4.1 Ens endinsem en el món de la cuina

Ens proposem imaginar el comportament d’unes d’aquestes grans molècules anomenades macromolècules.

Pensarem en la gelatina, imaginarem com és per dins

Tenim un paquet de gelatina comercial (comprovem que no es tracta d’un preparat amb hidrats de carboni que es comercialitza com si fos gelatina).

La composició indicada a la capsa ens diu que conté 80 g de proteïna (que s’anomena col·lagen). Seguim les instruccions per preparar la ‘gelatina’: hi afegim 0,5 L d’aigua calenta, dissolem tot el contingut del paquet i deixem refredar.

A mesura que la dissolució es refreda va prenent consistència.

Segurament has vist una cosa semblant en un brou de Nadal, en alguns rostits (una cuixa de bé, peus de porc…): que un material que en calent és líquid, queda pres i no flueix quan es refreda. I que es pot invertir el procés: si s’escalfa, de ‘gelatinós’ torna a líquid.

1. Aplicarem el nostre mètode de pensar per poder reflexionar sobre el canvi que s’ha produït.

a) Què tenim?

b) Què fem?

c) Què passa?

I ara ve la pregunta més difícil. Per contestar-la tingueu en compte dos detalls importants: que a l’afegir-hi l’aigua la proteïna ocupa molt més espai, i que en aquest procés no ha canviat el gust, la olor ni el color de la gelatina.

d) Per què passa?

Què deu enganxar els components de la gelatina?

Hem d’imaginar que les interaccions que donen estructura a les proteïnes com la gelatina es produeixen entre els seus nombrosos àtoms (poden ser 10 000!) i també amb els de l’aigua. Vegem algunes de les maneres possibles.

Alguns dels seus electrons es col·loquen de manera que són atrets pels nuclis positius dels àtoms que interaccionen, formant un enllaç covalent, fort, com en el cas dels enllaços disulfur.

En altres casos dos àtoms com l’oxigen, que tendeixen a agafar electrons i quedar negatius, tenen un H entremig, que queda positiu i els atreu, formant el que s’anomena un enllaç d’hidrogen.

Ja sabem que les molècules d’aigua s’uneixen entre elles degut a que presenten un pol positiu i un de negatiu, és a dir un dipol. Per aquest motiu, les molècules d’aigua també s’uneixen (en blau en el dibuix) a aquells àtoms de la proteïna que tenen càrrega (grups polars, hidrofílics). Això fa que la proteïna es pugui dissoldre en aigua i també que una proteïna es pugui unir amb una altra. Els grups polars que queden a l’interior de la proteïna i són de signe contrari també s’atreuen.

El contrari passa amb aquells grups no polars de l’interior (grups hidrofòbics). Per una banda s’atreuen entre ells i per l’altra fugen de l’aigua exterior, cosa que encara els uneix més (al dibuix s’han indicat en color taronja).

2. Utilitzant l’annex 6 construïu-vos una maqueta ‘dinàmica’ d’una proteïna, és a dir, que permeti representar el canvi que s’ha produït per explicar-ho millor, a vosaltres mateixos o a algú que ho vulgui saber.

a) Tingueu en compte les diverses forces que hi pot haver, sempre que els àtoms a unir es puguin acostar prou. Simulareu la unió utilitzant la cinta adhesiva.

b) També enganxeu aigua (representada per cercles de paper) a l’entorn dels punts on sigui possible que s’hi uneixi.

c) En acabat, intenteu unir diverses proteïnes, com a mínim per dos punts.

d) Com explicaries que amb poca proteïna es pugui incorporar molta aigua? I que la gelatina puguin oscil·lar sense trencar-se?

3. A partir del model anterior ja pots respondre preguntes com:

a) El brou (imatge), el suc del rostit de pollastre o de be també formen una mena de gelatina en certes condicions. Per què deu ser?

b) Que la gelatina es formi en fred i es desfaci en calent, què ens està dient sobre les unions que la formen?

c) Si deixem la clara d’ou al sol es converteix en un sòlid que es pot convertir en pols. I si hi afegim aigua recuperem la textura original. Com t’ho expliques?

d) L’aigua és capaç de desestructurar, per exemple desorganitza la sal quan la dissol. Però també pot estructurar, com quan organitza la gelatina al refredar-se. Com t’expliques que pugui fer dues tasques tan oposades?

Les substàncies de la cuina: procedència, interaccions fortes i febles i canvis que s’aprofiten per alimentar-nos millor

Caldrà formar quatre grups de recerca per treballar sobre quatre activitats diferents a la cuina. Malgrat les diferències, en els quatre casos es treballa segons una mateixa pauta, que orienta la mirada cap al que cal-drà tenir en compte en les explicacions que cada grup proporcioni:

  • Què tinc? Quines substàncies intervenen?
  • Què faig? Quines ‘mescles’ preparo? (Les cometes indiquen que ‘mesclar’ no sempre produeix una mescla: pot provocar un canvi químic)
  • Què passa? Quines interaccions es produeixen i en quines proporcions?
  • Per què passa? Hem de parlar d’enllaços i d’estructura, de mols

En tots els casos cal destacar la funció tan important que hi té l’aigua. I que cal anar en compte quan escalfem perquè no volem menjar carbó! També és important considerar la importància que tenen aquests processos en la nostra vida.
El treball dels quatre grups tindrà com a referència un dia passat a la cuina d’un hotel, però les preguntes potser no seran les que es fan els cuiners; les fem nosaltres, des de la química. Les activitats seran aquestes:

1. La preparació d’una amanida i de les postres
2. Els plats forts
3. Les farines i el pa
4. Tenir traça a la cuina

La preparació d’una amanida i d’unes postres (també hi ha ions, a la cuina!)

En aquest grup ens fixarem en els àcids, bases i sals que tenim a la cuina i en els organismes (la closca de l’ou, els ossos…)

Comencem per l’amanida!

Una amanida feta d’enciam, tomàtec, pebrot, olives, ou dur, amb sal, oli i vinagre, és un bon exemple de mescla: no hi veiem interaccions ni cavis importants. Però hi trobem dues substàncies conegudes, la sal (és clorur de sodi) i el vinagre (és una dissolució d’àcid acètic) i també l’oli, molt important per cuinar.

Només hem hagut de cuinar l’ou: l’hem fet bullir 10 minuts, l’hem deixat refredar i… ens el mengem? Ep, abans n’hem de treure la closca!

4. El nostre criteri químic ja ens diu que la closca no es menja; en efecte, està formada per carbonat de calci, CaCO3 (formada a partir dels ions calci i carbonat, Ca2+ i CO32–), una substància de la que ja hem parlat: forma les roques calcàries i el marbre.

a) Recordeu com ens ho fèiem, per saber si una roca era calcària?

b) Prepareu un experiment que ens pugui confirmar que la closca d’ou conté carbonat de calci.

c) Si preneu un ou cru i el submergiu en una dissolució de vinagre, què creieu que passarà?

d) Què se n’ha fet dels ions Ca2+ i Cl? No poden desaparèixer!

e) I si provéssim de fer el mateix que hem fet amb la closca d’ou utilitzant ara un ou sencer o un os de pollastre ben net? Feu-ho amb HCl 4 M (el trobareu al laboratori). No perdeu la paciència!

f) Finalment us podeu preguntar si el que heu après del que ha passat amb l’os us ajuda a aclarir per què el brou fet amb ossos forma ‘gelatina’.

I acabem amb les postres: raviolis de suc de pinya i perles de iogurt

5. Prepararem un plat especial, inventat pel gran cuiner Ferran Adrià, doctor Honoris Causa per la Universitat de Barcelona: gotes de suc de fruita, que es poden menjar com els pèsols… gràcies als ions!

Farem servir una substància que s’anomena alginat de sodi, que procedeix de les algues. És soluble en aigua i, com podem suposar pel nom, la dissolució és conductora del corrent.

a) Per què?

Però existeix una altra substància, l’alginat de calci, que és insoluble. Aquesta diferència ens permetrà fer que les gotes d’un líquid es transformin en boletes toves. Només caldrà canviar ‘de sodi’ per ‘de calci’. Vegem de quina manera.

Per preparar els raviolis de suc de pinya o les perles de iogurt ho farem amb una mirada científica: què hi tenim, què fem i per què passa el que passa. L’estratègia (és a dir, la recepta que ens diu com fer-ho) consisteix en fer caure petites porcions de suc de pinya (o bé iogurt) que també conté alginat de sodi que hi hem dissolt, en una dissolució de clorur de calci.

b) Completa aquest raonament: com que l’alginat de calci és insoluble, en una dissolució no hi poden coincidir els ions…

Ha arribat el moment de preparar els raviolis. Ho teniu tot?

  • poseu 100 ml de suc de pinya en un recipient i hi afegiu 1 g d’alginat de sodi
  • en un altre recipient prepareu una dissolució aquosa de clorur de calci (contenint 6,5 g de clorur de calci per litre d’aigua)
  • necessitareu una cullereta i una cullera colador; preneu culleradetes del suc de pinya amb alginat i deixeu-les caure, com si fossin gotes, a la dissolució de clorur de calci
  • recolliu aquestes porcions amb la cullereta colador; podreu fer-ho perquè el suc s’ha endurit; ja teniu el ravioli de pinya

Un consell: renteu-los amb aigua abans de menjar-los, seran més bons

c) Recordeu el joc dels ions? Doncs ara és un bon moment per posar-lo en pràctica i poder dir què ha passat i explicar-ho.

Ara prepararem les perles de iogurt. Us en donem la recepta:

  • us cal recordar que la llet (i per tant, el iogurt) té ió calci positiu (també té ions negatius, és clar, però per ara no cal saber quins són)
  • prepareu una dissolució amb 200 mL d’aigua i 1 g d’alginat de sodi, abocant aigua a poc a poc sobre l’alginat i anar remenant
  • deixeu caure sobre la dissolució petites porcions de iogurt
  • renteu les esferes que s’han format amb una mica d’aigua i deixeu escórrer

d) Ara és feina vostra explicar què ha passat

Els plats forts

Els menús més saludables en etapes de creixença són els rics en proteïnes: carn, peix, cigrons… i llet.

Les proteïnes són substàncies imprescindibles per a la vida i també ho són per a l’alimentació. Ja n’hem parlat quan hem coagulat la gelatina.
En aquest apartat aprofitarem el que en sabem per comprendre millor com són les molècules de les proteïnes i com funcionen en els organismes vius. Ho farem prenent com a exemple la llet, perquè podem manipular-la fàcilment a casa i al laboratori, accions que aprofitarem per pensar i fer propostes.

L’activitat culinària consistirà en fer formatge i un flam de… qualsevol cosa mengívola! La protagonista serà la llet.

Comencem pel formatge

Ja sabem que es fa amb llet, però que no és llet. Com s’hi arriba, de la llet al formatge? El primer que cal fer és esbrinar quina mena de material és la llet. Farem el següent:

  • prenem un litre de llet ‘sencera’, és a dir, tal com l’obtenim de la vaca (o de la cabra) que ha estat ‘pasteuritzada’ .es a dir, sense microorganismes que podrien afectar la salut
  • la posem a bullir una estona en un recipient tapat, controlem a quina temperatura comença a bullir, contro-lem que no es vessi, observem el gas que es desprèn
  • i recollim ‘la nata’ que apareix a la superfície

6. Tot això ens fa reflexionar…

La llet és una dissolució aquosa col·loïdal de diverses proteïnes, que també conté fosfat de calci i greixos que estan formant petites gotes.

a) Podeu justificar aquesta informació a partir del que acabeu de veure?

Es pot fer que precipiti una de les proteïnes de la llet, la caseïna. Amb això obtindrem el mató, que és la ‘pas-ta’ que es convertirà en formatge. Es fa de la següent manera:

  • escalfeu 0,5 L de llet a 50 oC fins que comenci a bullir
  • apagueu el foc i afegiu suc de llimona o una mica de vinagre a la llet calenta
  • deixeu refredar i procureu que la massa blanca que s’ha format es faci compacta
  • filtreu amb un colador tapat amb un drap fi i ben net
  • guardeu el líquid que recolliu, que es diu xerigot i es pot fer servir en altres receptes; espremeu la pasta fent pressió amb el drap i obtindreu el mató

b) Què pot haver passat en afegir suc de llimona o vinagre a la llet?

Recordeu la maqueta que havíem fet de la gelatina? Les caseïnes també són proteïnes, són macromolècules, molècules molt grans; les podríem representar de la mateixa manera.

c) Mireu d’explicar la formació del mató amb ajuda de la ‘maqueta’ que heu imaginat per a les proteïnes.

d) Què se n’ha fet del fosfat de calci que hi havia a la llet? Ara és en el mató o en el xerigot?

Perquè el mató esdevingui formatge només cal premsar-lo bé per escorre’n l’aigua, posar-hi sal i deixar-ho en un lloc adequat per deixar que fermenti segons quin tipus de formatge es vulgui aconseguir.

Els formatgers saben com fer-ho, és un ofici antic, tot i que ara hi ha noves tècniques. tot i així no és gens senzill encertar les millors condicions per produir un sabor deliciós que depèn de la feina que hi fa el conjunt de microorganismes que viuen a la pasta de formatge!

Acabem amb el flam de verdures

El que ara ens interessa és la interacció entre la llet i els ous, gràcies a la qual tenim flams que poden ser dolços o salats. El nostre serà salat, amb verdures. Vegeu-ne la recepta:

  • tenim carbassó, cebes, pastanagues, pèsols i mongetes verdes que ja són cuits
  • a part, barregem bé 4 ous i un quart de litre de crema de llet; ajustem de sal
  • posem les verdures en un motllo allargat que pugui anar al forn; hi aboquem la mescla d’ous i llet, de ma-nera que es reparteixi bé per entremig de la verdura
  • ho posem al forn al bany maria i l’hi deixem uns 45 minuts
  • deixem-ho refredar i ja es podrà desemmotllar

7. Ara és feina nostra saber què ha passat.
a) Què tenim, que fem… deixem-ho ara. Comentem què ha passat.
b) Per què no és com fer mató, sinó que més aviat és com la gelatina?
c) Per què no és com el flam?

El pa que no pot faltar en cap dinar

La farina, sigui de blat, de moresc, de civada, d’ordi… és la base del menjar. Les males collites d’aquests cereals en determinades etapes històriques han representat la mort per fam de moltes persones.

Les farines també estan fetes de grans molècules, una de les quals és el midó. S’assemblen a les molècules de sucre, però mentre que aquestes estan formades per només 12 àtoms de carboni, les de midó són molt més grans. El podem imaginar format per llarguíssimes cadenes C–C–C amb H i O que hi pengen.

El sucre es dissol fàcilment en aigua; el midó també interacciona amb l’aigua –s’hi enganxa, com el sucre– però forma una dissolució col·loïdal, és a dir, que no és transparent.

El pa no és més que farina amb l’aigua justa per fer una pasta que es pugui modelar i no s’enganxi als dits, amb una mica de sal i cuita al forn.

Dissolució col·loïdal de midó (www.lacuinadesempre.cat)

El que fa bo el pa és la seva textura especial, feta de molla i crosta, però només fa molla si afegim llevat a la massa. Si no n’hi posem, queda com una galeta o un fons de pizza. Ens trobem, de nou, amb un material difícil de catalogar com a sòlid, líquid o gas.

Vet aquí la recepta per fer pa:

  • necessitarem 570 g d’aigua, 1 kg de farina, 17 g de sal, 20 g de llevat deshidratat (si no disposeu de llevat podeu fer servir llevat químic (Royal, etc.); se n’hi ha d’afegir una cullerada per cada 400 g de farina)
  • es dissol el llevat en un mica d’aigua tèbia
  • la farina i l’aigua es van pastant fins que ja fa una bola que no s’enganxa als dits
  • llavors hi afegirem el llevat dissolt, pastarem de nou i deixarem reposar 10 hores; veureu com s’infla la massa
  • el posarem al forn fins que estigui cuit

8. Ara us toca interpretar què ha passat

a) La farina i l’aigua interaccionen?

b) El llevat que afegim al pa són microorganismes que s’alimenten del midó del pa i, com passa sempre amb els aliments, el cremen a les cèl·lules i desprenen CO2 i H2O. Què es veu en el pa que es pugui relacionar amb aquest procés?

c) S’han format noves substàncies i han desaparegut les que teníem?

d) Parlem del ‘llevat químic’. No són microorganismes vius que es mengen el midó, en la capsa posa que conté bicarbonat de sodi i fosfat àcid de sodi. Com creieu que funciona aquesta mescla afegida a la massa de pa? (perquè el cas és que funciona!)

Tenir traça a la cuina

La cuinera responsable d’aquest menjar que hem preparat ha de fer molt bé la feina i ha d’estar amatent a la que fan els seus ajudants.

Es diu, amb raó, que les receptes de cuina no garanteixen que el resultat sigui bo, perquè depèn molt de com es treballi a la cuina. És important que les accions es facin de manera reflexiva, pensant bé què volem obtenir i com fer-ho el millor possible.

Pel que hem anat veient, a la cuina cal:

  • afegir els ingredients en la quantitat justa
  • remenar les mescles perquè la interacció sigui la que ha de ser
  • escalfar adequadament

Batre la crema de llet per fer nata o batre la clara d’ou per fer-ne merenga; fer un bona maionesa o bé una crema dolça o salada, trobar el punt de salat o de dolç… són habilitats que fàcilment podreu justificar a partir del model cinètic de la matèria, oi? Ens aturarem una mica més en el tercer aspecte, el d’escalfar adequadament. Les persones ho mengem gairebé tot cuinat, és a dir, passat pel foc perquè és més fàcil de pair. Però es fa de manera força complexa, perquè una característica de les macromolècules de la vida és que fàcilment es destrueixen per l’escalfor, no suporten temperatures elevades.

Com que teniu molta experiència de menjar aliments cuinats (porteu ja uns quants anys fent-ho) ens estalviarem les receptes.

9. Us demanem que raoneu, fent servir els vostres coneixements de tota mena… i el sentit comú.

a) Comencem per les patates: bullir-les o fregir-les, quina és la diferència? Que és millor? Quins altres exemples coneixes?

b) Quina diferència hi ha entre el pollastre rostit, a la planxa o el que ha servit per fer un bon brou? Quin requereix més atenció per part de la cuinera?

La xocolata fon fàcilment i si després es refreda solidifica de nou. Això va molt bé per cobrir el pa de pessic i fer un bon pastís… però amargueja si s’escalfa massa! Hi ha un truc per escalfar de manera que la temperatura no sobrepassi els 100 ºC. Es coneix amb el nom de ‘bany maria’ en record de l’alquimista Maria la Jueva que va viure al segle II dC.

c) Mira’t bé el diagrama i explica com funciona aquest bany i perquè assegurem que la temperatura no passarà dels 100 ºC. Digues com en prepararies un de semblant a la cuina de casa (sense cendres ni carbó ni sorra).

Finalment, un misteriós experiment de celebració

Preneu 25 g d’una mescla ben homogènia formada per (*):

22 % d’àcids grassos (esteàric, palmític, oleic, linoleic)

2,08 % de teobromina

1,42 % de cafeïna

60,1 % hidrats de carboni (midó i altres)

6,75 % de proteïnes

5,65 % de cel·lulosa

2 % d’aigua

Afegiu a aquesta mescla 2 g de farina de blat de moro ben esmicolada (passeu-la per sedàs) i 5 g de sacarosa igualment ben dividida. Homogeneïtzeu la mescla sòlida i afegiu, a poc a poc, 200 mL de solució aquosa de caseïna, àcid butíric, lactosa i, a més a més, 50 mL d’aigua. Remeneu per tal d’evitar la floculació de les partícules, que es mullen amb dificultat. Escalfeu lleugerament. La temperatura no ha de superar els 30 ºC.

Un cop s’ha obtingut una dissolució col·loïdal sense coàguls, esclafeu lentament fins que arrenqui el bull. Heu de agitar-ho mecànicament tota l’estona per facilitar el despreniment de gasos que, altrament, podrien provocar el desbordament de la solució.

Manteniu l’ebullició durant 2 minuts, fins a obtenir una mescla de color fosc, homogènia i consistent. Deixeu-la refredar i guardeu per a utilització posterior.

Mentrestant, aneu a buscar melindros.

(*) El producte bàsic i el procediment també es poden anomenar amb termes que no siguin tan tècnics. I són molt coneguts!

◀︎ 4. Processos que ens fan viure

4.2 Mantenir vives les cèl·lules… és química? ►

Hits: 8