Pourquoi le thé change-t-il de couleur avec du citron ou avec le temps ?

Pourquoi le thé change-t-il de couleur avec du citron ou avec le temps ?
Par , le (édité le 12/10/2017)

Introduction

Il arrive au thé de changer de couleur sous différentes conditions. En particulier, il peut devenir:

  • marron ou plus sombre après quelques heures ou quelques jours

  • plus clair ou jaune quand on rajoute du jus de citron

Découvre ici pourquoi, expériences à l'appui.


Pourquoi le thé noir devient-il jaune quand on ajoute du jus de citron?

Ajoute une cuillère de jus de citron dans un thé noir et mélange. Il deviendra surement plus clair. Une réaction chimique se produit, c'est-à-dire qu'au moins un des composés sombres du thé est transformé en un composé plus clair.

Pourquoi? Les feuilles de thé contiennent des dizaines de milliers de composés moléculaires. Environ un tiers d'entre-elles sont des polyphénols, une famille de molécules ayant plusieurs groupes "phénol". Les phénols sont des acides faibles, c'est-à-dire qu'ils peuvent, lorsqu'ils sont en solution dans l'eau, se séparer d'un proton quand la solution est basique (l'opposé d'acide). Ainsi, en fonction du degré d'acidité (pH) de la solution les polyphénols vont avoir tendance à être sous une forme protonée en milieu acide ou déprotonée en milieu basique. Lors de la fabrication d'un thé noir, les polyphénols des feuilles sont oxydés, notamment pour former des théarubigines (qui sont des polyphénols). Les théarubigines sous leur forme déprotonée sont très colorées (rouges foncées), mais pas sous leur forme acide. En se protonant quand on rajoute du citron dans le thé, le thé devient donc plus clair.

Le thé noir peut donc être utilisé comme indicateur de pH. Dans la figure ci-dessous, quatre échantillons de thé identiques (photo du dessus) sont rendus acides ou basiques en ajoutant respectivement du citron ou du bicarbonate de soude. Sur la deuxième image, les bols acides (deux bols de gauche) sont devenus clairs, alors que le bol basique (droite) est devenu plus foncé.

Ajout de citron et de bicarbonate de soude dans du thé noir
Ajout de citron et de bicarbonate de soude dans du thé noir. Quatre bols de 150 mL de thé sont préparés (haut). Du citron (acide) ou du bicarbonate de soude (basique) est alors ajouté et mélangé (bas). De gauche à droite: 1 cuillère à café (c.c.) de citron, 1/2 c.c. de citron, rien, 1/2 c.c. de bicarbonate de soude.

Une indication supplémentaire que le changement de couleur est du à une réaction acido-basique est que le phénomène est réversible. En rajoutant par example dans le deuxième bol avec citron du bicarbonate de soude, on peut repasser par la couleur initiale du thé, et même le rendre plus foncé, comme le quatrième bol:

Réversibilité de la réaction avec le citron
Après avoir réalisé l'expérience précédente, du bicarbonate de soude est ajouté au deuxième bol (initialement acide) pour le rendre basique. Avec 2.5 c.c. de bicarbonate, on obtient la couleur foncée du bol de droite (basique).

Le thé noir est donc un véritable indicateur coloré de pH!


Pourquoi le thé vert devient-il marron avec le temps?

Certains thés verts, généralement ceux de bonne qualité, se comportent différemment du thé noir, car en leur ajoutant du citron, rien ne se passe dans l'immédiat. Dans la fabrication du thé vert, les feuilles sont moins oxydées que pour la fabrication du thé noir. Il y a alors moins de composés comme les théarubigines colorées et le thé vert est donc naturellement plus clair. Or, ces molécules étaient responsables du changement de couleur du thé noir en fonction de l'acidité, et leur absence dans le thé vert fait que sa couleur est peu sensible à l'acidité.

Par contre, laisser un thé vert pendant plusieurs jours sur une table le rend marron. Il y a là aussi une réaction chimique en jeu, mais pas la même que la réaction acide-base dans le thé noir. Pour déterminer ce qui se passe, il faut faire des expériences! Dans la première rangée de bols ci-dessous quatre thés verts ont été préparés. Le premier bol est laissé à l'air libre, le deuxième est recouvert d'un film plastique, le troisième a été mélangé à un peu de citron et le quatrième contient du citron et est recouvert. La deuxième photo sur la figure ci-dessous montre les bols après 24 heures.

Évolution de la couleur du thé vert avec le temps
Évolution de la couleur d'un thé vert avec le temps. (Haut) De gauche à droite: thé pur (200 mL) non couvert, thé pur recouvert d'un film plastique, thé avec 2 c.c. de jus de citron non couvert, thé avec 2 c.c. de jus de citron et couvert. (Bas) Bols après 24 heures.

Seul le bol de gauche est significativement plus foncé. Le fait que le film plastique protège du changement de couleur indique que la réaction qui a lieu a besoin d'oxygène. (L'air contient principalement de l'azote et de l'oxygène, mais l'azote est très peu réactif.) On a donc une réaction d'oxydation. Contrairement à la réaction acide/base du thé noir, la réaction d'oxydation est irréversible et ajouter du citron dans le bol de gauche qui est devenu marron n'éclaircit pas sa couleur. Vu les expériences avec le thé noir (qui est déjà oxydé, et qui s'éclaircit en rajoutant du citron), cela signifie aussi que l'oxydation du thé vert a créé principalement d'autres composés colorés que des théarubigines.

Enfin, les deux bols de droite de la figure ci-dessus ne changent pas de couleur, y compris celui qui est découvert. Le citron protège de l'oxydation, de la même manière que des pommes coupées ne deviennent pas marron quand on leur ajoute un peu de jus de citron. La raison est que la plupart des plantes contiennent une enzyme, polyphénol oxydase, qui catalysent (favorisent) les réactions d'oxydations. Ceci ne se produit pas dans les cellules saines d'une plante car les composés oxydables sont protégés et hors de contact de l'oxygène de l'air, mais dès que les cellules des plantes se cassent et libèrent leur composés, ceux-ci sont exposés à l'air, et l'action de l'oxygène et du polyphénol oxydase démarrent l'oxydation. Or, ces enzymes sont elles-même sensibles à leur environnement et peuvent être désactivées de différentes manières, en particulier par du jus de citron, qui augmente l'acidité. Avec le citron, il est souvent mentionné que la vitamine C qu'il contient (qui est un antioxydant) permet aussi de ralentir l'oxydation. Il semble que cet effet soit en réalité minime, car il faudrait au moins 0,5 % en masse de vitamine C pour avoir un effet, et le citron pur a déjà une concentration en dessous de 0,5 % en vitamine C (42.6 mg pour 100 g).


Revenons-en au thé noir

Les expériences avec le thé vert montrent que l'on peut, avec le temps, oxyder le thé. Or le thé noir n'est généralement pas entièrement oxydé quand on l'achète, et il devrait donc être possible de le noircir encore plus en présence d'oxygène. En laissant évoluer les bols de la première expérience pendant 24 heures, on voit en effet un noircissement dans tous les bols, sauf celui de gauche, qui est acide.

Changement de couleur avec le temps de thé noir
Changement de couleur du thé noir avec le temps. Les quatre bols des tests acide/base effectués ci-dessus sont représentés juste après l'expérience acide/base (image du haut) et après 24 h (image du bas).

Conclusion

Le thé subit naturellement des réactions d'oxydations qui conduisent généralement à le rendre plus sombre. Une partie des réactions ont lieu lors du processus de fabrication du thé, et le thé noir est notamment plus oxydé que le thé vert. Mais les réactions peuvent cependant continuer après infusion. Celles-ci sont lentes, ont besoin d'oxygène et sont aidées (catalysées) par des enzymes contenues naturellement dans le thé, comme des polyphénols oxydase. L'oxydation peut être stoppée en protégeant le thé de l'oxygène de l'air et est fortement ralentie en désactivant les polyphénols oxydase, ce qui peut se faire en acidifiant le thé.

Enfin, parmi les composés oxydés du thé, certains comme les théarubigines sont très colorés et l'intensité de la couleur dépend de l'acidité de la solution: c'est pour cela que le thé noir devient plus clair quand on rajoute un peu de citron dedans.


Références