

Hypothèse :
C' est l' enveloppe des grains d' amidon qui est imperméable et c' est elle qui retient l' eau vaporisée jusqu 'à la limite de rigidité de celle-ci, de telle manière que le grain Butterfly ne se déshydrate pas.

Conséquence vérifiable :
Si les enveloppes individuelles des grains d’amidon sont percées, il n’y a plus de pression exercée, on devrait donc observer que les grains de maïs brûleront sans avoir éclaté bien sûr.

Protocole :
On sectionne 10 grains de maïs que l’on fait cuire à l’huile.

Expérience :

Observation :
Les grains de maïs n’ont pas éclaté.

Conclusion :
C' est donc bien l' enveloppe des grains d' amidon qui permet l' éclatement du grain de maïs, plus que l' enveloppe extérieure.

        Après ces multiples expériences, nous sommes arrivés à la conclusion que l’eau contenue dans le maïs s’évapore en se réchauffant. Les enveloppes étanches internes du grain retiennent cette eau et se gonflent, provoquant alors un gonflement de l’enveloppe externe qui finit par céder dans le cas du maïs butterfly car étant plus épaisse et plus rigide, cette enveloppe a résisté jusque là à la pression contrairement à celle du maïs classique, plus fine, qui est modulable par les phénomènes physiques internes du grain. Les grains d’amidon enveloppés, sous l’effet de la pression exercée dans le grain butterfly, éclatent d’abord : leur volume s’accroît donc ce qui fait céder l’enveloppe externe du grain de maïs butterfly devenu du pop-corn. On dit alors de l’amidon qu’il est expansé. Maintenant que nous savons à quoi est due la transformation de certain maïs en pop-corn, il nous faut la modéliser.

Troisième partie: Modelisation