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Parmi les élèves des écoles primaires du monde entier, un passe-temps plus « non conventionnel » a discrètement émergé : élever de l'eau malodorante .

L'eau puante fait référence à diverses choses dans la vie, y compris les excréments, l'urine, les insectes morts, les restes, les fruits, les boissons, etc., à condition qu'il s'agisse de tout ce à quoi les élèves du primaire peuvent penser et obtenir, conservé dans une bouteille scellée. Après un certain temps, ces substances commencent à pourrir, à produire une odeur nauséabonde et certaines peuvent même exploser. Les élèves du primaire s’intéressent beaucoup à ce phénomène et le considèrent même comme une sorte de jeu de développement.

L'eau puante soulevée par un camarade de classe de Nanyu (Source : camarade de classe de Nanyu, autorisé)

Permettez-moi d’abord d’énoncer la conclusion :

Ne pas augmenter

Élever de l’eau malodorante n’est pas une chose amusante, cela comporte des risques pour la sécurité et la santé, alors n’essayez pas. Si vos enfants en sont atteints, vous pouvez lire cet article avec eux et gérer ensemble l’eau puante.

Parlons maintenant des raisons pour lesquelles l’eau malodorante sent mauvais du point de vue de la fermentation. Où est le danger ? Et comment faire la bonne fermentation.

Pourquoi l’eau malodorante devient-elle encore plus odorante en vieillissant ?

La principale façon de produire de l’eau malodorante est la fermentation microbienne. L’odeur est produite au cours du processus parce que les micro-organismes libèrent divers composés volatils lors de la décomposition de la matière organique. Ces composés ont souvent de fortes odeurs. Différentes matières organiques produisent différents gaz lorsqu'elles se décomposent :

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Décomposition des protéines

Lorsque les micro-organismes décomposent les protéines, ils produisent de l’ammoniac, du sulfure d’hydrogène et divers composés aminés. Ces composés ont souvent une odeur forte et rance. Par exemple, le sulfure d’hydrogène sent les œufs pourris, tandis que les amines ont l’odeur du poisson pourri.

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Décomposition des glucides

Au cours du processus de fermentation, les glucides sont décomposés en acides gras à chaîne courte, en alcools et en esters. Bien que certains de ces composés puissent avoir des odeurs aromatiques, dans certains cas, ils peuvent également produire des odeurs acides et fermentées désagréables.

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Lipolyse

Lorsque les micro-organismes décomposent les graisses, ils produisent des acides gras volatils tels que l’acide butyrique, l’acide caproïque et l’acide caprylique, qui ont une odeur forte et acide.

Les aliments contenant des protéines, des glucides et des graisses se gâtent et produisent une odeur nauséabonde (Source : IA générée par l'auteur)

Alors, voici le premier point. La raison pour laquelle l’eau puante est si odorante est due à l’ajout d’une grande quantité de matière organique.

Cependant, il ne suffit pas d’ajouter simplement une grande quantité de matière organique à l’eau malodorante. De nombreux processus de fermentation sont réalisés dans un environnement pauvre en oxygène. Dans ce cas, les micro-organismes anaérobies (tels que certaines bactéries et levures) subissent un métabolisme de fermentation, produisant des composés odorants. Par exemple, dans les environnements anaérobies, les bactéries méthanogènes produisent du méthane et d’autres sous-produits malodorants.

Le deuxième point est que l’eau malodorante nécessite une fermentation anaérobie. Ouvrez fréquemment la bouteille pour vérifier si elle sent mauvais, car cela affectera le processus de fermentation.

De nombreux processus de fermentation sont réalisés dans un environnement pauvre en oxygène (Source : IA générée par l'auteur)

Bien entendu, l’odeur de l’eau sale est également liée au type de micro-organismes. Différents micro-organismes produiront différents métabolites au cours du processus de fermentation. Par exemple, certaines bactéries anaérobies produisent des acides gras volatils et d’autres composés odorants, tandis que les levures produisent des alcools et des esters lors de la fermentation alcoolique, qui ont parfois de fortes odeurs.

Voici deux autres exemples :

Tofu puant : L’odeur du tofu puant provient principalement de l’ammoniac et du sulfure d’hydrogène produits pendant le processus de fermentation. Au cours du processus de fermentation du tofu, les protéines sont décomposées par des micro-organismes, produisant ces composés aux odeurs fortes.

Natto : La mauvaise odeur du natto provient des polyamines (comme la putrescine et la cadavérine) et de l'ammoniac produits par les bactéries (principalement Bacillus subtilis) pendant le processus de fermentation lorsqu'elles décomposent les protéines du soja.

Pourquoi l’eau malodorante explose-t-elle ?

Au cours du processus de fermentation, les micro-organismes décomposent les substances organiques (telles que les sucres, les protéines, les graisses, etc.) pour obtenir de l’énergie et produire des métabolites. Dans les environnements anoxiques, les micro-organismes effectuent une respiration anaérobie, décomposant la matière organique en petites molécules et libérant des gaz comme sous-produits. Voici quelques fermentations courantes produisant du gaz :

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Fermentation alcoolique

La levure décompose le glucose dans un environnement anaérobie pour produire de l’alcool et du dioxyde de carbone.

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Fermentation lactique

Certaines bactéries lactiques produisent de l’acide lactique et du dioxyde de carbone lorsqu’elles décomposent les sucres.

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Fermentation anaérobie

Certaines bactéries anaérobies, comme les méthanogènes, produisent du méthane et du dioxyde de carbone pendant la fermentation.

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Réduction des nitrates

Certaines bactéries sont capables de réduire les nitrates en azote gazeux ou en protoxyde d’azote, qui sont libérés au cours du processus de fermentation.

La raison des explosions lors de la fermentation en bouteille est que pendant le processus de fermentation, les micro-organismes décomposent la matière organique pour produire des gaz (tels que le dioxyde de carbone et le méthane). Dans une bouteille scellée, ces gaz ne peuvent pas s’échapper, ce qui fait que la pression interne continue d’augmenter. Lorsque la pression dépasse la limite de tolérance de la bouteille, celle-ci explose. Ce risque est particulièrement élevé lors d’une fermentation rapide et lors de l’utilisation de récipients non résistants à la pression, ce qui présente un danger direct pour la sécurité.

Arrêtez de produire de l'eau malodorante, cela peut causer de graves dommages

De nombreux principes permettant de conserver l’eau malodorante sont abordés ci-dessus. L'objectif est de populariser les principes de fermentation pour garder l'eau malodorante auprès de tous, petits et grands. Il n’est vraiment pas recommandé à tout le monde de conserver de l’eau malodorante. Après tout, conserver une eau malodorante comporte de nombreux dangers. Voici quelques exemples simples :

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Infections des voies respiratoires

Lors du processus de création d’eau malodorante, un grand nombre de bactéries et de champignons se multiplient. Une fois le contenant explosé, ces micro-organismes formeront des gouttelettes et pénétreront dans l’air. Si les gens inhalent ces gouttelettes, des micro-organismes tels que des bactéries et des champignons pénètrent dans les voies respiratoires et provoquent une infection. Dans les cas bénins, il peut provoquer des symptômes tels que la toux et des maux de gorge, tandis que dans les cas graves, il peut induire des maladies respiratoires graves telles que la pneumonie.

Schéma d'une infection fongique dans les poumons (Source : IA générée par l'auteur)

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Infection locale

Si de l’eau malodorante éclabousse accidentellement les yeux et entre en contact avec la muqueuse, cela provoquera une infection locale. Les yeux sont une partie sensible. Lorsqu'ils entrent en contact avec de l'eau malodorante contenant un grand nombre de bactéries, cela peut provoquer des infections oculaires telles que la conjonctivite, qui se manifeste par des symptômes tels que des rougeurs, des gonflements, des larmoiements et des douleurs. Dans les cas graves, la vision peut également être affectée.

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Infection intestinale

Si vous ingérez accidentellement des matières liquides ou solides contenues dans l’eau malodorante, cela peut également provoquer des infections gastro-intestinales. L’eau malodorante contient un grand nombre de micro-organismes nocifs. Une fois que ces micro-organismes pénètrent dans les intestins, ils détruisent la flore intestinale normale, provoquant des symptômes gastro-intestinaux tels que des douleurs abdominales, de la diarrhée et des vomissements. Dans les cas graves, ils peuvent provoquer des maladies intestinales plus graves.

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Blessure mécanique

L'explosion d'un conteneur libère non seulement des micro-organismes nocifs, mais provoque également des dommages mécaniques. Les fragments volants peuvent provoquer des égratignures sur la peau, des blessures aux yeux, etc. En particulier lorsqu'une bouteille en verre explose, les fragments volent à grande vitesse, ce qui peut facilement provoquer de graves coupures ou perforations. Si des parties fragiles comme les globes oculaires sont endommagées, cela peut entraîner une perte de vision, voire la cécité.

Finalement, même si personne n’est directement blessé, n’est-il pas dégoûtant qu’une bouteille d’eau puante explose ?

À quoi ressemble le processus de fermentation réel ?

Maintenant que nous comprenons les principes et les dangers de l’eau fétide autofermentée, développons-la et parlons de ce qu’est la fermentation régulière. Ne pensez jamais que la fermentation microbienne ne peut produire que des déchets comme de l’eau malodorante. L’ingénierie de la fermentation est omniprésente dans notre vie quotidienne. De nombreux aliments et boissons que nous connaissons et aimons sont fabriqués grâce à des processus de fermentation.

Par exemple, le yaourt, le pain et le fromage du petit-déjeuner, la sauce soja et le vinaigre couramment utilisés en cuisine, le kimchi du dîner et même la bière et le vin rouge lors des fêtes sont tous le résultat de l’ingénierie de la fermentation. La fermentation donne non seulement à ces aliments une saveur et une texture uniques, mais elle améliore également leur valeur nutritionnelle et leurs bienfaits pour la santé.

Bien sûr, le projet de fermentation en lui-même n'est pas aussi simple que de fabriquer de « l'eau puante ». Le processus de fermentation nécessite des conditions spécifiques pour garantir que les micro-organismes peuvent se développer et se métaboliser efficacement, produisant ainsi des produits fermentés de haute qualité.

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Température appropriée

Différents micro-organismes ont une croissance et une activité de fermentation optimales à différentes températures. En général, la levure fermente mieux à des températures comprises entre 20 et 30 °C, tandis que les bactéries lactiques fonctionnent mieux dans une plage de températures comprise entre 30 et 40 °C.

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Environnement de pH approprié

Les micro-organismes ont des exigences de pH spécifiques pendant le processus de fermentation. La fermentation des levures se produit généralement dans une plage de pH de 4,0 à 6,0, tandis que les bactéries lactiques se développent mieux dans un environnement de pH de 5,0 à 6,5. En ajustant le pH du milieu de culture, l’efficacité de la fermentation peut être optimisée.

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Besoins en oxygène

Différents types de fermentation ont des besoins en oxygène différents. La fermentation aérobie (comme la fermentation de l'acide acétique) nécessite suffisamment d'oxygène, tandis que la fermentation anaérobie (comme la fermentation de l'éthanol) doit être réalisée dans un environnement sans oxygène. Une aération et un contrôle de confinement appropriés sont des étapes essentielles du processus de fermentation.

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Apport nutritionnel

Les micro-organismes ont besoin de nutriments tels que des sources de carbone, des sources d’azote, des vitamines et des minéraux pour maintenir leur croissance et leur métabolisme. Le milieu de culture doit contenir suffisamment de glucose, d’acides aminés, de vitamines et de sels inorganiques pour répondre aux besoins nutritionnels des micro-organismes.

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Prévenir la contamination

Une opération aseptique doit être maintenue pendant le processus de fermentation pour éviter la contamination par des bactéries étrangères. L’utilisation d’équipements stériles, de milieux de culture stériles et de procédures opératoires strictes sont des mesures efficaces pour prévenir la contamination.

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Temps de fermentation approprié

Les différents processus de fermentation prennent des temps différents. Un temps de fermentation trop long ou trop court affectera la qualité du produit final. En surveillant le gaz produit, l’acidité et d’autres indicateurs pendant le processus de fermentation, le temps de fermentation optimal peut être déterminé.

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Mélange homogène

Afin de garantir que les micro-organismes sont répartis uniformément dans le milieu de culture et d'obtenir un apport uniforme en nutriments et une décharge de métabolites, une agitation et un mélange appropriés sont généralement nécessaires pendant le processus de fermentation.

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Gestion du stress

Dans certains processus de fermentation, en particulier la fermentation anaérobie, le contrôle de la pression à l’intérieur du récipient est également essentiel. Une pression excessive inhibera la croissance des micro-organismes, tandis qu'une réduction appropriée de la pression peut améliorer l'efficacité de la fermentation.

Résumer

L’intérêt des élèves du primaire et du secondaire pour l’élevage d’eau malodorante découle de nombreuses raisons, qui peuvent inclure une mentalité un peu espiègle, mais aussi la curiosité pour les activités des micro-organismes dans la nature, le désir d’explorer la complexité de l’écosystème et la joie de participer à des expériences et des observations. Cet intérêt reflète l’esprit naturel d’exploration et le désir d’apprendre des enfants et constitue un bon début pour l’éducation scientifique.

Nous ne devons pas décourager la curiosité des enfants, mais nous devons également profiter de cette occasion pour leur rappeler que lorsqu'ils réalisent des expériences scientifiques, ils doivent clarifier le but de l'expérience, comprendre les connaissances et les théories de base, contrôler les conditions expérimentales, utiliser un équipement approprié et, surtout, assurer la sécurité. Sinon, les tentatives aveugles ne mèneront pas à une véritable connaissance, et les opérations imprudentes conduiront à des accidents et à des problèmes.

Planification et production

Auteur : Denovo, PhD en chimie analytique

Critique de 丨Liang Chengzhu, chercheur au Centre de technologie douanière de Qingdao

Planification丨Ding Zong

Rédacteur en chef : Ding Zong

Relu par Xu Lailinlin