TP : Fabrication de colle à partir du lait 1
Introduction Le lait est un mélange complexe et instable d eau (87%) et de nutriments (13%) constitués de lipides, de protéines, de glucides et de matière saline. Les protéines les plus abondantes dans le lait sont les caséines. Le ph du lait bien conservé est égal à 6,5. Les caséines : Ce sont des macromolécules composées d une longue chaîne carbonée et azotée dite lipophile, car peu soluble dans l eau et elles sont attirées la graisse, et d un bout de chaîne dit hydrophile, car soluble dans l eau. On dit que la caséine est amphiphile ou encore que c est un tensioactif. (une molécule amphiphile est une molécule qui possède à la fois un groupe hydrophile et un groupe hydrophobe) Dans le lait bien conservé, les matières grasses (lipides insolubles dans l eau) s entourent de molécules de caséine, dont la partie lipophile baigne dans la matière grasse et la partie hydrophile baigne dans l eau (Figure 2). Il se forme ainsi des micelles (Figure 1), constituées de gouttelettes de matière grasse entourées de molécules de caséine. Le lait est une émulsion et les caséines en font un mélange homogène. La caséine servira de base pour notre colle. La couche externe des micelles étant négative, ces dernières se repoussent entre elles, ce qui empêche la précipitation des matières grasses. En faisant diminuer le PH, on diminue la répulsion car la caséine se comporte comme un élément neutre avec un PH compris entre 2.5 et 4.6 (Figure 3) Ainsi, on diminue la répulsion électrostatique entre les micelles, et on peut donc provoquer leur précipitation sous forme d un coagulum de matière grasse et de caséine : le caillé. Figure 1 2
Figure 2 Figure 3 Données physico-chimiques : -Acétone (propanone) : Très soluble dans l eau, bon solvant des matières grasses. -Caséine : => Insoluble en solution aqueuse acide et dans l acétone. =>Soluble en solution aqueuse basique. Matériel : -Papier ph et pipette -Balance -Lait demi-écrémé -Béchers (2 béchers à contenance >= 200 ml) -Erlenmeyers (contenance >= 100mL) -Thermomètre numérique ou analogique pouvant être immergé -Système de Filtration de Buchner -Papier-filtre -Papier absorbant -Eprouvette graduée -Agitateur magnétique et chauffant -Acétone (propanone) -Hydroxyde de calcium (chaux éteinte) (Ca(HO) 2 (s) -Solution d'acide éthanoïque à 1mol/L -Carbonate de calcium (craie) CaCO3(s) 3
Protocole : 1ère Partie : Extraction de la caséine. -Mesurer et faire chauffer 100mL de lait à 40 C tout en l agitant, contrôler et suivre la température à l'aide du thermomètre. -Ajouter goutte à goutte de l'acide éthanoïque jusqu'à ce que le ph du lait soit de 4,6 (mesurer avec le ph-mètre) -Réaliser une filtration du mélange obtenu, récupérer ce qui reste dans le filtre, il s agit des matières grasses du lait mélangées avec les protéines, ce qu on appelle le caillé, le mettre dans un bécher. Pour le filtrat (liquide après passage du filtre), il s'agit du lactosérum ou du petitlait qui contient l eau et le lactose du lait mais peu de protéines. -Attention étape délicate!!! Verser délicatement 15mL d'acétone dans le bécher. L acétone dissout les graisses et les sépare des protéines (caséines) qui elles ne sont pas soluble dans l acétone. Agiter puis filtrer à nouveau. Ce second filtrage permet de conserver uniquement les protéines, dont celle que nous cherchons, la caséine. -Bien sécher la caséine obtenue avec du papier absorbant puis la laisser à l'air libre Nous avons donc maintenant récupéré la caséine du lait. Passons à la fabrication de la colle!! Le saviez-vous? La caséine est utilisée dans la fabrication des bouchons de liège, des contre-plaqués, des charpentes lamellées-collées, etc. 2ème Partie : Réalisation de la colle. Peser la quantité de caséine ainsi obtenue. Diviser sa masse par 4 pour déterminer la masse de chaux éteinte à ajouter Diviser sa masse par 10 pour déterminer la masse de craie à ajouter. Bien mélanger ces trois composants dans un bécher jusqu à obtenir une pâte homogène. Ajouter de l eau si besoin. Etude : 1) Rappel acide et base : préciser les PH d un acide et d une base. Représentez les résultats sous forme d un axe 2) Pourquoi veut-on baisser le ph du lait? 3) Qu est-ce qu une molécule tensioactive? 4) Qu est-ce que le caillé? 5) Quel est le rôle de l acétone? Justifiez 4
6) Que contiennent la phase solide et la phase liquide après la première filtration? 7) Que contiennent la phase solide et la phase liquide après la deuxième filtration? 8) Calculer la masse de caséine contenue dans 100 ml de lait. Données : La masse de caséine représente 80% de la masse des protéines dans le lait Teneur du lait en protéine : 3.2% Masse volumique du lait : plait=1.034g/ml Quelle masse de colle obtient-on avec 100mL de lait? Tester la colle ainsi obtenue avec deux morceaux de carton, de feuille, de bois et de plastique. Conclure sur le TP Quelle masse peut-on obtenir avec 1L de lait? Pour aller plus loin : un peu d anglais Protein is found throughout the body in muscle, bone, skin, hair, and virtually every other body part or tissue. It makes up the enzymes that power many chemical reactions and the hemoglobin that carries oxygen in your blood. At least 10,000 different proteins make you what you are and keep you that way. The Institute of Medicine recommends that adults get a minimum of 0.8 grams of protein for every kilogram of body weight per day (or 8 grams of protein for every 20 pounds of body weight). The Institute of Medicine also sets a wide range for acceptable protein intake anywhere from 10 to 35 percent of calories each day. Beyond that, there s relatively little solid information on the ideal amount of protein in the diet or the healthiest target for calories contributed by protein. In the United States, the recommended daily allowance of protein is 46 grams per day for women over 19 years of age, and 56 grams per day for men over 19 years of age. Around the world, millions of people don t get enough protein. Protein malnutrition leads to the condition known as kwashiorkor. Lack of protein can 5
cause growth failure, loss of muscle mass, decreased immunity, weakening of the heart and respiratory system, and death. Source : http://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/what-should-youeat/protein/ - Choose 5 words and try to explain them in English. - What are the main sources of protein? 6