Expérience du lait et des couleurs: la magie d'une émulsion invisible
Découvrez pourquoi le lait est une émulsion naturelle grâce à cette expérience magique. Une activité amusante pour observer comment le savon décompose les graisses.
Dans cet article, nous allons explorer l’une des propriétés les moins connues et peut-être les plus surprenantes du lait, à savoir le fait qu’il s’agit d’une émulsion naturelle. À l’aide de colorants et d’un peu de savon, nous allons non seulement observer ce qui se passe lorsque le savon entre en contact avec le lait et que les couleurs se dispersent soudainement, mais nous découvrirons également comment fonctionne cette expérience du lait magique.
C’est une activité idéale pour éveiller la curiosité scientifique des enfants (et aussi des adultes). Ce liquide blanc que vous avez peut-être dans votre réfrigérateur, qu’il soit entier, écrémé ou sans lactose, cache une structure complexe qui mérite d’être connue.
Peu importe où nous vivons dans le monde, le lait est notre premier aliment et notre corps est conçu pour se nourrir de lait maternel dès la naissance. Il n’est donc pas surprenant qu’à un moment donné de l’histoire, le lait d’autres mammifères ait commencé à être consommé. L’analyse des résidus organiques présents sur les poteries préhistoriques de plusieurs sites archéologiques d’Europe et d’Asie du Sud-Ouest montre que sa consommation a commencé il y a environ 9 000 ans.
Au fil du temps, certains humains ont développé la capacité de traiter le lactose au-delà de l’enfance, une capacité que la plupart des gens perdent en vieillissant. On estime aujourd’hui qu’environ 30 % de la population mondiale tolère le lactose à l’âge adulte, principalement dans les pays d’Europe du Nord et dans certaines communautés agricoles traditionnelles d’Afrique et d’Asie. En outre, le lait d’autres mammifères n’est pas le même que le lait humain: sa teneur en protéines, en graisses et en sucres, par exemple, est différente.
Le lait se présente comme un simple liquide et, bien que nous sachions qu’il a un goût sucré et neutre et une couleur blanchâtre caractéristique, il ne s’agit pas d’une simple eau colorée. En effet, il ne contient pas de molécule ou de pigment qui produise directement cette couleur, mais son apparence est le résultat de la dispersion de particules de graisse et de protéines en suspension (nous en parlerons plus en détail dans un autre article). En réalité, le lait est une émulsion, comme la mayonnaise, et si vous voulez en savoir plus sur ce qu’est une émulsion, vous pouvez lire cette autre expérience :
👉 https://blog.mealnstock.com/mayonesa-casera-vs-comprada-comparacion
Le lait est donc une émulsion ?
Oui, le lait a une forte teneur en eau (près de 90 %), mais il contient également des graisses ou des lipides (quelle est la différence ? question qui fera l’objet d’un autre article). Comme on le sait, l’eau et les lipides ne se mélangent pas, et les graisses flottent car elles ont une densité inférieure à celle de l’eau. Cependant, dans le cas du lait, on ne voit pas de séparation visible entre l’eau et la graisse qu’il contient, mais une substance homogène. En effet, le lait est une émulsion naturelle, de type « huile dans l’eau », c’est-à-dire de petites gouttelettes de graisse en suspension dans l’eau, ce qui donne au mélange un aspect fluide et stable.
Outre l’eau et les matières grasses (principalement des triglycérides), le lait contient d’autres ingrédients tels que le lactose, qui est un type de sucre, ainsi que des protéines, des minéraux et des vitamines. Ce qui permet au lait de paraître uniforme et stable, c’est une minuscule structure de la taille d’un nanomètre, bien plus petite que tout ce que l’on peut voir au microscope. Pour vous donner une idée, un nanomètre est environ cent mille fois plus petit que l’épaisseur d’un cheveu humain ou environ mille fois plus fin qu’une bactérie. Cette structure est appelée MFGM(Milk Fat Globule Membrane), ou membrane du globule gras du lait.
La membrane MFGM fonctionne comme de petites peluches collées aux particules de graisse, les empêchant de se lier les unes aux autres et de flotter à la surface. Cette membrane est constituée de composés spéciaux appelés phospholipides, sphingolipides et glycoprotéines, qui agissent comme une barrière naturelle entre l’eau et les graisses.
On a également observé que certaines protéines du lait, comme les caséines, contribuent à la stabilité de l’émulsion, même si elles ne font pas directement partie de la membrane. Grâce à cette organisation invisible, le lait n’a pas seulement un aspect blanc et fluide, mais il joue également un rôle important dans la digestion des graisses et l’alimentation infantile, en particulier dans les premiers étapes de la vie.
Que se passe-t-il avec le lait lorsque nous appliquons de la chaleur?
Grâce à l’interaction entre les globules gras et les protéines du lait (caséine et lactosérum), le lait a une grande tolérance à la chaleur. Cela signifie que si on chauffe lentement le lait pour le réduire, l’émulsion ne se brise pas. La membrane des MFGM reste stable, tandis que les protéines du lactosérum réagissent à la chaleur et modifient la texture du lait. À mesure que la température augmente, ces protéines commencent à s’agglutiner et à épaissir le mélange. Le résultat est un lait plus crémeux, d’une couleur légèrement plus jaune, mais qui reste une émulsion stable. C’est la base de produits tels que le lait évaporé.
Nous avons déjà vu que le lait est une émulsion très stable, grâce à la membrane MFGM, et que cette membrane reste intacte même lorsque le lait est chauffé. Mais que se passe-t-il si un élément extérieur attaque cette membrane ?
Voici une activité étape par étape que vous pouvez essayer à la maison.
Activité : Briser l’émulsion, la véritable expérience du lait magique.
Cette expérience amusante et visuelle nous permet de voir facilement quelque chose qui n’est normalement pas visible à l’œil nu: la structure invisible du lait. Voici l’activité étape par étape à réaliser chez vous et l’explication de l’expérience magique du lait.
Matériaux :
- 3-4 cuillères à soupe (45-60 ml) de lait de vache entier
- 4-5 gouttes de colorant alimentaire (vous pouvez utiliser plusieurs couleurs)
- 1 cuillère à soupe de savon liquide (pour la vaisselle ou les mains)
- 1 plaque à fond plat
- 2-3 tampons (coton-tiges)
Procédure :
Étape 1. Verser le laitsur l’assiette
Il suffit de recouvrir le fond d’une fine couche de lait.
Étape 2. Ajouter le colorant
Placez trois ou quatre gouttes de chaque couleur au centre de l’assiette.
Étape 3. Mouillez le coton-tige dans le savon
Tout ce dont vous avez besoin, c’est d’une extrémité du coton-tige légèrement humidifiée avec du savon liquide.
Étape 4 : Touchez le lait avec le coton-tige.
Placez l’extrémité du coton-tige savonneux au centre de l’assiette, là où se trouvent les colorants. Ne le retirez pas jusqu’à ce que le mouvement cesse. Observez la réaction ! Vous pouvez essayer d’autres endroits ou de nouveaux cotons-tiges imbibés de savon.
Questions pour la discussion
- Que s’est-il passé lorsque nous avons joué avec le coton-tige?
- Pourquoi les couleurs ont-elles commencé à bouger à ce moment-là ?
- Que se passe-t-il si nous n’ajoutons pas de colorant, remarque-t-on une différence?
- Pensez-vous que l’effet serait le même avec du lait végétal ou du lait écrémé ?
- Que se passe-t-il si, au lieu du lait de vache, nous utilisons du lait végétal ou du lait écrémé ?
Que nous apprend cette expérience ?
Le savon (ou détergent liquide) contient une substance appelée surfactant. Il s’agit d’une molécule très particulière, dont une partie « aime » l’eau (elle est hydrophile) et l’autre partie « aime » les graisses (elle est lipophile). C’est une sorte de « force invisible » qui maintient l’eau ensemble et qui maintient également les gouttelettes de graisse dans le lait.
Lorsque nous mettons une goutte de savon dans le lait, nous brisons la membrane qui protégeait la graisse et nous déstabilisons en même temps la tension superficielle du liquide. Par conséquent, les gouttelettes de graisse commencent à bouger, à se séparer et à se mélanger à l’eau. Ce mouvement soudain pousse les colorants que nous avions déposés à la surface du lait, et c’est ce qui crée les tourbillons de couleurs qui ressemblent à de la magie. Bien qu’en réalité il n’y ait pas de magie 🙁 , nous voyons comment une émulsion naturelle peut se défaire en brisant sa structure invisible.
