Quand le vert des feuilles change presque de jour en jour...

 Le printemps est le moment où l'on s'aperçoit que le vert change, le moment où nous prêtons attention à ces changement, parce que le vert apparaît sur des branches jusque là dénudées. 

Puis l'été est le moment où l'on voit que le vert des feuilles change, parce que le chaud alterne avec l'humide. 

Et l'automne est le moment où l'on s'intéresse à la couleur des feuilles, parce que le vert cède la place à d'autres teintes. 

 

En réalité, le vert des feuilles change sans cesse, comme l'analyse suivante permet de le comprendre. Le vert des feuilles, c'est leur contenu en pigments que sont les chlorophylles et les caroténoïdes, notamment. Pour certains feuillages, il peut y avoir aussi des composés phénoliques, mais le raisonnement serait le même que celui que nous allons faire. 

 

Chlorophylles et caroténoïdes, donc. Dans les feuillages, les chlorophylles sont les chlorophylles a, a', b, b', et les caroténoïdes ont pour nom carotène, lutéine, violaxanthine... Chacun de ces composés a un spectre d'absorption particulier, ce qui signifie qu'il absorbe des rayonnements particuliers du spectre de la lumière visible. La lumière du jour arrive donc sur la feuille ; une partie est absorbée et le reste est réfléchi. Plus les pigments sont nombreux, et plus leurs absorptions sont différentes, plus la feuille paraît sombre. 

Imaginons que les feuilles ne contiennent que la chlorophylle a : on aurait une certaine couleur. Puis imaginons que les feuilles contiennent de la chlorophylle a et du carotène bêta : la couleur serait différente. Or les feuilles qui croissent synthétisent les pigments, mais elles ne les synthétisent pas tous à la même vitesse, parce que les voies métaboliques sont différentes pour les divers pigments. La proportion de chlorophylle a, par exemple, change avec le temps, de sorte que la couleur change, puisque tout est affaire de proportion. 

Et voilà pourquoi il n'est pas étonnant que la couleur des feuilles change avec les jours qui passent, du premier jour où elles apparaissent, jusqu'au jour où elles tomberont. J'ai dit « il n'est pas étonnant », mais je me reprends, car une telle expression banalise le phénomène, qui est bien mystérieux et merveilleux pour qui n'est pas chimiste. Au contraire, ces changements de couleur sont très étonnants ! La preuve : il a fallu que les sciences viennent donner l'analyse précédente pour que l'on y voie plus clair. Sans les éclaircissements des sciences, les mystères tels que les verts changeants des feuillages sont de ceux qui ont conduit l'humanité à imaginer des dieux, des elfes, des lutins, des feux follets. 

Naguère, ce type de phénomène appelait des puissances imaginaires, et chacun pouvait ajouter sa voix à la grande cacophonie publique des mythes, des légendes. Aujourd'hui la chimie physique a-t-elle mis fin à cet « enchantement » ? Je ne crois pas, car la théorie scientifique, bien plus fiable que l'imagination, est toujours « insuffisante » par principe (faut-il dire « incomplète » ?), de sorte que, jour après jour, notre compréhension du monde s'embellit. Ce serait une erreur de croire que la chimie physique de la couleur des feuilles ait dit son dernier mot, au contraire. La science n'a pas de fin parce qu'elle perfectionne à l'infini ses théories, ses explications, qu'elle améliore ses mécanismes, en vue de produire un discours toujours plus approprié. Il est là, l'enchantement du monde. Et puis, il faut quand même s'étonner de ces synthèses différentielles des chlorophylles et des caroténoïdes. Il y a de quoi s'émerveiller de la constitution moléculaire des molécules de ces composés qui absorbent la lumière visible. 

Les chlorophylles ? Des molécules qui sont construites autour d'un noyau « tétrapyrrolique », avec des atomes qui forment une sorte de « plaquette », et un atome de magnésium au centre, des électrons étant répartis (on dit « délocalisés ») sur tout le plan du noyau. 

Les caroténoïdes ? Des molécules également remarquables, mais différemment : elles ont un long squelette fait d'atomes de carbone, avec des liaisons simples et des liaisons doubles qui alternent, ce qui permet, à nouveau, la délocalisation des électrons, laquelle permet l'absorption de la lumière visible. 

Dans les deux cas, il y a un mécanisme analogue, et très remarquable. Ordinairement, quand il n'y a pas de délocalisation des électrons, les molécules n'absorbent que des rayonnements très énergétiques, ultraviolets par exemple. En revanche, quand les électrons de doubles liaisons sont ainsi délocalisés, ils sont moins « tenus » par le squelette moléculaire, et interagissent plus facilement avec les rayonnements, de sorte qu'ils peuvent absorber ces derniers, avant de revenir à l'état initial, souvent par réémission de rayonnement invisible, infrarouge par exemple. 

Je m'arrête là : j'avais juste esquissé la suite du récit afin de montrer qu'il y a lieu de s'étonner chaque seconde... de la couleur changeante du vert des feuilles.

Le vert du printemps ? Les verts !

Nous sommes-nous déjà demandés pourquoi le vert des plantes évolue au printemps, d'une teinte presque jaune à un verre plus soutenu ?

La réponse est  : c'est une dynamique de production des pigments colorés, comme à l'automne.

Pas la même exactement,  mais qui concerne les mêmes objets. En effet, les verts des plantes sont dus à toute une série de composés qui absorbent des couleurs particulières de la lumière,  essentiellement des chlorophylles et des caroténoïdes.

Les chlorophylles donnent des couleurs qui vont du vert au bleu, alors que les caroténoïdes donnent des couleurs qui vont du jaune au rouge, en passant par l'orange.

La première catégorie contient la chlorophylle a, la chlorophylle a', la chlorophylle b, la chlorophylle b', les phéophytines, les phéophorbides, etc.
Et la seconde catogorée contient le carotène bêta, la luteine, la violaxanthine, etc.

Et c'est le cocktail particulier de tous ces composés qui fait un vert particulier.

Au printemps, quand les plantes croissent,  elle synthétisent donc ces composé, mais dans la mesure où les voies de synthèse sont différentes,  il n'y a guère de raisons qu'ils soient tous synthétisés à la même vitesse, d'où l'évolution de la couleur en fonction du temps.

De même, à l'automne, ces composés se dégradent,  mais pas tous à la même vitesse, et notamment les caroténoïdes demeurent plus longtemps que les chlorophylles,  d'où l'apparition des tons jaunes, orangés, rouges...

Chaque fois que nous voyons la couleur d'une plante évoluer, disons-nous bien que les proportions de tous les composés colorés sont en train de changer.

Je vous présente les chlorophylles

Laissez-moi vous présenter les chlorophylles. Mais faisons-le dans une perspective historique.

Il y a bien longtemps, les cuisiniers qui cuisaient des légumes verts savaient bien que, parfois, le vert tendre des végétaux frais virait au brun. Ils ne savaient pas pourquoi.

Pour autant, ils avaient extraire le "vert d'épinard", par exemple en broyant des es épinards et en chauffant le liquide obtenu doucement : se séparent un liquide brun transparent, qui décante,  et, par dessus, une mousse d'un verre très frais... quand les légumes le sont,  bien évidemment. Cette mousse verte, très colorante fut nommée vert d'épinard,  et elle fut utilisé rapidement pour colorer des sauces, par exemple notamment des mayonnaise.

Il y a un peu plus d'un siècle, des chimistes se sont intéressés à cette matière colorante est le terme de "chlorophylle" fut introduit. Là, les chimistes qui avait donné ce nom ont bien stipulé que ce n'était qu'un nom, pour désigner une matière qui avait déjà été observée par les cuisiniers.

Il fallut encore quelques décennies pour arriver à ce que d'autres chimiste puissent identifier que la matière nommée chlorophylle (au singulier) était composée de pigment variés : verts, bleus, jaunes, orange, rouges... Se dégagèrent ainsi, progressivement, des catégories de pigments que l'on nomma des chlorophylles et des caroténoïdes. Les chlorophylles étaient vertes ou bleues, et les caroténoïdes étaient jaunes orangés ou rouges.

Puis on découvrit qu'il y avait de grandes différences moléculaires entre ces deux catégories, avant que l'on finisse par identifier la structure moléculaire exacte, faite d'atomes de carbone, d'oxygène, d'hydrogène, d'azote et même de magnésium.

Puis on découvrit que le brunissement correspondait à une réaction que l'on a nommé phéophytinisation, avec la disparition d'un atome de magnésium des chlorophylles, notamment en milieu acide.

La suite sur https://www.academie-agriculture.fr/publications/encyclopedie/presentation-encyclopedie

Comment colorer des aliments avec les pigments des végétaux ?

On m'interroge sur la  couleur des fruits. 

Fruits, légumes... Il s'agit de tissus  végétaux, et la réponse est identique.

Commençons par observer que certains composés sont plutôt solubles dans l'eau, et d'autres dans l'huile. C
'est vrai pour les composés de toutes sortes, qu'ils soient par ailleurs odorants, sapides... ou colorants. Et un composé insoluble dans l'eau ne colorera jamais de l'eau, tandis qu'un composés soluble dans l'eau ne colorera jamais de la matière grasse.

Pour les végétaux, les couleurs sont principalement dues à des espèces chimiques appartenant aux familles des chlorophylles, des caroténoïdes, des composés phénoliques, mais aussi à  quelques autres classes, telles les bétalaïnes, dans les betteraves.
Si les chlorophylles et de nombreux caroténoïdes sont insolubles dans l'eau, les composés phénoliques, eux, sont solubles.

Quelles conséquences ? Que l'eau de cuisson des carottes ne sera que peu colorée, tout comme celle de cuisson des haricots, par exemple.
Les caroténoïdes des carottes, ou les chlorophylles et les caroténoïdes des haricots reste dans le tissu végétal, sans pouvoir se dissoudre dans l'eau.
En revanche, l'eau de cuisson de cerises ou de fraises, elle, prend une couleur, parce que les couleurs des fruits et fleurs est souvent due aux composés phénoliques, notamment les anthocyanes.

Parfois, les résultats expérimentaux sont moins faciles à interpréter. Par exemple, les tomates sont rouges principalement en raison de la présence de particules de tissu végétal contenant les pigments insolubles dans l'eau, de sorte que si l'on filtre bien une purée de tomate, l'eau que l'on récupère n'est pas rouge, mais simplement dorée.
Il en va de même pour les chlorophylles. Inversement, on pourrait colorer de la matière grasse avec des gouttelettes d'eau  où des composés phénoliques seraient dissous.

Vient de paraître aux Editions de la Nuée Bleue : Le terroir à toutes les sauces (un traité de la jovialité sous forme de roman, agrémenté de recettes de cuisine et de réflexions sur ce bonheur que nous construit la cuisine)

Parlons des chlorophylles, et pas de chlorophylle !

Naguère encore, on parlait de la préparation du « vert d'épinard ». Aujourd'hui, on entend parler de « chlorophylle ». 
Dégringolade terminologique : on disait quelque chose de juste, et l'on dit maintenant quelque chose qui a une apparence scientifique… mais qui est faux.



Expliquons : le vert d'épinard est une préparation ancienne, que l'on obtient en broyant des épinards, puis en chauffant doucement le jus, dans une casserole ; se séparent une mousse d'un beau vert, en surface, et un liquide brun, qui décante.
On récupère la partie verte pour colorer en vert diverses préparations, telle la mayonnaise, en vue de donner une fraîche couleur.
Il y a quelques siècles, quand la religion catholique était plus forte, en France, le vert avait l'intérêt d'être associé au printemps, et, de ce fait, à la résurrection de Jésus.

Le mot «chlorophylle» fut introduit en 1818 par les pharmaciens français Joseph Bienaimé Caventou (1795–1877) et Pierre Joseph Pelletier (1788-1842), de l'Ecole de pharmacie de Paris, pour désigner le  « pigment » extrait des végétaux verts, et que l'on croyait constant.
Nos deux pharmaciens et chimistes reconnaissaient toutefois que le changement de mot n'était pas grand-chose :

« Nous n'avons aucun droit pour nommer une substance connue depuis longtemps, et à l'histoire de laquelle nous n'avons ajouté que quelques faits ; cependant nous proposerons, sans y mettre aucune importance, le nom de chlorophylle... ».

Puis, progressivement, les physico-chimistes apprirent à séparer les différents  composés présents dans cette matière verte : Georges Gabriel Stokes (1864), H. C. Sorby (1873), Mikhail Tswett (1906), et Richard Willstätter (1872-1942) découvrirent que la couleur des végétaux verts est due à la fois à des composés verts ou bleus, et à des composés jaunes, orange ou rouges.
On conserva le nom de « chlorophylle » pour les premiers, mais ce mot fut donné à l'ensemble de la famille, et chaque composé fut désigné par une lettre : a, a', b, b', c…
On connaît aujourd'hui une foule de chlorophylles, et parler de « la chlorophylle » n'a plus aucun sens. Il faut parler « des chlorophylles ».

Vient de paraître aux Editions de la Nuée Bleue : Le terroir à toutes les sauces (un traité de la jovialité sous forme de roman, agrémenté de recettes de cuisine et de réflexions sur ce bonheur que nous construit la cuisine)

A propos de colorants

Je reçois cette question :


Je souhaite réaliser des macarons sans colorants industriels, mais avec des colorants naturels présents dans les jus de fruits tel betterave, orange, carotte… J’ai choisi les macarons car cette pâtisserie est très riche en colorants de synthèses.

Si vous détenez d’autres informations concernant la mise en place de colorants naturels ainsi que des études sur les colorants ?



Et voici ma réponse, que je fais en prenant d'abord du recul : il y a là l'opposition de l'artisanat et de l'industrie. Je ne veux pas laisser croire que je suis pour l'industrie, mais il est vrai qu'aucun d'entre nous ne fait son sucre à partir de la betterave sucrière, ni son huile, ni son lait, ni sa crème. La question est politiquement terrible !


La réponse : Pourquoi voulez vous vous fatiguer à extraire vous même les pigments et colorants… alors que les industriels le font pour vous ? C’est la même question qu’avec la gélatine : utilisez vous encore des pieds de veau pour vos bavarois ? Il y a d’autre part une vraie différence entre "colorants industriels" (je rappelle que nos amis canadiens nomment industriels les restaurateurs… parce que ces derniers ont une entreprise !) et colorants de synthèse.

Si l’on extrait des chlorophylles d’épinard, que ce soit dans une cuisine ou dans une usine, ce sont des chlorophylles extraites. Si l’on mettait en oeuvre un savoir chimique pour synthétiser les mêmes chlorophylles, ce seraient des chlorophylles industrielles.

Inutiles de vous dire que, pour la plupart des colorants un peu élaborés, ce sont des colorants extraits, et non de synthèse. D’autre part, la toxicologie des composés ne dépend pas de leur origine, extraite ou synthétique.

Connaissez vous le SYNPA, syndicat des producteurs de colorants et additifs ? Ils ont des informations en grand nombre. Vient aussi de paraître chez Lavoisier/Tec et Doc un livre Les additifs, 4e édition révisée.

Vient de paraître aux Editions de la Nuée Bleue : Le terroir à toutes les sauces (un traité de la jovialité sous forme de roman, agrémenté de recettes de cuisine et de réflexions sur ce bonheur que nous construit la cuisine)

Le moment où le vert des feuilles change presque de jour en jour...

Le printemps est le moment où l'on s'aperçoit que le vert change, le moment où nous prêtons attention à ces changement, parce que le vert apparaît sur des branches jusque là dénudées. L'été est le moment où l'on voit que le vert des feuilles change, parce que le chaud alterne avec l'humide. L'automne est le moment où l'on s'intéresse à la couleur des feuilles, parce que le vert cède la place à d'autres teintes. En réalité, le vert des feuilles change sans cesse, comme l'analyse suivante permet de le comprendre.

Le vert des feuilles, c'est leur contenu en pigments que sont les chlorophylles et les caroténoïdes, notamment. Pour certains feuillages, il peut y avoir aussi des composés phénoliques, mais le raisonnement serait le même que celui que nous allons faire. Chlorophylles et caroténoïdes, donc. Dans les feuillages, les chlorophylles sont les chlorophylles a, a', b, b', et les caroténoïdes ont pour nom carotène, lutéine, violaxanthine... Chacun de ces composés a un spectre d'absorption particulier, ce qui signifie qu'il absorbe des rayonnements particuliers du spectre de la lumière visible. La lumière du jour arrive donc sur la feuille ; une partie est absorbée et le reste est réfléchi. Plus les pigments sont nombreux, et plus leurs absorptions sont différentes, plus la feuille paraît sombre.

Imaginons que les feuilles ne contiennent que la chlorophylle a : on aurait une certaine couleur. Puis imaginons que les feuilles contiennent de la chlorophylle a et du carotène bêta : la couleur serait différente.

Or les feuilles qui croissent synthétisent les pigments, mais elles ne les synthétisent pas tous à la même vitesse, parce que les voies métaboliques sont différentes pour les divers pigments. La proportion de chlorophylle a, par exemple, change avec le temps, de sorte que la couleur change, puisque tout est affaire de proportion.

Et voilà pourquoi il n'est pas étonnant que la couleur des feuilles change avec les jours qui passent, du premier jour où elles apparaissent, jusqu'au jour où telles tomberont.

J'ai dit « il n'est pas étonnant », mais je me reprends, car une telle expression banalise le phénomène, qui est bien mystérieux et merveilleux pour qui n'est pas chimiste. Au contraire, ces changements de couleur sont très étonnants ! La preuve : il a fallu que les sciences viennent donner l'analyse précédente pour que l'on y voie plus clair. Sans les éclaircissements des sciences, les mystères tels que les verts changeants des feuillages sont de ceux qui ont conduit l'humanité à imaginer des dieux, des elfes, des lutins, des feux follets. Naguère, ce type de phénomène appelait des puissances imaginaires, et chacun pouvait ajouter sa voix à la grande cacophonie publique des mythes, des légendes.

Aujourd'hui la chimie physique a-t-elle mis fin à cet « enchantement » ? Je ne crois pas, car la théorie scientifique, bien plus fiable que l'imagination, est toujours « insuffisante » par principe (faut-il dire « incomplète » ?), de sorte que, jour après jour, notre compréhension du monde s'embellit. Ce serait une erreur de croire que la chimie physique de la couleur des feuilles a dit son dernier mot, au contraire. La science n'a pas de fin parce qu'elle perfectionne à l'infini ses théories, ses explications, qu'elle améliore ses mécanismes, en vue de produire un discours toujours plus approprié. Il est là, l'enchantement du monde.

Et puis, il faut quand même s'étonner de ces synthèses différentielles des chlorophylles et des caroténoïdes. Il y a de quoi s'émerveiller de la constitution moléculaire des molécules de ces composés qui absorbent la lumière visible.

Les chlorophylles ? Des molécules qui sont construites autour d'un noyau « tétrapyrrolique », avec des atomes qui forment une sorte de « plaquette », et un atome de magnésium au centre, des électrons étant répartis (on dit « délocalisés ») sur tout le plan du noyau. Les caroténoïdes ? Des molécules également remarquables, mais différemment : elles ont un long squelette fait d'atomes de carbone, avec des liaisons simples et des liaisons doubles qui alternent, ce qui permet, à nouveau, la délocalisation des électrons, laquelle permet l'absorption de la lumière visible.

Dans les deux cas, il y a un mécanisme analogue, et très remarquable. Ordinairement, quand il n'y a pas de délocalisation des électrons, les molécules n'absorbent que des rayonnements très énergétiques, ultraviolets par exemple. En revanche, quand les électrons de doubles liaisons sont ainsi délocalisés, ils sont moins « tenus » par le squelette moléculaire, et interagissent plus facilement avec les rayonnements, de sorte qu'ils peuvent absorber ces derniers, avant de revenir à l'état initial, souvent par réémission de rayonnement invisible, infrarouge par exemple.

Je m'arrête là : j'avais juste esquissé la suite du récit afin de montrer qu'il y a lieu de s'étonner chaque seconde... de la couleur changeante du vert des feuilles.