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Questions de goûts

Cette séquence pédagogique est à mettre en parallèle avec l’article Les molécules « miroir »

Il est possible en mathématiques et pratiques scientifiques (MPS) d’étudier la différence de goût entre le citron et l’orange.
Il est aussi possible de travailler au préalable sur la production de ces fruits.

Identification des molécules


Pour cela, il faut commencer par identifier les molécules présentes dans ces deux agrumes :

  • Une recherche documentaire doit amener les élèves à comparer la composition de l’orange et du citron.
  • Ils recherchent ensuite quel type de molécule peut être responsable du goût de ces fruits.
  • Constat : Leurs recherches les conduisent à constater la présence de limonène dans les deux fruits.

Problème : Le citron et l’orange présentent-ils des molécules différentes responsables du goût ?

Hypothèse : Le citron et l’orange contiennent du limonène qui est responsable du goût.

Conséquence vérifiable : Si l’hypothèse est juste, alors on doit obtenir deux profils chromatographiques identiques.

Expérimentation :
Réalisation d’une chromatographie sur papier d’essence d’orange et d’essence de citron avec cyclohexane + acétone comme éluant. Ce sera l’occasion de faire un petit topo sur le principe de la chromatographie et les différentes méthodes utilisées.

Analyse des résultats : Le calcul du rapport frontal montre que les deux fruits possèdent du limonène.

Or l’orange et le citron n’ont pas le même goût, pourquoi ?

Travail sur la perception du goût

Constat :
Le citron et l’orange n’ont pas le même goût et pourtant le limonène est responsable de leur goût dans les deux cas. Une différence de lieu de perception du goût de ces deux fruits est peut-être à l’origine de leur différence de goût.

Problème : Ces deux goûts sont-ils perçus au même endroit sur la langue ?

Hypothèse : Ces deux goûts sont perçus à des endroits différents sur la langue.

Conséquence vérifiable :
Si l’hypothèse est juste, alors le goût de chacun de ces fruits ne sera pas perçu au même endroit sur la langue.

Recherche :
Recherche personnelle des élèves sur la perception du goût et mise en évidence de l’existence de différentes papilles localisées à différents endroits sur la langue.

Expérimentation :
Cartographie de la langue et perception goût citron et orange.

Utilisation d’une paille pour déposer du jus de citron à différents niveaux de la langue : sur la pointe, sur les côtés et en fond de langue. Faire de même avec le jus d’orange et noter à chaque fois la sensation éprouvée.

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Analyse des résultats :
Les expériences montrent que les goûts orange et citron sont perçus au même niveau sur la langue, donc l’hypothèse est rejetée. Il faut formuler une autre hypothèse.

Constat :
Distribuer aux élèves la photo et la légende du Docsciences n° 11 sur le fenouil et la menthe, pour les faire réfléchir sur les molécules miroir et les mettre sur la piste.

Hypothèse :
Le limonène existe sous deux formes. L’une des formes est présente dans le citron et est à l’origine de son goût caractéristique, et l’autre forme est présente dans l’orange. Cette différence de forme est à l’origine de la différence de goût entre citron et orange.

L’expérimentation est difficile au niveau lycée (il faudrait réaliser une chromatographie par chiralité). Il est cependant possible de faire construire les molécules avec des modèles moléculaires et de voir que leur structure est bien différente spatialement, ce qui implique que les molécules ne se fixent pas sur les mêmes récepteurs de la langue.

Informations complémentaires :

Représentation des formes R et S du limonène présentes respectivement dans l’orange et le citron

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Le limonène est un hydrocarbure, de formule brute C10H16 qui compose les huiles essentielles des essences de citron et d’orange. Le limonène existe sous deux formes (isomères), images l’une de l’autre dans un miroir : on parle de « chiralité ».
Ces deux énantiomères ne se fixent pas sur les mêmes récepteurs du fait de leur différence stérique ; de ce fait, nos récepteurs gustatifs distinguent ces deux formes de limonène et le cerveau peut alors interpréter et distinguer le goût du citron de celui d’une orange.

Analyse des résultats :
On constate que le citron et l’orange ne possèdent pas la même forme de limonène. On en conclut que cette différence de forme est responsable de la différence de goût du citron et de l’orange. En effet, nos récepteurs gustatifs sont capables de distinguer ces deux formes l’une de l’autre car elles ne peuvent pas se fixer sur les mêmes récepteurs et donc, notre cerveau pourra interpréter différemment cette fixation.

Voir en ligne : Les molécules « miroir »