Devoir de seconde V – novembre 2010 L'utilisation des êtres vivants dans l'agroalimentaire
Les êtres vivants ont été utilisés dans l'agroalimentaire bien avant qu'ils ne soient découverts : leur utilisation était empirique. Ils servent, nous l'avons vu, à la préparation du pain ou d'alcools, processus lors desquels les levures du genre Saccharomyces cerevisiae pratiquent la fermentation alcoolique dont le bilan peut s'écrire
C6H12O6 → 2 CO2 + 2 C2H6O « + Énergie Utilisable Par La Cellule ».
Document introductif. Du yaourt observé au microscope optique.
Lors de l'observation de yaourt entre lame et lamelle au microscope optique (figure 2a), on observe deux types de bactéries : Streptococcus thermophilus et Lactobacillus bulgaricus.
Problème : Comment expliquer la présence de ces bactéries dans le yaourt ?
Document 1. La préparation de yaourts.
Pline l'ancien (23 – 79 après JC) écrivait dans son histoire naturelle « Les nations barbares (ce terme désignait tous les peuples autres que romains) […] savent épaissir le lait et fabriquer ainsi du lait aigre et épais au goût plaisant ». Il parlait du yaourt. En fabriquer est facile. Fabriquer du yaourt est facile. Il suffit de disposer d'une yaourtière – en fait une contenant qui va maintenir une température relativement élevée – de l'ordre de 35 °C -, de lait, et … d'un yaourt d'une « fournée » précédente. Il suffit alors de mélanger le lait et le yaourt, de mettre tout cela dans des pots, puis ces pots remplis dans la yaourtière. Après une dizaine d'heures, les nouveaux yaourts sont prêts. Un yaourt suffit ainsi à en fabriquer une dizaine de nouveaux.
Document 2. Des bactéries du yaourt et des levures de bières observées au microscope électronique.
Le microscope électronique permet d'observer des objets avec des grossissements supérieurs à 100000 fois. Le microscope optique, lui, ne permet pas de dépasser, au mieux, le grossissement x 1000.
Fig. 0-a. Frottis de yaourt observé au microscope optique.
Grossissement : x 1000. P : molécules contenues dans le yaourt, principalement des protéines ; B : Lactobacillus bulgaricus ; C : Streptococcus thermophilus.
Saccharomyces cerevisiae observée au microscope électronique. Grossissement : x
8000 environ. Lactobacilus bulgaricus observé au microscope électronique à
transmission. Grossissement : x 12000 environ.
Document 3. Composition chimique du lait et du yaourt.
Composition du lait
(en pourcentage du poids total après déshydratation) Composition du yaourt (en pourcentage du poids total après déshydratation)
Protéines 41 43
Lipides 1 9
Lactose 58 39
Acide lactique 0 9
Document 4. Représentations du lactose et de l'acide lactique obtenues avec Rastop.
LES DEUX IMAGES NE SONT PAS À LA MÊME ÉCHELLE.
Vous êtes notés sur les questions 1 à 4. Soignez particulièrement la rédaction et ne faites la question 5 que si vous êtes sûrs que vous n'avez pas à perfectionner la rédaction des questions 1 à 4.
1) Temps conseillé : 7 minutes - Pratiquer une démarche scientifique (observer et raisonner avec rigueur) – Environ 3 points On distingue parmi les êtres vivants ceux dont les cellules possèdent un noyau, les eucaryotes, et ceux dont les cellules n'en possèdent pas, les procaryotes.
Étudier le document 2 afin de déterminer à laquelle de ces deux catégories appartiennent les levures Saccharomyces cerevisiae et les bactéries du genre Lactobacillus.
2) Temps conseillé : 7 minutes - Pratiquer une démarche scientifique (raisonner avec rigueur et mobiliser des connaissances) – Environ 3 points
Le lactose est un sucre qui a la même formule chimique brute que le saccharose, à savoir C12H22O11. (ces deux molécules ne diffèrent donc pas par les atomes qui les constituent mais par la façon dont ils sont attachés dans l'espace). L'acide lactique a pour formule C3H6O3. Le document 4 présente les images obtenues sur un logiciel de représentation tridimensionnelle.
Justifier le fait que ces molécules sont des molécules organiques.
3) Temps conseillé : 10 minutes - Exploiter des résultats à l'écrit, raisonner avec rigueur – Environ 7 points
La fermentation lactique, qui se produit par exemple dans nos cellules musculaires lors d'efforts violents, libère « de l'énergie utilisable par les cellules ». Lors de ce processus, les sucres sont transformés en acide lactique.
Étudier à l'aide du document 3 l'hypothèse « Les bactéries du yaourt réaliseraient la fermentation lactique. ».
4) Temps conseillé : 7 minutes – Proposer des hypothèses explicatives – Environ 7 points
Proposer des explications (éventuellement sous forme d'hypothèses) au fait qu'il faille disposer d'un yaourt déjà fait pour fabriquer de nouveaux yaourts (cf. document 1).
5) Question à bonus. À NE FAIRE QUE SI VRAIEMENT VOUS AVEZ LE TEMPS – c'est hors barème.
Essayer d'écrire le bilan de la fermentation lactique à partir de lactose sous forme d'équation chimique équilibrée.
