la chimica degli alimenti

come si formano gli aromi durante la cottura degli alimenti?

DALLA SCOPERTA ALLE ISTITUZIONI

Fu il chimico francese Louis Camille Maillard a descrivere per primo nel 1910 una curiosa reazione che, coinvolgendo due delle principali classi di costituenti più diffusi nei prodotti di origine naturale, gli aminoacidi (mattoncini di base che a loro volta costituiscono le proteine) e gli zuccheri semplici (che possono a loro volta liberarsi dai carboidrati complessi), era in grado di portare alla formazione di alcuni prodotti di reazione fino ad allora sconosciuti.

Suppongo che il dottor Maillard fu probabilmente un pò infastidito, almeno in un primo momento, da questa sorta di reazione collaterale, in quanto lo scopo iniziale del suo lavoro era semplicemente quello di giungere alla sintesi in laboratorio delle proteine di interesse biologico, una cosa detto fra noi tutt’altro che semplice.   Con tutta probabilità egli dovette notare, durante i suoi tentativi di sintesi, che quando degli aminoacidi non completamente depurati dagli zuccheri riducenti (quasi sempre presenti almeno in tracce nei prodotti di origine naturale) venivano riscaldati, specie se in carenza di acqua, almeno una parte di questi aminoacidi si perdeva, trasformandosi in qualcos’altro, qualcosa di probabilmente di colore più scuro e sicuramente molto odoroso.
Da qui ad intuire che questo tipo di trasformazione poteva rivestire un ruolo fondamentale nello spiegare come si originano le molecole aromatiche durante la cottura degli alimenti il passo non fu enorme, non così grande almeno come il cercare in seguito di decifrare nei dettagli cosa effettivamente succedeva nel corso di queste reazioni, che si dimostrarono un rompicapo veramente al di sopra di ogni aspettativa. Continua...

il sapore dei cibi: un micro-cosmo di molecole

INTRODUZIONE

Cuocere gli ingredienti in modo separato e poi unirli nel piatto non è la stessa cosa che metterli già insieme durante la cottura.   Ed allo stesso modo mescolare insieme gli ingredienti senza cuocerli, come in una sorta di insalata a freddo, da ragione di un gusto del nostro piatto che non ha nulla a che fare con quello che si raggiungerebbe in seguito alla cottura.
roast beef Mescolare e cuocere insieme: questo sembra essere il segreto per generare nuovi sapori, quelli che la tradizione e l’arte culinaria hanno saputo concepire negli anni, da un capo all’altro del mondo, attraverso infinite ricette.    Una grandissima ovvietà verrebbe da dire, senza alcun particolare stupore, come ci sembrano ovvi un pò tutti i fenomeni a fianco dei quali siamo cresciuti fin da piccoli, almeno fino al momento in cui proviamo a domandarci qualche perché.   Perchè perché fra gli ingredienti, con l’energia del calore, capita qualcosa, qualcosa come vedremo in realtà di estremamente complesso, talvolta a malapena decifrabile anche dagli stessi chimici, che porta come risultato finale quello della creazione di sapori e di profumi nuovi, dei quali gli ingredienti iniziali erano essenzialmente privi?

Anche senza essere uno scienziato, ciascuno di noi è ormai consapevole che ogni profumo ed ogni sapore che percepiamo è motivato e trova riscontro in qualche molecola, raramente di un tipo soltanto, nel più dei casi da molte, moltissime, anche centinaia di “specie chimiche” diverse naturalmente presenti e mescolate fra loro nei prodotti a formare una miscela avente una composizione qualitativa e quantitativa piuttosto definita e caratteristica di quel prodotto.     Continua...

la cucina molecolare: un’introduzione di metodo

Durante la cottura i cibi acquistano sapore e profumo, accentuano qualità organolettiche talvolta impercettibili negli ingredienti di partenza, spesso nascono e si sviluppano gusti del tutto nuovi ed aromi intensi si sprigionano nell’aria facendoci indovinare già sull’uscio di casa cosa cuoce in pentola.
Ma non solo.   Anche la consistenza dei cibi cambia, alcuni si induriscono altri come pasta si ammorbidiscono, altri diventano croccanti solo all’esterno; ed anche senza chiamare in causa la cottura: come fa il latte a coagulare in formaggio, la maionese a formarsi da ingredienti di solito meno viscosi e la frutta secca a liquefarsi quando macinata finemente?

cucina molecolare - stralcio della struttura molecolare dell'amido, sovrapposta ad un'immagine del pane che lo contiene Sono come piccole meraviglie alle quali siamo abituati fin dalla nascita e che pertanto tendiamo a dare un po’ per scontate, ma ci siamo mai chiesti perché tutto questo accade?    Come fanno gusti e profumi a svilupparsi nei cibi durante la cottura, come il tipo di aroma sia influenzato dalla scelta degli ingredienti della ricetta e magari come potremmo fare per modificare o correggere il gusto o la consistenza di un piatto andando ad agire “in modo scientifico” sulla scelta degli ingredienti, sulla loro preparazione, sulle condizioni di cottura e persino sugli accostamenti dei cibi?

Siamo nel pieno della cosiddetta “cucina molecolare”, l’approccio all’arte culinaria che partendo dalla conoscenza più profonda delle caratteristiche chimiche e fisiche delle materie prime e delle loro interazioni reciproche, tanto nel crudo quanto nel corso dei processi di cottura, guida le scelte e le modalità di preparazione degli alimenti secondo criteri che più che basarsi sull’esperienza, la tradizione o l’intuito creativo (come invece capita per la cucina tradizionale) si basino sull’approccio razionale e scientifico. Continua...

la chimica della putrefazione

La decomposizione dei materiali biologici non viventi può seguire due decorsi completamente diversi a seconda che ci si trovi in condizioni di presenza o di assenza di ossigeno.   Solo in quest’ultimo caso di può effettivamente parlare di putrefazione.
Nell’intervento in oggetto si prenderanno in esame più i risultati finali dei processi di decomposizione putrefattiva o non, che non la sequenza di processi microbiologici (detti anche “biotici” perché mediati dall’intervento di un essere vivente) o semplicemente chimici (detti “abiotici”) che, oltre a richiedere spazi e competenze estranee al contesto di questo sito, possono variare nei dettagli a seconda sia della natura dello specifico materiale in decomposizione che delle condizioni ambientali nelle quali esso verrà a trovarsi.

decomposizione aerobica - crescita di un fungo basidiomicete su un letto di foglie cadute In presenza di ossigeno prevalgono nettamente le trasformazioni di tipo ossidativo, ovvero l’esito finale o comunque avanzato del processo vede un incremento nel numero di ossidazione degli atomi che costituivano le molecole in un primo tempo parte costitutiva dei tessuti viventi.    In condizioni aerobiche lavorano la maggior parte degli organismi decompositori (funghi, batteri, lieviti, eventualmente vermi ed insetti) presenti per esempio nel terreno, che è la sede naturale maggiormente preposta allo svolgimento del processo di decomposizione.   Lo stesso fenomeno della combustione, ad esempio a carico di un tronco d’albero ormai secco, in fondo non è altro che una decomposizione abiotica di tipo ossidativo, molto veloce e tale da saltare praticamente tutte le tappe intermedie, arrivando direttamente al carbonio al suo massimo grado di ossidazione, ovvero al biossido di carbonio (l’anidride carbonica) ed all’acqua. Continua...

come eliminare gli odori dal frigo

Su come eliminare gli odori non proprio gradevoli di alcuni alimenti dal frigorifero di casa, evitando fra l’altro che ne vengano contaminati alimenti che dovrebbero restarne privi, ne sono già state dette tante.

frigorifero di casa, pieno di cibi, dove talvolta gli odori si mescolano e si accumulano sgradevolmente Le nostre mamme e le nostre nonne ci hanno tramandato metodi che vanno dal lavaggio delle pareti del frigo con una spugnetta imbevuta di aceto bianco allo stesso lavaggio praticato però con il bicarbonato di sodio sciolto in acqua, passando per il succo di limone fino a proporre di sistemare una vaschetta con del bicarbonato in polvere in un angolo del frigorifero.    Non sarò di certo io in questa sede a causare conflitti generazionali affermando che questi metodi siano inutili, però già in premessa volevo richiamare l’attenzione su due aspetti relativi a questi approcci, indipendentemente dal fatto che essi siano o meno efficaci, prima di proporre la mia soluzione alternativa.

Il primo problema di questi interventi è che essi solitamente prevedono un qualche lavaggio delle pareti: soluzione questa che anche fornendo risultati accettabili avrebbe senso solo su di un frigorifero nuovo o comunque svuotato, richiederebbe di tenerlo aperto per un lungo periodo e quindi non è adatto per un apparecchio in funzione e con dentro gli alimenti ed infine, diciamolo pure… richiede pur sempre un certo investimento di tempo per essere realizzato. Continua...

come funziona la cottura a microonde?

forno_microonde_icona Quello per microonde è un metodo doppiamente indiretto per indurre il riscaldamento di un prodotto, nel caso specifico di un alimento. Indiretto in primo luogo perché, al pari degli altri metodi basati sull’irraggiamento non comporta il contatto diretto fra la sorgente di calore ed il materiale da riscaldare; ma ulteriormente indiretto anche in ragione del fatto che il tipo di movimento indotto nelle molecole bersagliate non è una banale vibrazione (e si può dire che la vibrazione delle molecole di un materiale “E’” in pratica il suo calore), bensì uno specifico movimento di tipo rotatorio e riferito ad una tipologia di molecole ben definita (fra le quali quelle dell’acqua), che solo indirettamente può indurre le classiche vibrazioni ad effetto riscaldante nell’ambiente molecolare circostante alla molecole in vibrazione.

Nel breve paragrafo con il quale ho cominciato questo post è concentrato veramente di tutto.   Per sviluppare ed approfondire questi concetti, nonché per descrivere l’effetto delle microonde sulle molecole e sulla loro reattività, sono stati scritti interi libri, fra i quali un riferimento è sicuramente:
“Microwave Sinthesys – chemistry at the speed of light” – Brittany L. Hayes, Ph.D – CEM Publishing, che partendo da una rigorosa trattazione su cosa siano le microonde e di come queste interagiscano con la materia, arriva a considerare ed a valorizzare l’impiego delle stesse per velocizzare il decorso delle più diverse tipologie di reazioni chimiche.   Continua...

la madre di caffè per acidificare il terreno delle orchidee?

“[…] mi chiedevo quali legami ci fossero con alcune ‘nozioni’ che vengono tramandate… ad esempio quella che i fondi di caffè mescolati nel terreno di piante acidofile (nel mio caso orchidee) sarbbero graditi alle medesime in quanto aumenterebbero la acidità del terreno troppo spesso compromessa dalla acqua potabile solitamente calcarea… dalle mie parti.”

Corrado

(commento ricevuto a proposito del post “un indicatore domestico: il vino come il tornasole”)

Non è raro che mi vengano posti interrogativi del genere ed anzi, in verità, essi rappresentano forse la maggior parte dei quesiti che ricevo. In essi si esprime la volontà, sicuramente motivata da ottimi principi etici, nonché dalla nostra tradizione contadina, di non sprecare nulla, di riciclare per lo meno l’organico nell’organico, gli avanzi per fare cibo nuovo o se non altro, come in questo caso, fiori. fondo_caffè_madre Si parte in realtà da un presupposto, spesso ahimè più morale ed ideale che pragmatico, che Madre Natura riservi per noi sempre le risposte ed i rimedi dei quali abbiamo bisogno: ammesso – e non ho poi tutta questa difficoltà ad ammetterlo – che questo assunto possa anche contenere del vero, è altresì meno probabile che tutto ciò che la natura ha riservato per il nostro benessere sia necessariamente racchiuso sui ripiani della nostra dispensa, tantomeno sul ciglio della nostra pattumiera. Continua...

la rifrattometria: l’approccio più speditivo per misurare una concentrazione

Con poca spesa, poche conoscenze di chimica ed anche poco tempo a disposizione, sono molte le informazioni che possiamo ricavare su un campione incognito misurando in pochi istanti 3 parametri semplici semplici: grado brix, conduttività e pH.
Inutile dire che il campione deve essere liquido, e se è un solido deve essere facilmente solubile in acqua.

rifrazione_matita_acqua Quella del grado rifrattometrico è probabilmente una delle misure con il migliore rapporto fra utilità e costo (inteso sia come tempo richiesto per la misura che come valore economico delle attrezzature) che un non-chimico possa individuare per rispondere alla fondamentale ma tutt’altro che banale domanda: quanto concentrato sarà il mio prodotto?

In altri contesti uno degli approcci utilizzabili per sapere quanto è concentrata una soluzione acquosa è quella di fare evaporare tutta l’acqua e di misurare il peso del residuo secco ottenuto. Ad esempio evaporando 100 g di acqua marina si ottengono all’incirca 3,5 g di residuo secco salino, da cui ricaviamo una concentrazione del 3,5% circa del sale nel campione originale.
Ma non tutti i prodotti si possono evaporare facilmente, sia per ragioni di tempo che per ragioni di preservazione del materiale stesso dalla degradazione, fino ad arrivare al caso, di solito la norma per gli zuccheri, di prodotti che non asciugherebbero mai bene fino a secchezza, tendendo invece a formare prodotti via via più viscosi ed appiccicosi, in pratica delle melasse ingestibili simili al miele. Continua...

come possiamo trasformare un profumo in una matrice numerica… e viceversa!

Un profumo, un olio essenziale, un frutto aromatico: quello che il nostro naso percepisce odorando un fiore o spesso anche semplicemente assaggiando un alimento, come molti sicuramente sanno, è solitamente un insieme di decine, per lo più centinaia di molecole diverse, in differenti rapporti quantitativi fra loro.
rosa L’approccio conoscitivo tipico per descrivere in modo univoco la complessità di un profumo, nonché per riuscire successivamente a riprodurlo, è quello di tradurre la sua composizione in una stringa numerica o meglio ancora una matrice bi- o tridimensionale.
Per fare questo dobbiamo utilizzare in primo luogo una tecnica di risoluzione che separi i singoli componenti (molecole) della miscela complessa (1° dimensione della matrice) e su ogni componente separato intervenire con una tecnica analitica che fornisca un responso coerente con la struttura della molecola separata (2° dimensione).

Mi spiego meglio.

Sui metodi di separazione a cui sto pensando, che vanno sotto il nome generico di “cromatografia”, si tengono interi corsi universitari, girano intere aziende di strumentazione scientifica ed esistono decine di riviste specializzate. Non me ne vogliano quindi gli esperti nel settore (io stesso utilizzo queste tecniche da circa 15 anni!) se in questa sede semplifico il tutto dicendo che la cromatografia è in ultima istanza un metodo per separare una miscela nei suoi componenti sulla base del tempo. Continua...

gli antiossidanti: dalla pianta all’alimento all’uomo

L’ossigeno è da sempre stato uno dei più temibili nemici della vita su questo pianeta.   Fin dalla notte dei tempi i primi organismi unicellulari dovettero lottare con questo prodigioso ossidante che aggrediva molte delle molecole biologiche fondamentali per la vita, degradandole, ed il problema era tanto più grave se si considera che l’ossigeno è un gas, quindi si insinua con grande facilità, si diffonde in spazi angusti, in materiali porosi ed è infine molto solubile nell’acqua. escherichia_coli I primi microrganismi infatti erano anaerobi obbligati, ovvero potevano vivere solo in quelle nicchie ecologiche asfittiche dove l’ossigeno proprio non arrivava, pena la loro morte in tempi molto rapidi.
In seguito, ma parliamo sempre di miliardi di anni fa, si svilupparono forme di vita sempre unicellulari ma più evolute, gli anaerobi facoltativi, che se non altro erano in grado di tollerare la presenza di ossigeno.

Finchè si giunse agli organismi aerobi:  qui la trovata dell’evoluzione fu quella di fare di necessità virtù, sfruttando l’ossigeno che fino a quel momento era stato solo una minaccia, come risorsa ovvero come una sorta di pattumiera biochimica dove inserire, metaforicamente quasi “buttare” le coppie di elettroni ormai a basso livello energetico che, originati dalla catabolismo dei carboidrati o di altre molecole demolite a livello cellulare per ricavare energia, fluiscono infine nell’ultima fase della respirazione mitocondriale (la cosiddetta fosforilazione ossidativi, che segue la glicolisi e poi il ciclo di Krebs) inducendo la fosforilazione di varie molecole di ADP ad ATP. Continua...

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