dimanche 24 mai 2015

Si je faisais un TPE ou un TIPE

Un travail personnel encadré ?  Un travail d'initiative personnelle encadrée ? Ces deux exercices sont proposés aux élèves respectivement en classe de Première ou de préparation aux écoles d'ingieurs, et la gastronomie moléculaire, d'une part, la cuisine moléculaire ou la cuisine note à note, d'autre part, attirent de nombreux élèves, qui m'interrogent donc à propos de sauce mayonnaise, de soufflé, de perles d'alginate, etc. Les mêmes sujets reviennent sans cesse, et j'ai déjà discuté la question du manque d'originalité, en signalant qu'un sujet rabâché n'est pas condamné pour  autant... si le candidat fait quelque chose d'original, et montre en quoi ce qu'il fait ne provient pas d'un des innombrables sites qui ont traité le sujet. Ici, je cherche à considérer la question, en prenant le cas terrible de la sauce mayonnaise, sans doute la plus étudiée des préparations dans les TPE ou les TIPE. 

Première faute à ne pas faire : choisir un sujet trop vaste. Première option à bien prendre : choisir un phénomène. 

J'ai déjà expliqué souvent que les TPE ou TIPE sont en réalité des exercices où l'on demande aux  élèves de montrer qu'ils savent appliquer le savoir qu'ils ont à des cas concrets (puisque les élèves disent préférer du concret). Et, selon les textes officiels, l'exercice vise à mettre en oeuvre la méthode scientifique, laquelle passe par (1) identification d'un phénomène, (2) quantification dudit phénomène, (3) réunion des données en "lois" synthétiques, (4)  proposition de mécanismes compatibles quantitativement avec les lois, (5) recherche d'une  prévision déduite de la "théorie" (l'énoncé de l'ensemble des mécanismes), (6) test expérimental de la prévision théorique, et l'on boucle à l'infini, puisqu'une théorie est toujours insuffisante. 

Cette description permet à la fois de comprendre que la science n'a pas de fin, mais, également, elle conduit à comprendre que n'importe quelle phrase théorique mérite une exploration. A propos de la mayonnaise ? On a dit que les phospholipides du jaune d'oeuf étaient responsable de l'émulsification, c'est-à-dire de la dispersion de l'huile, en gouttelettes, dans l'eau apportée par le jaune (50 % du jaune) et par le vinaigre (jusqu'à 94 %). Puis on a découvert que les protéines étaient plus importantes, au point que l'on peut  faire une sauce émulsionnée sans jaune, mais avec seulement du blanc, lequel est fait de 90 % d'eau et de 10 % de protéines. Que faire, maintenant ? Considérer des cas où cette description théorique est prise en défaut, comme par exemple quand une émulsion se déstabilise, parce que des solutés de l'huile migrent à la surface des gouttelettes d'huile, et en chassent les protéines. Ou bien faire la chasse aux adjectifs (les protéines étaient plus "importantes") pour les remplacer par la réponse à la question "Combien ?". 

Mais je m'aperçois que je vais bien trop vite, et qu'il y aurait lieu, de façon plus coordonnée -en vue d'aider nos jeunes amis-, de repartir de la question : soit un élève qui a décidé d'étudier la mayonnaise pour son TIPE ou son TPE ; que pourrait-il faire ? 

Commencer par identifier un phénomène, donc. La confection de la mayonnaise ? Un sujet bien trop vaste, puisqu'il y a beaucoup trop de phénomènes. Analysons, en effet. Supposons que nous partions d'un oeuf. Nous le "clarifions" : la rupture de la coquille est un premier phénomène. Puis nous séparons le jaune du blanc. Si le jaune, qui est "liquide", peut se séparer, c'est qu'il est pris dans une membrane, comme on s'en aperçoit en piquant un jaune  avec une épingle, et en laissant couler doucement le jaune par le trou. Comment cette membrane se rompt-elle qvuand on "touille" le jaune dans le bol ? Puis on ajoute du vinaigre au jaune : là, il est bon de savoir que le jaune est fait de "granules" (visibles au microscope optique) dispersés dans un plasma, de sorte que se pose la question de savoir comment le vinaigre et le jaune se mêlent. Le plasma est-il seulement dilué par le vinaigre ? Les granules sont-ils modifiés ? Passons à l'ajout d'une goutte d'huile qui est battue par le fouet : comment une goutte au contact d'un fil du fouet se divise-t-elle ? 

Et ainsi de suite : on voit que l'analyse de la sauce mayonnaise  se divise en un nombre considérable de phénomènes... et que le sujet "la sauce mayonnaise" est bien trop vaste ! 

Autre écueil : vouloir faire de la recherche scientifique, lors de ces travaux de TPE ou de TIPE. En effet, les élèves méconnaissent le fait que nos connaissances sont bien trop faibles, et qu'ils vont rapidement buter  sur la limite des connaissances actuelles. Par exemple, la division d'une  goutte d'huile par le fil du fouet est un problème très difficile de physique des fluides. Or les textes officiels ne demandent pas aux élèves de faire de la recherche scientifique, mais seulement d'explorer les phénomènes. Ce serait déjà merveilleux, pour ce cas de division de la gouttelette, s'ils comprenaient la physique qui est mise en oeuvre pour décrire le phénomène. Oui, on leur propose de faire une expérience à propos du phénomène exploré, mais certainement pas une expérience qui mette en oeuvre des faisceaux de neutrons, par exemple. A eux d'imaginer ou de reproduire des expériences qui sont à leur portée. Par exemple, on pourrait très bien imaginer un petit dispositif qui mette en évidence l'effet de la vitesse de passage du fouet dans la goutte d'huile, avec une interprétation du phénomène prise à des publications scientifiques déjà publiées. Cette option aurait le mérite de conduire nos jeunes amis à travailler pour comprendre les publications, grâce à la formation qu'ils ont déjà. 

Car c'est là un point important de ces travaux : on demande aux élèves de faire état des connaissances qu'ils ont reçues, de mettre en oeuvre toutes ces lois P = m.g, U  =  R. I dans des cas concrets. Répétons que le but n'est pas qu'ils produisent de la connaissance scientifique, même s'ils en sont en réalité capables. On leur demande de faire un beau travail soigneux, intelligent, cohérent, organisé... Tout cela est dans les textes officiels : pourquoi se lancer sans les regarder d'abord ? 


"Je ne sais pas inventer..."

La question de la créativité ou de l'innovation est lancinante, mais je m'en suis largement expliqué dans mon livre Cours de gastronomie moléculaire N°1 : Science, technologie, technique (culinaires) : quelles relations ? (Quae/Belin)  : ce livre est un manuel pratique d'innovation, en ceci qu'il introduit une méthode quasi automatique pour y parvenir. Plus généralement, les "méthodes" sont des méthodes qui nous portent : il nous suffit de les mettre en oeuvre. Et voilà pourquoi, pour les étudiants, je propose que les parties "Informations" des cours soient sans intérêt, alors que les notions, concepts, méthodes sont les outils qu'ils doivent apprendre à utiliser. 

En science, aussi, cette question de la "créativité" est sans cesse discutée, et de très nombreux collègues ont souvent évoqué devant moi la difficulté d'avoir des questions de recherche, à moi qui, hélas, en déborde, au point que je propose de penser que le principal problème  n'est pas de trouver une question de recherche, mais plutôt de savoir sélectionner (voir des billets précédents, notamment à propos de bonnes pratiques en sciences de la nature, et tout particulièrement à propos de la première étape du travail) quelle question de recherche a un potentiel suffisant pour conduire à la découverte. Et en cuisine ? Il y a un étrange paradoxe, à savoir que les cuisiniers suivent les recettes... alors que ces dernières sont bien impossibles à suivre, comme je l'avais largement montré dans mon livre Révélations gastronomiques (Belin) : les quantités font tout, mais impossible de décrire la quantité de cannelle, tant cette dernière est "concentrée" ; impossible de décrire même la quantité de farine, puisque ces dernières absorbent l'eau très différemment selon leur teneur exacte en "gluten", par exemple ; impossible de prescrire un goût, quand une asperge de début de saison ne ressemble pas à une asperge de fin de saison, quand la qualité des produits est si essentielle et si variable. De cette variabilité résulte souvent l'échec des recettes. 



Pour en revenir à la créativité, je propose aujourd'hui de partir d'une déclaration qui m'a été "offerte" par quelqu'un que j'invitais à participer au Septième Concours international de cuisine note à note : "En cuisine je ne sais pas inventer. J'ai besoin d'avoir une recette toute faite que je suis à la lettre. Je ne m'y connais pas assez pour me permettre d'inventer."

Merveilleuse déclaration, qui me conduit aussitôt à inviter tous mes amis à lire ou à relire l'extraordinaire Thééthète de Platon (je n'en dis pas plus : ce qui ont lu le dialogue savent ce qu'il y a dedans, en substance, et les autres auront le plaisir de le découvrir). 

Repartons de l'observation : "En cuisine, je ne sais pas inventer". J'ai bien peur que cette déclaration ressemble à l'observation que je me faisais alors que je finissais mes études de chimie physique, et que je me disais : "Nos prédécesseurs ont découvert la relativité générale, la mécanique quantique... Que nous reste-t-il à faire ? Dans un billet précédent, j'ai bien expliqué que chaque déclaration théorique peut être réfutée, de sorte que la science n'aura jamais de fin, et que les questions scientifiques fourmillent, de sorte que mon sentiment de fin d'études était tout à fait déplacé, et faisait surtout état de mon insuffisance épistémologique (mais, aussi, de celle de mes enseignants, puisque nous étions quasiment toute la promotion à partager mon sentiment). Oui, si, étudiant, nous avons le sentiment de ne pas savoir "inventer", c'est bien que nos études ne nous ont pas donné le sentiment que, au contraire, nous avons tout en main pour le faire. Et voilà aussi pourquoi les TPE et le TIPE sont d'essentiels outils pédagogiques, qui doivent contribuer à éviter aux étudiants d'avoir ce sentiment. 

Bref,  en cuisine, comment inventer ? La question est vaste, et je propose de ne pas traiter la question de deux façons : 

- d'abord, en partant d'un lot d'ingrédients classiques

- ensuite, en partant des composés donnés aux concurrants du Concours de cuisine note à note. 



A partir d'ingrédients classique, nous pourrions nous donner de la viande de boeuf et des carottes. Qu'en faire ? De la viande de boeuf peut être divisée et servie crue (pas besoin de connaissances particulières pour savoir que les tartares existent) ou être cuite entière ou divisée. Cuite ? Elle peut être  bouillie, pochée, sautée, braisée, rôtie... Tout dépend en réalité de quelle viande il s'agit : tendre (à griller, donc) ou dure (à braiser) ? Pour les carottes, même question, mêmes réponses. Puis se pose la question de savoir si nous voulons cuire ensemble carottes et viande, ou si nous préférons les cuire séparément et les réunir ensuite. Les deux options sont possibles, mais on comprend que la cuisson simultanée est plus "paresseuse", ou "économe", selon le point de vue. Reste la question de savoir quels autres ingrédients ajouter... si nous en avons l'envie. Du  sel, poivre, bouquet garni ? Cela est presque un catéchisme, mais, au fond, pourquoi ?
Je propose plutôt de penser que tout est possible et que seul notre goût compte ! Le sel est effectivement utile, sensoriellement, parce qu'il interagit avec les autres récepteurs de la saveur, rehausse les sucrés (dans la carotte, il y a les trois sucres glucose, fructose, saccharose) et affaiblit les éventuelles amertumes, mais aussi parce qu'il conduit au relargage plus intense des composés odorants, de sorte que les plats prennent du "goût". Le poivre ? Il a sa raison d'être, notamment parce qu'il stimule les récepteurs trigéminaux (les piquants, les frais), et le cuisinier alsacien dit bien que, pour un plat, il faut une partie de violence, trois parties de force, neuf parties de douceur. Le poivre apporte de la violence, et l'on devra sans doute recourir à un brunissement des viandes ou des carottes pour faire de la force, si l'on n'ajoute pas d'autres ingrédients. Mais au fait, pourquoi ne pas ajouter, ail, oignons, échalotes, poireaux, etc.? Aucune loi ne nous l'interdit. D'ailleurs, aucune loi n'interdit d'ajouter du sucre dans le plat qui semble condamné à être salé... alors que nous pourrions faire un dessert. Oui, un dessert avec de la viande... Pour "inventer", pour être créatif, on voit donc une règle : ne jamais supporter les règles, et les utiliser, même, pour les prendre à rebours. 

Dépassons le cas particulier de la viande de boeuf et des carottes. Plus généralement, soit des ingrédients I1, I2... In ; qu'en faire ? Chaque ingrédient peut être divisé et transformé individuellement. Ce qui conduirait à des Ii,1, Ii,2... Ii,k, et donc à des assemblages de la forme I1,α, I2,β... In,ξ. Les transformations ? Nous les avons évoquées. Les ingrédients ? Soit nous regardons ce que nous avons dans le réfrigérateur et le garde manger, soit nous allons au marché, et nous établissons une liste.  Ce n'est pas le choix qui manque, bien au contraire : c'est l'abondance, l'excès de choix. Il nous faut un critère pour choisir, et tout critère convient, entre le lancer de dé, ou l'analyse physiologique, ou l'analyse de modes...



Passons maintenant aux ingrédients de la cuisine note à note, en restant sur les ingrédients dont disposaient les concurrents du Troisième Concours international de cuisine note à note. Il y avait des protéines, des polyphénols, de l'octénol. Les protéines ? Elles coagulent quand elles sont chauffées en présence d'eau, mais on sait que  leur pyrolyse conduit à des goûts puissants. Les polyphénols ? Ajoutés à de l'eau, on dirait un début de sauce au vin. L'octénol ? Un puissant goût de sous-bois, de champignons. Je ne sais pas pourquoi, mais cela me fait penser à de la viande avec une sauce au vin et des champignons. Par exemple, grillons quelques protéines pour  leur donner un goût de viande grillée. Puis ajoutons ces protéines pyrolysées à des protéines non transformées et à de l'eau, à  raison de 50  pour cent de chaque ingrédient, histoire de faire comme dans les viande. Faisons une galette épaisse que nous salons, poivrons, et cuisons pour faire coaguler. Nous obtenons une  galette qui a la consistance d'une viande. Divisons en cubes, puis mettons ces cubes dans une "sauce" faite d'eau, de polyphénols, d'un peu d'octénol, de glucose et de saccharose (puisque les végétaux apportent toujours ces sucres), ajoutons des protéines dans la sauce, comme nous le ferions avec du jaune d'oeuf ou avec la gélatine d'un pied de veau, et cuisons en touillant, afin que la coagulation des protéines dissoutes épaissise la sauce. Ca y est, nous avons un plat. 



La morale de toute cette affaire ? C'est que n'importe qui peut arriver à cette proposition -et à mille autres- avec des connaissances élémentaires, à savoir que les protéines peuvent coaguler, que les végétaux apportent  des saccharides, disons des sucres, que les viandes sont faites d'autant de protéines que d'eau. Rien de difficile. 

Oui, ce qui manque, c'est donc  la méthode, et je propose que  cette méthode soit le "soliloque"... mais c'est là un point que je devrai évoquer plus tard, dans un autre billet. 


Des confusions



Lors de notre dernier séminaire de gastronomie moléculaire, il a été fait état du message que j'avais émis urbi et orbi,  à propos de la confusion entre mousses et émulsions. Les participants du séminaire semblaient contents de ce billet parce qu'il semblait dclair, donnait des indications simples, utiles, efficaces. 

Toutefois la discussion a été plus loin, et les participants m'ont conduit à faire état d'une liste de confusions courantes, à savoir la confusion entre arôme et odeur, la vieille croyance des cuissons par concentration ou par expansion (théorie fausse, il faut le redire !), la théorie fausse des quatre saveurs, la théorie fausse des cartes de la langue, l'umami, le "food pairing", l'omniprésence des réactions de Maillard. N'en jetons plus ! 

Ici je propose de donner des explications à ces divers propos. 



Commençons par  la différence entre arôme et  odeur. Un aliment qui a une odeur a... une odeur : cela signifie qu'il émet dans l'air des molécules odorantes. Nous percevons ces molécules de deux façons : par le nez, quand nous humons l'aliment  avant qu'il soit dans la bouche, puis une deuxième fois par les fosses rétronasales, qui relient la bouche au nez à l'arrière de la bouche, celles qui nous font ces sensations désagréables quand nous  "buvons la tasse". 

Les molécules odorantes sont les mêmes par les deux voies, mais les circonstances d'évaporation étant différentes, les odeurs perçues sont différentes dans les deux cas (pour des raisons qu'il serait trop long d'expliquer). 

Cela étant, ce sont les mêmes molécules, et elles ne sont pas toujours aromatiques, puisque, en français, le mot "arôme" désigne l'odeur d'une plante aromatique, d'un aromate. Oui, ces odeurs particulières que sont les arômes sont dues à des molécules odorantes, bien sûr, mais les viandes n'ont pas d'arôme puisque ce ne sont pas des plantes aromatiques. Les viandes ont... une odeur. Idem pour le vin, dont l'odeur  n'est pas l'arôme, mais ce que l'on nomme le "bouquet". Idem pour les légumes, telles les carottes, etc. 

Cessons donc d'utiliser le mot "arôme" à tout bout de champ et, quand nous aurons fait le ménage devant notre porte, nous pourrons aller combattre l'emploi du mot "arôme" pour désigner des préparations de l'industrie que l'on devriat nommer des compositions ou des extraits odoriférants. Je n'ai rien contre ces préparations qui sont parfois merveilleuses... sauf que je critique leur nom, qui est fautif et que je condamne absolument, parce qu'il crée de la confusion, et qu'il est en réalité déloyal :  une composition ou un extrait contenant des molécules odorantes, ce n'est pas l'odeur d'une plante aromatique, et ce n'est donc pas un arôme. Combattons la réglementation actuelle ! 



A propos des prétendues quatre saveurs, maintenant. Cette théorie date d'un autre siècle, et elle est complètement fausse : la réglisse n'est si salée, ni sucrée, ni acide, ni amère ; sa saveur due à l'acide glycirrhizique est... réglisse. Le bicarbonate de sodium a une saveur douceâtre et savonneuse. L'éthanol a une saveur originale, en plus d'être brûlant et odorant. Et ainsi de suite.  Les physiologistes, qui savent ce dont ils parlent, répètent depuis des décennies la vérité, à savoir qu'il n'y a pas quatre saveurs, mais sans doute une infinité. Da'illeurs, il n'y a pas un amer, mais plusieurs, ce que démontrent les études d'électrophysiologie sensorielle, où l'on suit la libération d'ions calcium  par des cellules réceptrices que l'on stimule : deux composés dits "amers" ne stimulent pas les mêmes cellules. Idem pour les acides, les sucrés, etc. Il faut parler des amers, des acides, des sucrés... Tout cela est parfataitement connu de la physiologie et c'est donc être très ignorant que de répéter la théorie des quatre saveurs. Evidemment, c'est encore plus grave de l'enseigner, mais je me réjouis que la réforme des CAP de l'hôtellerie restauration ait mis bon ordre à tout  cela. Je déplore cependant que des paresseux publient encore des manuels où la théorie fausse des quatre saveur subsiste. Aidez-moi à les combattre  : il en va de la formation des jeunes ! 



Ah, j'y pense : puisque la théorie des quatre saveur est fausse, la  carte de la langue où l'on percevrait les quatre saveurs par des zones particulières de la langue est donc également fausse. Il suffit de faire l'expérience pour  s'en apercevoir, mais l'erreur est en outre de principe ! 



La saveur umami ? Ce serait celle de l'acide glutamique, du glutamate de sodium, des inositides, et de bien d'autres composés utilisés par l'industrie pour donner de la saveur aux mets... mais ce qui alerte, c'est que les publications y voient la saveur de la plupart des mets agréables : tomates, parmesan, viandes... Bref, une panacée gustative. 

Il y aurait lieu de s'en méfier par le simple fait d'avoir énoncé le mot "panacée", qui signifie en français "qui guérit tout". Rien ne guérit tout, et il est bon de ne pas céder aux sirènes... commerciales, car c'est un fait que c'est surtout qu'une société qui vend du monoglutamate de sodium, qui promeut la saveur umami. D'ailleurs, je m'arrête aussitôt, en écrivant l'expression "saveur umami", parce que... existe-t-elle ? On peut dire "carré rond", mais à quoi bon ? Ce qui et vrai, c'est que l'acide glutamique à une saveur, tout comme un autre acide aminé nommé alanine (la saveur de l'alanine est différente de celle de l'acide glutamique), tout comme le monoglutamate de sodium, tout comme les autres acides aminés. Toutefois, si les dashi, bouillons japonais obtenus par infusion d'algues, ont une saveur qui serait umami, cette saveur ne serait pas élémentaire, puisque ces bouillons contiennent à la fois l'alanine et l'acide glutamique. Une somme ne peut  être égale à l'un de ses termes que  si elle est nulle ! Et n'est-il pas troublant que celui qui vend un produit soit celui qui promeut ses vertus ? Bref, même si  nous sommes fascinés par la culture japonaise (pourquoi, au fait ?), gardons notre raison, et refusons la saveur umami, puisqu'elle n'existe pas ! 



Le "food pairing", maintenant. Là encore, c'est une théorie fausse... promue par une société qui y a intérêt. Initialement, cette théorie stipulait que le cuisinier pouvait associer deux ingrédients si ces deux ingrédients avaient une molécule en commun. L'idée est séduisante parce qu'elle est simple... mais elle est simpliste, et fausse : les ingrédients culinaires contiennent toujours au des composés odorants en commun ! 

Face à cette critique, la société qui promouvait la théorie fausse (elle vend des "arômes alimentaires") a modifié la théorie, et stipulé que l'on pouvait associer deux ingrédients s'ils avaient des  molécules odorantes "essentielles" en commun. Un peu trop facile d'adapter l'idée à ses contradictions ! Et puis, la nouvelle théorie reste fautive... parce que l'on est bien en peine de savoir quels sont les composés odorants, sauf dans quelques cas particuliers (la vanilline de la vanille, l'eugénol pour le clou de girofle, l'octénol pour les champignons...). 

Enfin, et surtout, on ne doit pas oublier que la cuisine est une activité artistique, et que le bon artiste a tous les droits. En musique, il peut mettre un fa dièse avec un do s'il a envie (et s'il est compétent). En peinture, il peut  juxtaposer les couleurs à son gré, faire les perspectives qu'il désire  : pensons à Picasso ! En littérature, il peut  commencer une histoire par le début comme il peut la commencer par la fin. Et, en cuisine, il peut faire ce qu'il veut, sans "food pairing" qui tienne  ! 


Cuissons par concentration et cuisson par expansion : je croyais avoir tant combattu ces idées fausses que je croyais que c'était fini, mais on vient de me signaler un manuel où les auteurs -je les trouve irresponsables- continuent de propager cette théorie fausse. Pour ceux qui ignorent le débat, voici. 

Depuis un siècle environ, pour des raisons historiques que je n' ai pas encore comprises, s'est introduite l'idée selon laquelle les viandes rôties aurait  été cuites par concentration et les viande bouillies par expansion. Dans le cas du rôti, le jus, qui aurait eu peur  de la chaleur (sic !), se serait réfugié à coeur des viandes. Dans le cas des viandes bouillies, les viandes se seraient "expandues" dans le liquide. Le problème, c'est que, dans les deux cas, la viande se contracte et du jus  en sort ! Le résidu brun, sur le plat à rôtir, est dû au jus qui est sorti et a séché quand la viande s'est contractée... car c'est quelque chose de facile à voir que les viandes se contractent à la chaleur : il suffit de les peser ! Dans un bouillon, de même, une viande qui pesait initialement un kilogramme ne pèse plus que 750 grammes environ, quand le bouillon atteint l'ébullition, que l'on ait d'ailleurs plongé la viande dans de l'eau chaude ou dans de l'eau froide. Bref, il n'y a pas de concentration dans la cuisson fautivement dite par concentration, et la viande ne s'expand pas dans la cuisson fautivement dite par expansion. Raison pour laquelle le référentiel des CAP de cuisine a supprimé ces notions, et raison pour laquelle les élèves auraient le droit d'attaquer en justice des professeurs qui enseigneraient encore ces notions fausses ! 



Maillard, enfin. Là, je suis un peu fautif, malgré moi, parce que, avec mon livre Les secrets de la casserole, qui fut un best-seller, j'ai popularisé ces réactions chimiques importantes. Oui, les réactions de Maillard (plutôt, d'ailleurs que "la" réaction de Maillard) est historiquement importante, et il est également vrai qu'on la rencontre, en cuisine... mais ce qui devient cocasse, c'est quand j'en viens à m'entendre expliquer ce que c'est, par des personnes qui ne comprennent pas ce que c'est, et qui m'en donnent une description fausse. 

Les réactions de Maillard : ce sont des réactions entre des sucres "réducteurs" (pas tous les sucres, donc, et notamment pas le saccharose, ou sucre de table) et des acides aminés. Il faut dire "les" réactions de Maillard, parce qu'il y a des sucres différents : cétoses ou aldoses. Et il est vrai que, ces réactions initiales étant faites, les produits de Maillard se réarrangent, ce qui conduit à du brunissement, de l'odeur, de la saveur, du goût quoi. 

Cela étant, il n'est pas vrai  que les réactions de Maillard ne se font qu'à haute température : si le cristallin des personnes souffrant de diabète s'opacifie, c'est à cause des réactions de Maillard, par exemple. Le brunissement rapide des viandes, lui, provient d'innombrables réactions, de pyrolyse, oxydation, hydrolyse... Au lieu d'invoquer Maillard... à toutes les sauces, il faut faire preuve de discernement, et ne pas verser dans l'erreur  par ignorance. 



Je m'arrête là, non pas qu'il n'y ait plus de confusion qui courent, mais parce que ce billet est hélas très négatif, ce qui n'est pas mon habitude. L'objectif est d'être utile. Merci aussi à mes amis que je heurte bien involontairement en leur faisant prendre conscience d'erreurs où ils sont que mon objectif n'est pas de leur nuire, mais, au contraire, de les aider à penser mieux, plus justement, sur des bases plus saines. 


dimanche 17 mai 2015

Modélisations



Modélisation  

Les étudiants en classe préparatoire aux concours des écoles d'ingénieurs doivent faire des travaux d'initiative personnelle encadrée, ou TIPE. Aujourd'hui, certains me soumettent leur projet : étudier la confection de la mayonnaise, et ils me demandent notamment si une "modélisation" est possible. 

A cela, un commentaire préliminaire :  la confection de la sauce mayonnaise a fait l'objet de très nombreux travaux de TIPE ou de TPE (sans doute plusieurs centaines, voire milliers, si j'en juge aux courriels reçus). Aussi, si j'étais dans la position de faire un de ces deux travaux, j'hésiterais à retenir le sujet de la mayonnaise, car je craindrais que mes examinateurs ne me soupçonnent d'avoir fait du copier-coller des travaux qui ont été mis en ligne. Et si je décidais de faire un travail original, je le signalerais tout d'abord, et j'expliquerais en quoi le travail est original. 

Vient maintenant la question de la "modélisation", qui est probablement requise par les instructions officielles. Nos jeunes amis qui doivent faire des TIPE gagneraient  à bien comprendre que l'activité scientifique commence par l'identification d'un phénomène, puis par la caractérisation quantitative de ce dernier, après quoi on relie les données en lois et l'on cherche des mécanismes quantitativement compatibles avec ces lois, afin de produire une théorie, un modèle, que l'on cherche à réfuter par une expérience. 

De ce fait, indépendamment des mesures que l'on peut faire, il y aurait lieu de décrire le phénomène à l'aide de symboles mathématiques (en pratique, des lettres) que l'on cherche à relier (en équations, relations, lois). Par exemple, pour la mayonnaise, il y a la quantité initiale de jaune d'oeuf J, la quantité de vinaigre V, et la quantité d'huile que l'on ajoute progressivement H(t), où t représente le temps. Lors de l'émulsification, il faut donner de l'énergie E(t), et la sauce peut se caractériser par une répartition de la taille des gouttelettes d'huile D(t). 

Modéliser, c'est donc décrire formellement le phénomène, avant d'introduire des données quantitatives qui fixeront les valeurs de paramètres que l'on aura utilisés pendant la modélisation. 

Autrement dit, je réponds à mes jeunes amis que, oui, mille fois oui, il est possible de modéliser, à propos de mayonnaise ! Mieux, il n'y aurait pas de travail scientifique sans cette modélisation. 



Question subsidiaire : comment une telle question a-t-elle pu se poser ? J'y vois le brouillard intellectuel dans lequel on laisse nos jeunes amis, ou dans lequel nos jeunes amis demeurent, peut-être parce qu'ils ont zappé des informations importantes qui leur ont été données. On me connaît assez pour bien comprendre que je ne jette la pierre ni  à nos jeunes amis, ni aux  collègues, mais j'observe que, les faits étant les faits, il y a lieu de bien expliquer les diverses étapes de la recherche scientifique... mais aussi de la démarche technologique, quand on est dans une école d'ingénieurs ! 


jeudi 14 mai 2015

Des plats à noms de savants


Depuis 2000, j'ai fait nombre de propositions de mets nouveaux, auxquels je donne des noms de physico-chimistes, de chimistes ou de physiciens. Ici une liste :

Avogadro : des flans généralisés (on part d'un liquide qui a du goût, on ajoute de l'oeuf en concentration suffisante, et l'on fait cuire).
Baumés : un œuf entier « cuit » dans l'éthanol ; après plusieurs semaines, on obtient un étrange résultat.
Berzélius : le même système qu'une crème anglaise, une hollandaise ou une béarnaise… mais à partir d'un liquide et de protéines.
Braconnot : le gel que l'on obtient quand on broie des tomates crues, ou bien quand on presse un tissu végétal cru à travers un filtre et que le liquide gélifie.
Cailletet : les sorbets à l'azote liquide
Caventou : une généralisation du vert d'épinard, mais à partir de n'importe quel autre tissu végétal.
Chaptal : un blanc d'oeuf battu jusqu'à atteindre un volume considérable, par ajout d'un liquide (qui a du goût bien sûr)
Chevreul : contraste simultané des goûts
Debye : des suspensions de microgels
De Gennes : les perles d'alginate avec un coeur liquide
Dirac : une galette de protéines et d'eau qui a la composition d'une viande ; en le peignant avant cuisson, on obtient un analogue de surimi.
Faraday : la première des sauces inédites obtenues à partir d'une formule.
Fick : avec une pâte obtenue par mélange de farine et d’eau, faisons une raviole au tour d’une bille congelée, puis pochons dans l’eau bouillante : la farine s’empèsera, formant un gel « imperméable» autour du liquide décongelé.
Flory : des spaghetti d'alginates
Gauss : une sorte de millefeuille obtenu par repliement répétés d'un systèmes fait de quelques couches
Gay-Lussac : des veloutés foisonnés
Geoffroy : émulsion dans du blanc d'oeuf
Gibbs : Geoffroy cuit (émulsion gélifiée chimiquement)
graham : gels d'huile (par exemple, obtenus par séchage de gibbs)
kessel-meyer : on part de farine, d'eau et de matières grasse, on fermente cette pâte et on cuit à la vapeur.
Laplace : protéines fouettées avec de l'eau et mousse cuite
Lavoisier : royale de l'extrême
Liebig : émulsion gélifiée physiquement
Maillard : demi glaces de légumes
Mendeleiev : extractions généralisées dans l'huile, de l'alcool, à froid, à chaud
Metchnikoff : crème anglaise de fraises, avec protéines végétales
Nollets : salades artificielles
Onnes : flocons givrés (blanc d'oeuf battu et plongé dans de l'azote liquide)
Parés : cuisson d'une émulsion avec protéines
Parmentier : pain à partir d'une farine sans gluten, et ajout de gluten
Pasteur : plats où l'acide tartrique est le principe acidifiant
Péligot : caramels d'autres sucres (glucose, fructose, lactose...)
Poiseuille : un gel de feuillets liquides
Priestleys : sauce dont la liaison est due à la coagulation des protéines récupérées par broyage du poisson ou de la viande
Quesnays : pâte à choux dont l'oeuf a été remplacé par la viande ou le poisson
Roux : fromage présuré avec autre liquide que lait
Thenard : coction à l'éthanol
Vauquelin : chaptal cuit au four à micro-ondes
wöhler : sauce aux polyphénols
würtz : mousse gélifiée physiquement

dimanche 10 mai 2015

Peut-il exister de bonnes pratiques à propos de la première étape du travail scientifiques, à savoir le choix des phénomènes que l'on décide d'explorer ?

Dans notre quête des bonnes pratiques en science, nous avons proposé de considérer séparément les divers temps du travail scientifique, à savoir : 

- identifier un phénomène que l'on décide d'explorer

- le quantifier

- réunir les données en lois synthétiques

- chercher des mécanismes compatibles avec les lois trouvées

- tirer une conséquence de la théorie établie, en vue de faire un test expérimental

- faire ce test expérimental. 

Ici, nous considérons la première étape. On veut identifier un phénomène... mais lequel ? Et pourquoi le choisit-on ? La pratique scientifique, qui refuse l'arbitraire, doit identifier des raisons du choix effectué. Toutefois, souvent, nos collègues et nous-mêmes faisons des choix par "goût" : certains décident d'explorer le vivant, d'autres la matière... 

Cela, c'est pour le champ général, mais pour les phénomènes particuliers qui sont l'objet des études ? Deux attitudes (au moins) sont possibles : soit on considère que ce choix n'a aucune importance et que c'est en chemin que l'on fera la découverte, soit on pense au contraire que ce choix est crucial, puisque c'est celui qui conduira à la découverte. 

Commençons par une métaphore : supposons que nous soyons dans une contrée qui comporte des collines, des vallées, des montagnes, et que les découvertes soient les montagnes. Si nous regardons  derrière nous, nous voyons parfaitement les montagnes : ce sont les grandes découvertes du passé, la mécanique quantique, la relativité générale, le graphène, le brome, le chlore,  l'électrolyse, l'induction électromagnétique... Toutefois, regarder en arrière, c'est faire de l'histoire des sciences et non pas de la science elle-même. Notre ambition est de faire des découvertes, c'est-à-dire trouver des montagnes qui n'ont pas encore été trouvées. Ces montagnes, nous ne les voyons pas, sans quoi la question serait facile : nous nous dirigerions vers les montagnes, et le tour serait joué ; il n'y aurait pas de "découverte". Non, au contraire, nous devons identifier des montagnes que nous ne voyons pas, parce qu'une large brume couvre le paysage. 

Et là, c'est bien compliqué, car il n'est pas dit que progresser dans le sens de la plus grande pente, le sens du gradient, nous conduise vers une montagne à coup sûr : il se peut très bien qu'après quelques pas, le relief se mette à descendre, au lieu de monter.  Autrement dit, nous ignorons quelle direction prendre pour faire des découvertes ! D'autant que nous avons une infinité de possibilités devant  nous. Quelle direction prendre ? 

Cette comparaison nous montre, même si une comparaison n'est qu'une comparaison, qu'il y a une difficulté à choisir le type de travail que nous nous proposons de faire en vue de cet objectif final qui est de faire des découvertes. 

Ce point établi, observons qu'il y a des manières de faire. 

· Par exemple, certains se reposent sur la mise au point d'outils d'observation nouveau pour voir ce que leurs prédécesseurs ne voyaient pas. Toutefois, c'est souvent le cadre théorique qui conduit à discerner des objets en quelque sorte nouveaux, et que tout le monde voyait déjà… sans les voir ! Par exemple, les fullérènes (des molécules en forme de sphères ou de cylindres, faites entièrement d'atomes de carbone) étaient sous nos yeux, et il n'y a pas eu besoin de microscope puissant pour les voir. 

·D'autres se donnent pour mission d'affiner les mesures, et c'est ainsi que furent découverts les gaz rares de l'air, par exemple : en 1893, le physicien William Ramsay (1852-1916) fit réagir du calcium avec un échantillon de diazote isolé de l'air, et il constata que près d’un pour cent (en volume) du gaz ne donnait lieu à aucune réaction ; si le diazote avait été pur, il aurait réagi complètement. En raison de l’inertie de ce gaz, Ramsay lui donna le nom d’argon, du mot grec signifiant "paresseux". En outre, il découvrit que le gaz résiduel était constitué de cinq composants : à côté de l’argon, il y avait aussi, mais en quantités beaucoup plus faibles, de l’hélium, du néon, du krypton  et du xénon. 


· D'autres proposent de "résoudre des problèmes" : j'ai des textes où Jean-Marie Lehn propose la méthode.

· A propos de ce même Jean-Marie Lehn, il n'est pas certain que la résolution de problèmes soit son unique méthode. Souvent, il pratique ce que les logiciens désignaient par  "abstraire et généraliser". C'est plus ou moins ce qu'il a fait quand  il a été conduit aux dynamères, ou polymères dynamiques, dont la réorganisation est fondée sur des forces faibles et de la chimie supramoléculaire. Pour cette méthode, que je désigne par "Identifier des catégories générales dont les objets d'étude particuliers sont des projections", la "mécanique" de la découverte est la suivante : on observe un object, on en cherche des catégories générales dont il est un représentant, et muni des propriétés générales des catégories, on  repart explorer le monde à la recherche d'objets qui correspondraient à ces catégories.
· Il y a aussi la méthode que  Louis Pasteur résumait par la formule "La  chance sourit aux esprits préparés". Peu importerait le phénomène d'étude, et c'est  l'attention que l'on met dans le travail qui permet découverte. Il faut alors garder les yeux bien ouverts pour identifier les saillances du monde, saillances auxquelles nous nous accrocherons en vue d'identifier des incohérences scientifiques, et, de ce fait, de trouver de meilleures théories. Dans cette vision, il y a, au coeur  du travail, au coeur de la  stratégie scientifique, la focalisation sur ce que je nomme des symptômes, à savoir des incompréhensions théoriques, des résultats qui ne collent pas au cadre théorique par lequel on voudrait les décrire. C'est de ce point de vue que je reprends volontiers l'idée selon laquelle, si on fait une expérience et que l'on obtient le résultat attendu, on a fait une vérification, mais si on obtient un autre résultat, on a peut-être fait une découverte. Ce "peut-être" est important, et  je vois dans cette idée la même stratégie que celle des esprits préparés.

· Proche de cette vision, la réfutation des hypothèses et des théories : tout notre savoir s'énonce en phrases ou en équations qui sont insuffisantes, de sorte que l'on peut se donner pour travail de savoir en quoi ces phrases ou équations sont fausses. Aucune difficulté, sauf à choisir la phrase ou équation particulières que l'on veut réfuter.
Que penser des programmes dits mobilisateurs ou fédérateurs de nos institution scientifiques ? Pardon d'être iconoclaste... mais je m'interroge : avant de faire ce que l'on nous demande de faire, avant d'investir du temps dans des travaux, il faut discuter les propositions, n'est-ce pas ? Tout d'abord, ces programmes sont-ils une garantie que nous ferons des découvertes ? Sont-ils de la communication, une façon de montrer clairement au public où vont ses impôts,  ou de la véritable stratégie scientifique ? Je propose de commencer par observer que l'on peut  faire quelque confiance à un individu qui a déjà à son actif plusieurs découvertes, mais qu'il y a lieu de résister aux envies des autres.
Bien sûr, on peut mettre en oeuvre les idées précédentes, lors de l'implémentation de tels programmes... mais qui nous garantit de leur utilité réelle, en termes scientifiques, et non de communication ?
Plus positivement, nous avons vu plusieurs stratégies possibles, et l'on peut se demander s'il en  existe d'autres ? Je rêve de l'organisation d'une rencontre entre des gens  honnêtes et intelligents, qui oublieront leur ego, leur respectabilité, leur envie d'argent ou de pouvoir, et qui viendront étaler sincèrement  leur stratégie personnelle,  afin que nous puissions enrichir ce tout petit catalogue de stratégies scientifiques. 



Observons que nous sommes encore loin de l'identification d'un phénomène en particulier ! Mais il y a peut-être lieu de considérer que les êtres humains ont bien le droit d'avoir des goûts différents : pour les grandes synthèses théoriques, pour le détail des mécanismes, pour les systèmes vivants,  pour la  production d'objets utiles à la collectivité… Cela, c'est pour la détermination du champ général où les phénomènes seront identifiés. Mais il reste, et je me répète, la question du choix particulier des phénomènes qui seront le point de départ du travail scientifique. Dans notre colloque honnête sur cette première étape de la recherche, il y aurait donc lieu de distinguer une première partie de stratégie, puis une deuxième partie consacrée aux champs d'étude, et une troisième partie sur l'identification particulière des phénomènes à considérer. Bien sûr, on peut continuer de faire comme toujours , à savoir que les jeunes scientifiques arrivent un peu au hasard dans un laboratoire, y sont formés, s'accrochent à une activité qui leur donne des compétences particulières, poursuivent dans cette direction, acquièrent des compétences complémentaires lors de travaux  post-doctoraux, et suivent une voie très conjecturelle. Ce type de formation est-il efficace ?  Voilà la question à laquelle j'aimerais que les institutions scientifiques répondent honnêtement, en oubliant les monitions du ministre, lequel passe et est remplacé par un autre ministre, en oubliant l'inertie du paquebot de la recherche scientifique, avec les grands programmes dont il n'a toujours pas été démontré qu'ils sont efficaces. J'attends de la sincérité et de la réflexion partagée, notamment avec les meilleurs d'entre nous. Pas les meilleurs en termes de publications, car on détourne facilement les critères d'évaluation en déclinant une bonne  idée à l'infini, mais plutôt ceux qui ont à  leur actif plusieurs réussites exemplaires ; la collectivité leur sera à jamais reconnaissante de l'avoir aidée. 


mercredi 6 mai 2015

Sorbet d'acide citrique

On vient de me demander des conseils pour faire des sorbets à l'azote liquide, et voici une recette "note à note :




Production de sorbet note à note en public

Ce protocole décrit la préparation de sorbets note à note en public. Cette préparation est spectaculaire, mais comporte des dangers, de sorte qu'il faut réduire les risques. On donne en fin de documents les conseils à cette fin.



Ingrédients et matériels pour 50 personnes

50 petites coupes en plastique
50 petites cuiller en plastique
1 grande casserole
1 grande cuiller en bois, ou un grand fouet de cuisine

30 fois 50 grammes d'eau potable (1500 g, soit 1,5 L)
100 g de glucose
150 g de sucre de table
10 grammes d'acide citrique de qualité alimentaire
1 pincée de sel (chlorure de sodium)
3 litres d'azote liquide (livré le moins longtemps possible à l'avance, conservé dans un lieu tranquille, aéré, sans que le récipient ne soit fermé hermétiquement)


1. Préparation du mix
Dans la casserole, sur le moment, mélanger tous les ingrédients. S'assurer que tous les solides sont dissous.
Puis goûter, pour rectifier l'acidité et le sucré.

2. Réalisation des sorbets
1. mettre gants et lunettes
2. faire reculer le public, afin de laisser environ 2 m entre la casserole et le premier rang du public
3. dans la casserole qui contient le mix, verser environ 1/2 L d'azote liquide, et mélanger doucement à l'aide de la cuiller en bois, si possible en faisant un mouvement lent qui fasse passer le mix au dessus de l'azote liquide
4. puis verser à nouveau 1/2 L d'azote liquide, mélanger doucement, et ainsi de suite jusqu'à l'obtention d'un sorbet pas trop dur ;
5. travailler le sorbet afin qu'il soit bien homogène, et surtout s'assurer qu'il n'y ait plus de bulles dedans, ce qui signifierait la présence d'azote resté liquide, à proscrire absolument, car sa température de -196 °C congèlerait immédiatement la bouche, ou, pire, l'estomac !
6. servir dans les coupes



Rappel des consignes de sécurité
L'azote liquide est de l'azote (de l'air) refroidi à la température de -196°C, de sorte qu'il bout à la température ambiante. Comme il bout, il forme de l'azote gazeux, lequel occupe bien plus d'espace sous la forme gazeuse que sous la forme liquide. Cela explique qu'il faille absolument laisser les récipients de stockage ouverts (on pose une sorbe de couvercle qui ne bouche pas hermétiquement), lors de l'entreposage.
Note : un jeune Allemand a eu les mains détruites parce qu'il avait stocké de l'azote liquide dans une bouteille Thermos hermétiquement bouchée : cela en a fait une bombe, l'azote liquide s'évaporant, et produisant un gaz dont la pression a considérablement augmenté.
Cela a comme conséquence qu'il faut aussi ouvrir les fenêtres des pièces où l'azote liquide est stocké ou manipulé : s'il s'évapore en trop grande quantité, il se peut qu'il n'y ait plus assez de dioxygène pour respirer.

D'autre part, comme l'azote liquide est très froid, et, en tout état de cause, bien inférieur à 0°C, qui est la température de congélation de l'eau, on comprend que toute eau mise au contact de l'azote liquide soit immédiatement congelée. Cela explique qu'il faille absolument éviter de mettre de l'azote liquide au contact du corps humain, lequel est fait d'environ 50 % d'eau. Ne pas s'en mettre sur les mains et éviter les projections dans les yeux ! De surcroît, prendre garde que tout l'azote liquide soit évaporé du sorbet que l'on consomme, sans quoi on va congeler l'estomac.
Note : une Anglaise a été opérée d'un grand morceau d'estomac, il y a quelque temps, parce que, dans un bar de Londres, elle avait bu un cocktail où l'on faisait de la fumée à l'aide d'azote liquide ; quand elle a bu, il subsistait des bulles et de l'azote liquide dans le verre.

Enfin, lors des préparations de sorbets à l'azote liquide, on prendra garde que le mélange de l'azote liquide avec le mix conduit à de petites projections d'azote liquide, de sorte qu'il faut faire attention que le public ne soit pas trop près.



Note : en cas d'accident, c'est celui ou celle qui manipule qui est responsable !