Concepts clés
Biologie
Microorganismes
Microscopique
Métabolisme
Dioxyde de carbone
Introduction
Saviez-vous que la levure sèche est en fait vivante ? Ajoutez les bons ingrédients, et presto, le mélange devient un mélange de vie bouillonnant et suintant. Mais quelles sont les conditions requises pour que cela se produise ? De quoi la levure a-t-elle besoin pour devenir active et prospérer ? Essayez cette activité scientifique pour le découvrir par vous-même !
Contexte
Les levures sont de minuscules organismes microscopiques – ou micro-organismes – qui sont en fait un type de champignon. Cela signifie qu’elles sont plus étroitement liées à un champignon qu’aux plantes et aux animaux ou aux bactéries (ces dernières étant également des micro-organismes). Ces petites créatures peuvent sembler étranges et différentes, mais les gens les utilisent depuis des milliers d’années pour faire lever le pain. Comment cela fonctionne-t-il ? Cela tient au métabolisme des levures, c’est-à-dire à ce qu’elles mangent et à ce qu’elles transforment en nourriture.
Comme nous, les levures doivent puiser leur nourriture dans leur environnement pour croître et se reproduire, c’est-à-dire pour fabriquer d’autres levures. Que mangent-elles ? Les levures se nourrissent de sucres et d’amidons, qui sont abondants dans la pâte à pain ! Elles transforment ces aliments en énergie et libèrent du dioxyde de carbone en conséquence. Ce processus est connu sous le nom de fermentation. Le gaz carbonique produit pendant la fermentation est ce qui rend une tranche de pain si douce et spongieuse. Les poches de gaz sont produites par les levures lorsqu’on laisse la pâte lever avant de la cuire.
Matériels
- Trois bouteilles en plastique de deux litres
- Cuillère à mesurer
- Sucre blanc de table
- Sel, bicarbonate de soude ou vinaigre
- Marqueur permanent (facultatif)
- Tasses à mesurer
- Eau chaude du robinet
- Une casserole ou un bol de taille moyenne, d’au moins deux quarts de litre
- Six paquets de levure sèche ou une quantité équivalente provenant d’un bocal
- Trois ballons en latex de taille standard
- Horloge ou minuterie
Préparation
- Rincer soigneusement chaque bouteille avec de l’eau et enlever les étiquettes.
- Ajoutez deux cuillères à soupe de sucre dans deux des trois bouteilles. Comment pensez-vous que le sucre va affecter l’activité de la levure ?
- À l’une des bouteilles auxquelles vous avez ajouté du sucre, ajoutez également deux cuillères à soupe de sel, de bicarbonate de soude ou de vinaigre. Comment pensez-vous que l’ajout de sel, de bicarbonate de soude ou de vinaigre affectera l’activité de la levure ?
- Pendant toute l’expérience, gardez une trace de ce que vous avez ajouté à chaque bouteille. Si nécessaire, vous pouvez étiqueter les bouteilles avec un marqueur permanent.
Procédure
- Remplir le pot ou le bol de taille moyenne avec au moins huit tasses d’eau du robinet très chaude. Ajustez la température de l’eau chaude provenant du robinet jusqu’à ce qu’elle soit presque trop chaude pour que vous puissiez tenir vos mains dessous. Utilisez cette température d’eau pour remplir la marmite.
- Avec l’eau chaude de la marmite, remplissez chaque bouteille d’environ deux tasses et demie (ou environ un tiers plein). Remettez le couvercle sur chaque bouteille et agitez-les soigneusement pour dissoudre tous les ingrédients.
- A chaque bouteille, ajoutez deux paquets de levure sèche (ou une quantité équivalente provenant d’un pot). Remettez le couvercle sur chaque bouteille et secouez chacune d’elles doucement pour y mélanger la levure.
- Retirez chaque couvercle et tendez un ballon complètement sur l’ouverture de la bouteille (sur toutes les arêtes). Pourquoi pensez-vous qu’il est important de former un joint étanche avec le ballon sur l’ouverture de la bouteille ?
- Laissez les bouteilles reposer dans un endroit chaud pendant 45 minutes. Gardez les ballons à l’abri de la lumière directe du soleil. Comment les ballons changent-ils avec le temps ?
- Après 45 minutes, examinez les bouteilles et les ballons. Quels sont les ballons qui se sont gonflés ? Quelle taille ont-ils par rapport aux autres ? Remarquez-vous des différences dans le contenu des bouteilles ?
- Dans quel environnement la levure a-t-elle produit le plus de dioxyde de carbone ? Qu’est-ce que cela vous apprend sur les conditions nécessaires pour que la fermentation de la levure ait lieu ?
- Extra : Vous pourriez quantifier vos résultats de cette activité en utilisant un test de déplacement d’eau. Pour ce faire, vous pourriez remplir un grand pot complètement d’eau, le placer dans un plateau, une casserole ou un pot plus grand. Attachez rapidement le ballon que vous souhaitez mesurer sans laisser le gaz s’échapper, puis immergez le ballon dans l’eau. Vous pouvez mesurer la quantité d’eau qui déborde de la casserole dans le plateau pour déterminer la quantité d’eau déplacée par le ballon et, par conséquent, le volume de dioxyde de carbone à l’intérieur du ballon. Si vous quantifiez vos résultats, quelle est la différence exacte entre les tailles des ballons ?
- Extra : Une autre condition environnementale qui peut affecter l’activité de la levure et le processus de fermentation est la température. Vous pourriez explorer cela en préparant plusieurs bouteilles en utilisant les mêmes conditions, puis en plaçant chaque bouteille dans un endroit différent avec une température différente. Après 45 minutes, comment la taille des ballons varie-t-elle ?
- Extra : Vous pourriez essayer cette activité à nouveau, mais la prochaine fois, concentrez-vous simplement sur la façon dont l’utilisation de différents types et sources de sucres affecte la production de dioxyde de carbone. Comment les sucres de différents jus ou d’autres sources affectent-ils la quantité de dioxyde de carbone produite ?
Observations et résultats
Le ballon sur la bouteille avec seulement de la levure et de l’eau est-il resté dégonflé ? Le ballon sur la bouteille avec seulement du sucre ajouté a-t-il gonflé le plus ?
Lorsque les levures mangent du sucre et le transforment en énergie, elles produisent également du dioxyde de carbone. Ce processus est connu sous le nom de fermentation. Dans cette activité, les ballons sur les bouteilles devraient avoir capturé le dioxyde de carbone produit par les levures pendant la fermentation. Dans la bouteille qui contenait des levures mais pas de sucre, les levures n’avaient pas de nourriture (c’est-à-dire du sucre) et le ballon n’aurait pas dû se gonfler. Dans la bouteille contenant des levures et du sucre (mais pas de sel, de bicarbonate de soude ou de vinaigre), les levures auraient dû prospérer et produire beaucoup de dioxyde de carbone, ce qui aurait clairement gonflé le ballon. Lorsque du sel, du bicarbonate de soude ou du vinaigre ont été ajoutés, les levures auraient dû produire moins de dioxyde de carbone, gonflant moins le ballon que lorsque seul le sucre était utilisé. Cela est dû au fait que l’ajout de ces substances a modifié l’environnement et l’a rendu moins idéal pour les levures. Plus précisément, l’ajout de sel a augmenté la salinité de l’environnement, et l’ajout de bicarbonate de soude ou de vinaigre a modifié le pH de l’environnement, le rendant plus basique ou plus acide, respectivement, par rapport à l’environnement neutre fourni par l’eau ordinaire.
Nettoyage
Lorsque vous avez terminé cette activité, jetez les levures en les compostant ou (avec la permission) en les jetant dehors quelque part. Ne versez pas les levures dans l’égout sans les diluer avec de l’eau, car elles peuvent endommager les tuyaux lorsqu’elles se dilatent.
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