Pourquoi les pommes brunissent-elles une fois coupées?

Format
Sujets
Rebecca Fox
Lisibilité
6.8

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Ta pomme fraîche et juteuse est-elle devenue d’un brun disgracieux? Apprends-en plus sur la réaction oxydoréduction qui se cache derrière cette transformation.

Coupe une pomme juteuse en tranches. Puis éloigne-toi pendant quelques minutes. Quand tu reviendras, ça se peut que tu trouves d’affreuses tranches brunes!

Pourquoi les pommes brunissent-elles?

Les pommes brunissent à cause du brunissement enzymatique. Ce processus a besoin de trois éléments :

  1. De l’oxygène.
  2. Une enzyme spéciale appelée polyphénol oxydase (PPO).
  3. Des polyphénols, qui sont aussi appelés composés phénoliques. Ce sont des molécules organiques complexes qui contiennent au moins un groupe hydroxyle (-OH) lié à un noyau hydrocarboné (C6H5).

Le savais-tu? 

Le brunissement enzymatique n’arrive pas qu’aux pommes. Il touche également de nombreux autres fruits et légumes, comme les avocats et les pommes de terre!

Dans de bonnes conditions, ces trois éléments se combineront pour transformer une délicieuse pomme en quelque chose de beaucoup moins appétissant!

Phénol
Structure chimique du phénol, le plus simple des phénols (© 2020 Parlons sciences).

Le polyphénol oxydase (PPO) et les polyphénols se trouvent à l’intérieur des cellules d’une pomme. Le PPO se trouve dans de petits compartiments appelés chloroplastes, qui sont entourés d’une membrane. La plupart des polyphénols sont contenus dans d’autres tissus cellulaires.

Normalement, le PPO et les polyphénols d’une pomme ne se touchent jamais. C’est pourquoi les pommes fraîchement coupées ne sont pas brunes. Mais quand tu coupes une pomme ou la mords, tu endommages les cellules. Cela a pour effet de rapprocher le PPO et les polyphénols.

Couper ou mordre dans une pomme expose les cellules à l’air, qui contient de l’oxygène. Cela provoque la réaction d’oxydation qui entraîne le brunissement enzymatique.

Le savais-tu?

Certaines variétés de pommes contiennent plus de composés phénoliques que d’autres. Ces pommes brunissent beaucoup plus vite! Et d’autres, comme la Cortland en contiennent très peu!

Quelles sont les réactions chimiques qui interviennent dans le brunissement enzymatique?

Que se passe-t-il chimiquement lorsque ces composés se combinent? Et pourquoi la pomme brunit-elle?

Lorsque les polyphénols se mélangent au PPO et à l’oxygène, ils créent un composé appelé 1,2-Benzoquinone. On peut aussi l’appeler ortho-quinone ou o-quinone.

L’oxydation d’un phénol
L’oxydation d’un phénol peut produire du 1,2-Benzoquinone (© 2019 Parlons sciences). 

Ensuite, les molécules individuelles de l’o-quinone se connectent ensemble pour former de plus grosses molécules. Ce processus est appelé polymérisation. Il crée un composé appelé mélanine, qui donne à la pomme une apparence brune.

Une partie de la structure chimique de l’eumélanine
Une partie de la structure chimique de l’eumélanine, un pigment qui fait paraître les choses brunes (Source : Roland Mattern [domaine public] via Wikimedia Commons). L’o-quinone ne polymérise que sous certaines conditions.

L’o-quinone ne polymérise que sous certaines conditions.

Par exemple, la polymérisation ne se produit qu’à certaines températures. Des études montrent que le PPO réagit le mieux à environ 20 degrés Celsius. À des températures très élevées ou très basses, le PPO devient complètement inactif et ne réagit pas.

Le pH de la pomme et de son environnement est également important. Le PPO réagit mieux à un pH neutre de 7.

Enfin, les ions métalliques jouent également un rôle dans le brunissement enzymatique. Le PPO contient des ions de cuivre, qui sont des atomes de cuivre ayant perdu certains de leurs électrons.

Le savais-tu? 

La mélanine qui fait brunir les pommes est semblable à la mélanine des cheveux humains. Elle est responsable des couleurs de peau distinctes des gens!

Comment puis-je empêcher mes pommes de brunir?

Tu n’aimes pas le goût des pommes brunes? Tu peux empêcher le brunissement enzymatique en modifiant la température, le pH ou les conditions des ions métalliques!

Par exemple, ajouter du jus de citron modifiera à la fois le pH et les conditions des ions métalliques. Le jus de citron est un acide. Il fera baisser le pH de la pomme en dessous de 7, ce qui rend la réaction plus difficile. Le jus de citron contient également de l’acide citrique. Les agents chélatants comme l’acide citrique réagissent avec les ions métalliques et modifient leur composition chimique. Lorsqu’il réagit avec les ions de cuivre dans le PPO, l’acide citrique ralentit le processus de brunissement.

Structure chimique de l’acide citrique
Structure chimique de l’acide citrique (Source : NEUROtiker [domaine public] via Wikimedia Commons).

Tu peux également essayer de faire tremper les tranches de pomme dans l’eau. L’eau empêchera l’oxygène d’atteindre le PPO et les composés phénoliques. Mais n’oublie pas que le PPO réagit mieux à la température de la pièce. Alors, assure-toi que l’eau est froide!

Le savais-tu? 

Une variété de pommes génétiquement modifiée sans brunissement a été créée en Colombie-Britannique! Ces pommes contiennent moins de PPO et, par conséquent, elles ne brunissent pas. Elles sont vendues sous la marque de commerce Arctic® apples.

La chimie dans votre assiette : le brunissement enzymatique (2010) Radio Canada (5 min 47 s)

Maintenant, tu sais! La prochaine fois que tu trancheras une pomme, tu comprendras pourquoi elle brunit. Et tu sauras même comment l’empêcher de brunir. Comment aimes-tu les pommes?

Points de départ

Connecter et Relier

  • Quand as-tu vu des pommes coupées brunir? Quels autres fruits as-tu remarqué qu’ils brunissaient après avoir été coupés?
  • Paierais-tu plus cher pour acheter une pomme qui ne brunit pas? Pourquoi, ou pourquoi pas?
  • Aurais-tu peur de manger des pommes génétiquement modifiées? Pourquoi, ou pourquoi pas?
  • Connais-tu des trucs culinaires pour empêcher les pommes tranchées de brunir?

Connecter et Relier

  • Quand as-tu vu des pommes coupées brunir? Quels autres fruits as-tu remarqué qu’ils brunissaient après avoir été coupés?
  • Paierais-tu plus cher pour acheter une pomme qui ne brunit pas? Pourquoi, ou pourquoi pas?
  • Aurais-tu peur de manger des pommes génétiquement modifiées? Pourquoi, ou pourquoi pas?
  • Connais-tu des trucs culinaires pour empêcher les pommes tranchées de brunir?

Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement

  • Vu la méfiance des consommateurs à l’endroit des aliments génétiquement modifiés, penses-tu qu’il existe un marché pour les pommes sans brunissement? Qui serait le plus intéressé par cette caractéristique des pommes et d’autres types de fruits? 

Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement

  • Vu la méfiance des consommateurs à l’endroit des aliments génétiquement modifiés, penses-tu qu’il existe un marché pour les pommes sans brunissement? Qui serait le plus intéressé par cette caractéristique des pommes et d’autres types de fruits? 

Explorer les Concepts

  • Qu’est-ce que le brunissement enzymatique? Comment est-il déclenché?
  • Comment la température influence-t-elle le brunissement enzymatique? 
  • Comment le pH influence-t-il le brunissement enzymatique? Comment l’acide citrique influence-t-il le brunissement enzymatique?
  • Quel processus chimique est responsable de la création de mélanine dans une pomme coupée?

Explorer les Concepts

  • Qu’est-ce que le brunissement enzymatique? Comment est-il déclenché?
  • Comment la température influence-t-elle le brunissement enzymatique? 
  • Comment le pH influence-t-il le brunissement enzymatique? Comment l’acide citrique influence-t-il le brunissement enzymatique?
  • Quel processus chimique est responsable de la création de mélanine dans une pomme coupée?

Littératie Médiatique

  • Si tu faisais partie de l’équipe de marketing chargé de la commercialisation d’une variété de pommes sans brunissement, comment en ferais-tu la promotion? Quels seraient tes messages clés? Quelles caractéristiques et quels avantages mettrais-tu de l’avant dans ta campagne de marketing?

Littératie Médiatique

  • Si tu faisais partie de l’équipe de marketing chargé de la commercialisation d’une variété de pommes sans brunissement, comment en ferais-tu la promotion? Quels seraient tes messages clés? Quelles caractéristiques et quels avantages mettrais-tu de l’avant dans ta campagne de marketing?

Suggestions d'enseignement

  • Cet article peut être utilisé pour appuyer l’enseignement et l’apprentissage de la chimie liée aux acides et aux bases, aux enzymes, à la chimie organique, aux polymères et aux réactions d’oxydoréduction. Les concepts introduits comprennent le brunissement enzymatique, les enzymes, les polyphénols, les chloroplastes, l’oxydation, l’o-quinone, polymériser, la mélanine, la polymérisation et le pH.
  • Après avoir lu cet article, les enseignants peuvent demander aux élèves d’utiliser la stratégie d’apprentissage Toile de définition du concept pour renforcer le concept de brunissement enzymatique. Les fiches reproductibles prêtes à l’emploi de cette stratégie pour cet article sont disponibles en formats [Document Google] et [PDF].
  • En plus de lire l’article, les enseignants pourraient également demander aux élèves de regarder la vidéo La chimie dans votre assiette : le brunissement enzymatique les élèves pourraient ensuite utiliser la stratégie d’apprentissage Diagramme de Venn – Texte et vidéo pour organiser et comparer l’information de l’article et de la vidéo. Les fiches reproductibles prêtes à l’emploi de cette stratégie pour cet article sont disponibles en formats [Document Google] et [PDF].

Suggestions d'enseignement

  • Cet article peut être utilisé pour appuyer l’enseignement et l’apprentissage de la chimie liée aux acides et aux bases, aux enzymes, à la chimie organique, aux polymères et aux réactions d’oxydoréduction. Les concepts introduits comprennent le brunissement enzymatique, les enzymes, les polyphénols, les chloroplastes, l’oxydation, l’o-quinone, polymériser, la mélanine, la polymérisation et le pH.
  • Après avoir lu cet article, les enseignants peuvent demander aux élèves d’utiliser la stratégie d’apprentissage Toile de définition du concept pour renforcer le concept de brunissement enzymatique. Les fiches reproductibles prêtes à l’emploi de cette stratégie pour cet article sont disponibles en formats [Document Google] et [PDF].
  • En plus de lire l’article, les enseignants pourraient également demander aux élèves de regarder la vidéo La chimie dans votre assiette : le brunissement enzymatique les élèves pourraient ensuite utiliser la stratégie d’apprentissage Diagramme de Venn – Texte et vidéo pour organiser et comparer l’information de l’article et de la vidéo. Les fiches reproductibles prêtes à l’emploi de cette stratégie pour cet article sont disponibles en formats [Document Google] et [PDF].

En savoir plus

Pommes qui brunissent (Laps de temps) (2017)

Vidéo de Kieran Cox (34 s) en temps réel du brunissement enzymatique.

Voilà les pommes qui ne brunissent pas (2017)

Plus d’information de Génie alimentaire sur les pommes génétiquement modifiées créées en C.‑B. et sur la façon dont elles évitent de brunir.

Références

Almeida, M. E., & Nogueira, J. N. (1995). The control of polyphenol oxidase activity in fruits and vegetables. Plant Foods for Human Nutrition, 47, 245-256.

Araji, S., Grammer, T. A., Gertzen, R., Anderson, S. D., Mikulic-Petkovsek, M., Veberic, R. Escobar, M. A. (2014). Novel roles for the polyphenol oxidase enzyme in secondarymnetabolism and the regulation of cell death in walnut. Plant Physiology, 164(3), 1191-1203. DOI:10.1104/pp.113.228593

National Institutes of Health. (n.d.). Keeping it fresh.

Petruzzello, M. (n.d.). Why do sliced apples turn brown? Encyclopedia Britannica.

Scientific American. (2007, juin 30). Why do apple slices turn brown after being cut?