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TPE 2014
Lycée Notre-Dame Mantes-la-Jolie (78)
Dans quelles mesures pouvons-nous dire que les caractéristiques du lait sont conservées lors de son passage au yaourt ?
Qu'est-ce que c'est ?
La fermentation lactique correspond à la dégradation du lactose présent dans le lait, en acide lactique, sous l'action
de micro-organismes spécifiques, les bactéries lactiques.
Au cours de l'étuvage du lait, les bactéries lactiques transforment peu à peu le lactose (dont la formule brute est C12H22O11).
Ce lactose subit par hydrolyse* une transformation en glucose (C6H12O6) et en galactose (C6H12O6).
*Décomposition d'un corps par fixation des ions H+ et OH- provenant de la dissociation de l'eau.
L'équation de l'hydrolyse du lactose est :
La fermentation lactique est caractérisée par cette réaction :
Pourquoi aboutit-on à la production d'acide lactique ?
Les bactéries lactiques (streptocoques et lactobacilles) font augmenter la concentration d'acide lactique dans le lait , modifiant son pH et entrainant une coagulation rapide appelée "caillage". Ainsi, l'acidification du liquide implique l'arrêt du développement des bactéries pathogènes, et c'est pourquoi il est important d'ajouter les bactéries lactiques au lait le plus rapidement possible avant qu'il ne "tourne". Ce sont ces bactéries qui permettent la fabrication de yaourts. En effet, elles se stimulent l'une l'autre, ce qui entraînent l'accélération du procédé d'acidification du lait. Elles permettent aussi lorsqu'elles sont ingérées en grande quantité de reconstituer la flore intestinale du consommateur, c'est d'ailleurs l'argument de vente principal d'un yaourt qui s'est révélé pas si "bio" que ça. Au final, les bactéries lactiques permettent tout simplement la conservation du lait en le caillant et offrent la possibilité de créer différentes textures à partir de la matière première.
La plupart des organismes ont besoin d'ATP pour vivre, or, cette molécule d'ATP doit être régénérée. L'organisme anaérobie tire l'énergie de régénération de l'ATP du nutriment. (voir schéma)
En conséquence à cette dégradation, l'acide lactique est produit.
Qu’est ce que l’adénosine tri phosphate (ATP) ?
La cellule stocke l’énergie nécessaire à son métabolisme* sous forme de molécule d’adénosine tri phosphate. L'ATP est une molécule servant à emmagasiner et à transporter de l'énergie. Il est constitué d'adénine (nucléotide), de ribose et de trois groupes phosphates unis les uns aux autres par deux liaisons de type anhydride phosphorique à haut potentiel énergétique.
*c'est l'ensemble des réactions au sein de la cellule dont : le catabolisme (extraction d’énergie par dégradation des nutriments) et l'anabolisme (synthèse des constituants nécessaire au bon fonctionnement de la cellule).
L'adénosine triphosphate (ATP) est donc une substance chimique indispensable à la majorité des organismes vivants.
Cette énergie est stockée, dans la molécule d’ATP, à travers une liaison de type anhydride phosphorique.
Où trouver l’énergie de formation d’une telle liaison ?
La phosphorylation oxydative (phase H) est la réccupération d'énergie, à stocker en ATP, des nutriments.
En présence d’oxygène (organisme aérobie), l’organisme aérobie oxyde le glucose :
C6H12O6 + 6 O2 => 6 CO2 + 6 H2O
En présence de dioxygène, l’oxydation d’une molécule de glucose génère l’énergie de 36 phosphorylations (ajouts d’un groupement phosphate sur une molécule) d’ADP ainsi que du phosphate inorganique en ATP. Les produits sont du dioxyde de carbone et de l’eau .
En absence d’oxygène (organisme anaérobie) : l’Homme ne peut effectuer un effort intense. Alors les cellules musculaires opèrent avec un apport insuffisant en dioxygène. Et pourtant il y a inévitablement une régénération de l’ATP qui arrive grâce à l’oxydation de glucose. On observe que l’oxydation de glucose peut s'effectuer sans dioxygène.
C6H12O6 => 2 C3H6O3
En absence de dioxygène, l’oxydation d’une molécule de glucose génère l’énergie de 2 phosphorylations (ajouts d’un groupement phosphate sur une molécule) d’ADP + phosphate inorganique en ATP. Le produit est de l’acide lactique.
La phosphorylation est un réaction endergonique (qui nécessite de l’énergie).
La fermentation lactique produit de l'acide lactique, entrainant la coagulation
des caséines : ces dernières cessent de se repousser, alors qu’elles le faisaient jusqu'ici
(provoquant la liquidité du lait), elles vont donc coaguler. La texture devient plus ferme : nous avons obtenu un yaourt.
Le produit de la fermentation lactique, l’acide lactique, acidifie le milieu, ici l’originel lait.
La fermentation lactique
Elle est ensuite libérée par hydrolyse (phase D) de l’ATP en ADP (adénosine diphosphate) ainsi qu'en phosphate inorganique. En effet, l’ATP est décomposée par la fixation d’ions H+ et OH- provenant de la dissociation de l’eau (H2O).
Cette réaction chimique est éxergonique (elle libère de l’énergie) :
ATP + 2 H2O => ADP + Pi + H3O+ + énergie ( 30,5 kJ/mol )
Le besoin énergétique étant vital pour la cellule, le stock d’énergie sous forme de molécules d’ATP est régénéré. Une liaison de type anhydride phosphorique doit être remise en place pour réunir l’ADP et le phosphate inorganique.
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