Quand la chimie s’invite en cuisineentagrotech.free.fr/giscco2/Cuisine.pdfChimie de l’eau Bien choisir son eau ! Eau acide dénature chlorophylle et renforce parois cellulosiques

Dr Thierry Billard

Quand

cuisine

la chimieens’invite

Cuisine vs Chimie

Cuisine vs Chimie

Des molécules en cuisine

astaxanthine + crustacyanine astaxanthine

➫ Couleur du homard

Chauffage

Des molécules en cuisine

➫ Couleur du saumon

astaxanthine « libre »

Des réactions en cuisine

➫ Réactions de Maillard

eau

sucres

acides aminés

molécules sapides et colorées

110°C 150°C > 165°C ⟹ caramélisation > 205°C ⟹ brûlé !

Des réactions en cuisine

➫ Réactions de Maillard

Chimie thermique

➫ But de la cuisson :tuer micro-organismes contaminants rendre aliments assimilables donner du goût

gradient de température

56°C

> 200°C

• évapora t ion eau (croûte)

• réaction de maillard (goût)

Coagulation + dénaturation (tendreté)

Chimie musculaire

➫ Structure des muscles :

Tissus conjonctifs (muscles) : ๏ protéines associées en fibres (myofibrilles), ๏ albumines, ๏ eau, ๏ collagène (« colle »)

➠ rigidité ⟹ fermeté, dureté

Chimie du collagène

➫ Attendrir la viande ⟹ dénaturation du collagène

dénaturation

Collagène

Chimie des protéines

➫ Couleur et « jutosité »

< 56°C ➟ tissus rougeâtres (couleur myoglobine)

> 62°C ➟ coagulation albumines ⟹ v o i l e b l a n c a u t o u r p r o t é i n e s

myofibrillaires et myoglobines ⟹ coloration brun-gris ⟹ piège à eau ➙ rétention jus dans les

chairs

> 68°C ➟ coagulation protéines myofibrillaires ⟹ perte pouvoir de rétention d’eau ➙ eau sort du gel formé

➟ dénaturation myoglobine ⟹ perte irréversible de sa couleur

Structure et cuisson

Morceaux dits de seconde catégorie (pot au feu, paleron, macreuse…) ➙ riches en collagène et en fibres longues ⟹ assez durs ⟹ cuissons longues dans des jus

↪︎ attendrissement viandes (hydrolyse collagène) ↪︎ libération gélatine (fige le bouillon et le gélifie).

☞ Plus ces plats sont mijotés longuement et réchauffés souvent, meilleurs ils sont !

Morceaux dits de premier choix ➙ uniquement fibres courtes

Viande pauvre en collagène et composée de fibres courtes ➙ peuvent être mangés crus (carpaccio ou tartare) ➟ sera plus tendre si elle reste crue !

Chimie des légumes

Tranche d’oignon au microscope

Cellules végétales : ➙ paroi cellulaire en fibres de cellulose ➙ liées par hémicellulose, lignine, pectine

⟹ structure rigide

Cuisson ➟ attendrir ce « ciment » par dénaturation des fibres

Mais … cuisson ➟ perte coloration verte

Chimie de la chlorophylle

chaleur ⟹ éclatement cellules ⟹ libération acides

chlorophylle (verte)

acides

phéophytine (brun)

Chimie des Acides & Bases

Eau basique ⟹ neutralise acide ⟹ pas de dénaturation chlorophylle Bases ➟ facilitent dégradation cellulose et hémicellulose ⟹ ➘ tps cuisson

⟹ utilisation bicarbonate ⇢ mais risque « gout basique »

Autre solution ➙ eau naturelle gazeuse ! ➙ ou eau plate riche en carbonates

⚠ Mais éviter ajout de vinaigre ou jus de citron (acides)

6. Transformation du sucreAvec l’augmentation de la température, des cristaux de sucre (saccharose) fondent et forment un verre de sucre, puis du caramel. © CFIC

7. Cristaux de sel© CFIC

8. Cuisson des végétaux à l’eau gazeuseTest de cuisson d’haricots verts et brocolis dans de l’eau gazeuse (à gauche), de l’eau plate (milieu) et dans de l’eau citronnée (à droite). © CFIC

eau gazeuse eau plate eau citronnée

Chimie de l’eau

➫ Bien choisir son eau !

Eau acide ➙ dénature chlorophylle et renforce parois cellulosiques ⟹ perte de couleur et cuisson plus difficile (plus longue) (attention eau gazeuse enrichie artificiellement en CO2 ➟ acide !)

Eau dure (calcaire) ➙ riche en Ca et Mg ➟ renforce cohésion cellulaire ⟹ cuisson plus difficile (plus longue)

! Eau riche en carbonate, basique (pH > 7), douce (faible taux Ca et Mg) ⟹ minimise décoloration, diminue temps de cuisson

Trucs et astuces ?

COMMENT GARDER LA COULEUR VERTE DES LÉGUMES ?Fixer la jolie couleur verte de vos haricots, asperges, brocolis ou encore petits pois ? C'est facile, et on vous dit comment faire !

D'un vert éclatant lorsqu'ils sont crus, haricots, petits pois ou encore asperges ternissent après cuisson. Pour conserver la belle couleur émeraude de vos légumes de printemps :

Un bain glacé après la cuisson des légumes vertsLa chlorophylle est un piment naturel qui confère leur couleur verte aux légumes. Sa dégénérescence est stoppée par un passage soudain du chaud au froid. Plonger ses légumes verts après leur cuisson dans un bain d'eau froide assorti d'une bonne quantité de glaçons permet ainsi de fixer la chlorophylle des petits pois, des haricots fin ou plats, des asperges, brocolis...Plus l'eau est fraîche, et donc le choc thermique important, mieux la couleur verte des légumes est préservée. Une fois refroidis et égouttés, il ne restera plus qu'à réchauffer doucement les légumes verts à la poêle, dans un peu de matière grasse. Le vert de vos légumes de printemps sera ainsi préservé !

L’eau froide ne fixe rien du tout ! Elle stoppe juste la cuisson … hors plus la cuisson est longue, plus la dégradation la chlorophylle est importante

mais l’eau froide ne préserve pas les chlorophylles chimiquement !

Chimie des odeurs légumières

➫ Odeur de choux

Cuisson ➙ tissus brisés ⟹ enzymes au contact molécules « sucre-soufre » ⟹ libération composés soufrés ⟹ odeurs ! "

Plus cuisson longue, plus molecules soufrées libérées ↳ cuisson chou-fleur � qté molécules soufrées libérées × 2 entre 5ème et 7ème minute

Légumes famille du chou (choux-fleurs, choux de Bruxelles, navets, …) ↳ molécules soufrées liées à des molécules de sucres ➟ pas d’odeurs

Chimie de l’assaisonnement

➫ Quand faut-il saler la viande ?Début ou fin de cuisson ?

➟ Osmose

Sel ⟹ eau sort de la viande ⟹ assèchement intérieur

➫ … et poivrer ?

Molécules de poivre se dégradent à chaud ⟹ goût âcre à la viande

Anatomie de l’oeuf

Blanc : 90% eau / 10% protéines

ovalbumineconabulmine

Jaune : 50% eau / 15% protéines / 35% lipides

lécithines

cholestérol

Chimie thermique de l’oeuf

➫ Cuisson d’un oeuf

EauProtéines

Température ➙ action sur les constituants


Protéines

dénaturation association = coagulation

eau emprisonnée

➠

plusieurs protéines


Eau ➙ vers 100°C ⟹ évaporation ↳ coagulation trop avancée ⟹ texture élastique et caoutchouteuse

Coagulation protéines

Début 62°C

Début 68°C


➫ Températures idéales ?

63°C : blanc juste coagulé, jaune liquide 65°C : cuisson adéquate du blanc et jaune moelleux et bien visqueux

☞ oeuf à la coque 68°C : blanc plus ferme mais encore tendre, jaune juste pris

☞ oeuf mollet 75°C : « coagulation totale »

☞ oeuf dur

Oeufs à la coque : 3 min dans l’eau bouillante ?au bout de 3 min ➙ extérieur à 100°C …. mais intérieur à ≃ 65-70°C

(dépend taille de l’oeuf !!)

cuisson au four à 65°C (mais un peu plus long !)


Pourquoi le blanc « autour du jaune » cuit plus difficilement ?

protéine au contact blanc⬌jaune ↳ ovomucine qui coagule plus difficilement

Sel favorise coagulation ⟹ saler préférentiellement cette partie

Pourquoi ajouter du vinaigre dans l’eau où l’on poche des oeufs ?

acides favorisent la coagulation ↳ partie de l’oeuf au contact de la solution

bouillante coagule immédiatement !


➫ Problème de l’eau• Oeuf dans eau bouillante ⟹ température 100°C • Eau s’évapore à 100°C et beaucoup d’eau dans le blanc ⟹ eau sous la coquille se transforme en vapeur ⟹ ➚ pression

• Si pression trop importante ⟹ coquille se fissure

# Oeuf est une « bombe »• 1g eau ⟹ ≃ 1L de vapeur d’eau • œuf ➙ ≃ 35 g d’eau ⟹ 35L de vapeur !!! • œuf au micro-ondes ... une bombe ! • vapeur produit instantanément au cœur de l’œuf ⟹ pression ⟹ #

vinaigre dans eau bouillante ➙ « colmate » petites fissures en provoquant coagulation immédiate du blanc qui s’échappe


➫ Oeuf dur trop cuit !

⟹ blanc caoutchouteux, jaune sableux ↳ Trop longtemps dans eau bouillante ➙ eau de l’oeuf s’évapore

⟹ odeur déplaisante ↳ dégradation thermique protéines ➟ libération H2S

⟹ jaune cerclé de vert ↳ H2S réagit avec Fe de protéines ➟ couleur verte

Un peu de cuisine moléculaire

➫ Cuisson à froid

5. Œuf brouillé porto-flip sans cuissonUn mélange de porto et cognac est redistillé. La phase riche en alcool, contenant les notes de tête, est versée sur un jaune d’œuf cru. En mélangeant, l’œuf coagule et « cuit » à froid. La préparation est disposée sur un pain de mie beurré et toasté. (Recette de Thierry Marx.) © LeChef— Joanna Florczykiewicz

Oeuf brouillé porto-flip (Thierry Marx)

OO

OH


➫ Cuisson à froid … comment ça marche ?

Oeuf cru : Protéine enroulée Protéine déroulée Oeuf cuit :

Protéines coagulées

OO

OH

OH

OH

association à

d’autres protéines

OO

H3N

OO

H3N

OO

H

Vinaigre

Réversibilité ?

➫ « Décuire » un oeuf ?

réversible ?

Oeuf cuit ⬌ coagulé

Réversibilité ?

➫ « Décuire » un oeuf … grâce à la chimie !

NaBH4

Urée

Chimie des émulsions

➫ Mélange eau + huile

agitation

Eau

Huile

repos

Chimie des émulsions

➫ Tensioactifs

Tête hydrophile

Queue lipophile

Physico-chimie du jaune d’oeuf

➫ Jaune d’oeuf

• Protéines • Lécithines ➠ tensioactifs !

⟹ jaune d’oeufs peuvent stabiliser des émulsions


➫ Mayonnaise

Mayonnaise = émulsion huile / eau

tensioactifs eau

huile

nombreuses petites gouttelettes qui occupent toute la solution aqueuse ⟹ viscosité


➫ Mayonnaise : trucs et astuces

$ Ajout filet de citron ou vinaigre fluidifie mayonnaise➥ apport d’eau ⟹ gouttelettes plus de place

$ Pourquoi faut-il battre vigoureusement ?➥ fragmentation huile en petites gouttelettes et répartition dans

l’eau avec les tensioactifs

$ Pourquoi ne par verser l’huile d’un coup ?➥ il faut former progressivement les petites gouttes d’huile qui

sont piégées par les molécules de tensioactifs.

$ Pourquoi une mayonnaise tourne-t-elle ?➥ floculation : gouttelettes d’huile se réunissent et se séparent de

l’eau ➥ « sauvetage » ➙ ajouter de l’eau et battre vigoureusement


Combien de mayonnaise avec 1 jaune d’oeuf ?

Si trop d’huile par rapport à l’eau ⟹ décomposition Jaune d’oeuf ➙ beaucoup de tensioactifs … mais peu d’eau (≃ ½ cuillère à café) Si on rajoute un peu d’eau (2-3 cuillères à café / tasse d’huile) …. plus de 24 L de mayonnaise

✋ Jaune d’oeuf en excès ➟ gout d’oeuf cru qui peut être désagréable✋ Beaucoup de tensioactifs dans jaune d’oeufs

! une goutte de jaune d’oeuf suffit pour un grand bol de mayonnaise … avec un peu d’eau (citron, vinaigre, eau pure)

Physico-chimie du blanc d’oeuf

blanc d’oeuf ➙ eau + tensioactifs

⟹ possibilité de faire une mayonnaise au blanc d’oeuf

& Gustativement insipide ⟹ bonne base pour mayonnaises parfumées

↪︎ ex. : mayonnaise à la truffe! Une mayonnaise

peut se faire avec un oeuf entier !


Si on incorpore de l’air et non de l’huile dans des blancs d’oeufs ?

➠ Protéines du blanc (conabulmine et ovomucine) peuvent se « lier » à l’air ⟹ formation de bulles d’air dans l’eau

Plus on fouette ➟ plus petites bulles

après 5 min. après 15 min.

⟹ stabilisation des bulles (pesanteur < tension superficielle)

Mousses longuement fouettées sont plus stables


Pourquoi éviter de laisser du jaune dans les blancs ?➥ jaune ➙ petite molécules tensioactives ➟ se lient aux longues

protéines du blanc ⟹ génent formation du réseau de protéines ➥ jaune ➙ lipides ➟ se lient aux protéines du blanc ⟹ moins

disponibles pour enrober bulles d’air

Ajout d’un peu de vinaigre ou de sel➥ Acide ➙ facilite le déroulement des grandes protéines ⟹ plus

disponibles pour s’associer et emprisonner l’air ➙ facilite coagulation des protéines ⟹ fermeté

➥ Sel ➙ facilite coagulation des protéines ⟹ fermeté ☝mais effet peu conséquent !

( Rien ne vaut un « bon coup de fouet »

De l’émulsion vers le gel

Que se passe-t’il si on chauffe une mayonnaise au blanc d’oeuf ?➥ blanc coagule ⟹ piège les gouttelettes d’huile ➥ Mayonnaise qui se coupe en tranche !!

De la mayonnaise …. au gâteau au chocolat !!➥ Remplacer l’huile par du chocolat fondu avec un peu de liquide ! ➥ Chocolat ➙ beurre de cacao = matière grasse ➥ A température < 62°C ➙ incorporer blanc d’oeuf en fouettant ➥ Cuisson micro-ondes ⇒Gâteau chocolat au goût plus puissant

Physico-Chimie des gels

➫ Cas de la quiche

Agrégation des protéines d’oeufs ⟹ réseau solide qui emprisonne le liquide ⟹ Gel

Notion de concentration critique : ↪︎ 1 œuf / litre de lait ⟹ appareil reste mou et ne prend jamais. ↪︎ 10 œufs / litre de lait ⟹ quiche prend ⇢ mais trop prise !

⇒ seuil critique de protéines (via le nombre d’œufs introduits) pour lequel on a une juste coagulation de l’appareil

⇒ intérêt de la précision face à « l’à-peu-près »


➫ Les confituresDans les parois des cellules végétales ➙ pectines

peuvent s’associer entre-elles ⟹ gélification … mais gels réversibles avec la température


➫ Différence entre gels d’oeufs et confitures

Coagulation de l’oeuf ➙ Gel chimique

Confiture ➙ Gel physique

Confitures : Trucs et astuces ?

Laisser reposer les fruits dans le sucre quelques heures

Osmose ➙ eau sort ⟹ éclatement parois et membranes cellulaires ➠ prépare l’extraction des pectines lors du chauffage

Ajouter un jus de citron

O O O O

O O

O O O O

O O

répulsions acide

O OH O OH

O OH

O OH O OH

O OH

Coagulation

pectines


➫ Gélatine

Gélification ➙ 2-3% en masse ! ⟹ ne pas trop en mettre

⇓ moins de goût

hydrolyse


Pourquoi tremper la gélatine dans l’eau froide avant de l’utiliser?

) Si directement dans eau chaude ➙ formation de fils insolubles

$ eau pénètre très lentement dans les feuilles de gélatine ⟹ coeur fond sans liquide ⟹ protéines s’associent entre-elles ⟹ fils

$ en trempant avant … l’eau pénètre lentement jusqu’au coeur des feuilles de gélatine


➫ Autres gels : algues rouges

Algues rouges

➙ Agar-agar ➙ Carraghénane

☞ Gélification ➙ 0,1-0,5% ☞ Carraghénane (E407) ➙ gels à chaud jusqu’à 60°C ☞ Agar-agar (E406) ➙ gels à chaud > 60°C


➫ « Spaghettis » sans pâtes

Spaghettis de tomates

Spaghettis de curaçao

Velouté tomate + agar-agar Curaçao + Carraghénane


➫ Les alginates


➫ Sphérification avec les alginatesSphérification directe➥ solution alginate dans un bain de calcium✋ calcium à la surface parvient à diffuser

au cœur de la bille ⟹ gélification à cœur.

✋ incompatible avec solution riches en calcium (pdts laitiers), en alcool ou acides.

Sphérification indirecte➥ solution de calcium dans un bain d’alginate!billes à cœur très liquide … stables dans le

temps

Retour vers la cuisson

Ondes micro-ondes ↪︎ excitent molécules d’eau

⟹ mettent en mouvement autres molécules ⇶ chauffage

< 100°C* mais …

➫ Cuisson micro-ondes

Chimie des micro-ondes

➫ Cuisson de la viande aux micro-ondes ?

Viande de boeuf cuite aux micro-ondes ➙ couleur grisâtre ➙ goût fade ➙ ferme

< 100°C⇒ pas de dénaturation de la myoglobine ⇒ pas de réactions de Maillard ⇒ mauvaise dégradation collagène

Chimie des micro-ondes

➫ Canard à l’orange « express » … sans oranges !

Dans un bol, verser du cointreau, du sel, du poivre, du thym et du laurier Faire sauter à feu vif des cuisses de canard dans une poêle avec du beurre … ne cuire que jusqu'à l'apparition d'une coloration brune Quand la coloration brune a été obtenue déposer les cuisses sur du papier absorbant Filtrer l'infusion de cointreau, la prélever à l'aide d’une seringue et l’injecter dans les cuisses de canard Faire cuire les cuisses pendant quelques minutes au four à micro-ondes.

Cas des soufflés

➫ Pourquoi un soufflé gonfle ?

Soufflé ➙ appareil + blancs d’oeufs montés en neige Blancs d’oeufs montés en neige ➙ mousse (dispersion bulles d’air dans l’eau)

En chauffant ↪︎ protéines de blanc coagulent

⟹ « emprisonnent bulles gazeuses » ↪︎ bulles d’air grossissent ↪︎ eau de la préparation se vaporise

⟹ beaucoup de bulles gazeuses

Cas des soufflés

➫ Quelques conseils

Blancs d’oeufs très fermes ⇒ meilleures « piégeages » des bulles

Chauffer par le fond ⇒ bulles de vapeur d’eau « montent » à travers la préparation

⇒ gonflement

Faire croûter (quelques instants sous gril avant cuisson) ⇒ empêche bulles de gaz de s’échapper

+ sommet plat et régulier

Chimie cryogénique

➫ Sorbets

+ Crème solidifiée par congélation (eau devient solide)

* Eviter gros cristaux (plus la prise en masse est lente, plus les cristaux sont gros) ! remuer préparation , incorporation de bulles

d’air ⟹ préparation légère

Chimie cryogénique

➫ Azote liquide

-196°C

$ verser en mélangeant sur la crème

⇒ azote liquide se vaporise ↪︎ bulles de gaz piégées dans la

glace

,texture plus fine

⇒ congélation instantanée ↪︎ petits cristaux

Chimie du vin

➫ Améliorer un vin ? - pas assez de corps ?

- goût de vin vieux ?

- goût fleuri ?

- un Bordeaux ?

- un Bourgogne ?

- vin léger ? mettre le bouquet en valeur ?

$ un peu de glycérol

$ un peu de vanilline

$ un peu de linalol

$ un peu d’octanol et de 2-méthoxy-3-isobutylpyrazine

$ un peu de paraéthylphénol

$ un peu d’acétadéhyde

Chimie du vin vieillissant

. couleur ➙ anthocyanes

. en vieillissant ➙ réaction avec polyphénols (tanins)↪︎ supprime amertume et astringence (dues aux

polyphénols) ↪︎ formation précipité (dépôt) ↪︎ disparition couleur anthocyanes : rouge ➟ brun

Vin blanc jeune ➙ teinte verte ➟ chlorophylles

Progressivement dérivés de quercitine dominent

En vieillissant ➙ quercitine s’oxyde ⟹ brunit

Champagne et petite cuillère

Une petite cuillère dans le goulot d’une bouteille de Champagne évite le dégagement des bulles ?

/ Bouteille de champagne entamée / Comment conserver le pétillant ?

Petite cuillère dans le goulot conserve le gaz ?

8 h 24 h 48 h

Pres

sion

du

gaz

Pas d’effet « petite cuillère » ⇐

⇓ / Finissons les bouteilles !! /

Conclusion

Chimie explique et rationalise les phénomènes culinaires

Permet d’envisager de nouvelles façons de cuisiner, en utilisant de nouveaux ustensiles, de nouveaux i n g r é d i e n t s , d e n o u v e l l e s méthodes.

Association d’un art ancestral avec une science expérimentale 0 vers la cuisine du XXIème siècle 1

Documents

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