Pourquoi le jaune d'œuf reste-t-il au centre, même quand on secoue l'œuf ?
― Une densité quasi identique à celle du blanc et l'équilibre de deux « cordons »
Une boîte d'œufs posée dans le panier avant du vélo, un chemin un peu cahoteux. À chaque feu rouge, ça tressaute, et en arrivant à la maison, on s'inquiète un peu : « Le jaune ne s'est-il pas collé d'un côté ? » Pourtant, une fois l'œuf cassé, le jaune est le plus souvent bien rond, presque au centre. Il y a une vraie raison à cela.
Vous rentrez à pied d'un bon pas, une boîte d'œufs dans votre sac de courses. À chaque feu rouge, le sac se balance ; à chaque marche, il fait un petit bond.
Dans un sachet plastique rempli d'eau, il suffirait de secouer pour que le contenu file d'un côté. Et le jaune, dans l'œuf ? Quand on casse l'œuf, il est le plus souvent bien rond, presque au centre. Il ne bouge pas aussi facilement qu'un liquide secoué.
On ne voit rien tant que la coquille est intacte, et pourtant le jaune se retrouve toujours à peu près au même endroit. Comme si un mécanisme le maintenait en place à l'intérieur de la coquille.
Deux raisons seulement expliquent ce maintien au centre
Le jaune et le blanc ont en fait presque la même « épaisseur » (la densité). La force qui tend à le faire flotter et celle qui tend à le faire couler s'annulent presque, si bien que la force qui pourrait le déplacer est déjà très faible au départ.
Dans le blanc, deux cordons blancs et torsadés relient le jaune aux deux extrémités de l'œuf. Ce sont les chalazes. Elles empêchent le jaune de vaciller et le retiennent presque au centre.
C'est grâce à ces deux éléments réunis que le jaune ne bouge pas sous un petit choc. Voyons-les un par un.
Raison 1 : le jaune et le blanc ont presque la même « épaisseur »
En sciences, cette « épaisseur » s'appelle la densité (le poids pour un même volume). Quand on prépare une vinaigrette avec de l'huile et du vinaigre, les deux se séparent bien nettement au bout d'un moment. L'huile est bien plus légère que l'eau (le principal composant du vinaigre) : sa densité est bien plus faible.
Et dans l'œuf ? La densité du jaune est considérée comme presque identique à celle du blanc. Les sources varient un peu, mais on retient en général environ 1,030 [g/mL] pour le jaune et environ 1,036 [g/mL] pour le blanc épais qui l'entoure. L'écart n'est que d'environ 0,006.
Avec des densités aussi proches, la force qui pousse vers le haut et celle du poids qui tire vers le bas se compensent presque. Contrairement à l'huile de la vinaigrette, le jaune ne monte ni ne descend de façon nette.
Quand on casse un œuf, on remarque un blanc très visqueux qui entoure directement le jaune, et un blanc plus fluide à l'extérieur. Le premier s'appelle le blanc épais, le second le blanc liquide. Le blanc épais joue le rôle d'un mur près du jaune, tandis que le blanc liquide s'étale le long de l'intérieur de la coquille.
Raison 2 : les chalazes, deux « cordons »
Mais la densité ne suffit pas. Même si les densités sont proches, la force n'est pas nulle : quand on secoue l'œuf, il reste de petites forces. Ce sont les chalazes qui les encaissent.
Une chalaze est une structure en spirale, comme un fil blanc, qui relie le jaune à chaque extrémité de l'œuf. Formée de protéines du blanc torsadées, elle tire le jaune des deux côtés, un peu comme un fil de pêche bien tendu.
La torsion a aussi son utilité. Avec un seul cordon droit, le jaune pourrait tourner sur le côté. Avec deux cordons torsadés fixés aux deux bouts, il glisse et pivote beaucoup plus difficilement.
L'astuce pour un jaune bien centré dans l'œuf dur
Pour des œufs marinés au ramen ou des œufs mollets à la coupe bien nette, on dit parfois qu'il faut faire rouler doucement l'œuf avec des baguettes pendant les premières minutes de cuisson. Pourquoi ne pas simplement le laisser cuire ?
Cela aussi est lié à la faible tendance du jaune à flotter ou à couler. À cru, le jaune est déjà à peu près au centre, soutenu par les chalazes. Pendant les premières minutes de cuisson, le blanc n'a pas encore pris ; en faisant tourner l'œuf lentement, le jaune reste plus uniformément au centre, dit-on. Une fois le blanc entièrement coagulé, le jaune reste fixé là où il se trouve à ce moment-là. C'est pourquoi rouler l'œuf « seulement au début » a un sens (pour comprendre comment le blanc durcit, voir cet article).
Ce que l'on peut vérifier dans sa cuisine
- Remplissez d'eau un verre ou un bol et plongez-y doucement un œuf cru
- S'il coule et reste couché, l'œuf est frais ; si son bout rond se relève et qu'il se tient penché ou presque debout, il a quelques jours de plus
Le bout rond de l'œuf abrite une petite chambre à air entre les membranes. La coquille est percée d'innombrables pores invisibles, par où l'eau s'évapore peu à peu. Avec le temps, la chambre à air grossit, la poussée augmente et le bout rond se soulève. Ce mécanisme est distinct de la position du jaune, mais il s'explique par la même idée de flottaison. Par ailleurs, plus l'œuf est vieux, plus les chalazes se relâchent et plus le blanc se liquéfie, dit-on, et le jaune s'écarte plus facilement du centre. Ce n'est donc pas une illusion : plus l'œuf est frais, plus le jaune est rond et centré.
En résumé
Le jaune s'écarte difficilement du centre parce que deux choses agissent en même temps. ① Le jaune et le blanc ont presque la même densité, si bien que la force qui pourrait le déplacer est déjà faible. ② Deux cordons torsadés, les chalazes, encaissent cette faible force.
Le jaune n'est pas maintenu par une force puissante.
Il est simplement amarré, tout doucement, à un endroit où presque aucune force ne s'exerce.
Pour aller plus loin ― vocabulaire, formules et lien avec les manuelsDu collège aux sujets de recherche : le niveau de chaque passage est indiqué
- CollègeCe qu'on apprend en sciences au collège
- LycéeCe qu'on apprend au lycée en « physique de base » et « chimie de base »
- Lycée +La « biologie » du lycée, ou des contenus de manuel présentés comme approfondissement ou encadré
- UniversitéContenus de cours universitaires spécialisés (science des aliments, zootechnie), non vus au lycée
- RechercheSujets que les chercheurs étudient en ce moment, non enseignés comme acquis, même à l'université
CollègeVocabulaire : les mots de l'œuf
- Densité : le poids pour un même volume. Ici, elle sert à comparer l'« épaisseur » du jaune et du blanc.
- Chalaze : structure en forme de deux cordons blancs torsadés, reliant le jaune aux deux extrémités de l'œuf.
- Blanc épais et blanc liquide : le blanc visqueux autour du jaune, et le blanc fluide à l'extérieur.
- Chambre à air : petit vide à l'intérieur de la coquille, au bout arrondi de l'œuf. Elle grossit avec le temps.
- Disque germinatif (cicatricule) : petite tache ronde à la surface du jaune, point de départ du futur poussin. Elle existe que l'œuf soit fécondé ou non.
CollègeLycéeVérifier par le calcul : quelle est la force que les chalazes doivent soutenir ?
Quand on dit que « les densités sont presque égales », on ne sait pas trop quelle petite force cela représente. Ici, le calcul donne un chiffre net.
force nette ＝ (densité du blanc − densité du jaune) × volume du jaune × accélération de la pesanteur
| Force nette | Force restante que les chalazes doivent soutenir [N] |
| Densité du blanc et du jaune | Toutes deux proches de celle de l'eau, environ 1,03 [g/mL] |
| Volume du jaune | Environ 17 [mL] pour un œuf de taille L |
| Accélération de la pesanteur | 9,8 [m/s²] |
L'essentiel est que seule la « différence » de densité compte. Si le jaune et le blanc avaient exactement la même densité, la force nette serait nulle. En réalité, il reste un écart minime, donc une force minime.
| Différence de densité jaune/blanc | 1.036 − 1.030 ＝ 0.006 [g/mL] |
| Conversion en unités SI (kg/m³) | 0.006 × 1000 ＝ 6 [kg/m³] |
| Force nette (écart entre poussée et poids) | 6 × 9.8 × 0.000017 ≒ 0.001 [N] |
| Conversion en gramme-force (gf) | (0.001 ÷ 9.8) × 1000 ≒ 0.1 [gf] |
On obtient 0,1 gramme-force (gf), une valeur très petite. Comparée au poids du jaune lui-même (environ 17 gf), ce n'est qu'une infime fraction.
0,1 gf correspond à environ un dixième du poids d'une pièce de 1 yen (1 g). C'est à peu près tout ce que les chalazes doivent soutenir.
Autrement dit, plus de 99 % du poids du jaune est déjà compensé par la poussée du blanc. Les chalazes ne soutiennent que le petit reste. C'est pourquoi des cordons aussi fins suffisent à retenir le jaune presque au centre.
Lycée +UniversitéLe jaune corrige lui-même son « orientation »
Jusqu'ici, il s'agissait du jaune qui ne dérive pas sur le côté. Il a pourtant une autre propriété étonnante. À la surface du jaune se trouve une petite tache ronde, le disque germinatif ; quelle que soit la position de l'œuf, ce disque se tourne presque toujours vers le haut.
L'explication avancée tient à la structure interne du jaune. Au centre, une zone un peu moins dense que son entourage formerait un fin conduit vers le disque germinatif : c'est la latebra. Plus légère que ce qui l'entoure, elle agirait comme une vessie natatoire et ferait lentement tourner le jaune pour que son côté le moins dense (celui du disque) soit en haut.
Cette propriété d'« auto-redressement » ressemble à ce qui se passe pour un objet dont le centre de gravité est décalé et qui, dans l'eau, se stabilise lentement dans une orientation donnée. On pense que les chalazes, pour préserver cette orientation, retiennent aussi le jaune latéralement afin qu'il ne tourne pas trop.
RechercheCe que l'on ne comprend pas encore bien
- Le temps exact que met le jaune à tourner son disque vers le haut, et l'intensité des forces qui règlent sa vitesse de rotation, n'ont pas été mesurés avec précision. Il est difficile d'observer les mouvements internes du jaune sans le casser.
- On sait d'expérience que les chalazes s'affaiblissent avec l'âge de l'œuf, mais les données chiffrées sur les changements de protéines en cause, et sur leur lien avec le temps et la température de conservation, sont rares. Des indices de fraîcheur, comme l'unité Haugh calculée à partir de la hauteur du blanc, sont largement utilisés, mais il n'existe pas encore de méthode simple pour mesurer directement la solidité des chalazes.
- Dans quelle mesure les vibrations du transport abîment les cordons et les membranes qui soutiennent le jaune : c'est un sujet de recherche actif en génie alimentaire et en zootechnie. La résistance des œufs aux vibrations lors des longs transports ou du tri automatique intéresse aussi les producteurs.
Même le jaune que l'on voit chaque jour dans sa cuisine reste, dans le détail de ses mouvements, un objet de recherche. Qu'une chose soit familière ne veut pas dire qu'on la comprend.
Lien avec les manuels (par niveau)
| Niveau | Matière · chapitre | Où dans cet article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences · densité / poussée | Densités du jaune et du blanc, forces vers le haut et vers le bas |
| Lycée | Physique de base · équilibre des forces / Chimie de base · densité et mélanges | Calcul de la force nette, notion de différence de densité |
| Lycée + | Biologie · développement et formation des organes (parfois traité en encadré dans les manuels) | Disque germinatif, rotation autonome du jaune |
| Université | Science des aliments · zootechnie (évaluation de la qualité de l'œuf) | Latebra, solidité des chalazes, évaluation de la fraîcheur par l'unité Haugh |
| Recherche | Qualité de l'œuf · génie alimentaire (non résolu) | Quantifier la dégradation des chalazes, résistance aux vibrations de transport |
| ― | Astuces de cuisine | Centrer le jaune d'un œuf dur, test d'immersion pour juger la fraîcheur |
- Documents explicatifs, notamment de l'association japonaise des œufs (日本卵業協会), sur la structure de l'œuf (coquille, membrane coquillière, chambre à air, blanc, chalaze, jaune).
- Stadelman, W.J. & Cotterill, O.J. (eds.), Egg Science and Technology (passages sur la densité du blanc et du jaune et sur la structure des chalazes).
- Haugh, R.R. (1937), A New Method for Determining the Quality of an Egg, U.S. Egg and Poultry Magazine (référence d'origine pour l'évaluation de la fraîcheur par la hauteur du blanc).
- Romanoff, A.L. & Romanoff, A.J., The Avian Egg (passages sur la structure du jaune et sur la position relative de la latebra et du disque germinatif).
- Diverses bases de données publiques sur la composition et la nutrition des aliments, pour les valeurs indicatives de densité et de composition de l'œuf.
* Les valeurs de densité, de volume, etc. varient selon la taille de l'œuf, les individus et les sources. Cet article donne des valeurs indicatives couramment utilisées.
* Cet article est une vulgarisation scientifique à destination du grand public. Les valeurs de densité, de volume, etc. de l'œuf varient selon les sources ; elles sont données comme repères pour comprendre le mécanisme.