Un travail de votre laboratoire ? Quel rapport avec la cuisine ?

On me demande souvent un exemple de travail fait dans mon laboratoire, afin de mieux comprendre les relations entre la gastronomie moléculaire et la cuisine.



Je commence par rappeler la définition : la gastronomie moléculaire est la science (physique chimique, biologie...) qui explore les phénomènes qui ont lieu lors des transformations culinaires.

C'est une activité scientifique, et non pas une activité culinaire, puisque la cuisine est définie comme la préparation des aliments à partir des ingrédients alimentaires.

Mais j'arrive maintenant à l'exemple que l'on me demande : un exemple que je crois avoir soigneusement choisi pour montrer les rapports compliqué entre la science et la cuisine.




Cet exemple, c'est l'étude de la torréfaction du café.


On pourra me faire observer que la torréfaction du café ne se fait guère chez les particuliers, qui, aujourd'hui, achètent le plus souvent du café en poudre, moulu dans des sacs tout préparés. C'est oublier que naguère, on achetait des grains de café torréfiés, et pas de la poudre. Il fallait faire soi-même la poudre... mais, peu avant, on ne se limitait pas à moudre : il fallait torréfier, et l'on trouve d'ailleurs encore des systèmes spéciaux, pour ceux qui ne se contentaient pas d'une poêle.


Mais, de toute façon, même si la torréfaction du café n'est plus une activité culinaire, qu'importe, car on va voir que le cas particulier la torréfaction de café n'est pas ce qui nous intéresse. La torréfaction du café n'est, en effet, qu'un exemple de traitement thermique d'un tissu végétal. Quand on cuit une carotte, que fait-on ? Un traitement thermique de tissu végétal. Quand on fait des frites, que fait-on ? Un traitement thermique de tissu végétal. Et ainsi de suite : on a compris que la cuisine, quand elle fait usage de tissus végétaux, fait en réalité des traitements thermique de ces tissus, à des températures différentes, et avec des résultats différents.

Ces différents traitements s'accompagnent de modifications de la structure physique et de la composition chimique des tissus végétaux. Par exemple, l'amidon à l'intérieur des cellules de pomme de terre s'empèse quand on fait une purée ou des frites ; les carottes s'amollissent quand on les cuit à l'anglaise ; des lamelles de divers végétaux cuits au four se mettent à brunir...

Il y a donc là des phénomènes, et le but de la science est d'explorer les mécanismes de ces phénomènes. Ce que l'on pourrait formuler autrement en disant : qu'est-ce qui a lieu quand on fait ces différentes transformations, qui provoque les différents phénomènes ?

Et c'est ainsi que la torréfaction du café m'intéresse peu en elle-même, mais m'intéresse plutôt pour la généralité des phénomènes que nous allons explorer, et des mécanismes que nous espérons découvrir, des théories que nous espérons produire.

Lors de nos études, il y a bien sûr un volet un peu technologique, quand le doctorant en charge des travaux est en contrat avec une société industrielle qui a besoin de résultats pratiques, mais il y a surtout des explorations purement scientifiques, comme on va le voir.

Analysons que le café est fait d'eau, de celluloses, de pectines, de différent autres polysaccharides, de caféine, de trigonelline... Pour explorer la torréfaction, nos études nous conduisent à traiter thermiquement ces divers composés un à un pour voir comment ils réagissent, afin que la connaissance de toutes les réactions individuelles puisse nous permettre de comprendre la transformation totale de l'ensemble nommé café.

Or le chauffage de beaucoup des composés du café se retrouve lors de nombre de cuisson de légumes ou de fruits, et la connaissance que nous aurons en étudiant le café vaudra donc pour l'ensemble des cuissons de légumes.


Et c'est ainsi que nous arrivons souvent sur des idées utiles pour la cuisine, alors que nous ne les cherchions pas spécifiquement. Je prends l'exemple de ces bouillon de carottes dont la couleur changeait, et à propos desquels nous avons découvert que la cuisson se faisait différemment en présence et en l'absence de lumière.

Si l'on veut un bouillon de carottes orange, on le fait en l'absence de lumière, mais si on le veut ambré, alors il faut éclairer. On voit aussitôt une conséquence utile pour les cuisiniers : il n'est pas nécessaire d'ajouter des oignons brunis pour donner une couleur brune au bouillon, ce qui risquerait d'ailleurs de lui donner de l'âcreté.


Bref, je maintiens absolument, très énergiquement, que ce n'est pas en cherchant les applications qu'on les trouve le mieux, mais en ayant une activité scientifique, sans but apparent... sauf la découverte bien sûr ! Les applications viendront de surcroît, pour peu qu'on cherche à utiliser les connaissances scientifiques produites.

Trois fonctions de la cuisine.

Puisque l'on m'interroge sur la "cuisine", il faut que je dise que j'ai analysé, il y a déjà longtemps, que la cuisine avait trois composantes : une composante technique, une composante artistique, et une composante sociale.

La composante sociale, c'est ce qu'on peut appeler l'amour, mais en réalité cela dépasse cette notion d'amour, et je préfère évoquer la confiance que l'on fait au cuisinier ou à la cuisinière quand on introduit dans notre organisme des aliments qu'ils ont préparés.
On sait, dans l'histoire, combien les puissants ont été soucieux de ne pas être empoisonnés, et il y a effectivement ce risque avec l'aliment ; tout ce que nous mangeons doit être parfaitement comestible, et cela à court et à long terme.
À court terme, il s'agit de ne pas être malade juste après avoir mangé, mais à long terme aussi, notre alimentation doit nous garder en bonne santé. Et je prends ici l'exemple de l'aristoloche dont l'agence européenne de sécurité sanitaire des aliments a montré que, si elle était sans danger à court terme, elle causait des cancers quelques années ou décennies plus tard. L'individu, le cuisinier intuitif,  est très mal placé pour savoir ce qui est bon et ce qui est mauvais, ce qui devrait nous faire considérer avec prudence les cuisines à base de fleurs ou  plus généralement de plantes. Quelle preuve avons-nous de la sécurité sanitaire de ces ingrédients ? Cela, c'est pour le mauvais côté de la chose, mais il y a le bon côté, qui est celui de faire des efforts pour les autres, de chercher à faire beau, mais non pas bon pour soi, bon pour eux ! Là il y a véritablement une fonction sociale très importante.

La composante artistique en découle : il  s'agit de faire bon, c'est-à-dire en réalité beau à manger.
De même que le musicien doit moins être bien habillé que faire de la jolie musique,  de la belle musique, belle à entendre, de même que l'écrivain doit faire des textes beaux à lire, de même que le peintre doit faire beau à voir, le cuisinier ou la cuisinière doivent faire beau à manger c'est-à-dire bon.
Et c'est pour cette raison que j'avais produit ce traité d'esthétique culinaire intitulé La cuisine, c'est de l'amour, de l'art, de la technique. Par esthétique, il ne s'agissait pas de parler du beau à voir, bien évidemment, mais du bon,  car on se souvient que l'esthétique est une branche de la philosophie qui considère précisément le beau.

La composante technique, enfin, c'est l'activité pratique, au piano, de préparation des ingrédients pour en faire des mets. Je reprends un peu cette formulation : l'objectif est effectivement de partir d'ingrédients (souvent des tissus végétaux ou animaux) pour les transformer en aliments, en mets.
En effet, un ingrédient n'est pas un aliment, car un aliment est ce que l'on mange. Or l'ingrédient ne se mange pas : il doit être lavé, paré, détaillé, transformé, assaini, cuit... C"est la cuisine qui transforme les ingrédients en aliments, et cette cuisine effectue des opérations techniques, qui mettent évidemment en œuvre des phénomènes qui sont explorés par les chimistes, par les physiciens ou par  les (micro)biologistes.

Mais une question se pose aujourd'hui : j'ai annoncé trois composantes, mais y en aurait-il d'autres ?

À propos de cuisson

Lors de discussions, notamment à propos de la cuisson des financiers, l'un de mes interlocuteurs a évoqué  sa pratique personnelle qui consiste à faire une double cuisson. Pourquoi pas, mais pourquoi  ?

En réalité, cela me rappelle un très ancien souvenir, quand, au cours de mes premiers travaux, dans les années 1980, j'avais exploré la cuisson des frites, et l'intérêt éventuel de bains successifs.
 J'avais commencé par mesurer la température dans les frites au cours d'un ou de plusieurs  bains et j'avais obtenu des courbes correspondant aux échauffements dans ces divers cas, sans voir (hélas) de véritable phénomène nouveau, surprenant : je n'observais que ce que la théorie classique de la chaleur pouvait prédire.
Toutefois la fréquentation des milieux culinaire m'avait fait connaître alors la pratique, réelle ou prétendue, d'un chef réputé, qui cuisait - disait-on- dans 6 bains successifs  et qui aurait reconnu la parfaite cuisson des frites à l'oreille. Pourquoi pas,  mais en tout cas, la mesure des températures ne me montra alors aucun phénomène  particulier. J'ajoute que plus tard, j'ai fini par comprendre que plus on sort les frites de fois de l'huile, plus on les charge d'huile. Si c'est l'objectif que d'emplir  les frites, autant y aller à la seringue, cela sera plus facile.
Car en réalité, une frite est un objet assez simple avec un cœur de pommes de terre en purée, si l'on peut dire, à l'intérieur d'une croûte qui donne le croustillant.  Evidemment, plus la durée de cuisson est longue, plus le croustillant et épais. Et j'ajoute immédiatement qu'il n'y a pas de cuisson idéale puisque le meilleur, c'est ce que j'aime hic et nunc, ici et maintenant ; ce meilleur n'existe qu'à l'instant, car il changera probablement  d'un jour à l'autre, d'une heure à l'autre, et je ne suis pas prêt à entendre que le meilleur d'autrui doive être le mien. J'ai mon meilleur, qui change tout le temps et je me le garde.
Oui, le "bon", le meilleur" sont des questions artistiques, de goût, et non des questions  technique. J'ajoute cette remarque, car la confusion a souvent fait bien du mal aux débats culinaires, avec des notions néfastes comme le point de succulence par exemple.

Mais finalement, cette question des cuissons me fait comprendre  qu'il y a lieu de bien expliquer la théorie de la chaleur, extrêmement classique, car elle permet de mieux se comporter techniquement en cuisine. Une fois l'objectif choisi, on saura alors décider du barème de température que l'on voudra appliquer, en utilisant la classique théorie de la chaleur, née notamment avec le physicien français Jean-Baptiste Fourier. Cette théorie, valide dans les cas culinaires habituels,  permet de comprendre pourquoi des notions comme le choc thermique sont parfois complètement hors sujet et pourquoi les entailles faites dans l'épaisseur de certains produits que l'on cuit ne permet certainement pas de faire entrer à la chaleur plus vite.

Bref, une fois de plus, j'observe qu'il y a lieu de comprendre ce que l'on fait,  et, en cuisine, cette compréhension passe part de la chimie, de la physique, de la biologie.  Finalement, si vous nous voulons être bon cuisinier, ouvrons les oreilles au collège pendant que les cours nous  sont dispensés, sans quoi nous devons nous y recoller plus tard. Et j'ajoute que "s'y recoller" est une expression un peu péjorative,  personnellement, je vois plutôt cela comme du bonheur. Le bonheur d'apprendre, le bonheur de comprendre !

Une question d'envie

Dans une discussion avec un professeur,  je m'aperçois que nous ne sommes pas sur la même planète : alors qu'il agite devant moi des questions d'évaluation, je ne pense qu'aux moyens de donner envie d'étudier aux jeunes collègues. 

Ne pourrions-nous pas évoquer la beauté des sujets ? En mathématiques, il est vrai qu'il y a quelques démonstrations superbes de subtilité, d'intelligence. En physique, des méthodes comme les variations, ou les calculs ab initio sont vraiment merveilleux, mais la thermodynamique statistique, aussi, est extraordinaire. En chimie ? Il y a des synthèse qui sont d'extraordinaires chemins dans une sorte d'espace de la synthèse organique. En analyse ? La spectroscopie de résonance magnétique est extraordinaire : elle montre les atomes !

Bien sûr, pour d'autres, plus pragmatiques parce que clairement destinés à une carrière d'ingénieur, il y a une question essentielle d'utilité, d'efficacité. Je suis moins bon pour vous en donner des exemples, mais cela court les matières, de même.

Quoi d'autres ? L'actualité est clairement un moteur important, pour une partie de nos collègues. Cela tombe bien, car c'est une partie de notre mission que de montrer des théories modernes. Et là, c'est l'abondance, puisque chaque article récemment publié donne un exemple supplémentaire.

D'autres possibilités ?

Un projet professionnel est un projet personnel ; comment se déterminer ?

J'ai l'impression que nous aurions tout intérêt à aider les étudiants à se déterminer quand leur projet professionnel n'est pas fixé. D'ailleurs, je dis "projet professionnel", mais je ferais mieux de dire "projet personnel", car je ne vois pas les possibilités durables de mener une vie professionnelle si elle n'est pas intimement et harmonieusement intégrée à la vie personnelle.
En conséquence, nous aurions intérêt à bien suivre cette question au cours des études : au début, au milieu, plusieurs fois, en fin de parcours. Comment aider nos amis ?  Je crois que nous aurions intérêt à rappeler l'exemple de Francis Crick, qui, physicien, s'aperçut un jour qu'il parlait de biologie à ses amis. Il décida donc de changer de discipline... et c'est ainsi qu'il reçu le prix Nobel quelques années plus tard pour la découverte de la  structure en double hélice de l'ADN. Chercher de quoi l'on parle avec le plus d'intérêt (à ses amis) : c'est ce qu'il a nommé le test du bavardage.
On aura aussi intérêt à donner des outils pour comparer les différentes activités, et notamment les critères d'intérêt intrinsèque, à savoir combien le métier nous intéresse, d'intérêt extrinsèque, à savoir combien on gagne, et d' intérêt concomitant, qui regroupe des tas d'intérêts, comme celui de la place dans la société, par exemple. Pour chaque activité, chaque personne en particulier peut faire une estimation particulière, ce qui conduit à un bilan, surtout si l'on assortit c'est évaluation d'un tableau où il l'on fait apparaître les avantages et les inconvénients que l'on pressent : c'est un tel tableau que l'on peut alors discuter de façon plus raisonnée.
Tout cela étant dit, et sans que mon exemple ne soit exemplaire, je propose de raconter ici que, quand je me suis retrouvée inscrit en faculté de lettres, j'avais des tas de matière qui ne m'intéressaient pas a priori.  C'était là un état d'esprit d'enfant, car les études de ces matières, notamment avec des professeurs aussi merveilleux que Danielle Régnier-Bohler et Claude Gaignebet, m'ont montré que mes a priori étaient complètement idiots. Puis, quand j'ai été embauché par la revue Pour la science, je l'ai été, faute de place,  pour le secteur de la médecine, que, pour des raisons familiales, j'avais toujours voulu éviter. Je ne sais pas comment cela s'est  fait (si, je le sais, comme on le verra plus tard), mais ce secteur est vite devenu passionnant,  au point car qu'un collègue que nous avions embauché peu après a voulu me le reprendre. Il en a été de même pour la rubrique de Critique de livres, que personne ne voulait : je l'ai reprise et transformée, au point que c'est devenu une des rubriques les plus lues du journal.
Ces deux derniers exemples montrent que c'est nous qui éventuellement créons la poussière du monde où, au contraire, qui rendons les choses passionnantes. Dire "j'aime" ou "je n'aime pas" est sans doute une attitude d'enfant, et nos jeunes amis doivent savoir tout cela en tête quand ils discuteront de façon intime ou explicite des possibilités qui s'ouvre à eux.

Et je terminerais en conseillant de rechercher ce qui nous passionnait quand nous étions enfants ou adolescents, car le passé nous rattrape souvent, et nous aurions intérêt à ne pas perdre de temps dans des secteurs qui ne sont pas ceux que nous aimons vraiment. Pour moi, sans que je regrette rien, je dois quand même avouer que mon bonheur est parfait depuis que je suis dans mon laboratoire de recherche scientifique, après ce passage pendant 20 ans dans l'édition scientifique, activité qui me forçait à faire ma recherche scientifique dans mon laboratoire personnel et seulement pendant les vacances.
Aujourd'hui, le poulain est lâché dans le pré... et l'herbe est plus verte dans mon propre pré que dans celui du voisin. C'est ce que je souhaite à tous !

Pas d'acides gras dans l'huile, mais des triglycérides

Vraiment, je m'étonne : alors que je venais de twitter que l'huile ne contient pas d'acides gras, mais des triglycérides, un collègue m'interroge, parce qu'il ne comprend pas. Certes, ce n'est pas un chimiste... mais qu'importe : je vois surtout qu'il y a lieu d'expliquer (merci de me dire ensuite si j'ai été clair).

Partons donc d'une bouteille d'huile : dans le récipient en verre ou en plastique, on voit un liquide jaune, un peu visqueux, transparent.
Si nous l'observons à l'aide d'une loupe, nous continuons de voir la même chose. Et également avec un microscope classique.
En revanche, si nous regardons avec un microscope bien plus puissant, nous voyons l'huile faite d'objets analogues à des  peignes à trois dents souples. Plein, qui grouillent... Ce sont des molécules, et ces molécules sont toutes comme des peignes à trois dents souples, de la catégorie que les chimistes nomment des triglycérides.
Dans les organismes vivants qui en synthétisent, ces composés sont obtenus par assemblage d'un composé nommé glycérol-3-phosphate et d'acide gras. Mais une fois que les atomes sont assemblés en molécules de triglycérides, il n'y a plus de glycérol ni d'acides gras.

Bien sûr, on sait aussi décomposer les triglycérides, afin de former, à partir d'eux, du glycérol et des acides gras, mais on sait aussi décomposer les molécules de triglycérides de mille autres manières. Et une huile décomposée, parce qu'elle a été exposée à la chaleur, ou à la lumière, ou à l'oxygène, est assez malsaine, rance, et la présence d'acides gras en abondance ne serait vraiment pas bon signe !

Donc voilà : pour ceux qui en avaient besoin, pas d'acides gras dans l'huile !

PS. A propos de ce billet, je reçois un remerciement d'un correspondant, qui me dit "Et concernant les oméga 3 (et autres AGPI) ce sont aussi des triglycérides ?". 
Ici, la question est l'usage généralisé d'un terme galvaudé par les réclames. "Oméga 3" est  une abréviation d'acide gras oméga 3. Et, en vertu de ce que j'ai expliqué plus haut, il n'y a donc pas d'acides gras oméga 3 dans les huiles, puisque les huiles ne sont faites que de triglycérides.
Mais certains triglycérides, surtout dans l'huile d'olive ou dans des graisses de poissons, ont des résidus d'acides gras (j'insiste, comme dit plus haut, sur l'expression résidus d'acides gras) qui sont des résidus d'acides gras oméga 3.

Mais, à ce stade, il faut considérer les résidus d'acides gras plus en détail. On trouvera, dans le Grand livre de notre alimentation, un chapitre bien détaillé sur ce point,  mais disons ici, simplement, que les résidus d'acides gras sont des enchaînements d'atomes de carbone, avec des atomes d'hydrogènes attachés à ces atomes de carbone.
A l'exception de l'atome de carbone de l'extrémité libre de la chaîne (l'autre extrémité est liée à un résidu de glycérol, le manche du peigne), chaque atome de carbone est lié à deux atomes d'hydrogène, dans les résidus d'acides gras saturés. En revanche, pour les résidus d'acides gras insaturés, deux atomes de carbone voisins ne sont liés chacun qu'à un seul atome d'hydrogène, tandis que ces deux atomes de carbone sont doublement liés : c'est ce que l'on nomme une "insaturation", car on peut chimiquement ajouter de l'hydrogène, auquel cas le résidu d'acide gras, d'insaturé, devient saturé.

Finalement, on aura raison de dire : il existe des triglycérides dont un ou plusieurs résidus d'acides gras sont insaturés, et, notamment, avec une insaturation de type oméga 3 (je n'explique pas plus en détail, voir le livre cité plus haut)

Organiser des études

Note préliminaire : j'ai résolu de considérer les étudiants comme de jeunes collègues, ou, mieux, comme des collègues, mais pour les besoins de clarté, dans ces billets consacrés aux études, j'utilise l'expression "jeunes collègues" pour désigner les étudiants, et professeurs pour désigner les "professeurs", sans distinction de grade.

Les institutions de formation supérieure doivent être réalistes : elles ne peuvent pas emplir les emplois du temps avec de la présence obligatoire de jeunes collègues et leur demander de travailler par eux-mêmes !
Je rappelle que la courbe de l'autonomie est la suivante  :

La solution qui consiste à apprendre lentement, au début, est bonne (on ne peut pas être rapidement autonome). La solution qui consiste à être lâché autonome alors qu'on l'est déjà l'est aussi (ce serait une erreur de nous laisser autonome tout d'un coup. Comme quand on freine, en voiture, toute rupture est mauvaise... de sorte que seule la courbe verte est admissible.

Cela étant dit, quel peut être  le temps de cours et le temps d'études ? Il faut d'abord savoir de quel total l'institution de formation dispose. Et on peut faire l'hypothèse d'un maximum de 10 heures par jour, plus 5 à 10 heures pendant le week-end, soit un raisonnable 55 heures au total (inutile de dire que certains peuvent faire bien plus que ce petit minimum... dont on me dit qu'il est excessif, et que le volume maximum serait plutôt 45).
Si l'on est en Master 2, à combien doit-on limiter  le volume d'heures professées ?

Utilisons une fonction sigmoïdale :
f := t -> 1/(1 + exp(-1/2*t + 5));
 f := proc (t) options operator, arrow; 1/(1+exp(-(1/2)*t+5))

    end proc
plot(f(t), t = -10 .. 25);

On calcule :
55*evalf(f(23));
                          54.91743498
On a bien lu : il faudrait 54,9 heures de travail personnel !
En Master 1, on pourrait calculer :
55*evalf(f(22));
                          54.86400574
Peu différent !
Vous souhaitez une sigmoïde moins plate à l'arrivée, parce que vous pensez qu'il faut plus de cours à ce moment ? Pourquoi pas :
f := t -> 1/(1 + exp(-1/5*t + 2));
 f := proc (t) options operator, arrow; 1/(1+exp(-(1/5)*t+2))

    end proc
plot(f(t), t = -10 .. 25);

55*evalf(f(22));
                          50.42550170

Cette fois, on admet 5 heures d'amphithéâtre avec cours magistral, et le reste doit être passé à étudier.
Ces études peuvent se faire de façon totalement personnelle (cas d'un tutorat, par exemple), ou bien avec des séances de travaux dirigés... ce qui me conduit à observer que j'ai très peu analysé ces derniers. Dans la mesure  où j'en organise, c'est une erreur de ma part, qu'il faut corriger : partir d'"attendus", en tirer les conclusions, me déterminer sur des pratiques.

A moins que les collègues n'aient des propositions ?