Quelle différence entre huile et beurre ?

 

Commençons par l'huile, parce que c'est le plus simple du point de vue chimique : c'est un mélange de très nombreux triglycérides, des composés dont les molécules sont comme des poulpes à trois tentacules.

Ces composés ont...

 La suite ici :

https://scilogs.fr/vivelaconnaissance/culinairement-pa…beurre-et-lhuile/ ‎

Ne parlons plus d'acides gras !

 

Ce matin, une question :

Outre les effets positif ou négatifs sur la santé que peuvent avoir les différents acides gras, y a-t-il une différence dans la pratique au niveau de l’utilisation et les propriété de ces acides gras ? Ou les influences dépendront surtout de quel type de matière grasses (huile ou graisse) nous utilisons ?

 

Commençons par le commencement, à savoir que l'on me parle d'effets positifs ou négatifs des acides gras : on trouvera dans au moins deux autres billets les raisons pour lesquelles je me refuse absolument à parler de nutrition ou de diététique en public, même si la question m'intéresse un peu et si je fais une bibliographie spécifique.
Voici :
http://hervethis.blogspot.com/2019/10/ni-nutrition-ni-toxicologie.html
et
https://hervethis.blogspot.com/2022/01/oblige-dy-revenir-en-mameliorant-un-peu.html

Mais je m'arrête surtout sur ces acides gras... car il n'y en a pas dans notre alimentation !

Je peux évidemment renvoyer un article que j'ai écrit sur cette question à propos de la rigueur terminologique de ceux qui parlent d'objets de chimie en public (https://www.academie-agriculture.fr/publications/notes-academiques/la-rigueur-terminologique-pour-les-concepts-de-la-chimie-une-base), mais il faut commencer par dire que les huiles et les autres graisses alimentaires ne contiennent pas d'acide gras !
Ces matières sont composés de triglycérides, qui sont des espèces chimiques dont les molécules sont faites chacune d'un résidu de glycérol et de trois résidus d'acides gras.
Entendons-nous bien : le mot "résidu" signifie que, dans ces molécules de triglycérides, les chimistes arrivent à distinguer des atomes organisés un peu comme dans la molécule de glycérol, un peu comme dans les molécules d'acides gras.
Mais il n'y a pas de molécule de glycérol ni de molécules d'acides gras dans mais la molécule de triglycéride ; et si l'on a synthétisé - chimiquement- un molécule de triglycéride à partir d'une molécule de glycérol et de trois molécules d'acides gras, les atomes se sont réorganisés, certains ont été perdus, et l'on n'a pas obtenu un simple assemble, au sens d'une juxtaposition, mais une nouvelle molécule.
Bref, arrêtons donc de parler des acides gras et parlons seulement de résidus d'acides gras si nous voulons décrire les parties lié au résidu de glycérol dans les triglycérides.

Allons, disons-en un peu plus sur le glycérol et sur les acides gras.

Le glycérol, pour commencer, est le composé qui fait la populaire "glycérine". Ses molécules sont formées d'un squelette de trois atomes de carbone enchaînés linéairement, avec, lié à chaque atome de carbone, un atome d'oxygène lié à un atome d'hydrogène ; plus des atomes d'hydrogène afin que chaque atome de carbone ait quatre liaisons chimiques.
Les acides gras, eux, sont des chaîne d'atomes de carbone plus ou moins longues, avec, à une extrémité, un groupe "acide carboxylique", avec l'atome de carbone lié, d'une part, à un atome d'oxygène, et, d'autre part, à un atome d'oxygène lié à un atome d'hydrogène.

Et les triglycérides, enfin, sont des composés dont les molécules sont comme des pieuvres à trois tentacules. La "tête", c'est le résidu de glycérol, et les trois tentacules sont les trois résidus d'acides gras.

 

A propos de la seconde partie de la phrase initiale de la question

Là encore, la question n'a pas de sens... car s'il n'y a pas d'acide gras dans les graisses ou huiles, il ne peut y avoir de particularités d'utilisation de ces derniers : ;-)

En revanche, on peut se poser la question à propos des triglycérides. Et là, oui, il y a de vrais différences de comportement physique des différents triglycérides.

Considérons d'abord un triglycéride où les trois résidus d'acides gras seraient petits, c'est-à-dire avec un petit nombre d'atomes de carbone. Les molécules de ce triglycérides seraient légères, donc animées d'une plus grande vitesse à une température donnée et elle s'empileraient plus difficilement que des molécules plus grosses, avec plus d'atomes de carbone dans les résidus d'acides gras.
D'ailleurs, la longueur des chaînes des résidus d'acides gras n'est pas la seule caractéristique moléculaire qui détermine la température de fusion : les "doubles liaisons" entre les atomes de carbone, ce que l'on désigne aussi par le terme d' "insaturation", font les molécules plus fusibles.

Et voilà pourquoi les triglycérides d'une huile sont liquides, aux températures ambiantes, alors que les triglycérides du beurre ou du lard ne le sont pas.
Pour ces derniers, il y a une proportion liquide, et une proportion solide. Pour le beurre, par exemple, tous les triglycérides sont solides à la température de -10 °C, et ils sont tous liquides au delà de 50 °C.

Ce qui est intéressant à savoir pour la cuisine ou la pâtisserie, c'est que les matières grasses se mélangent très bien : on peut parfaitement mélanger de l'huile à du beurre fondu, ou à du chocolat fondu.
On obtient alors des mélanges de triglycérides avec des comportements de fusion particuliers, intermédiaires, et, aux températures ambiantes, des différences de consistance intermédiaires aussi.

D'ailleurs, je ne dois pas oublier de renvoyer à une fiche de l'Encyclopédie de l'Académie d'agriculture à ce propos : https://www.academie-agriculture.fr/mots-clefs-encyclopedie/fusion

La fusion du beurre

A propos de changement d'état, nous avons précédemment considéré la cristallisation du sel,  mais pas la congélation de l'eau. Dans le cas le plus simple, de l'eau que l'on refroidit se transforme en glace solide à la température de zéro degré. On peut faire l'expérience de placer une casserole d'eau dans un bain d'azote liquide, à  -196 degrés, et de voir que l'eau dans la casserole congèle. Pas d'un coup, évidemment, mais un peu comme le sel dans la casserole d'eau salée que nous avions chauffée : il y a le même type de phénomènes, à savoir qu'un refroidissement rapide fait de tous petits cristaux, alors qu'un refroidissement lent fait des cristaux plus gros.
C'est la raison pour laquelle les sorbets à l'azote liquide sont si merveilleux : les cristaux sont tout petits, et la consistance est merveilleusement souple.

Cela étant, il y a deux précisions à apporter. La première, c'est que notre eau peut rester liquide à une température inférieure à zéro degré. Ce n'est toutefois pas un état stable : une poussière qui tombe dans cette eau  déclenche une congélation brusque, et tout prend en masse d'un coup.
En effet, il faut des espèces de "support" (on parle de "germes") pour que la cristallisation s'opère et ces supports peuvent être à peu près n'importe quoi : des poussières, du sel, des rayures de la casserole...

La deuxième précision qu'il faut apporter concerne la fixité de la température de fusion de la glace  : tant que de la glace solide est en présence d'eau liquide, la température est 0 degré, constante.
C'est là une propriété qui est utilisé pour l'étalonnage des thermomètres : on les plonge dans un mélange d'eau et de glace que l'on agite un peu pour que la température soit homogène, et la température es alors fixe, de 0 degrés

Avec le beurre, nous n'avons plus un composé pur, mais un mélange de très nombreux composés.
D'abord, le beurre contient une solution aqueuse, comme on s'en aperçoit en le clarifiant : on chauffe doucement, et l'on voit alors trois parties (si l'on fait l'opération dans un récipient transparent :
1. à la partie supérieure, on voit une petite écume
2. dessous, environ 80 pour cent de la masse fait une couche jaune liquide, qui est le beurre clarifié
3. à la base, il y a le "petit lait", qui est une solution aqueuse où sont dissous le lactose (le sucre du lait), des sels minéraux et des protéines (celles qui font noircir le beurre ordinaire quand on le cuit).

Préparer du beurre clarifié, clarifier du beurre, cela consiste à éliminer la couche supérieure, à décanter le récipient pour récupérer la couche liquide intermédiaire, et à séparer donc le petit lait qui est en bas du récipient.
 On notera que c'est dans la couche inférieure que se trouvent nombre de protéines qui peuvent être utilement employées en cuisine, d'autant que cette couche inférieure un goût remarquable.

Mais enfin, maintenant que nous avons clarifié le beurre, nous pouvons étudier expérimentalement le beurre clarifié.
La première des choses à faire, c'est de le refroidir, et nous le voyons reprendre une consistance solide et molle. Si nous refroidissons davantage, alors la consistance devient plus fermes et oui, il y a une évolution de la consistance entre les hautes températures et les basses températures, et inversement. Pour ce beurre clarifié, la fusion commence à - 10 degrés, et elle se termine à environ 55 degrés.

Car il a des composés du beurre qui fondent à -10 degrés, d'autres à -9 degrés, d'autres à moins 8 et ainsi de suite jusqu'à 55. Évidemment, plus il fait chaud, plus la proportion de  composés fondus dans la masse du beurre augmente, de sorte que le beurre devient de plus en plus mou.*

* Des collègues me font observer que les mélanges ne se comportent pas comme des sommes de composés isolés... mais c'est une naïveté de leur part de croire que j'ignore cela, car c'est un phénomène important pour la confection du chocolat. On lira avec intérêt : Kiyotaka Sato, Crystallization behaviour of fats and lipids ; a review,  Chemical Engineering Science 56 (2001) 2255-2265.
Et cela doit nous faire souvenir de la blague selon laquelle Dieu aurait créé le professeur d'université pour couronner la création... mais le Diable aurait créé le "cher collègue" ;-)

Les cristaux de matière grasse ?

Alors que je publie un billet sur la mousse au chocolat, un internaute m'écrit :

J’étais persuadé que le chocolat était composé de cristaux de beurre de cacao....

Et notre ami a raison de s'interroger, et il pourrait d'ailleurs poser la même question à propos du beurre, ou de l'huile... et la meilleure réponse est expérimentale :
- si le chocolat est à plus de 36 °C (c'est le cas, en été, dans bien des pays), alors on voit bien que le chocolat est fondu ; il a fait huile, et il est liquide
- pour le beurre, c'est un mélange de nombreuses sortes de triglycérides, qui ont des températures de fusion différentes, certains vers - 10 °C, et d'autres vers 40 °C, avec tous les intermédiaires possibles, de sorte que la fusion commence vers -10 °C et s'achève vers 40 °C ; entre les deux, pour le beurre comme pour le chocolat, il y a une partie liquide et une partie solide (cristallisée)
- pour l'huile : mettons la au congélateur, et l'on verra qu'elle se solidifie. L'huile est-elle solide ou liquide ? Tout dépend de la température.

Bref, c'est le cas très général : l'état physique des corps peut changer avec la température.
Et pour le chocolat, on n'a pas d'exception... mais une particularité : en raison de la composition un peu particulière en triglycérides, il est quasi solide jusque vers 34 °C, et quasi liquide dès 37 °C !

Pourquoi les diverses graisses ne fondent pas à la même température

Les question ne cessent d'arriver par email, mais je ne suis pas toujours parfaitement libre pour y répondre. Heureusement, vient le week-end, où je peux rattraper mon retard. Et, cette semaine, une question sur les graisses :

Pourquoi les graisses ne fondent-elles pas toutes à la même température ? 

La question est d'autant plus intéressante que les publicités qui nous submergent ne cessent d'induire le public en erreur : contrairement à ce qu'elles mentionnent, il n'y a pas d'acides gras dans les matières grasses, huiles ou graisses végétales ! Ou, plus exactement, quand il y en a (jusqu'à environ 5 % dans les pire cas), c'est le signe que la matière grasse n'est pas bien raffinée, ou bien qu'elle a été dégradée.


Mais commençons par expliquer ce dont il s'agit, en partant d'une huile bien raffinée. 

C'est alors un liquide transparent, quasi incolore, fait de molécules qui sont quasiment toutes des "triglycérides", à savoir des assemblages d'atomes de carbone, d'atomes d'hydrogène et d'atomes d'oxygène.

Plus précisément, pour la molécule d'un "triglycéride saturé", trois atomes de carbone liés sont ensuite chacun liés à un atome d'oxygène, qui est lui-même lié à un autre atome de carbone qui est, d'une part, lié à un atome d'oxygène, et, d'autre part, lié à un chaîne d'atomes de carbone qui sont chacun liés à deux atomes d'hydrogène, sauf à l'extrémité de la chaîne, le dernier atome de carbone est lié à trois atomes d'hydrogène, et non deux.

Ces molécules sont très nombreuses :  dans une bouteille d'huile, il y en a environ cent millions de milliards de milliards.


Mais la description que je viens de donner est simpliste, parce que, en réalité, il y a des triglycérides variés : au lieu d'avoir cent millions de milliards de milliards de molécule d'une seule sorte, il y a des millions de milliards de molécules d'environ 400 millions de sortes différentes. Toutes ont en commun cette structure particulière, avec trois atomes de carbone auxquelles sont liées les structures présentées précédemment. Et comme on peut synthétiser chimiquement ces molécules à l'aide d'un composé nommé glycérol et de composés nommées acides gras, ou glycérides, on nomme triglycéride les molécules des matières grasses. D'ailleurs, on peut également dégrader les triglycérides en glycérol et acides gras, par exemple.
Le glycérol ? C'est le "sucre" le plus simple, avec, donc, trois atomes de carbone qui sont chacun liés à un atome d'oxygène liée à un atome d'hydrogène, et aussi à des atomes d'hydrogène, de sorte que le total de la liaison de chaque atome de carbone avec des atomes voisins soit de quatre.

Quant aux acides gras, ils sont tous faits d'un atome de carbone qui est lié à un atome d'oxygène, à un autre atome d'oxygène lié à un atome d'hydrogène, et à un enchaînement d'atomes de carbones qui ne sont liés, eux, qu'à des atomes d'hydrogène.

Mais il faut le répéter : les matières grasses alimentaires ne contiennent que très peu de glycérol et d'acides gras, et elles sont majoritairement faites de molécules de triglycérides. C'est un abus de langage dommageable que de dire qu'il y a des acides gras dans les matières grasses alimentaires. Et c'est cet abuse de langage qui impose de parler d'acides gras libres, pour les acides gras qui existent réellement, dans des matières grasses de mauvaise qualité.


Tout cela étant expliqué, nous pouvons maintenant nous préoccuper de la fonte des graisses solides, ou, inversement, de la solidification des matières grasses liquides. 

L'expérience fondatrice est facile à faire : il suffit de mettre une bouteille d'huile dans un congélateur  : quand l'huile est refroidie à la température du congélateur, elle est alors solide, blanche et opaque. En effet, les molécules  sont des objets qui bougent, s'agitent, vibrent... d'autant plus rapidement qu'ils ont plus d'énergie, ce qui revient à dire d'autant plus que leur température est élevée. Et c'est ainsi que, quand on refroidit, les molécules ralentissent, et viennent s'empiler les unes sur les autres, formant des "cristaux" dont l'assemblage devient blanc comme la neige (qui est faite de cristaux, par empilement des molécules d'eau).
A ce stade, manque encore une information : les molécules de triglycérides s'attirent très légèrement, avec une force qui dépend de leur constitution moléculaire particulière.
Et c'est ainsi, par exemple, que si l'on ne considère que des matières grasses "saturées", comme celles que nous avons décrites précédemment, l'empilement se fait à température plus basse pour les petits triglycérides. En effet, imaginons deux groupes de triglycérides à la même température : un groupe avec des petites molécules, et un groupe avec des molécules plus grosses (plus d'atomes de carbone dans les "résidus d'acides gras"). Comme l'énergie d'une molécule correspond à son mouvement, la vitesse des petites molécules est supérieure. Cela signifie que leur mouvement vaincra plus facilement les forces d'attraction entre les molécules, et que ces petites molécules figeront plus difficilement.

Ce qui est dit de la taille des molécules de triglycérides n'épuise pas le sujet : pour l'instant, nous n'avons évoqué que les triglycérides "saturés", et pas les triglycérides "insaturés", pour lesquels  les chaînes d'atomes de carbone sont moins flexibles pour des raisons que nous n'expliquerons pas ici.  De ce fait, les empilements sont plus difficiles, et il faut donc refroidir davantage pour arriver à les empiler en solides. De fait, l'huile d'olive, qui contient beaucoup de ces triglycérides insaturés, fige à plus basse température que la matière grasse d'origine animale, qui contient  des  triglycérides saturés.

Hopla!


Et si voulez en savoir plus : 
E.W. Hammond, in Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition (Second Edition), 2003.
H.D. Belitz, W. Grosch, P. Schieberle, Food Chemistry, Springer Verlag.
Hervé This, Mon histoire de cuisine, Editions Belin.

A propos de chocolat Chantilly

J'ai inventé le chocolat Chantilly en 1995, et il est maintenant partout. De nombreux étudiants s'y intéressent, et certains ont plus de formation scientifique que d'autres. Aujourd'hui, avec le message que je reçois, je ne suis pas certain de la représentation mentale que s'est fait mon interlocuteur, de sorte que j'utilise sa question pour donner des explications.

Pour le chocolat chantilly, vous écrivez la courbe de fusion du chocolat est assez raide, pouvez vous me donner des explications ...les AG saturés solidifient entre 20 et 50 degrés. si je regarde la courbe du beurre. Comment cela intervient-il sur les bulles d'air ?

Commençons par décrire la production du  chocolat chantilly. On part d'eau (ou d'une solution aqueuse qui peut avoir du goût, tels le thé, le café, le jus de fruits, etc., mais qui reste essentiellement composée d'eau. On y chauffe du chocolat : cette matière, qui est principalement faite de graisse et de sucre, s'émulsionne, car le chauffage fond la matière grasse, qui vient former des gouttelettes qui se dispersent dans l'eau, tandis que les petits cristaux de sucre libérés par la fonte des graisses viennent se dissoudre dans l'eau ; le chocolat contenant également des particules végétales, ces dernières sont également libérées, et viennent se disperser dans l'eau.
# Quand cette émulsion est obtenue, on pose la casserole sur de la glace ou de l'eau froide (pour aller plus vite), et l'on fouette : le fouet introduit des bulles d'air, ce qui produit une émulsion foisonnée. Toutefois, vient le moment où la matière grasse cristallise ("fige"), ce qui augmente la viscosité de l'émulsion, et piège durablement les bulles d'air. La mousse obtenue est le chocolat Chantilly.

Que cela signifie-t-il que "la courbe de fusion du chocolat est assez raide" ? 

Cela signifie que si l'on regarde la quantité de liquide dans du chocolat, on voit que, tant que la température est inférieure à 30 degrés environ, presque toute la matière grasse  est à l'état solide ; puis quand on augmente la température de quelques degrés seulement (vers 37 °C), alors toute la matière grasse du chocolat devient liquide. Ce comportement diffère de celui du beurre, dont la matière commence à fondre dès - 10 °C, et dont la fusion s'achève vers 55 °C. En pratique, cela signifie que, pendant que l'on prépare le chocolat Chantilly, rien ne se passe au début du battage, mais tout d'un coup, on voit la préparation blanchir, en même temps que sa consistance change. Avec du beurre Chantilly, au contraire, on aurait plus de temps pour poursuivre le battage, et la transformation serait plus progressive.

Comment cela intervient-il sur les bulles d'air ? 

Je crois que c'est clair : des bulles dans un liquide remontent vers la surface, sont donc peu stables, alors que, dans une matrice solide, ces bulles sont piégées.