Le « cœur d'eau » des pommes est-il vraiment plus sucré ?
― Si l'on voit à travers, c'est que l'air entre les cellules a été remplacé par du jus
De la fin octobre à novembre, les pommes « à cœur d'eau » arrivent sur les étals. Une fois coupées, elles montrent autour du trognon une zone translucide, couleur caramel. En réalité, cette zone n'est pas plus sucrée que le reste. Elle paraît transparente parce que l'air qui occupait les espaces entre les cellules a été remplacé par un jus sucré.
Un soir d'automne, vous coupez en deux une pomme qu'on vous a offerte. Autour du trognon s'étale un motif jaune, translucide comme du verre. « C'est la bonne ! », vous dites-vous, ravi.
Vous croquez dans la partie transparente : elle est croquante et vraiment bonne. Mais est-elle plusieurs fois plus sucrée que la chair blanche autour ? Pas tant que ça, il vous semble.
Alors, qu'est-ce que ce « cœur d'eau » ? Et pourquoi voit-on à travers ?
Le secret du cœur d'eau en deux points
Le pommier envoie à ses fruits le sucre fabriqué dans les feuilles, sous forme de « sorbitol ». Dans un fruit bien mûr, les cellules n'arrivent plus à l'absorber assez vite. Le trop-plein s'accumule dans les espaces entre les cellules.
La chair ordinaire est blanche parce que la lumière rebondit sans cesse sur les frontières avec l'air, entre les cellules. Quand le jus remplit ces espaces, les rebonds disparaissent presque et la lumière traverse : on voit à travers.
Le cœur d'eau n'est donc pas un « concentré » de sucre. C'est le signe que la pomme a bien mûri sur l'arbre. Voyons cela pas à pas.
Le cœur d'eau, c'est du sucre arrivé en trop-plein dans le fruit
Les plantes fabriquent du sucre dans leurs feuilles par photosynthèse. La plupart le transportent sous forme de saccharose. Mais chez les arbres fruitiers de la famille des rosacées (pommier, poirier, pêcher…), l'essentiel du sucre transporté serait du sorbitol.
Arrivé dans le fruit, le sorbitol entre d'ordinaire dans les cellules, où il est transformé en fructose et en d'autres sucres. Tant que le fruit est jeune, ce travail se déroule bien. Une fois le fruit bien mûr, les cellules ralentissent et ne suivent plus ce qui arrive.
Le sorbitol, sans destination, s'accumule entre les cellules. Là où le sucre est concentré, l'eau est attirée depuis les alentours. Les espaces se remplissent alors d'un jus sucré : c'est le cœur d'eau (fig. 1).
Chair blanche et cœur d'eau : seule la façon dont passe la lumière change
La chair de la pomme est faite de cellules naturellement semi-transparentes. Si elle paraît blanche, c'est parce que de minuscules espaces d'air séparent les cellules.
Chaque fois que la lumière franchit une frontière entre cellule et air, une petite part rebondit. Une seule frontière en renvoie très peu, mais dans un centimètre de chair il y en a environ cent. La lumière part dans tous les sens et ne va pas loin. D'où la couleur blanche.
Quand les espaces se remplissent de jus, cellules et jus « plient » presque pareillement la lumière. Cette capacité à plier la lumière se mesure par un nombre, l'indice de réfraction. Les rebonds aux frontières deviennent alors presque nuls. Avec le curseur de la fig. 2, remplacez l'air des espaces par du jus et observez.
Alors pourquoi les pommes à cœur d'eau sont-elles si bonnes ?
Le sorbitol, principal composant du jus, a un pouvoir sucrant d'environ 60 % de celui du sucre de table. Pour la langue, ce n'est pas un sucre particulièrement doux. Même en mesurant la seule zone translucide, on ne trouve pas forcément un goût nettement plus sucré que le reste.
Pourtant, on dit que les pommes à cœur d'eau sont meilleures, et il y a une raison. Ce cœur n'apparaît que sur des fruits longuement mûris sur l'arbre. Le sucre s'est accumulé dans tout le fruit et l'acidité est retombée à un niveau agréable. Le cœur d'eau rend visible ce degré de maturité : c'en est le signe.
Il apparaît surtout chez des variétés comme la « Fuji » et devient plus fréquent quand l'automne avance et que le froid arrive. C'est pourquoi on en voit davantage sur les étals en ce moment.
Si l'on garde longtemps une pomme à cœur d'eau, la zone translucide rétrécit peu à peu. On pense que le jus des espaces est réabsorbé par les cellules voisines. Gardée trop longtemps, la zone peut aussi brunir. Pour profiter du cœur d'eau, mieux vaut manger la pomme assez vite après l'achat.
En Occident, ce phénomène s'appelle « watercore » (cœur d'eau) et il est souvent mal vu, car il passe pour réduire la durée de conservation. Le même phénomène est un régal au Japon et un signe d'altération ailleurs. Un rare exemple où la valeur s'inverse selon le regard.
En résumé
Le cœur d'eau est un jus : dans un fruit bien mûr, le sorbitol apporté par l'arbre déborde dans les espaces entre les cellules et attire l'eau. Quand l'air de ces espaces est remplacé par du jus, les rebonds de lumière disparaissent presque et la zone devient translucide. Ce jus n'est pas particulièrement sucré : c'est le signe d'une pomme bien mûre.
Le cœur d'eau n'est pas un concentré de sucre, mais un signe de maturité.
Le blanc de la chair, lui, venait de l'air entre les cellules.
Le mécanisme par lequel de petits espaces d'air produisent du blanc est le même que pour le centre blanc et trouble des glaçons du congélateur. Sur la maturation des fruits, voyez aussi les taches noires de la banane et pourquoi les kakis séchés deviennent sucrés ; sur la force avec laquelle le sucre attire l'eau, pourquoi le miel ne pourrit pas.
- Coupez une pomme en rondelles à l'horizontale et regardez où le cœur d'eau apparaît autour du trognon. Les zones translucides s'étendent souvent près du trognon et le long des faisceaux.
- Tenez une tranche fine devant une fenêtre lumineuse ou une lampe. La lumière traverse la partie à cœur d'eau, tandis que la partie blanche l'arrête.
- Mouillez à moitié une feuille de papier absorbant blanc et tenez-la à la lumière. Seule la partie mouillée devient translucide : l'air entre les fibres a été remplacé par de l'eau, comme dans le cœur d'eau.
Goûtez aussi tour à tour la partie translucide et la partie blanche pour juger de la différence de douceur. Vous pourriez constater qu'elle est moins grande qu'on ne le croit.
Pour aller plus loin ― termes, formules, lien avec les manuelsDu collège à l'université : le niveau de chaque passage est indiqué
- CollègeProgramme de sciences du collège
- LycéeProgramme de physique, biologie ou chimie du lycée
- Lycée+Approfondissement du lycée ou encadré de manuel
- Univ.Matières spécialisées de l'université (optique, physiologie végétale, horticulture), non vues au lycée
- RechercheQuestions que les chercheurs étudient encore, non enseignées comme acquises
CollègeVocabulaire : ce phénomène a un nom
- Cœur d'eau (« watercore ») : état où les espaces entre les cellules de la chair sont remplis d'un jus sucré, ce qui rend le fruit translucide. On l'observe sur les pommes et les poires.
- Sorbitol : « sucre-alcool » obtenu en ajoutant de l'hydrogène au glucose. Chez les rosacées fruitières, c'est le principal sucre transporté des feuilles vers les fruits.
- Indice de réfraction : nombre qui indique de combien la lumière ralentit et se courbe dans une matière. Il vaut environ 1 pour l'air et environ 1,33 pour l'eau.
CollègeLycéeVérifier par la formule : de combien la lumière passe-t-elle mieux quand les espaces sont remplis de jus ?
On calcule la part de lumière renvoyée par une frontière avec une cellule, avec de l'air puis avec du jus, et l'on compare la lumière qui traverse la chair.
| En symboles | R ＝ { ( n₁ − n₂ ) ÷ ( n₁ + n₂ ) }² 、 T ＝ ( 1 − R )N |
| En mots | Part renvoyée par une frontière = (différence des indices ÷ somme des indices) au carré. Part transmise tout droit = (1 − part renvoyée) multiplié par lui-même autant de fois qu'il y a de frontières |
| D'où vient-elle ? | Des « formules de Fresnel », qui décrivent la réflexion de la lumière frappant perpendiculairement la frontière entre deux matières d'indices différents. On les déduit de la condition de raccordement continu de la lumière (onde électromagnétique) de part et d'autre de la frontière |
| R | Part de lumière renvoyée par une frontière (sans unité) |
| n₁ | Indice de réfraction de la cellule (paroi et contenu) |
| n₂ | Indice de réfraction du contenu des espaces (air ou jus) |
| T | Part de lumière transmise tout droit après N frontières |
| Indice de la cellule n₁ (valeur indicative) | Environ 1,4 |
| Indice de l'air | 1,0 |
| Indice du jus du cœur d'eau (solution sucrée, valeur indicative) | Environ 1,35 |
| Nombre de frontières N dans 1 cm de chair (ordre de grandeur) | Environ 100 |
| Espace d'air : différence des indices | 1.4 − 1.0 ＝ 0.4 |
| Espace d'air : somme des indices | 1.4 + 1.0 ＝ 2.4 |
| Différence ÷ somme | 0.4 ÷ 2.4 ≒ 0.167 |
| Au carré : part renvoyée R | 0.167 × 0.167 ≒ 0.0279 |
| Espace de jus : différence des indices | 1.4 − 1.35 ＝ 0.05 |
| Espace de jus : somme des indices | 1.4 + 1.35 ＝ 2.75 |
| Différence ÷ somme | 0.05 ÷ 2.75 ≒ 0.0182 |
| Au carré : part renvoyée R | 0.0182 × 0.0182 ≒ 0.000331 |
| Les rebonds sont divisés par combien ? | 0.0279 ÷ 0.000331 ≒ 84 |
| Avec l'air, part transmise T après 100 frontières | 0,9721 puissance 100 donne environ 0,059 |
| Avec le jus, part transmise T après 100 frontières | 0,99967 puissance 100 donne environ 0,967 |
| La lumière transmise tout droit est multipliée par combien ? | 0.967 ÷ 0.059 ≒ 16 |
Par frontière, les rebonds tombent à environ 1/80 de leur valeur dans l'air. Dans 1 cm de chair, la lumière transmise tout droit passe d'environ 6 % à environ 97 %, soit 16 fois plus. On retrouve ainsi par les chiffres pourquoi la chair, blanche ailleurs, devient transparente comme du verre dans le cœur d'eau. Les indices et le nombre de frontières ne sont que des ordres de grandeur : le résultat doit être pris comme une estimation d'ordre de grandeur.
LycéeLycée+Indice de réfraction et eau attirée par osmose
LycéeÀ la frontière entre deux matières d'indices différents, une partie de la lumière est réfléchie et le reste est réfracté (physique : « réflexion et réfraction de la lumière »). Plus l'écart d'indice est faible, plus la réflexion est faible. C'est aussi pourquoi un verre dépoli devient transparent quand on le mouille. Par ailleurs, quand le sucre s'accumule entre les cellules, l'extérieur devient plus concentré que l'intérieur et l'eau est tirée vers l'extérieur. C'est l'idée de pression osmotique vue en chimie et en biologie.
Lycée+Le sorbitol est un sucre-alcool obtenu par réduction du groupe aldéhyde du glucose. Son pouvoir sucrant est d'environ 60 % de celui du sucre de table, et comme les bactéries responsables des caries l'utilisent mal, on s'en sert comme édulcorant dans les chewing-gums, par exemple.
Univ.Formules de Fresnel et métabolisme du sorbitol
Le coefficient de réflexion à une frontière est donné par les formules de Fresnel, déduites des conditions aux limites des équations de Maxwell ; en incidence normale, on retrouve la forme de R ci-dessus. Le blanc de la chair résulte d'une « diffusion multiple » sur d'innombrables frontières cellule-air, phénomène du même type que le blanc du papier ou de la neige. En physiologie végétale, le sorbitol est synthétisé dans la feuille par la sorbitol-6-phosphate déshydrogénase et transporté par le phloème jusqu'au fruit. Dans le fruit, la sorbitol déshydrogénase le convertit en fructose. On explique le cœur d'eau par un ralentissement de cette absorption et de cette conversion dans le fruit mûr : le sorbitol s'accumule alors à l'extérieur des cellules (dans l'apoplaste).
📖 Dérivation de la formule et approfondissements : Formules de Fresnel (Wikipédia, en japonais) ／ Sorbitol (Wikipédia, en japonais)
RechercheCe qu'on ne sait pas encore bien
- Pourquoi la fréquence varie-t-elle selon les variétés ? Il apparaît facilement chez la « Fuji », et à peine chez d'autres. On étudie les différences entre les protéines qui transportent le sucre dans les cellules et les enzymes qui le transforment.
- Quel est le rôle de la température ? Le froid d'automne et un fort ensoleillement augmenteraient le cœur d'eau, mais à quelle étape et dans quelle mesure, on ne le sait pas encore bien.
- Peut-on prévoir le brunissement du cœur d'eau ? On étudie pourquoi l'intérieur des pommes à cœur d'eau brunit après une longue conservation, et comment le détecter de l'extérieur (par exemple en mesurant l'intérieur à l'aide de lumière).
Cet article n'est donc qu'une « explication selon l'état actuel des connaissances ». Même dans le motif d'un fruit familier que l'on voit chaque année, il reste des questions sans réponse.
Lien avec les manuels (par niveau)
| Niveau | Matière / chapitre | Où dans cet article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences : « réflexion et réfraction de la lumière », « photosynthèse et transport des nutriments » | Pourquoi la chair paraît blanche ; le sucre fabriqué dans les feuilles gagne le fruit |
| Lycée | Physique « réflexion et réfraction de la lumière », biologie « osmose » | Écart d'indice et réflexion ; le sucre attire l'eau |
| Lycée+ | Chimie « glucides » (approfondissement) | Le sorbitol comme sucre-alcool |
| Univ. | Optique, physiologie végétale, horticulture | Formules de Fresnel, diffusion multiple, métabolisme du sorbitol et cœur d'eau |
| Recherche | Arboriculture fruitière et physiologie post-récolte | Différences entre variétés, effet de la température, prévision du brunissement |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Choisir et conserver les pommes ; pourquoi le papier mouillé devient transparent |
- Marlow, G. C. and Loescher, W. H. (1984) Watercore. Horticultural Reviews, 6, 189–251.
- NARO, Institute of Fruit Tree and Tea Science (農研機構 果樹茶業研究部門), documents publics (notices sur les variétés de pommes et la qualité des fruits)
- Ministère de l'Éducation, de la Culture, des Sports, des Sciences et de la Technologie (文部科学省), « Table standard de composition des aliments du Japon » (日本食品標準成分表) (composition de la pomme)
- Wikipédia (japonais) « ソルビトール » (sorbitol)
- Wikipédia (japonais) « フレネルの式 » (formules de Fresnel)
※ Cet article est une vulgarisation scientifique destinée au grand public. Les valeurs indiquées sont des ordres de grandeur pour comprendre le mécanisme. Les indices de réfraction et le nombre de frontières sont des valeurs typiques, qui varient selon la variété et le degré de maturité.