De la chimie, de la chimie, encore de la chimie, toujours de la chimie

Le goût général pour la simplicité a failli me faire faire une erreur : j'avais cru comprendre que l'on pouvait distinguer les transformations culinaires selon qu'elle s'accompagnaient ou non de modifications moléculaires, mais je viens de comprendre que non, toutes s'accompagnent de modifications moléculaires, de "réactions chimiques".

Par exemple, quand on cuit une viande, il est clair qu'il y a des coagulations dans la masse et éventuellement des brunissement en surface : dans les deux cas, il y a des réactions chimiques.
Inversement, on pourrait penser que la découpe d'une carotte ou la production d'un blanc en neige ne mettent pas en œuvre de réactions chimiques... mais cette idée est fausse,  et, à ce jour, je ne connais pas de transformation culinaire pour lesquelles il n'y ait pas de transformation moléculaires.

Par exemple, quand on fait une salade de carottes, la lame du couteau détruit au moins une couche de cellules, libérant leur contenu, ce qui correspond à l'humidité qu'on voit apparaître à la surface. Mais aussi, la dégradation des cellules sur le passage de la lame de l'économe libère des composés phénoliques et des enzymes  : les enzymes réagissent avec les  composés phénoliques pour faire brunir les tissus végétaux coupés. Il y a donc  (1) une action physique, (2) une modification microscopique et  (3) des transformations moléculaires.

Bien sûr, cela ne concerne qu'une couche de cellules mais au fond, dans un rôtissage rapide où l'on ne ferait brunir que la surface, il n'y aurait également que la surface qui serait concernée.

Pourrait-on  distinguer les transformations culinaires selon les ordres de grandeur de quantité de matériaux modifiés ? Par exemple distinguer une coagulation d'un blanc d'oeuf, où toute la masse du matériau est transformée, et une modification de surface ? On peut toujours, mais à quoi cela conduit-il ?

Continuons d'explorer la question, sur des cas pratiques, notamment en considérant le battage d'un blanc d'oeuf en neige.  Cette fois, on part d'eau et de protéines, souvent globulaires (à savoir que les molécules de protéines sont repliées comme des pelotes), et l'on fouette pour introduire des bulles d'air.
L'air n'est pas modifié, mais les protéines le sont : le cisaillement exercé par le fouet déroule les protéines, et c'est parce qu'elles sont ainsi "dénaturées" qu'elles peuvent se placer à la surface des bulles d'air, à l'interface entre l'air et l'eau. Là, on peut facilement calculer la quantité de protéines qui sont ainsi nécessaires pour obtenir un blanc battu en neige (un minimum de 1/10 000), mais quoi qu'il en soit,  alors que l'on pouvait croire que l'on aurait été dans le cas d'une transformation culinaire sans modification moléculaire, on s'aperçoit que l'on s'est trompé.
Considérons le cas d'une salade, maintenant : même en se limitant à la salade elle-même, il y a des modifications et notamment quand on déchire les feuilles (la proportion de tissu modifiée est 1/10 000 000)... mais l'effet est visible !
Et, quand on fait vraiment la salade, en la "fatiguant" avec la vinaigrette, l'effet est considérable, puisque l'huile adhère aux cires de surface, les désorganisant, et permettant l'interaction du tissus végétal avec le vinaigre, mais, aussi, avec une action mécanique dont on vait bien l'effet.  

Finalement, s'il y a transformation culinaire, c'est bien qu'il y a un effet, n'est-ce pas ? Et je crois que c'est un bon conseil, face à une transformation culinaire, de toujours considérer le phénomène d'abord du point de vue macroscopique, puis du point de vue microscopique, puis du point de vue moléculaire. Toutes ces modifications sont toujours présentes.

Car on se souvient que l'importance en "quantité" n'est pas prépondérante : une viande grillée seulement en surface prend ce goût qui la fait apprécier, alors même que la "quantité de transformation est faible. Et il ne faut pas oublier (voir Mon histoire de cuisine) qu'il y  différentes "dimensions", pour les aliments : la saveur, la couleur, l'odeur, la consistance, etc. Par exemple, au premier ordre de la composition chimique, le vin n'est que de l'eau, mais la saveur brûlante de l'éthanol, présent moléculaire au deuxième ordre seulement, est prépondérante, alors que la saveur de l'eau, présente au premier ordre, est très loin dans l'ordre des saveurs.

Bref, vive la chimie !

A propos de coagulation de l'oeuf (suite)

La coagulation du blanc d'oeuf : quel volume maximum ?

Supposons que l'on dispose d'assez d'eau pour profiter pleinement des protéines d'un blanc d'oeuf qui formeraient un gel cubique en s'étendant complètement. Quel volume obtiendrait-on ?

Soit un blanc de 40 g.
Cela correspond à 4 g de protéines.

Supposons que toutes les protéines soient, comme pour l'ovalbumine, de masse molaire égale à environ 40000.
Le nombre de moles est alors
                           "4/40000"

 c'est-à-dire 1e-4.
Le nombre de molécules serait donc 1e-4 par 1e24 environ, soit 1e20.

Avec cela, supposons qu'on fasse un réseau cubique, ce qui signifie que pour chaque cube élémentaire on aurait trois arêtes en propres (je vais vite).
Cela signifie que le nombre de cubes élémentaires serait
                          "0.1e21*1/3"

 
Le volume du gel serait le volume d'un cube élémentaire par le nombre de cubes élémentaires.
Pour un petit cube, notre hypothèse considère que le côté est une protéine entièrement étendue.
Une protéine de 40 000 de masse molaire, c'est environ 200 résidus d'acides aminés.
Un résidu d'acide aminé, c'est environ 3 liaisons covalentes.
Donc la longueur de la protéine serait 200 fois 5 fois 1e-10.  Soit 1e-7 (m).
Le volume du cube élémentaire serait 1e-21
Le volume du cube élémentaire serait alors 1/3 1e20 fois 1e-21, soit 0.03 m3 (30 L).
 

La "qualité générale" : la notion existe-t-elle ?

 Ne pas généraliser hâtivement, disait Michael Faraday

En relisant des devoirs d'étudiants je trouve une expression intéressante : la "qualité générale des pâtes à choux",  et là,  je m'interroge sur cette "qualité", car tel chou croustillant plaira à untel alors que quelqu'un d'autre préférera un produit plus tendre. Cela pour la consistance, mais on pourrait en dire autant pour la couleur et je ne sais pas ce qu'est la "qualité générale", sauf peut-être l'appréciation que j'en ai et qui change selon les jours, selon les heures, selon le temps qu'il fait...

Je vois surtout que, de la même façon qu'une théorie est ou non scientifique selon qu'elle est ou non réfutable expérimentalement, certaines notions n'existent que si elles sont "mesurables". En l'occurrence, cette "qualité générale" est difficilement mesurable ou sans intérêt.
Imaginons que l'on fasse une mesure d'appréciation en proposant à des dégustateurs une échelle : certes, on obtiendrait un nombre, mais ce nombre est-il significatif ? L'obtiendrait-on par la même expérience sur les mêmes jurés à un autre moment  ? Et le groupe de juré est-il représentatif ? De quoi ?
Imaginons que ce groupe déclare aimer le vin rouge et que j'aime personnellement le vin blanc ; peut-on dire que le vin rouge est meilleur que le blanc ? Non, on peut dire simplement que ce groupe de personnes là, ce groupe particulier préférait le vin rouge. D'ailleurs, le vin rouge est une notion bien vague, car il y a toute la différence possible en train vin rouge qui a connu beaucoup de soleil et un vin rouge qui n'en a pas connu, sans parler des différences de cépage, de conditions de culture, de récolte, de production du vin... et même de bouteilles...
Bref j'ai souri en voyant parler de qualité générale des petits choux.

Assez, avec les discussions idéologiques de l'alimentation !

 
Alors que le week-end se termine, que j'ai senti des odeurs de barbecue dans tout le quartier, on m'interroge sur la toxicité des aliments que l'on me dit "ultra transformés".

Je réponds évidemment en envoyant un article que j'avais publié à ce sujet et qui analysait une publication récente, scientifique, bien évaluée, montrant que les aliments "ultra transformés" n'existent pas, que ce sont des chimères au même titre que des "carrés ronds" ou les "Père Noël".

Or, avant de caractériser un objet, il s'agit d'en démontrer l'existence et oui, on peut parler de "carré rond" (la preuve  : nous en parlons ici), mais cela ne prouve pas leur existence et on aura beau en parler pendant des années, les "carrés ronds" continueront de ne pas exister.

Le mot "ultra transformé" est un mot plein de pathos, ce qui n'a rien à voir avec la rigueur scientifique ou technologique. Il a été introduit par des chercheurs brésiliens que je n'aimerait pas avoir comme collègues (je veux de l'intelligence, de la bonté, de la droiture), qui, manifestement, avaient des comptes à rendre avec ce que certains nomment l'industrie alimentaire, mettant dans le même sac les coopératives qui produisent du lait ou de la farine et les fabricants d'aliments transformés que sont ces jambon, pizza, et cetera  présents dans les supermarchés.

Une certaine idéologie veut s'opposer une cuisine plus domestique ou artisanale à l'industrie alimentaire, et cette idéologie utilise des arguments déplorables à ce propos, confondant industrie et additif, confondant également les différentes sortes d'additifs... car on n'oubliera pas que des gélifiants sont des produits de natures bien différentes des conservateurs, par  exemple.

Mais surtout, s'il y a des questions de toxicité qui doivent être considérés, alors il y a lieu de les regarder honnêtement et par exemple, j'y reviens à propos du barbecue, il est utile de bien savoir que des viandes grillées au barbecue contiennent environ 2000 fois plus de benzopyrènes cancérogènes qu'il n'en est admis par la loi dans du saumon fumé vendu en supermarché.
D'ailleurs, dans le supermarché qui est près de mon domicile, le saumon fumé est produit par le poissonnier du supermarché, comme je le fais chez moi :  avec les saumons qu'il ne vend pas, il fait du saumon fumé. Je ne suis pas certain que cet homme, qui utilise des techniques bien loin des techniques industrielles mise en œuvre pour faire le saumon fumé, soit garant de moins de toxicité que l'industrie : dans son fumoir local, il n'a aucun moyen de doser les benzopyrènes de ses saumons, ni d'en limiter la quantité, contrairement à l'industrie qui elle, à l'obligation de le faire et de noter sur le paquet les quantités correspondantes,.

Plus généralement, en matière de toxicité alimentaire, il faut redire que la question est bien mal traitée, notamment par ce qui croient pouvoir dire que la tradition (laquelle) ou la "nature" serait des garants d'innocuité. Car les viandes cuites à la braise sont chargées de base de benzopyrènes cancérogènes. Et la ciguë est parfaitement naturelle et parfaitement toxique.

Bref, la question est généralement très mal traitée, et elle fait l'objet de nauséabondes discussions idéologiques, ce qui est pire, car on cache quelque chose dans le débat, on ment en réalité sur la base d'idées que l'on veut promouvoir.

Les Ateliers expérimentaux du goût

 Hier, lors de la réunion des professeurs de physique et de chimie de l'Académie de Bordeaux, j'ai été remis en position de présenter les Ateliers expérimentaux du goût ainsi que les Ateliers science et cuisine, que j'avais introduits dans l'Education nationale au début des années 2000. 

Force est d'observer, avec le recul, que la méthode pédagogique introduite alors n'a pas démérité et qu'elle n'est pas périmée : au bénéfice des élèves, les collègues peuvent parfaitement mettre en œuvre des ateliers de ces deux types. 

Que faut-il faire pour relancer la machine ? Sans doute en refaire des présentations à l'attention des professeurs qui, pour certains, ont oublié l'existence des ateliers, et qui, pour d'autres,  ne la connaissent pas. 

Il n'y a nulle part de mauvaise volonté, bien au contraire, et il y a surtout l'observation que, lors des préparations culinaires, il y a mille phénomènes extraordinaires qui méritent d'être considérés, analysés, étudiés, en laboratoire ou en classe. 

Souvent, un microscope fait l'affaire, mais évidemment, si l'on calcule un peu, on fait bien mieux. En tout cas, il y a cette observation que ces activités scientifiques ne coûtent quasiment rien, surtout quand on les fait à l'occasion de la préparation d'aliments que l'on va consommer. 

Mousses, émulsions, gels, suspension... Tout y passe, et ces colloïdes sont à l'interface de la physique, de la chimie, mais aussi de la biologie puisque la cuisine, c'est usage de tissus végétaux ou animaux. 

Merci aux collègues de l'académie de Bordeaux de m'avoir accueilli si chaleureusement et surtout, de m'avoir permis de présenter à des collègues des activités qui mériteraient de figurer au cœur de leurs études avec les élèves.

Qu'est-ce qui est bon ?

 

Qu'est-ce qui est bon ? Il y a plusieurs années, l'invention que j'avais faite des "bonbons ultimes", mélange exclusif de graisse et de sucre (tant pour tant), était une sorte de pied de nez à la diététique. De petits cubes d'une telle matière, donnés à goûter sans indication de leur nature, sont toujours appréciées, alors que du point de vue diététique, ils sont presque ce que l'on peut produire de pire. Bien sûr on pourrait rajouter du sel ou de l'éthanol, mais quand même, déjà, c'est très mauvais pour la santé quand c'est en dose excessive.
Mais, plus généralement, moi qui cuisine tous les soirs pour ma famille, j'ai bien du mal à faire quelque chose de bon sans y mettre du sucre ou du gras. Même les meilleurs radis, les meilleures asperges, nécessitent l'un ou l'autre de ses corps, et moi qui cherche à réduire le beurre, la crème, l'huile d'olive, l'huile de noix, le glucose, le sucre de table, et cetera, j'ai bien du mal à faire quelque chose de bon sans que ces produits ne soient présent.
Bien sûr, je sais faire cuire des oignons ou des carottes afin de concentrer un bouillon, mais je sais aussi, puisque c'est l'analyse qui me le montre, que je charge ainsi ces solutions de sucre, puisque les végétaux contiennent du D-glucose, du D-fructose et du saccharose.
Bien sûr je peux manger de la viande sans ajouter de matière grasse mais je n'oublie pas que la plus maigre des viandes est plus grave que le plus grand des poissons.

Bref, j'ai bien du mal à faire quelque chose de bon sans graisse ni sucre et il y a là la question que se pose d'ailleurs l'industrie alimentaire quand elle a voulu faire de l'alléger : on peut toujours introduire de l'eau ou de l'air, on peut toujours donner du goût avec des aromatisants mais cela sera-t-il bon ? L'expérience a montré la difficulté de l'exercice.

Le fond et la forme

Le fond est-il une indication de la forme ? Dans le travail scientifique, nous avons sans cesse à évaluer des informations qui nous sont transmises, notamment par des articles scientifiques. Le problème, aggravé par la prolifération des revues prédatrices, qui cherchent à gagner de l'argent en publiant n'importe quoi, c'est que nombre d'articles aujourd'hui publiés sont de mauvaise qualité.

Or il est essentiel de savoir reconnaître cette qualité et notamment parce que l'utilisation de données erronées risque de saper le travail que l'on ferait en les utilisant.

D'autre part,  des théories fausses risquent de nous induire en erreur point et ainsi de suite.

Bref, nous sommes sans cesse à devoir évaluer, c'est-à-dire juger de la valeur d'information qui nous sont transmises. D'ailleurs les articles scientifiques ne sont pas seulement concernés : dans notre propre travail, nous devons évaluer les informations que nous fournissent nos instruments de mesure.
Le cas le plus simple et celui d'une balance sur lequel on pèse un objet dont on veut connaître la masse : comment nous assurer que ce qu'affiche la balance n'est pas n'importe quoi ? C'est pour cette raison que l'on multiplie les validations. Par exemple, pour une balance, on utilisera d'abord un étalon secondaire, à savoir une masse dont on a confronté la mesure à une masse étalon certifiée.

Mais ce que je dis là pour une mesure de masse vaut tout aussi bien pour une mesure de température, de dimensions, de courant électrique, etc. Nous devons être extraordinairement prudents quand nous faisons des analyses, sans quoi il est bien certain que les conclusions scientifiques que nous pourrions en tirer seraient fautives.

Mais revenons aux articles : à leur propos, il y a deux questions essentielles:
- la première est de savoir si la forme peut indiquer le fond,
- la seconde est de savoir quel crédit on peut accorder un article scientifique imparfait.

En vérité, la première question n'est qu'un pas sur le chemin vers la seconde, et la question est donc de savoir ce que vaut un article.
Pour caricaturer, peut-on dépister la qualité scientifique d'un texte au nombre de fautes d'orthographe que l'on y trouve ? Ainsi posée, la question semble sans intérêt, car on peut très bien imaginer qu'un auteur d'un texte médiocre ait utilisé un correcteur orthographique et n'ait laissé aucune coquille. Ou inversement, qu'une personne ait fait un raisonnement très intelligent et laissé des fautes d'orthographe dans le texte où il relate son raisonnement.

Mais il y a loin de la faute typographique au contenu en passant par l'usage des unités, par la répétition des expériences, par le traitement statistique des données, et par tout ce qui fait que la recherche scientifique est en réalité quelque chose qui doit se faire avec le plus grand soin.

C'est ainsi que la partie de Matériels et de méthodes doit être d'une précision telle que n'importe qui dans le monde puisse refaire l'expérience avec l'information qui est donnée. C'est nécessaire et non suffisant, et l'on peut se demander si, voyant un protocole insuffisamment précis, l'article vaut quelque chose, si les conclusions scientifiques qui sont tirées ont un sens, une validité...

Bref il y a lieu d'apprendre à reconnaître la qualité d'un article à partir de sa forme.

À ce propos, dans un  cours c'est que j'ai publié sur cette question, les rapporteurs m'ont demandé de traiter la question suivante  : la mauvaise connaissance d'une langue étrangère empêche-t-elle de bien penser quand on s'exprime dans cette langue ? Évidemment, la réponse est non  :  on peut bien penser et mal parler si l'on ne connaît pas les mots ou étrangers, ou si on les confond, mais on se souviendra qu'il ne s'agit pas seulement d'émettre un message mais surtout de s'assurer qu'il soit bien reçu ; o si les mots sont mauvais, le message sera certainement mal reçu. Il y a donc lieu d'être précis et de ne pas parler une langue étrangère en jargonnant en quelque sorte.

Cela étant, les manuscrits publiés par les revues scientifiques le sont au terme d'une évaluation par les pairs, avec un éditeur qui sollicite des rapporteurs, lesquels sont précisément des garde-fous, des personnes compétentes qui doivent s'assurer que les conditions d'une publication de bonne qualité sont réunies.
Si un article paraît avec une grosse imperfections de forme, c'est qu'il a été mal écrit, mais ensuite mal traité éditorialement, et cela augure mal de la qualité du texte.

Passons maintenant à la seconde question qui est de savoir ce que l'on peut faire des données dans un article médiocre. Cette question est terrible, parce que nous aimerions bien disposer de données suffisantes pour fonder nos propres travaux  ; quand nous trouvons un article sur un sujet qui nous intéresse, nous aimerions avoir des informations utilisables.
Or parfois, précisément, des articles qui pourraient nous être utiles sont de mauvaise qualité et se pose véritablement la question de savoir quoi faire des données qui s'y trouvent.
J'ai bien peur que la réponse est que nous pouvons rien en faire.
Prenons l'exemple d'un article qui discuterait la question de la couleur de haricots verts, mais qui n'indiquerait pas la variété des haricots. Supposons que cet article s'intéresse à l'effet d'un traitement thermique particulier. Si la variété des haricots n'est pas donnée, alors les résultats qui seront obtenus, reliant le traitement thermique à la variation de couleur ne vaudront que pour la variété particulière qui  a été utilisée, et qui, malheureusement, n'est pas donnée. De sorte que ni localement ni globalement nous n'avons d'information fiable  : d'autres variétés de haricots pourraient se comporter différemment et cette variété-là, dans la mesure où elle n'est pas connue... n'est pas connue.
Pis encore, imaginons que les auteurs aient écrit dans leur article qu'ils ont lavé les haricots, et qu'ils les ont trié. Ce seront donc seulement certains haricots qui évolueront d'une certaine façon et, dans la mesure où le critère de tri, n'est pas donné, nous ne pouvons absolument pas savoir quel est l'intérêt de l'information qui est publiée.
Continuons en évoquant un traitement thermique. Imaginons que les haricots soient "cuits pendant 8 minutes" : cette fois, il y a vraiment lieu de savoir quelle est la vitesse d'augmentation de la température car si les haricots ont mis 5 minutes avant d'atteindre la température de consigne décidée pour le traitement, alors ce traitement n'aura en réalité pas été effectué pendant 8 minutes et même pire, si les haricots ont traîné longtemps à une température un peu basse, aux environs de 50 degrés, alors les enzymes du végétal auront peut-être produit des effets qui se répercuteront sur la couleur finale du haricot.

Bref, un article insuffisamment précis dans ses matériels et méthodes, avec un protocole insuffisamment précisé, ne vaut rien, et nous ne pouvons rien en faire. Il serait d'utilité publique que dans un tel cas, nous fassions une lettre à l'éditeur pour signaler aux collègues que l'article n'est pas utilisable, en espérant que cette lettre sera publiée et qu'elle conduira les auteurs de l'article initial à publier des précisions qu'ils auraient qu'ils n'ont pas données... en supposant qu'il les aient.