Comment fonctionne le maïs popcorn TPE

Largement cultivé à l’échelle mondiale pour la consommation humaine comme animale, le maïs est une culture incontournable. Le maïs, sa transformation en Pop Corn reste un mystère pour de nombreuses personnes. Comment obtient t-on à partir d'un grain de maïs une mousse solide ? C'est la question que nous nous sommes posés quelques jours après la remise des sujets pour les TPE.

I) À l'échelle macroscopique : peut-on faire du Pop Corn à partir de n'importe quels grains de maïs ?

1.1 Qu'est-ce que le maïs ?

Céréale provenant d'Amérique centrale, probablement du Mexique, le maïs (Zea Mays) fut l'aliment de base pour les Amérindiens avant l'arrivée de Christophe Colomb en Amérique. Nous avons retrouvé des traces du maïs chez les plus anciennes civilisations telle que les Aztèques, soit il y a 7000 ans. Elle est aujourd'hui la céréale la plus cultivée au monde. Comme les autres espèces, le maïs est une céréale très riche en fibres, glucides, vitamines et minéraux. Il est dépourvu de gluten, un véritable atout pour les personnes y étant intolérantes.

On reconnaît facilement les cultures de maïs aux champs garnis de plantes atteignant deux mètres de hauteur et aux larges feuilles vertes. Contrairement aux variétés couramment utilisées en agriculture, le maïs à pop-corn est plus trapu. La plante atteignant entre 50 cm et 1 m de hauteur avec la même forme de feuilles, larges, vertes et allongées. Une autre particularité du maïs est d’avoir des fleurs mâles et des fleurs femelles séparées sur chacun des plants.

1.2 Qu'est-ce que le Pop Corn ?

En anglais, « pop corn » signifie littéralement « maïs éclaté ». Et le popcorn n’est ni plus ni moins que des grains de maïs chauffés à très haute température, qui sous l’effet de la chaleur, éclatent littéralement. Le pop-corn est ce que l’on obtient quand on chauffe très fortement les grains de certaines variétés de maïs : le grain de maïs, petit et rond, éclate subitement et prend beaucoup de volume. Selon certaines traditions historiques, les Européens auraient découverts l’usage du pop-corn en 1612 au contact des tribus iroquoises demeurant à proximité des grands lacs en Amérique du Nord.

Si le popcorn a connu la gloire dans les salles de cinéma, il est pourtant consommé Outre-Atlantique depuis des millénaires. Les plus anciens grains éclatés ont été découverts au Nouveau-Mexique et datés de plus de 5000 ans. Le terme popcorn tel qu’il existe aujourd’hui, quant à lui, doit son succès à l’invention de la machine à popcorn, brevetée par le confiseur américain Charles Cretors en 1893.

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1.3 Transformation du maïs en Pop Corn (à l'échelle macroscopique)

Inutile de faire chauffer une conserve de maïs pour autant, le phénomène ne se produit qu’avec une variété de maïs, aux grains durs et particulièrement riches en eau. Pour éclater, le maïs à popcorn doit être chauffé à environ 180°C. Il existe des récipients spécifiquement conçus pour une cuisson au micro-ondes. La solution la plus simple et la plus saine reste cependant celle de la casserole ou de la cocotte, avec un couvercle adapté : recouvrez le fond de grains de maïs à popcorn, couvrez et chauffez sur le feu. Une casserole avec deux cuillères d'huile de cuisson haute température (tournesol par exemple, mais pas olive) et une seule poignée de grains de maïs, un petit fond donc, suffiront pour remplir la casserole de pop-corn à la fin !

Lorsque les premiers grains éclatent, baissez le feu puis coupez-le. Ne retirez le couvercle que lorsque tous les grains ont éclaté, autrement dit lorsque la casserole est silencieuse. L’éclatement prend jusqu’à 5 minutes et vous devrez attendre l’éclatement total avant d’ouvrir le couvercle. Si certains grains restent parfois non-éclatés au fond du récipient, c’est que leur taux d'humidité était insuffisant.

II) À l'échelle microscopique : transformation du maïs en Pop Corn

2.1 Composition chimique du grain de maïs

Le grain de maïs est essentiellement constitué d’amidon : un polymère naturel du sucre, autrement dit un long enchaînement de molécules de glucose. Le grain de maïs contient également un peu d’eau. Un grain de maïs est principalement composé de trois facteurs à l'origine de l'éclatement : l'amidon, l'eau et le péricarpe.

2.2 L'amidon, principal composant du grain de maïs

Pour commencer, l’amidon atteint sa température de transition vitreuse, celle où elle passe d’une structure cristaline (donc où les molécules sont ordonnées) à une structure vitreuse (désordonnée). Sous pression atmosphérique, à 180 °C, l’eau se serait vaporisée, mais à cause de son confinement dans le grain, elle reste liquide. Soumis à un tel effort, le péricarpe finit par céder. Il en résulte que l’amidon devient une sorte de mousse et prend 30 fois son volume initial.

2.3 L'enveloppe du grain : le péricarpe

Ces petits grains de maïs possèdent une enveloppe lisse et rigide. Chez les grains ''à éclater'', le péricarpe est plus rigide et plus épais que chez les autres grains de maïs, plus élastique et plus fin. La coque dure ne permet pas à la pression de s'échapper, la faisant augmenter jusqu'à faire éclater la coque. Lorsque le grain de maïs cède, l'eau se détend et se vaporise. Ceci produit un refroidissement brutal de la mousse obtenue, passant instantanément de 180 °C à environ 135 °C.

III) Variétés et critères pour le maïs popcorn

Comme nous l’avons vu, le maïs à pop-corn est le Zea mays var. everta. Il existe une très grande variété de grain de maïs, on en compte environs quatre cent. Seuls les grains de maïs Butterfly et Mushroom peuvent se transformer en Pop Corn, à partir de 180°C. « Butterfly » et « mushroom » sont les deux types de variété de pop-corn les plus répandus. Ils doivent leur nom à leur forme (en papillon ou en champignon) et correspondent à deux familles de maïs à pop-corn différentes.

Les grains de ces variétés se colorent d’une robe légèrement jaune lorsqu’ils éclatent. Les grains sont plus ou moins gros selon les variétés, des petits plus avec ‘jaune bébé’ aux plus gros avec ‘jaune large’ ou ‘caramel géant’. Ils sont plus petits que les pop-corn jaune et il existe ici plus de variantes, notamment en couleur de cosses.

La cosse du maïs correspond à l’enveloppe dure qui enferme la chair qui éclate par la cuisson. Cette cosse a malheureusement tendance à se glisser entre les dents lorsque l’on consomme le maïs. Chose peu agréable et qui peut être évitée en sélectionnant des variétés à cosse fine. Très souvent, ce sont les variétés à petits grains qui remplissent cette caractéristique.

IV) Culture, récolte et préparation des grains pour l'éclatement

Climat, sol et semis

Avec ses origines amérindiennes, le maïs aime les ambiances chaudes pour prospérer avec vigueur. Le soleil est donc indispensable à sa culture, d’autant plus dans les régions plus fraîches. La germination se fait avec des températures comprise entre 15 et 18 °C. Le sol idéal pour la culture du maïs doit être frais, profond, léger, riche en humus et pas trop calcaire.

Une fois la ou les variétés sélectionnées, place à la culture qui est un véritable jeu d'enfant. Tout commence par le semis. Il peut débuter dès mars/avril selon les régions et les conditions climatiques. Le maïs est une plante qui a besoin de chaleur pour germer et surtout d’un sol suffisamment réchauffé. Astuce : Vous pouvez tremper dans l’eau durant une heure vos semences avant le semis afin de ramollir les cosses. Lorsque le semis est achevé, vous devrez patienter une quinzaine de jours pour voir les premières pousses pointer le bout de leur nez. C’est lorsque les jeunes plants atteignent 20 cm qu’il est temps d’éclaircir les poquets initialement semés.

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Entretien et arrosage

Le maïs, une fois levé, ne nécessite pas un entretien bien compliqué si les conditions de culture ont été scrupuleusement respectées. L’arrosage est sans doute le facteur le plus important pour une récolte optimale. Afin d’économiser cette ressource, commencez déjà par pailler le sol avec une paille de blé ou même des tontes de pelouse préalablement séchées. Le sol restera alors plus frais et la plante profitera de façon optimale de l’arrosage du jardinier.

Une fois l’arrosage maîtrisé, c’est tout ce que vous aurez à faire, pas besoin de tuteurer si le buttage a correctement été fait. La fertilisation n’est pas utile non plus car la fumure a dû être réalisée en amont. Le binage n’est pas non plus recommandé bien que généralement propice aux cultures.

Récolte et séchage

La récolte du maïs intervient plus ou moins quatre mois après le semis. Vous pourrez donc espacer les récoltes en espaçant les semis bien que l’intérêt ne soit pas valable dans le sens où les graines se conservent de longs mois au sec. Les épis doivent être parfaitement mûrs pour pouvoir les récolter. Une fois sortis du potager, les épis sont séchés dans un endroit frais, bien ventilé et peu lumineux. Une fois les épis bien secs, détachez les grains et étalez-les en caisses ajourées pour un second séchage. Pour faire éclater du maïs pop-corn, tout est une question de précision : une fois prêts pour la production, les grains doivent avoir un taux d'humidité compris entre 13 et 15%.

V) Ravageurs, maladies et qualité du grain

Ce sont des papillons qui apportent ces ravageurs puisqu’il s’agit là de leurs larves. Elles grignotent les feuilles de l’intérieur pour certains, laissant apercevoir des galeries ou des feuilles dentelées. Plusieurs solutions existent en cas d’attaque. Il s’agit d’une maladie cryptogamique causée par un champignon qui a pour effet de contaminer non seulement la plante mais aussi la future récolte qui devient impropre à la consommation.

L’effet de cette maladie est donc bien plus grave que les différents ravageurs évoqués précédemment qui ne provoque qu’un simple affaiblissement de la plante. Elle se reconnaît au feutre blanchâtre et aux stries rougeâtres sur les grains. On ne remarque cette maladie qu’assez tard puisque les grains ne sont pas visible avant la récolte. Pour l’empêcher de se déclarer, respectez l’espacement des plants, stoppez les arrosages 10 jours avant la sortie des étamines des fleurs femelles (filaments qui émerge de l’extrémité de la ‘poupée’).

VI) Production industrielle et filières

Le géant de cette production est sans conteste les Etats-Unis avec une surface d’environ 110 000 hectares. L’UE à 27 arrive en deuxième position avec 73 000 hectares. La production de maïs doux en France pour la transformation en conserve et surgelé concerne 23 000 hectares en 2020. À Bézéril dans le Gers, la société Nataïs produit ainsi près de 150 tonnes de maïs pop-corn par jour, soit 35% du marché européen.

Nataïs fournit le marché de l’Hexagone à 95%. En avril-mai, les 280 producteurs partenaires de l'entreprise sèment le maïs. La récolte a lieu en octobre-novembre, en fonction de la météo. Nataïs développe de nombreuses pratiques agroécologiques dans le respect de l'environnement : la clé, un travail simplifié du sol et la mise en place des cultures intermédiaires pour protéger le sol. Après dix ans de travail, l’entreprise a réussi à développer une alternative à l’huile de palme.

VII) Techniques de cuisson, recettes et usages

Une fois vos grains sont récoltés, faire du pop-corn est un jeu d'enfant. Une fois ceci acquis, munissez-vous d’une poêle à belle contenance et d’un couvercle en verre pour pouvoir suivre l’éclatement. Mettez ensuite une matière grasse, huile de tournesol ou beurre et chauffez-la sans qu’elle fume. Versez les grains en une seule couche dans la poêle et si voulu du sucre ou du chocolat afin de les aromatiser.

Avant de la choisir, décidez de vos besoins en toute conscience : il est tout à fait possible d’opter pour une recette sucrée réconfortante, tant qu’elle est consommée sans excès et si possible, préparée maison à partir de produits de qualité. De la même façon, il existe des mélanges salés aussi sains que savoureux pour parfumer le popcorn. Parmi les recettes standard, on trouve le sucre, le sel, le caramel, le fromage et le beurre.

Le véritable défi du popcorn tient donc à son assaisonnement, qui peut en faire un encas léger salé aussi bien qu’une douceur sucrée décadente. Le popcorn est issu d'une même variété de maïs, qui peut prendre deux formes différentes à l'éclatement. La variété papillon est la plus connue et la plus populaire. La variété champignon éclate de façon plus uniforme, créant des billes fermes, rondes et craquantes.

Recette de Pop Corn sucré - 750g

Annexe technique : expériences et observations TPE

Pour ce TPE, nous avons étudiés les différents facteurs pouvant être à l'origine du pop corn, et avons procédés par élimination. Nous avons réalisé une échelle de teinte en variant la quantité de poudre d'amidon dans une fiole jaugée de 100 mL. Amidon Eau Iodée 10-4mol.L-1. Nous avons mesuré l'absorbance de l'ensemble des solutions au spectrophotomètre. Nous avons calibré celui-ci à 400 (U.A).

Nous avons broyé 10 grains de maïs ''à éclater'' et ''classique'' à l'aide d'un mortier et un pilon. Ces grains ont été préalablement mis dans de l'eau pendant 3 jours afin de faciliter le broyage. Avant de se transformer en pop-corn les 10 graines pèsent 1.24g alors qu’une fois transformées elles pèsent 1.60g. De plus le volume du pop-corn est environ 5 fois plus grand que la graine de maïs initiale, le pop-corn est moins rigide que la graine et la couleur a changée. À vu de nez le pop corn s'est gras ... et si il a but l'huile ...

Étape	Observation
Séchage des épis	Réduction humidité à 13-15% nécessaire
Cuisson	Chauffage jusqu’à ~180°C, éclatement en 5 min
Résultat	Volume x30, texture mousseuse d'amidon expansé

Le secret : les grains en sont plus petits, leur enveloppe est plus résistante et donc joue le rôle de cocotte-minute. Le processus est identique à celui qui permet la création du polystyrène expansé. Par ailleurs, les composés d’amidon expansé (pop-corn) sont utilisés pour remplacer le polystyrène dans certains cas, comme celui d’absorbeur de chocs dans les colis par exemple.

Résumé du document TPE : Du grain de maïs au Pop Corn. Problématiques : Peut-on obtenir du Pop Corn à partir de toutes les espèces de grains de maïs, et comment obtient t-on du Pop Corn à partir de grains de maïs ? Nous avons eu 20/20 au TPE. Ce TPE est complet, il contient des protocoles expérimental complets, des photographies des expériences, une introduction, toute la mise en page est soignée, tout est prêt !!!

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