En cuisine, de la physique et de la chimie

Alors que je suis lancé dans la confection quotidienne de billets plus techniques que moraux, où j'examine la confection de certains plats, je vois, après quelques jours, que j'ai plus décrit les phénomènes physiques que les phénomènes chimiques.

Par exemple, c'est la densité qui m'a intéressé à propos de cocktail, ou l'évaporation de l'eau à propos de soufflés, ou l'entrée de la matière grasse dans des viandes que l'on confit… Il y a plus là des phénomènes physiques que des phénomènes chimiques… apparemment.
Est-ce une impression ? Est-ce que la chimie qui s'opère est si complexe que je me rabats sur des phénomènes plus simples ? Et est-ce qu'il y aurait lieu de plus focaliser sur de la chimie ?

Prenons le cas d'un soufflé. Certes, son gonflement est dû à l'évaporation de l'eau, ce que l'on nomme une transition de phase, phénomène  physique pour lequel il  n'y a pas de changement de nature des composés présents (les mêmes molécules sont présentes avant et après). L'évaporation de l'eau, ce n'est donc pas de la chimie, mais de la physique.
Toutefois réduire le soufflé à l'évaporation de l'eau serait une erreur, car le soufflé, qui est liquide initialement se voit finalement solidifié (relativement)  par la coagulation des protéines de l'oeuf. Or la coagulation est un phénomène véritablement chimique, puisque les protéines individuelles, sortes de pelotes, sont déroulées par la chaleur et, une fois déroulées, elles s'attachent par des liaisons chimiques que l'on nomme des ponts disulfure, formant un réseau qui s'étend dans toute la masse du soufflé. Le soufflé ne se ferait pas sans cette transformation chimique, et il est bon de s'en apercevoir.
Pour un tel cas, c'était donc vraiment une impression que de penser la confection du soufflé comme une transformation physique. En réalité, il faut de la physique et de la chimie, c'est-à-dire en réalité de la physico-chimie, qui est une science merveilleuse, en ce qu'elle considère les phénomènes physiques et chimiques en relation.
Continuons avec le soufflé. La croûte du soufflé ? Bien sûr, l'eau de surface s'évapore quand la température est supérieure à 100 degrés, mais on voit bien que la couleur change : la surface supérieure du soufflé brunit. Pourquoi ? Ayant d'abord observé que le goût de cette croûte est   puissant, différent de celui de l'intérieur du  soufflé, on peut s'interroger, et l'on doit considérer que l'appareil est fait d'eau, de matières grasses, de protéines, de quelques « polysaccharides », et que c'est l'échauffement de cette matière, au-delà  de 100 degrés, qui conduit à ce brunissement.
Les lipides ? Bien sûr, ils peuvent réagir, mais ils sont assez inertes, et la réaction est lente.
Les polysaccharides ? Ils étaient initialement empesés dans l'appareil à soufflé, de sorte que les grains d'amidon ont pu s'interpénétrer avant que l'eau soit évaporée. Mais l'expérience qui consiste à placer de la farine dans une poêle chauffée, ou dans un four à côté d'un soufflé que l'on cuit, montre qu'il n'y a guère de brunissement.
Les protéines, elles, sont bien plus sensibles, comme on le voit quand on produit un beurre noisette : tant qu'il y a des bulles, la température est de 100  degrés, et la couleur reste celle d'un beurre fondu, mais quand les bulles disparaissent, et que la température augmente,  la préparation  brunit, prend du goût. Manifestement la pyrolyse des protéines est importante.
Bien sûr  il y a aussi des réactions de Maillard entre le lactose et les protéines, mais ces réactions sont bien secondaires.
Pyrolyse des protéines : voilà des réactions qu'il faudra bien explorer pour mieux comprendre les changements de goût des aliments en cours de cuisson.
Que ferons-nous de telles informations ? Les chimistes ont découvert que les réactions de Maillard produisent des goûts différents quand elles sont en présence de matières grasses, et que ce ne sont plus stricto sensu des réactions de Maillard. Quand on comprendra mieux ces différences, alors ont pourra faire une cuisine plus précise, avec des goûts plus assurés. Il est donc essentiel de se préoccuper un peu plus de chimie dans la transformation des aliments.










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A propos de chimie en cuisine : de l'importance de la non existence

Je viens d'avoir une idée qui m'amuse (et j'espère qu'elle amusera aussi mes amis, de sorte qu'elle pourra devenir "amusante"), alors que je m'interrogeais sur les réactions chimiques qui peuvent avoir lieu en cuisine, lors de la préparation des aliments.

Cette idée est la suivante : il a souvent une foule de réactions chimiques provoquées par la cuisson, mais il y a aussi des réactions chimiques… qui n'ont pas lieu !

Qui dit réactions dit réactifs. En cuisine, des réactions chimiques peuvent avoir lieu entre des réactifs présents dans les aliments. Quels sont-ils ? Par ordre de composition décroissante, il y a l'eau, puis  les polysaccharides, les protéines, les lipides. Parmi les polysaccharides, les plus abondants sont les celluloses, les pectines, les amyloses et amylopectines.

Pour les premières, les celluloses, il y a ce fait remarquable qu'elles sont extraordinairement résistantes, inertes chimiquement. Faites l'expérience de chauffer du coton hydrophile dans l'eau, et vous aurez lieu d'être surpris que rien ne se transforme apparemment... et même en réalité. C'est la raison pour laquelle on peut faire bouillir les chemises en coton de nombreuses fois, pour les laver :  le coton est  fait de celluloses, de sorte que l'ébouillanter le débarrasse de ses souillures sans l’atteindre.

Dans l'eau bouillante comme dans l'intérieur des aliments que l'on cuit, la température est limitée à 100 °C, mais obtiendrait-on des réactions  chimiques des celluloses en les chauffant d'avantage ?
Pour dépasser les 100 °C  de l'eau bouillante, un bon moyen est d'utiliser de l'huile, car on sait que les bains de friture atteignent couramment 170 °C, puisque les  friteuses sont bridées à cette température pour des raisons de sécurité. Mais là rien ne se passe non plus. Les celluloses sont extraordinairement inertes, parce que les molécules de cellulose sont enroulées en hélice, ce qui les stabilise chimiquement.
Bien sûr, on peut détruire les molécules de cellulose par la chaleur, comme quand on met du bois dans le feu, ou quand on laisse un tronc d'arbre se décomposer dans la forêt. Je fais une parenthèse pour indiquer que  l'expression « se décomposer » est obscure… et fausse, car ce n'est pas le bois qui se décompose, mais un ensemble d’organismes vivantes, gros ou très petits, qui décomposent le bois : bactéries, champignons, moisissures… Souvent, ces organismes agissent à l'aide d'enzymes, telles les cellulases, dont le nom se borne à indiquer qu ces enzymes se bornent à décomposer les molécule de celluloses  (dans le bois, il n'y a pas que les celluloses qui soient résistantes ; il y a  aussi la lignine, et l'on connaît des ligninases..)

Mais quand on revient en cuisine, on ne dispose pas (encore) de ces outils que sont les enzymes, et l'on est en droit de considérer que la cellulose est inerte chimiquement, et que ses molécules sont donc stables. Quand il s'agit d'attendrir une préparation, c'est ennuyeux, mais cette stabilité peut devenir intéressante quand on veut conserver les celluloses qui contribuent à la consistance : la cuisson agit sur les autres composés, sans toucher aux cellules.

Preuve s'il en est que la non existence est quelque chose d'important !























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Le parallèle entre le règne animal et le règne végétal peut-il nous aider à cuisiner ?

Les ressemblances -et les différences- physico-chimiques des règnes animal et végétal sont fascinantes, surtout quand on se souvient qu'elles résultent de la longue évolution qui a conduit à ces deux règnes du vivant.

Les ressemblances ? Dans le sang, par exemple, nous avons des pigments nommés hémoglobine, dont le centre est un groupe « hème ». Pour les végétaux, de même, les chlorophylles sont des pigments dont le coeur est un noyau tétrapyrrolique, tout à fait apparenté au groupe hème.
La ressemblance étant établie, les différences peuvent s'étudier, et notamment le fait que l'atome de fer des animaux corresponde à l'atome de magnésium des végétaux. Pourquoi l'un ? Pourquoi l'autre ? En tout cas, ils conduisent  tous les deux à l'apparition d'une couleur brune, quand les tissus des deux sortes sont cuits !

Autre exemple : celui du matériau qui entoure les cellules vivantes. Pour les animaux, c'est le tissu collagénique qui, comme son nom l'indique, est fait d'une protéine nommée collagène. Pour les végétaux, la membrane est entourée par la paroi cellulaire, laquelle est faite de molécules de celluloses et de pectines.

Quoi de commun ? La cuisine rapproche les deux  tissus, de ce point de vue, car la cuisson des végétaux, tout comme celle des viandes, conduit à un attendrissement. Dans le premier cas, les pectines sont dégradées par une réaction nommée « bêta élimination », qui n'est en réalité qu'une hydrolyse, et, dans le second cas, ce sont les protéines qui sont dissociées, également par une hydrolyse. D'ailleurs, cette cuisson conduit à des gels dans les deux cas… quand on s'y prend bien. Lors de la cuisson d'une confiture, si l'on extrait les pectines sans trop les dégrader, elles forment ensuite les gelées ou les confitures. Pour la cuisson des viandes, aussi, on obtient des protéines (qui prennent alors le nom de  gélatines), qui, si l'on s'y prend bien, forment un gel, au refroidissement. Dans les deux cas, la cuisson prolongée ne permet plus la formation du gel, parce que la dégradation des « polymères » que sont les pectines ou la  gélatine  a été excessive.

La cuisine peut-elle gagner à poursuivre le parallèle ?












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Inspiré des viandes ?

Pourquoi la viande est-elle le plus souvent accompagnée de sa sauce ou de  son jus? Souvent les viandes sont accompagnées d'une sauce, d'un jus… et cela est mereilleux, parce que cela donne l'occasion de saucer avec du pain. Le plaisir humain s'interprète quand même peut-être, aussi , en terme biologiques, et il est exact que, pour mieux déglutir , la salive s'impose. Toutefois, elle n'est pas toujours suffisante, et c'est alors que la sauce est bienvenue. Le pain, lui, a l'intérêt de libérer lentement dans l'organisme des molécules de glucose qui contribuent au bon fonctionnement de l'organisme et à la sensation de bien-être que ce bon fonctionnement ramène à notre conscience.

Mais oublions le pain et concentrons nous sur la viande et sur sa sauce. Si  la sauce s'impose avec la viande, alors se pose la question de savoir comment la placer dans l'assiette, avec la viande. Dessous ? Dessus ? Autour ? A côté ?
Et pourquoi pas dans la viande ?
Cela fut la solution des intrasauces, ou plats à  la Pravaz, où un liquide était injecté à la seringue dans les viandes. C'est une manière rapide, pas très efficace.
Y en a-t-il d'autres ? Par exemple, quand  on prépare une viande artificielle, par exemple à partir d'une feuille de protéines striées  que l'on roule sur elle même, on peut très bien y inclure des perles d’alginates contenant un liquide que serait la sauce. Et on n'est pas limité par une seule poche de liquide dans la viande : on pourrait en mettre plusieurs…
Évidemment de tels systèmes me rappellent les fibrés que j'avais introduits il y a longtemps, mais l'ensemble des propositions faite pour produire des viandes artificielles devrait conduire  à des systèmes nouveaux. On trouvera cela dans mon article téléchargeable sur le site http://www.academie-agriculture.fr/publications/n3af/n3af-2016-6-what-can-artificial-meat-be-note-note-cooking-offers-variety-answers















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Pourquoi les confits sont merveilleux

Les confits sont merveilleux, parce qu'ils sont gonflés de graisse, au moins quand ils sont bien faits. Or la graisse est, surtout quand elle n'est pas apparente, éminemment appréciée par l'être humain, dont l'appareil sensoriel comporte des détecteurs de cette matière indispensable à la construction et au fonctionnement de l'organisme.

Commençons par dire l’intérêt de la matière grasse pour l'organisme. Pour la partie molle, ce dernier est constitué de cellules, et, par exemple, les fibres musculaires sont comme de longs et fins tuyaux emplis d'eau et de protéines. Les tuyaux eux-mêmes, l'enveloppe, c'est d'abord une membrane cellulaire, puis du tissu collagénique. Si le tissu collagénique est essentiellement fait d'une protéine nommée collagène, la membrane, elle, est faite principalement de molécules de "phospholipides", à savoir des molécules faites d'une tête phosphatée et d'un corps lipidique. « Phosphaté » : cela signifie qu'il y a, au centre d'un tout petit groupe chimique fait d'atomes d'oxygène, un atome de phosphore. « Lipidique » : dans ce cas, il y a une chaîne d'atomes de carbone, une sorte de squelette auquel sont attachés des atomes d'hydrogène.
Autrement dit, notre organisme est plein de lipides, dans sa structure même, et notre alimentation, qui vise initialement à permettre le développement de l'organisme et son maintien, doit apporter des lipides. De la sorte, il n'est pas étonnant que l'évolution biologique ait introduit dans nos comportements une recherche inconsciente de lipides dans l'alimentation, et, donc, des systèmes de détection (sensorielle) de ces composés.
Autrement dit, quand nous mangeons un aliment qui contient de la graisse, notre organisme est contenté.

La confection des confits


Passons maintenant à la confection des confits. On doit rappeler qu'il s'agit initialement d'un procédé de conservation. Quand un animal est abattu, sa viande ne se conserve pas très longtemps, surtout quand il n'y avait pas de réfrigérateurs, et, avant l'appertisation (la mise en conserve), au 18e siècle seulement, l'humanité a évidemment cherché des moyens de conserver la viande pour les périodes de disette. Quand une famille abat un cochon, il est impossible de manger toute la viande, et il faut la conserver pour plus tard. D'où la mise au sel, le séchage, le fumage… et les confits.
Pour ces derniers, c'est simple, car de nombreuses opérations culinaires permettent de récupérer de la matière grasse, d'où les « pots à dégraissis » que l'on avait naguère dans les cuisine. Au lieu de cuire dans du bon beurre frais, ce qui était réservé à quelques nantis, on utilisait la graisse de ces pots. Elle servait aussi bien pour les sautés que pour les confits.
Pour les sautés, la pièce est posée sur la matière grasse, dans un sautoir, et la matière grasse ne sert alors qu'à assurer le contact, et donner du goût, en contribuant aux réactions chimiques qui colorent la surface. Cela s'apparente à ce que l'on nomme une « friture plate ».
 A l'opposé, on peut immerger entièrement la viande dans la matière grasse, tout comme un bouillon consiste à immerger dans l'eau. Cela s’apparenterait à la friture profonde si l'on dépassait la température d'ébullition de l’eau. Mais dans un confit, l'idée est de cuire le moins possible, ou, plus exactement, très longuement, mais à basse température. De la sorte, la viande reste tendre, conserve sa jutosité, la contraction des fibres musculaires étant évitée.
Simultanément le tissu collagénique se défait progressivement, phénomène qui est mis en œuvre dans les cuissons à basse température pour attendrir les viandes.
 Or quand le tissu collagénique se défait, les fibres musculaires peuvent se séparer, ce qui se voit bien quand on fait bouillir de  la viande dans l'eau pendant longtemps. On obtient alors une « touffe de fibres », entre lesquelles le liquide extérieur peut migrer par « capillarité ». Je renvoie vers un autre billet pour ce phénomène, et me contente d'observer ici que la matière grasse entre dans la viande, la gorgeant de graisse comme un pinceau se gorge d'encre ou de peinture. Simultanément les micro-organismes sont tués, et, si la viande est conservée dans la graisse, alors ces micro-organismes n'ont plus la possibilité de la faire putréfier, car ces bestioles ont besoin d'eau pour vivre. La viande peut donc se conserver très longtemps.
Puis, lors de la cuisson du confit, la cuisson finale qui prépare la consommation, on pose la viande dans un ustensile de cuisson et l'on chauffe. La matière grasse adhérant à la viande permet de ne pas en ajouter, mais, même si l'on ne voit pas la matière grasse de l'intérieur, elle est présente, de sorte que finalement, celui ou celle qui déguste un confit consomme beaucoup de matière grasse qu'il ne voit pas, mais dont son organisme a besoin… quand elle n'est pas en quantité excessive. 

La nutrition nous fait tourner en bourique... et elle se décrédibilise

Gras saturé ? Insaturé ? L'industrie alimentaire américaine, qui avait été une des premières à bannir les graisses saturées, revient sur son choix… qui a contribué à augmenter obésité aux États-Unis. Et l'on va voir revenir les graisses saturées, avec des discours marketing qui en vanteront les bienfaits. Tout cela, c'est évidemment du baratin, mais on ne manquera pas ici l'occasion de répéter le seul conseil diététique vraiment juste : il faut manger de tout en petites quantités et faire de l'exercice.
Ne finassons pas : dans le « tout », il n'y a pas la ciguë ni l’amanite phalloïde, mais il peut y avoir des composés qui ont des toxicités, car c'est aussi la dose qui fait que quelque chose est ou non un poison. Or, un poison en petites quantités n'est pas toujours un  poison, et il peut même devenir utile.
De toute façon, on n'arrivera pas à rassurer ceux qui ont peur (de leur alimentation), et, en conséquence, on n'essaiera certainement pas de les rassurer. Je n'aime pas l'argument d'autorité pour mille raisons que j'ai exposées dans des billets précédents, mais je propose de répéter avec force : mangeons de tout en petites quantités et faisons de l'exercice !






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Pour ceux qui veulent me joindre...

L'adresse herve.this@paris.inra.fr est remplacée par herve.this@inra.fr

Séminaire de septembre 2016 : lieu exceptionnellement changé

Bonjour

Le prochain séminaire de gastronomie moléculaire se tiendra le lundi  19 septembre, de 16 à 18 heures... mais ATTENTION : pour des raisons de disponibilités de salle, le séminaire (exceptionnellement)  se tiendra non pas  à l'ESCF, mais à AgroParisTech :

16 rue Claude Bernard, 75005 Paris (métro Censier, ou Luxembourg).

La salle sera la Salle 30 : entrer dans AgroParisTech, monter les quelques marches sur la droite et, en haut des marches, prendre à gauche. Dans le hall, devant l'amphithéâtre Tisserand, prendre un des deux escaliers, à gauche ou à droite de l'amphi, et monter au 1er étage.

Au plaisir de retrouver ceux qui veulent et ceux  qui peuvent.

Vive la Connaissance produite et partagée !