On a remarqué dans un tableau de colorants fournit par le document (11) qu'il existe deux sortes de colorants alimentaires, les naturels et les artificiels.
On s'est alors demandé si l'origine de la couleur est la même pour ces deux types de colorants.

Première partie : étude de colorants naturels

On a cherché d'abord d'où pouvait provenir la couleur des colorants naturels et comment la faire changer. On a donc fait des expériences sur deux colorants naturels extraits du chou rouge et du curry avec pour hypothèse que la couleur varie en fonction du pH.
 

		Première expérience : On coupe du chou rouge, on en met un peu dans trois béchers. Dans le premier, on ajoute de l'acide acétique, la solution est rose (A), dans le second, on ajoute de l'eau, la solution est bleue violette (B) et dans le troisième, on ajoute de la soude, la solution est vert jaune (C).
Morceaux de chou rouge en solution   aqueuse :  A milieu acide                  B milieu neutre                  C milieu basique		L'hypothèse est donc vérifiée, la couleur varie en fonction du pH.  Le document (11) nous apprend que la couleur du chou rouge est due aux molécules d'anthocyane.

 

Deuxième expérience plus précise : on extrait l'anthocyane du chou rouge puis on a fait varier le pH de la solution. On observe des changements progressifs de couleur :  à un pH de 1.18 la solution est rose,  à un pH 4 elle est violette,  à un pH 6.3 elle est mauve clair ,  à un pH 8.03 elle est bleue,  à un pH 12.04 vert jaune, et à un pH 13 elle devient jaune. La coloration varie donc progressivement en fonction du pH.

 

Troisième expérience : on prend de la poudre de curry et on extrait la curcumine qui lui donne sa couleur jaune.Comme la curcumine est  insoluble dans l'eau, il faut l'extraire en agitant de la poudre de curry dans l'éthanol puis on filtre, le liquide obtenu est translucide, de couleur jaune ambrée. Milieu basique : quand on ajoute 2 mL de soude à 1 mol.L-1, la couleur vire au rouge.  Milieu acide : quand on ajoute 2 mL d'acide acétique à 1 mol.L-1, la couleur devient jaune citron.

On observe le même phénomène que pour l'anthocyane du chou rouge, la coloration de la solution varie en fonction du pH.
 

On a ensuite cherché dans un document (12) les formules semi-developpées des molécules de curcumine et d'anthocyane et on a étudié d'ou vient la couleur de l'anthocyane du chou rouge et pourquoi elle varie en fonction du pH.
	Curcumine	Anthocyane

    Origine de la couleur vue par nos yeux : les molécules d'anthocyanes comportent des cycles benzéniques, ainsi que des alternances de liaisons simples et doubles (liaisons conjuguées) et  d'autres groupes (comme le groupe hydroxyle OH) appelés groupes auxochromes car ils jouent une rôle dans la couleur. Ces molécules, éclairées en lumière blanche, absorbent des radiations. Or les longueurs d'onde des radiations absorbées varient en fonction du nombre de doubles liaisons conjuguées et en fonction des auxochromes (12) et on sait que la couleur perçue par l'oeil humain est la couleur complémentaire de la couleur absorbée.
Le rôle du pH : on a vu qu'en faisant varier le pH, la couleur variait. Or quand on ajoute des ions H+ ou OH^-, cela fait varier la structure de la molécule responsable de la coloration, soit par le nombre de doubles liaisons conjuguées, soit par le nombre de groupes hydroxyles OH comme on peut le constater sur les figures ci-dessous.
 

Deuxième partie : étude de colorants alimentaires artificiels

On a travaillé avec des colorants artificiels pâtissiers (Vahiné) présentés sous forme de petits tubes contenant des liquides, un jaune, un rouge et un vert.
 
 

L'étiquette  des colorants  alimentaires artificiels indique la présence de trois produits:  - l'azorubine rouge E122  - la tartrazine jaune E102  - le bleu patenté V  E131

    On a cherché les formules développées de ces molécules (12) et on observe qu'elles comportent aussi  plusieurs cycles benzéniques et des liaisons conjuguées ainsi que des substituants auxochromes.
On peut donc conclure que l'origine de la couleur est la même pour les colorants alimentaires naturels ou artificiels : elle vient des molécules qui ont le même type de structure dans les deux cas (cycles benzéniques, doubles liaisons conjuguées...) et donc la façon d'absorber des couleurs est physiquement la même.
Quatrième expérience : on a remarqué que l'une des molécules indiquées sur l'étiquette correspondait à un colorant bleu, or il n'y avait pas de tube bleu mais un liquide vert. On a réalisé la chromatographie sur papier filtre de ces trois liquides colorants avec de l'eau pour solvant car les colorants alimentaires sont solubles dans l'eau. On s'est rendu compte que le colorant vert était formé de jaune et de bleu. Les colorants fonctionnent donc comme les mélanges de peintures en synthèse soustractive de couleur.

Conclusion : On a donc pu constater avec ces expériences que la coloration provenait de molécules pour les deux types de colorants naturels et artificiels. On a cherché les formules semi-développées des molécules dans les deux cas et on a vu qu'elles avaient le même type de structure. On a compris que c'est la structure qui est responsable de l'absorption de certaines radiations et que nos yeux voient la couleur complémentaire de la couleur absorbée.
 

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Expérimentation Travaux Personnels Encadrés - Lycée Martinière Monplaisir Lyon 1999-2000 Travail avec deux groupes d'option sciences expérimentales première S (total 37 élèves)  Horaire de 3 heures-élèves et 6 heures-professeurs hebdomadaires. Retour Index TPE