Notes à l`enseignant

Auguste a mal au ventre!
SAÉ SCT-3062
Compétences 1 et 3
Préalable: Anatomie du système digestif
(Version de l’enseignant)
Conçu par : Hélène Fortin, Karima Ikarbouchen, Johanne Pellerin, Alain Rioux, Félix Véronneau Lafortune
Vérifié par : Diane Gosselin
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Ce protocole est destiné à l’enseignant qui voudrait faire l’expérience en
démonstration devant ses élèves. Cette dernière est rapide, sécuritaire (si les
mesures de sécurité de base sont respectées) et très impressionnante. Sont
inclues quelques informations supplémentaires et varia qui aident l’enseignant à
réaliser l’expérience.
I : Amorce
Expérience : La pâte à dents d’éléphant
Matériel :
- Un sachet (environ une cuillérée à thé) de levure instantanée
- 50 mL d’eau tiède (37°c)
- 150 mL de peroxyde d’hydrogène à 30%
- Savon à vaisselle (environ 30 mL)
- Colorant alimentaire (facultatif)
- Un erlenmeyer ou ballon de 500 mL
- Un gros bac en plastique (ou un évier)
- Un entonnoir
- Des lunettes de protection
- Gants de protection
Manipulations :
Porter les lunettes de protection, enfiler les gants et demander aux élèves de s’éloigner.
Activer la levure en la mélangeant avec l’eau tiède et laisser reposer quelques minutes.
2
Mélanger le peroxyde d’hydrogène, le savon à vaisselle et le colorant alimentaire dans l’erlenmeyer ou le
ballon et placer le tout dans un gros bac en plastique ou dans l’évier. Vous pouvez utiliser l’entonnoir pour
vous aider.
Verser la levure directement dans le mélange réactionnel et agiter promptement le tout.
Prendre quelques pas de recul et observer la réaction!
Réponses aux questions posées à l’élève :
Après avoir été témoin de la réaction, répondez aux questions suivantes :
(On ne s’attend pas ici à une explication rigoureuse de la part de l’élève car ce dernier ne dispose alors que
de très peu de pistes de réponses.)
1) Qu’avez-vous observé lors du déroulement de cette expérience?
- Apparition rapide d’un nouveau produit
- Dégagement de vapeur
- … mousse colorée
2) Sachant que le contenant (ballon, erlenmeyer, cylindre gradué…) ne contient au départ que du
peroxyde d’hydrogène dilué, du savon à vaisselle et quelques gouttes de colorant alimentaire et que l’on y
ajoute de la levure, comment expliquez-vous l’apparition fulgurante d’une mousse épaisse?
Sous l’effet de l’enzyme catalase contenue dans les levures, le peroxyde d’hydrogène s’hydrolyse
rapidement et libère de l’eau et du dioxygène gazeux qui fait mousser la solution en présence de savon.
La mousse observée est donc composée de bulles d’oxygène.
3) En plus de la mousse, on observe un dégagement de vapeur. D’après vous, de quoi est-elle constituée?
La réaction d’hydrolyse du peroxyde d’oxygène est très exothermique (elle libère beaucoup de chaleur). La
vapeur observée est en fait de l’eau chaude qui est un produit de la réaction.
3
La pâte à dents du petit éléphant
Afin de mieux comprendre la réaction qui a eu lieu, nous vous invitons
à visionner cette courte vidéo et à répondre aux questions suivantes :
https://www.youtube.com/watch?v=Ux5AA8wkmCw&feature=youtu.be
1) Quel est le réactif de départ et quelle est sa formule chimique?
Peroxyde d’hydrogène H2O2
2) Quels sont les produits?
Oxygène O2 et eau H2O
3) Quelle est l’enzyme utilisée?
La catalase qui provient de la levure
4) Écrivez l’équation balancée de cette réaction :
2 H2O2 (aq)
Catalyseur (levure)
O2 (g) + 2 H2O (l)
5) Comment avons-nous récupéré le gaz dégagé par la réaction?
À l’aide d’un ballon de caoutchouc installé autours du col du contenant (ballon, erlenmeyer, cylindre
gradué…)
6)) Est-il possible de tester la nature du gaz capté dans le ballon?
Oui c’est possible. Étant donné qu’il s’agit d’oxygène, nous pourrions faire un test avec un tison et
vérifier si le gaz peut le raviver en flamme.
7) Durant l’expérience, on a mentionné le mot «enzyme». Connaissez-vous quelques enzymes présentes
dans le corps humain? Pouvez-vous les nommer et donner leurs fonctions?
Réponses variées.
8) Sachant que la digestion du lactose est due à une réaction enzymatique, pouvez-vous expliquer ce qui
se produit chez une personne intolérante? Si vous ne le savez pas, émettez une hypothèse.
L’enzyme responsable de la digestion du lactose, soit la lactase, est absente, présente en quantité
insuffisante ou présente sous une forme non fonctionnelle (mutante). Ceci est dû à une cause
géénétique.
4
Notes à l’enseignant :
2 H2O2 (aq)
Catalyseur (levure)
O2 (g) + 2 H2O (l)
- L’enzyme qui accélère la réaction est la catalase. On la retrouve chez la levure, comme chez toutes les
cellules vivante, et elle sert à stabiliser le peroxyde d’hydrogène qui est un sous-produits de la respiration
cellulaire. S’il n’était pas ainsi «désamorcé», le peroxyde, qui est un puissant oxydant, pourrait causer des
dommages à diverses molécules environnantes, dont l’ADN.
- Le savon à vaisselle ne sert qu’à capter l’oxygène libéré par la réaction sous forme de bulles. Il ne
participe pas à la réaction.
- L ‘équation de cette réaction est très simple et ne comporte que deux éléments distincts, soit l’oxygène
et l’hydrogène. Il s’agit donc d’une bonne entrée en matière pour que l’élève se familiarise avec les
concepts de réactifs et de produits et avec la signification des différents symboles utilisés (la flèche, aq, g,
l…).
- Vous pouvez utiliser de l’iodure de potassium (KI) comme catalyseur au lieu de la levure si vous voulez
une réaction plus agressive. L’expérience perd toutefois de son intérêt biologique.
- La réaction est exothermique. La vapeur qui s’échappe est de la vapeur d’eau.
- La réaction peut aussi être faite dans une bouteille d’eau ou de boisson gazeuse en plastique ou un
cylindre gradué. Plus le col de la bouteille est étroit, plus le jet de mousse sera haut
5
- Vous pouvez aussi verser la levure directement dans la solution de peroxyde sans la mélanger
préalablement à l’eau tiède.
- Vous pouvez expérimenter avec différentes quantités de levure, de savon et d’hydrogène pour trouver le
ratio qui vous convient.
Liens internet (capsules vidéos)
Les liens sont malheureusement en anglais, mais l’enseignant devrait les consulter pour avoir une idée du
déroulement de la réaction.
http://www.youtube.com/watch?v=ezsur0L0L1c
http://www.youtube.com/watch?v=p1eG2y2mn54
Cette vidéo compare l’utilisation de peroxyde 6% et de peroxyde 30% :
http://www.sciencebob.com/experiments/videos/video-foam1.php
6
Auguste part en voyage
Auguste est intolérant au lactose et part en voyage dans un pays dont il ne connaît pas la langue. Il veut
conserver ses habitudes alimentaires en buvant du lait sans lactose et ne veut surtout pas avoir à prendre des
comprimés de Lactaid. Il trouve sur le marché différents liquides d’apparence laiteuse et ignore si ceux-ci
contiennent du lactose. Il habite dans l’appartement de son ami chimiste où il dispose d’un peu de matériel de
laboratoire. Aide Auguste à identifier le lait qui lui convient en lui rédigeant un protocole.
Activité 1 : L’épicerie : Produits sans lactose
Allez sur Youtube et recherchez: L’épicerie: Produits sans lactose
(Radio-Canada) ou suivez ce lien:
https://www.youtube.com/watch?v=xzvPaTb52-s
1. Quels sont les désagréments ressentis lors d’une intolérance au lactose ?
Flatulences, ballonnements, crampes abdominales, coliques et autres
désagréments intestinaux plus ou moins majeures.
2. Nommez deux ingrédients contenus dans le lait?
Eau et lactose
3. Qu’est-ce qu’une intolérance au lactose?
Une incapacité à digérer le lactose, c’est-à-dire une incapacité à le scinder en
deux (galactose et glucose).
4. Une personne allergique au lactose est-elle nécessairement intolérante (au sens où vous
l’avez défini à la question 3)?
Non. Une allergie se définit comme une réaction immunitaire provoquée par une
substance donnée, alors que l’intolérance est une incapacité de digérer
correctement les molécules de lactose dû à un manque de lactase fonctionnelle
chez la personne atteinte.
5. La quantité de lactase chez l’humain
Chez les asiatiques et les africains, elle disparaît après l’allaitement. Par contre,
les occidentaux la conservent. Seuls 15% des occidentaux perdent la lactase avec
l’âge.
6. Qu’est-ce qu’un lait sans lactose?
C’est un lait dans lequel on a ajouté de la lactase et non un lait où l’on a retiré le
lactose.
7
7. Est-ce que le fromage contient plus ou moins de lactose que le lait? Justifiez votre
réponse.
Les fromages contiennent moins de lactose. L’égouttement du fromage permet de
retirer une quantité de lactose qui est soluble dans l’eau. Plus le fromage est sec
ou ferme, moins il contient de lactose.
8. Est-ce qu’une personne intolérante au lactose peut manger du yogourt?
Du fait que le yogourt contient des bactéries actives qui aident à la digestion du
lactose, certaines personnes intolérantes au lactose peuvent en consommer.
9. Est-ce qu’un pudding au soja contient du lactose?
NON car c’est un substitut végétal. Seuls les mammifères produisent du lait avec
lactose.
10. Est-il essentiel d’accompagner un morceau de gâteau au chocolat d’un verre de lait?
Réponses multiples.
8
Activité 2 : Intolérance au lactose
Allez sur Youtube et suivez ce lien, puis répondez aux questions.
https://www.youtube.com/watch?v=6kbPx_Wa5w4&feature=youtu.be
1. Quelle quantité de lactose retrouve-t-on dans un verre de lait?
11 grammes (environ 250 ml)
2. De quoi est composé le lactose?
Galactose et glucose
3. Quel est le nom de l’enzyme qui détruit le lactose et où la retrouve-t-on?
L’enzyme, la lactase, se situe dans l’intestin grêle.
4. Quel est le rôle du petit intestin durant la digestion du lactose?
Absorption du glucose et du galactose (glucides).
5. Que se passe-t-il avec la molécule de lactose chez une personne intolérante au lactose?
Les bactéries présentes dans le gros intestin digèreront la molécule de
lactose et la fermeront.
6. De quel type de transformation chimique s’agit-il: décomposition, oxydation, précipitation
ou synthèse? Utilisez votre manuel comme référence.
La fermentation dans l’intestin est une décomposition sans oxygène
(anaérobique)
7. Quelle est la différence entre le lactose et la lactase?
Le lactose est un sucre et la lactase est une enzyme.
II : Cerner le problème
9
III : Élaboration du plan d’action
1. À quelle température se déroulent les réactions chimiques dans votre corps ?
Environ 37 oC
2. Quel est le lien entre les deux réactions présentées précédemment ?
Il y a libération de gaz.
3. Comment peut-on récupérer le gaz pour savoir s’il y a eu réaction?
À l’aide d’un ballon posé sur l’ouverture du contenant.
Notes à l’enseignant :
Pour la section suivante, l’élève est invité à élaborer lui-même un protocole expérimental qui lui
permettra de déterminer indirectement si des liquides contiennent du lactose ou non.
Une copie d’un protocole déjà élaboré et testé vous est remise. Vous pouvez la remettre à l’élève.
Toutefois, il serait intéressant qu’il arrive à trouver un protocole par lui même en discutant avec ses pairs
ou avec l’enseignant.
Un tableau des résultats est aussi compris dans la version de l’enseignant et non dans la version de l’élève.
Liste du matériel dont vous disposez:
- Bain d’eau chaude entre 38 oC et 42 oC
-50 ml lait aux amandes sans sucre
- 6 comprimés de Lactaid broyés
-50 ml lait de coco
- 3 sachets de 8g de levure
-50 ml lait mystère
- 6 Ballons gonflables de même grosseur
(ballons de fête)
- Eau chaude du robinet
- 3 erlenmeyers de 250 ml
- 3 cylindres gradués de 50 ml
- 3 tiges de verre
- Thermomètre
- Mortier et pilon
- 3 béchers de 250 ml
Pour identifier le gaz obtenu, vous pouvez faire un test avec de l’eau de chaux.
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Protocole :
1. Mesurer 50 ml de lait reconstitué. Verser dans un erlenmeyer de 500 ml.
2. Répéter l’étape 1 pour la boisson aux amandes et le lait mystère.
3. Casser les comprimés de Lactaid en deux. Mettre 4 demi-comprimés dans chacun des 3 erlenmeyers
Laisser agir à la température de la pièce.
4. Mesurer 50 ml d’eau chaude du robinet (environ 40 oC) et verser dans un bécher de 250 ml.
5. Répéter l’étape 4 en utilisant les 2 autres béchers.
6. Vider un sachet de 8 grammes de levure dans chacun des 3 béchers. Mélanger avec une tige de verre.
7. Laisser la levure s’hydrater pendant 10 à 15 minutes en brassant 2 ou 3 reprises.
8. Préparer un bain d’eau chaude (environ 40 oC).
9. Verser la levure hydratée dans chacun des 3 erlenmeyers et installer un ballon autour du col de ceux-ci.
10. Placer les 3 erlenmeyers dans le bain d’eau chaude.
11. Après 5 minutes, observer les ballons et noter leur état dans le tableau des résultats.
Faites valider le protocole par l’enseignant. Apportez les corrections nécessaires.
En dernier recours l’enseignant ou le TTP pourra fournir le protocole à l’élève.
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IV
Concrétiser le plan d’action
Allez en laboratoire et réalisez l’expérience.
Inscrivez vos résultats dans un tableau que vous dessinerez ici :
Tableau des résultats : Observation de l’état du ballon
Observations
Types de lait
État du ballon
Avant la réaction
Après la réaction
Lait de coco
Lait aux amandes
Lait mystère
V Analyser les résultats
1) Est-ce que le lait mystère convenait à Auguste? Comment le savez-vous?
2) Qu’en est-il des deux autres laits (amandes et coco)?
3) Validez vos réponses avec le tableau de valeurs nutritives fournis par l’enseignant ou disponible en suivant ce
lien :
http://www.dietitians.ca/Nutrition-Resources-A-Z/Factsheets/Lactose/Food-Sources-of-Lactose.aspx
Ce tableau est présent à l’Annexe 1
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4) Suite à votre expérimentation, est-ce que votre protocole pourrait être amélioré, changé ou modifié? Si oui,
pourquoi et comment?
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ANNEXE 1 : Tableau des contenus en lactose de différents aliments
Ressources
févr. 08 2013
Sources alimentaires de lactose
Renseignements au sujet du lactose
Le lactose est un sucre naturellement présent dans le lait et les produits laitiers. Une enzyme appelée lactase est nécessaire
pour que l'organisme décompose (digère) et absorbe le lactose.
Contenu en lactose de quelques aliments usuels
Le lactose est présent dans tous les produits laitiers et peut être ajouté à titre d'ingrédient dans plusieurs aliments et boissons.
Lisez la liste des ingrédients sur l'étiquette du produit pour savoir s'il renferme un aliment contenant du lactose. Les termes à
surveiller dans la liste des ingrédients sont entre autres :
lait
babeurre
poudre de lait sans gras
lactose
solides du lait
caillé,
solides du lait sans gras
lactosérum
lait malté
saveurs de fromage
crème douce ou crème sure
yogourt
Le tableau suivant peut vous aider à choisir des aliments ayant une faible teneur en lactose. La plupart des gens peuvent tolérer
une quantité inférieure à 6 g de lactose à la fois. De plus, manger de petites quantités d'aliments ou de boissons contenant du
lactose avec le repas aide à réduire les symptômes de l'intolérance au lactose.
Groupe alimentaire
Taille des portions
Lactose (g)
Légumes et fruits
Ces aliments contiennent très peu de lactose. Les légumes et fruits pouvant contenir du lactose
comprennent ceux qui sont préparés avec du lait ou des produits laitiers, par exemple les crèmes
de légumes ou les légumes nappés de sauce à la crème, les fruits dans une crème-­dessert ou une
crème pâtissière, ou encore les légumes panés ou en pâte à frire.
Produits céréaliers
Certains produits céréaliers sont préparés avec du lait ou des produits laitiers et pourraient devoir
être évités ou mangés en petites quantités. Ces produits comprennent entre autres les gaufres, les
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crêpes et les pancakes, les mélanges de pâtes ou de nouilles préparés avec des ingrédients
contenant du lactose de même que certaines céréales à déjeuner.
Lait et substituts
Concentré sucré
125 ml (½ tasse)
15
Homogénéisé 3,3 %, 2 %, 1 %, écrémé
250 ml (1 tasse)
12-­13
Chocolat chaud, maison, lait 3,3 % ou 2 %
250 ml (1 tasse)
12
Lait de chèvre
250 ml (1 tasse)
11
Lait au chocolat
250 ml (1 tasse)
10
Babeurre
250 ml (1 tasse)
9
Lait glacé
125 ml (½ tasse)
9
Café latté, fait avec du lait
175 ml (¾ tasse)
7
Yogourt (note : les cultures contenues dans le
175 ml (¾ tasse)
6-­8,5
yogourt aident à digérer le lactose)
Crème-­dessert et crème pâtissière, faites avec
125 ml (½ tasse)
6
du lait
Yogourt glacé
125 ml (½ tasse)
4,5
Crème glacée
125 ml (½ tasse)
3-­6
Fromage cottage
125 ml (½ tasse)
3
Crème sure
60 ml (1/4 tasse)
2
Lait évaporé
15 ml (1 c. à soupe)
1,5
Fromage à la crème
50 g (1 ½ oz)
1,5
Fromage bleu
50 g (1 ½ oz)
1
Tranche de fromage
1 tranche (1 oz)
moins de 1
Fromage à pâte dure (p. ex. mozzarella,
50 g (1 ½ oz)
moins de 1
suisse/emmental, parmesan, cheddar)
250 ml (1 tasse)
moins de 1
Lait LACTAID ® ou Lacteeze®
Boisson de soya
250 ml (1 tasse)
0
Boisson de riz
250 ml (1 tasse)
0
Yogourt de soya
175 g (¾ tasse)
0
Viandes et substituts
Ces aliments contiennent très peu de lactose. Les viandes et substituts pouvant contenir du
lactose comprennent ceux qui sont préparés avec du lait ou des produits laitiers, par exemple
certaines viandes transformées, les viandes ou les poissons panés ou en pâte à frire, les
succédanés d'œuf, les œufs brouillés et les soufflés.
Matières grasses et huiles
Ces aliments contiennent très peu de lactose. Les matières grasses et les huiles pouvant contenir
du lactose incluent celles qui sont préparées avec du lait ou des produits laitiers tels que le beurre
ou la margarine préparée avec du lait ou du lactosérum en poudre et les vinaigrettes (p. ex. de
type ranch ou babeurre).
Autres aliments
Les aliments prêts-­à-­servir préparés avec du lait ou des produits laitiers peuvent contenir du
lactose. Ceux-­ci comprennent :
Les mélanges à sauces du commerce
Les trempettes pour légumes ou croustilles
Les soupes
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Les croustilles ou les craquelins (p. ex. à saveur de fromage ou ranch)
Les succédanés de sucre faits avec du lactose (p. ex. Equal ®)
Les garnitures à desserts fouettées
Les substituts de repas en poudre
Les mélanges à chocolat chaud
Les liqueurs à base de crème
Sources :
Fichier canadien sur les éléments nutritifs. [Cité le 3 décembre 2012] Disponible au :
www.hc-­sc.gc.ca/fn-­an/nutrition/fiche-­nutri-­data/index-­fra.php
ainsi que Pennington JAT et Spungen JS. 2009. Bowes and Church's Food Values of Portions Commonly Used. 19th edition.
Baltimore;; Lippincott Williams & Wilkins. pg 359-­371.
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