Modéliser pour comprendre: le bœuf bourguignon

Il y a évidemment de très nombreuses recettes de boeuf bourguignon, mais elles commencent le plus souvent par faire revenir des oignons et des carottes avec de la matière grasse, avant de faire revenir les viandes jusqu'à ce qu'elles brunissent. Certaines recettes préconisent de singer, c'est-à-dire d'ajouter de la farine en même temps, avant de mettre du bouillon et du vin rouge. Puis on cuit très longuement à couvert.

 

Considérons d'abord les carottes et les oignons :  ils sont assez durs, et la cuisson initiale permet de  les attendrir, alors que si on les avait cuit dans un vin un peu acide, il auraient durci.
D'autre part, l'expérience qui consiste à suer des carottes et à en faire un bouillon, ce que l'on compare avec un bouillon des carottes non suées, montre clairement que le suage augmente le goût,  notamment parce que les molécules odorantes qui sont libérés par les carottes vont
sans doute se diluer dans la matière grasse.

L'amollissement des légumes, lui, résulte du fait que le ciment entre les cellules qui constituent le tissu végétal est dégradé à la chaleur : les molécules de pectine qui tiennent ensemble les molécules de cellulose, sortes de piliers de la paroi cellulaire, sont comme des cordages qui perdent des bouts quand ils sont cuit  : de la sorte, les piliers de cellulose peuvent se séparer et les cellules aussi.

Pour le brunissement de la viande maintenant, il est devenu très convenu de parler de "réactions de Maillard",  alors qu'en réalité il y a des réactions très différentes. Par exemple il y a des oxydations, par exemple il y a des pyrolyses, par exemple il y a des caramélisations, par exemple il y a des hydrolyses, et par exemple il y a des dégradations de straiteur, des réactions amino-carbonyle, et cetera. Et, à ce jour, on ignore en réalité quel le pourcentage de chacune contribue au brun que l'on observe.
 

En tout cas, on aura lieu d'être prudent et d'éviter de parler des réactions de Maillard, car (1) c'est faux et (2) j'ai établi historiquement que Maillard (Louis Camille de son prénom) n'est pas le découvreur de ces réactions de brunissement  qui doivent être nommées soit réactions amino-carbonyle quand elles ont lieu entre des sucres et des acides aminés,  ou réaction de glycation quand elles ont lieu avec des protéines.
Et on aura intérêt à garder en tête le fait que les caramélisations et les pyrolyse de protéines font des bruns soutenus, très rapidement

Simultanément, quand on chauffe la viande, on voit de la fumée et cela s'explique par le fait que la viande chauffée se contracte, ce qui expulse les jus, les liquides n'étant pas compressible. Or ces liquides chauffés s'évaporent.

C'est le même phénomène qui fait sortir des composés des viandes dans les bouillons, ou qui forme ce résidus solide que l'on a dans les plats où l'on fait cuire des rôtis  : dans tous les cas, la contraction de la viande en fait sortir des liquides qui contiennent des composés variés, notamment ceux que l'on retrouve dans un bouillon de viande.

Sur la partie externe de la viande qui est sautée, de l'eau s'évapore aussi, et cette partie asséchée forme une "croûte" : pensons à celle du pain, de même.

Ensuite, si l'on veut une viande très tendre, il faut la cuire à basse température c'est-à-dire à seulement à frémissement et pas à pleine ébullition, sans quoi la dégradation du tissu collagénique qui lie ensemble les fibres musculaires de la viande laissera des fibres séparées mais sèches, très contractées, ayant donc perdu beaucoup de leur liquide.

À ce stade, il est important de distinguer la tendreté et la jutosité : il peut exister des viandes tendres et juteuses, des viandes tendres et pas juteuses, des viandes juteuses et pas tendres, et des viandes pas tendres et pas juteuses.

Mais évidemment, ce sont des viandes tendres et juteuses que l'on souhaite, ce qui s'obtient par des cuisson très longues à basse température. Quand je dis très longue, je pense à plusieurs heures, voire plusieurs jours

La cuisson se fait donc un mélange de bouillon et de vin, lesquels sont modifiés lors de la cuisson.  D'une part, il y a de nombreux composés odorants qui sont évaporés, surtout si l'on cuit fort et sans couvercle. Mais, d'autre part, la longue cuisson conduit à la formation de composés nouveau, qui contribuent au bon goût du plat.

Il ne s'agit pas seulement d'une concentration des molécules sapides ou odorantes par la réduction de la quantité d'eau, quand cette dernière s'évapore ; il y a également des réactions qui engendrent des molécules nouvelles qui viennent s'ajouter aux molécules à action
gustative initialement présentes.

Des erreurs sur des sites pourtant officiels

Là, allant sur un site officiel de toxicologie, je vois le mot "substance" utilisé pour "espèce chimique". Vite, chers collègues, corrigez votre document, si vous voulez que tous puissent vous comprendre clairement !

Car c'est pour le bien des apprenants, et aussi de tous nos concitoyens, que nous devons pourchasser les confusions : de même que les huiles ne sont pas faites d'acides gras, de même que les protéines ne sont pas de simples "assemblages" d'acides aminés, les molécules ne sont pas des composés ni des espèces chimiques, et les composés ou les espèces chimiques ne sont pas des "substances". 

Me connaissant, on se doute bien que je ne dis pas cela au hasard, mais que je me fonde sur des documents parfaitement officiels, internationalement acceptés, tels ceux de l'IUPAC, ou sur des discussions abondantes qui trouvent leur place dans des publications scientifiques (avec évaluations serrées par des pairs), tel le Journal of Chemical Education. En français, il y aura aussi le Bulletin de l'Union des Physiciens, par exemple, ou l'Actualité chimique. Et bien d'autres. 

Bref, des documents que ceux qui parlent de chimie, ou qui en utilisent les notions, devraient bien consulter (je parle évidemment pour ceux qui ne le font pas, et pas pour ceux qui le font). 

 

Commençons par le plus simple : la "substance".

Et commençons par aller sur un dictionnaire officiel de la langue française, le Trésor de la langue française informatisé, du CNRS et de l'Université de Nancy, qui nous dit : 

substance : Philosophie : Ce qui existe en soi, de manière permanente par opposition à ce qui change. Ce dont un corps est fait. Synon. matière. Matière organique ou inorganique, produit chimique caractérisé(e) par sa spécificité, sa nature, son état ou ses propriétés.Empr. au lat. substantia « être, essence, existence, réalité d'une chose » et tardivement « aliments, nourriture; moyens de subsistance, biens, fortune » (de substare « être dessous, se tenir dessous »).

Bref, la substance, c'est l'objet matériel : l'eau est une substance, ainsi que la terre ou l'air. 

Qu'en disent-les instances internationales de chimie ? Je trouve (https://doi.org/10.1351/goldbook.C01039) : Chemical substance : Matter of constant composition best characterized by the entities (molecules, formula units, atoms) it is composed of. Physical properties such as density, refractive index , electric conductivity, melting point etc. characterize the chemical substance. 

Oui, la substance est composée de molécules, atomes, etc. Et c'est pourquoi nous devons arriver d'abord à ces derniers. Commençons par... 

Molécules et atomes, mais aussi ions, par exemple

 Là, il nous faut rêver à l'existence d'un "super-microscope", qui nous permettrait de voir au coeur des substances. Pour l'eau, ce liquide, cette substance liquide, nous verrions des objets tous identiques, qui sont des molécules d'eau. Et chaque molécule d'eau est fait d'atomes. 

Pour le sucre de table, nous verrions que les cristaux qui font le sucre en poudre sont en fait des empilements réguliers (des cristaux) de molécules toutes identiques, qui sont des molécule de saccharose. Et ces molécules de saccharose font faites d'atomes, de carbone, d'oxygène ou d'hydrogène. 

Pour le sel de table très pur, nous verrions que les cristaux sont des empilements réguliers d'atomes (de chlore et de sodium, alternés), mais ces atomes sont nommés "ions", car ils se sont échangés des électrons. 

Pour un métal, tel le fer, encore des atomes, et qui ont mis des électrons en commun. 

 

Et les composés ? Et les espèces chimiques ? 

 Reste le troisième terme évoqué en introduction : celui de composé, que je rapproche d' "espèce chimique". Un composé, une espèce chimique, c'est une catégorie particulière de molécules toutes identiques. 

L'éthanol est un composé : et les molécules d'éthanol sont faites d'atomes (de carbone, hydrogène, oxygène). Mais il y a une différence entre l'éthanol matière, et l'éthanol composé. Pour l'éthanol absolu, à la température ambiante, il y a la substance, la matière. Le composé, lui, est une catégorie. Idem pour l'espèce chimique. 

D'ailleurs, très honnêtement, le terme d'espèces chimique est plus large que celui de composé, puisque l'« espèce chimique » est une appellation générique se référant à un ensemble d'entités chimiques identiques : ces entités sont soit un atome (espèce chimique atomique), soit un groupe d'atomes liés qui peut, selon sa charge électrique et sa configuration électronique, être une molécule, un ion ou un radical. 

 

Mais la conclusion s'impose : une espèce chimique n'est pas une molécule, ni une substance.

Comment faire croustiller de l'oeuf

Je reçois ce message amusant... à l'approche de Pâques :

Bonjour Hervé, je suis un jeune de 17 ans qui adore cuisiner des oeufs depuis que je suis jeune. J'ai toujours raffolé de la partie croustillante à l'extrémité du blanc d'oeuf quand je cuis celui ci sur la poêle et j'aimerais en faire une chips. J'aimerais que tout le blanc d'oeuf quand je cuis celui ci sur la poêle ce transforme en une couche croustillante. J'ai tout essayé, au four sur la poêle et plein d'autre technique mais je ne suis jamais satisfait. J'aimerais savoir si vous aviez des conseils pour moi. Merci!

Oui, amusant que quelqu'un qui ne me connais pas me tutoie : ça doit être la mode, et pourquoi pas. 

Pour en venir à sa question, disons qu'il y a deux aspects : la consistance et le goût.

 

Pour la consistance, d'abord

Pour la consistance, j'invite mes amis à mettre un oeuf (entier, dans sa coquille) au four très doux, pendant un jour ou deux... et l'on  récupère un objet qui fait gling-gling quand on le secoue. Si l'on ouvre, on trouve une petite bille brune, faite d'une enveloppe de résine, avec, au centre, le jaune durci.
Dans le même four, si on met un bol avec du blanc d'oeuf, l'eau qui s'évapore laisse un solide jaune et dur... qui est la base de mon invention des "verres de vin", dont je viens de remettre la description sur ce blog (voir https://hervethis.blogspot.com/2026/04/). 

Car oui, les protéines sont faites de 90 pour cent d'eau, et de 10 pour cent de protéines. Si l'on évapore l'eau, restent les protéines, qui forment une masse solide

Bref, pas difficile d'obtenir une consistance croustillante. Mais pour le goût ?

Là, il suffit de chauffer davantage, jusqu'à faire brunir. Et plus la masse de protéines sera mince, plus on aura l'effet voulu. C'est pour cette raison que je propose de modifier l'expérience proposée en battant du blanc d'oeuf afin de déstructurer le gel dont il est constitué et en le versant dans une assiette pour qu'il s'étale en couche très mince, que l'on chauffera jusqu'à l'obtention de la couleur souhaitée.

Disons des choses simples pour ceux qui n'ont pas appris la chimie, ou qui l'on oubliée

Les "réactions" ? 

Aujourd'hui, on m'interroge sur ce qu'est une "réaction chimique", et je vais essayer de répondre simplement, sans trop insister qu'une réaction est une réaction est "chimique" quand elle est étudiée par la chimie, que c'est un réarrangement d'atomes. 

Le plus simple, c'est peut-être de partir du sucre, le sucre de table, qui se présente souvent sous la forme de petits cristaux blancs. 

Ces cristaux sont des empilements réguliers, dans les trois directions de l'espace, comme un jeu de cubes bien assemblés, d'objets que l'on nomme des molécules de saccharose. 

Ces molécules sont toutes constituées de la même façon, avec des atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, mais nous n'avons pas besoin pour l'instant d'entrer plus en détail dans cette construction. Qu'il nous suffise de dire que les molécules de saccharose sont empilées régulièrement. 

Quand on chauffe du sucre, on le voit fondre d'abord, c'est-à-dire former un liquide, mais bientôt, il brunit, et une odeur de caramel apparaît. Cette caramélisation correspond non pas une seule réaction, mais à beaucoup, ce qui signifie que les molécule de saccharose sont modifiées par la chaleur de diverses façons. 

Par exemple, certaines sont divisées en deux moitiés ; d'autres perdent des petits morceaux, etc. Surtout, on voit que les assemblages d'atomes (les molécules) que l'on récupère finalement ne sont pas les molécules que l'on avait initialement. 

De la chimie, pas de la physique

Cette modification des molécules est bien différente de la transformation que l'on aurait quand on chauffe un glaçon. 

Un glaçon est un solide, fait par un empilement régulier de molécules d'eau ; quand on le chauffe, le glaçon fond, ce qui signifie que les molécules d'eau se séparent... mais elles ne se modifient pas ! 

La meilleure preuve, c'est que, quand on refroidit l'eau liquide, elle ressemble de la glace. Il y avait les mêmes molécules avant et après : dans ce cas-là, il n'y a pas de réaction "chimique". 

En cuisine

En cuisine, il y a des réactions nombreuses, qui font des couleurs, des saveurs, des odeurs nouvelles. Que l'on pense au brunissement d'un steak, à la caramélisation déjà évoquée, au brunissement de haricots verts... Chaque fois qu'il y a l'emploi de la chaleur sur des composés un peu délicats, on est presque sûr qu'il y a eu des réactions qui ont modifié les molécules présentes.

Poisson d'avril, et rire jaune

 

Hier, le 1er avril, j'ai annoncé à des amis que j'avais enfin réussi
à faire interdire les siphons et leurs cartouches de protoxyde d'azote
dans les cuisines.

Je racontais toute une longue histoire où j'expliquais que trois ministres m'avaient convoqué à une réunion trans-ministérielle et que la décision était prise pour très bientôt d'interdire les siphons et les cartouches de protoxyde d'azote, pour les cuisines domestiques ou de restaurant.

Tous mes amis ont cru à mon poisson d'avril, mais hélas, c'était un poisson d'avril. Je dis hélas parce que, en réalité, je souhaite très vivement cette interdiction, et je milite pour que le monde culinaire utilise plutôt des compresseurs associés à des pulvérisateurs tels qu'on en a pour les plantes, afin d'obtenir  des émulsions, des mousses, des émulsions foisonnées.

Ct type de systèmes  fonctionne très bien, et il  aurait l'intérêt d'éviter les cartouches non renouvelables, et l'utilisation du protoxyde
d'azote, qui est à la fois dangereux pour la santé et pour le climat.

J'invite tous mes amis à militer avec moi pour que ce soit interdite
la vente des siphon avec ses cartouches non renouvelables de protoxyde d'azote !

Ah, des questions (à propos de lipides, de triglycérides, d'acides gras): cela montre que mes billets sont lus ;-)

Je reçois la question suivante :

Bonjour,
Vous évoquez des "résidus d'acides gras" et "résidus de glycérol" que l'on retrouve dans la molécule de triglycéride, et qu'il n'a donc pas d'acide gras dans l'huile.
La molécule d'acide gras fait-elle bien partie de la famille des lipides ? Et où retrouvons nous à proprement parler la molécule d'acide gras si ce n'est pas dans l'huile ? Dans l'aliment ? Comme dans l'olive mais suite au procédé d'extraction de l'huile il y a une réaction chimique créant la triglycéride ?
Pourquoi parlons "d'acide", (même composition atomique en partie que l'acide citrique du citron ?)
Merci pour votre retour.

Et je réponds :

1. Oui, les molécules d'acides gras sont des "lipides"... mais il faut savoir que la catégorie des lipides est immense : ce sont tous les composés des aliments qui sont solubles dans les solvants non polaires.
 
Les acides gras sont-ils des lipides ? Il faut d'abord savoir ce que sont les acides gras en général, et la définition de l'Union internationale de chimie :
Aliphatic monocarboxylic acids derived from or contained in esterified form in an animal or vegetable fat, oil or wax. Natural fatty acids commonly have a chain of 4 to 28 carbons (usually unbranched and even-numbered), which may be saturated or unsaturated. By extension, the term is sometimes used to embrace all acyclic aliphatic carboxylic acids.

Donc en général, les acides gras sont des lipides, dans la première acception du terme. En revanche, si l'on considère la fin de la définition, alors certains ne sont pas des lipides : l'acide formique, l'acide acétique, l'acide propionique, l'acide butanoïque sont solubles dans l'eau.

2. Et où retrouvons nous à proprement parler la molécule d'acide gras si ce n'est pas dans l'huile ?
On trouve les acides gras en très petites quantités dans les graisses alimentaires, mais en quantités supérieures dans les graisses rancies. D'ailleurs ils sont un indicateur de qualité des graisses (notamment des huiles) : plus il y en a, plus la qualité est faible.

3. A propos de "au procédé d'extraction de l'huile il y a une réaction chimique créant la triglycéride"
Je vais être simple :
- dans les olives, il y a des graisses
- et comme toutes les graisses alimentaires, elles sont composées de molécules de triglycérides (très peu d'acides gras, heureusement)
- quand on presse les olives, la graisse sort, et vient surnager au dessus de la partie aqueuse : c'est l'huile d'olive
- en général, cette huile d'olive, presque exclusivement faite de molécules triglycérides, est purifiée ; et plus on purifie, plus elle est faite seulement de molécules de triglycérides
- ce pressage est simplement mécanique, et il y a peu de modifications chimiques : il y avait des molécules de triglycérides dans l'olive, et on récupère les molécules de triglycérides dans l'huile... puisque l'huile, d'olive ou autres, n'est presque faite que de molécules de triglycérides.

4. Pourquoi parle-t-on d'acides gras, quand il y en a (rarement, donc, et heureusement) ?
Parce que les molécules d'acides gras sont des chaînes d'atomes de carbone liés à des atomes d'hydrogène, avec, à une extrémité, le dernier atome de carbone lié à un atome d'oxygène, d'une part, et, d'autre part, à un autre atome d'oxygène qui est lié à un atome d'hydrogène. Et ce dernier atome d'hydrogène peut être "arraché", ce qui est le propre des acides.
D'ailleurs, les acides gras les plus petits, solubles dans l'eau, changent le pH des solutions où ils sont placés, rendant ces solutions acides.

5. Merci pour votre retour.
Si vous voulez vraiment me remercier, faites connaître autour de vous : 

- ce blog

- le Glossaire des métiers du gout : des définitions justes et référencées à propos des termes de cuisine, patisserie, charcuterie, etc. 

- les Séminaires de gastronomie moléculaire : avec des tests expérimentaux  d'idées qui trainent depuis trop longtemps dans les cuisines. 

- et proposez à vos collègues ou amis de s'abonner à tout cela en envoyant un message à icmg@agroparistech.fr

Le verre de vin : une proposition que j'avais faite

 Pendant des années, j'ai donné chaque mois une idée nouvelle/invention à mon ami Pierre Gagnaire, et en voici une qui date de 2004 !

 

 

Un verre…de vin

Comment la physique permet de faire du craquant, du croquant, du croustillant.

La gastronomie moléculaire n’a-t-elle engendré que des produits mous parce que colloïdaux : mousses, gels, émulsions ? Des critiques gastronomiques sans doute un peu réactionnaires, qui confondent souvent la science et ses applications ou qui tombent dans le défaut de généralité, critiquent la « cuisine moléculaire » pour ses produits sans consistance, mais ils ont tort : la science n’a pas d’attirance spéciale pour des systèmes particuliers, et toute organisation moléculaire a son intérêt. A preuve : les « verres », dont qui feront l’objet de la proposition de ce mois.

Par « verre », le physicien désigne un objet dur, non cristallin, que l’on obtient par refroidissement d’un liquide visqueux : la vitrification correspond à un ralentissement considérable du mouvement de diffusion de ses constituants (le plus souvent des molécules) ; le verre perd la possibilité de couler… aux temps qui sont du même ordre de grandeur que la vie humaine.

Les verres les plus courants sont à base de silice, ou oxyde de silicium (pensons au sable de Fontainebleau, ou au quartz), que l’on chauffe en leur ajoutant un fondant, ainsi d’abaisser la température de fusion. Comment ont-ils été inventés ? On suppose que la vitrification s’est faite spontanément, dans les foyers de nos ancêtres d’il y a très longtemps, ce qui a conduit ceux-ci à comprendre qu’ils obtiendraient des matériaux durs et transparents en reproduisant le phénomène qu’ils avaient observé. Pourquoi la transparence les fascinaient-ils ? Cela reste un beau mystère, une de ces questions que je traîne avec moi pour longtemps.

Toutefois, les verres de silices, ou le cristal, avec des sels de plomb, ou encore d’autres verres minéraux du même acabit ne sont pas les seuls que l’on puisse obtenir. En cuisine, notamment, on obtient des verres en partant de sucre, que l’on chauffe en présence d’eau. Lentement, la température augmente, et quand on coule le sirop sur un marbre froid, il vitrifie si la température a atteint 127 degrés environ. Quand le sirop a été beaucoup chauffé, le verre obtenu peut cristallier et perdre sa transparence, mais les confiseurs savent bien que l’ajout de jus de citron, de vinaigre, ou de glucose, prévient la cristallisation, parce que les molécules de sucre (le saccharose) ne peuvent plus s’ordonner régulièrement, dans les trois directions de l’espace.

Bref, on sait faire des verres en cuisine. Et c’est verres sont durs, cassants, croquants, croustillants quand on en fait de minces couches. Rien de mou, dans tout cela !

La farine, l’œuf, et le reste

Avec les « biopolymères », de nombreux types de verres sont possibles. Biopolymères ? Pensons notamment aux feuilles de gélatine : ce sont des matériaux transparents, vitreux, et d’ailleurs cassants, vitrifiés pour tout dire. Par chauffage (quelques secondes au four à micro-ondes), on redonne de la mobilité aux molécules de gélatine, et les feuilles se mettent à couler, en formant des liquides collants… qui reprennent leur état vitreux quand ils refroidissent. Ainsi, on obtient des formes transparentes et dures sur mesure.

La gélatine est faite de protéines… lesquelles sont effectivement de bons candidats pour obtenir des verres : un blanc d’œuf qui sèche, à l’air libre, dans un bol, forme également une sorte de résine jaune (sans pourrir parce qu’une des protéines présentes est le lysozyme, aux propriétés antibactériennes), laquelle est un gel. Puisque les tissus musculaires d’animaux terrestres (« viande ») ou aquatiques (poissons…) renferme de nombreuses protéines, ne pourrions-nous pas essayer, également, de les sécher pour obtenir des verres ? Les cuisiniers ont l’habitude de mettre une mince tranche de lard dans une poêle, avec une masse par-dessus pour éviter la déformation pendant le chauffage : il n’est pas difficile de généraliser à des lamelles de viande ou de poisson, pour en faire des verres.

Toutefois les protéines ne sont pas les seuls biopolymères : l’amidon est connu pour vitrifier… notamment dans le pain. Or l’amidon est fait de deux polymères différents du glucose : l’amylopectine, ramifié, et l’amylose, linéaire. Selon les farines, les compositions en ces deux biopolymères sont différentes, d’où des gels distincts. Et puis, il y a les pectines, et tant d’autres possibilités…

Quel que soit le biopolymère utilisé, pourquoi ne pas modifier le verre formé en y plaçant des molécules qui, sans nuire à la structure générale, apporteraient des propriétés particulières ? Après tout, c’est bien ce que fait la thiamine dans le blanc d’œuf séché, lui conférant une couleur jaune (un paradoxe pour un blanc d’œuf !).

Par exemple, supposons que nous fassions une gelée de pied de veau, que nous ferions sécher, puis vitrifier. Nous aurions le goût du veau dans le verre. Et si nous mettions du jus d’orange dans de la farine, avant de faire vitrifier : nous aurions alors la couleur et le goût.

Mieux encore : imagine que nous allongions un blanc d’œuf avec du vin, puis que nous fassions sécher le tout. Les molécules sapides et sans doute quelques autres resteraient piégées et l’on aurait… un verre de vin !