samedi 30 janvier 2016

C'est une oxydation, certes, mais enzymatique

Des végétaux qui brunissent quand on les coupe ? Oui, la pomme brunit, ou l'avocat, ou la banane... En réalité, l'effet a lieu avec tous, à des degrés divers, parce que les cellules végétales contiennent des polyphénols, et aussi, dans des compartiments séparés, des enzymes nommées "polyphénol oxydases" (désolé pour le nom, vous avez le choix entre cela ou PPO, ou  EC 1.14.18.1).
Couper un fruit ou un légume, c'est mélanger les polyphénols et les enzymes, ce qui conduit au brunissement, comme l'observe une correspondante :

Lorsque je prépare des rushtis ( pomme de terre râpés avec des œufs) très vite ce mélange s'oxyde. Avez vous une idée pour éviter cette couleur peu appétissante ?

Comment prévenir l'effet ? Des embryons de réponse sont donnés par les cuisiniers, qui ajoutent un demi citron dans l'eau de lavage... et j'ai proposé il y a longtemps que les cuisiniers fassent plus raisonnablement usage d'acide ascorbique, parce que ce composé... qui n'est autre que la vitamine C, est efficace.
Mais j'ai dit ailleurs, également, qu'il y avait des réticences : http://www.agroparistech.fr/Comment-eviter-que-le-jus-de-pomme-ne-brunisse.html

Ici, il faudrait s'interroger  : pourquoi le public veut-il des vitamines, et les refuse-t-il quand on lui propose d'en ajouter ?
Progressivement, je comprends que la question est mal posée : d'une part, il y  des personnes qui veulent des vitamines, et d'autres qui pensent qu'avec le régime alimentaire qu'elles ont, elles ne sont pas en carences vitaminiques. D'autre part, il y a des personnes qui refusent des supplémentations en vitamines, et d'autres qui l'acceptent. Et puis, il y a tous ceux qui ne sont pas fixés, ou ne se sont pas posés la question, qui ont besoin d'information... d'où ce blog.
Oui, surtout, je crois qu'il faut justement dire que nous (j'avais écrit "le public", mais j'en fais partie) avons besoin d'informations fiables, alors même que les enquêtes récentes montrent que nous  ne  faisons plus confiance à la presse, ni au politique, ni même aux agences d'état... et ces doutes sont justifiées, car certains nous veulent nous faire tourner en bourrique, à nous faire manger dix fruits et légumes par jour, puis cinq, puis nous mettre des codes couleurs (condamnés justement par l'Académie d'agriculture de France), d'autres condamnent les viandes et les produits transformés à partir des viandes... en se fondant sur des chiffres de consommation des Américains, où, quand  même, la prévalence de l'obésité est sans commune  mesure.

L'information essentielle, dans le cas qui nous intéresse ? La vitamine C est efficace pour bloquer la réaction de brunissement, et qui est d'ailleurs une réaction qui ne produit pas de nutriments favorables à la santé. Une vitamine bénéfique, donc, que l'industrie alimentaire utilise avec le nom de code E.300, imposé par la réglementation européenne.
Et là, j'arrive sur un terrain miné, parce que, en écrivant que la vitamine C est efficace contre le brunissement, je pressens que certains vont penser que je suis "vendu" à l'industrie alimentaire, ou à l'industrie  des additifs. Il y a des choses que l'on ne peut pas dire, politiquement incorrectes... mais quand elles sont justes, comment faire ?
Ne pas donner de conseil, mais donner des faits ! Et c'est un fait que si les jus d'agrumes ne brunissent  pas, c'est parce qu'ils contiennent beaucoup de vitamine C. C'est un fait que la vitamine C de synthèse est en tout  points identiques à la vitamine C des fruits et légumes. C'est un fait que de la vitamine C que l'on ajoute  à des préparations prévient le brunissement. C'est un fait que l'on ne risque rien à consommer trop de vitamine C (on pisse la vitamine C en excès). C'est un fait que prendre un citron pour prévenir le brunissement est à la fois économiquement, écologiquement et gustativement douteux : cela coûte un citron, qu'il aura fallu payer, qu'il aura fallu faire venir de loin, et qui donnera un goût de citron qui n'aura pas été souhaité.

Bref, ayons de la vitamine C dans nos cuisines, à côté des épices, du sel, de l'huile, du vinaigre, du sucre...

jeudi 28 janvier 2016

Une journée scientifique pour discuter les réactions (fautivement) dites de Maillard


Journée scientifique parrainée par
l’Académie d'agriculture de France et l'Académie Nationale de Pharmacie






Produits de glycation avancée, produits de Maillard, alimentation et santé
4 février 2016
AgroParisTech (amphithéâtre Risler) 16 rue Claude Bernard, 75005 Paris
(Entrée libre sur inscriptions à icmg@agroparistech.fr)

9.30 : Accueil, introduction par Paul Vialle (président de l'Académie d'agriculture de France) et par Claude Monneret (président de l'Académie nationale de pharmacie).
10.00-12.00 Modérateur : Hervé This
10.00 -10.45: Introduction, la question de la délimitation des réactions de Maillard, les enjeux d'une vision claire, par Hervé This, AgroParisTech-INRA.
 10.45-11.30: Données récentes sur les réactions de Maillard et produits de glycation par Frédéric Tessier, Université Lille-2/INSERM U995-LIRIC
 11.30-12.00: Réaction de Maillard et molécules odorantes par Céline Jouquand, Institut Polytechnique LaSalle Beauvais
Pause déjeuner libre
14-15-16.20 Modérateur: Jean-Luc Wautier
14.15- 14.35 : Réactions de Maillard et santé, par Jean-Luc Wautier, Université Denis Diderot Paris.
14.35- 15.05: Produits de glycation, de glyco-oxydation, vieillissement vasculaire et rénal par Eric Boulanger, Université Lille-2/INSERM U995-LIRIC
15.05- 15.35 : Glycation et vieillissement de la peau par Hervé Pageon, L’Oréal, Recherche & Innovations.
15.35- 16.20 : Produits de Maillard et cancer par Claude Monneret, Institut Curie Paris.
16.20 : Conclusions


Organisateurs : Hervé This, Jean-Luc Wautier
Comité scientifique : Frédéric Tessier, Hervé This, Jean-Luc Wautier

mardi 26 janvier 2016

Conférence

Une conférence de Christophe Lavelle sur la gastronomie moléculaire et la cuisine note à note :

(http://www.iscc.cnrs.fr/spip.php?article2178

dimanche 24 janvier 2016

La question des questions scientifiques

Lors d'évaluations des travaux scientifiques, qu'il s'agisse de juger des rapports éccrits ou des présentations orales, il y a souvent la question des questions sientifiques : lesquelles ont-elles été retenues pour les travaux effectués ?  Les évaluateurs, s'ils font bien leur métier, doivent distinguer les questions scientifiques des questions technologiquees. Les unes ne sont pas mieux que les autres, ou les autres que les unes, mais il y a des différences de nature : dans un cas (les sciences de la nature),  on cherche à repousser les frontières de l'inconnu, mais, dans l'autre, on veut perfectionnner des techniques, introduire des méthodes nouvelles, inventer et non pas découvrir.
Ici, je m'interroge sur les questions scientifiques, et non pas sur les questions technologiques, faisant l'hypothèse (bien exagérée, hélas) que nos évaluateurs  sauront faire la différence. Comment sélectionner nos questions (scientifiques, donc) ? Pourquoi avons- nous choisi les questions que nous explorons ? Cette... question est évidemment très difficile, et si l'on se reporte  à d'autre billets, on verra que je propose moins d'y répondre que de s'être interrogé, en vue de pouvoir y répondre un jour de façon claire.






La suite sur http://www.agroparistech.fr/La-question-des-questions-scientifiques.html

samedi 23 janvier 2016

Les Ateliers Science & Cuisine

En 2001, nous introduisions les Ateliers Expérimentaux du Goût dans les écoles primaires, sous la houlette du Ministre de l'Education nationale.

Rapidement des extensions furent trouvées pour les collèges et les lycées.
Puis, en 2004, furent créés les Ateliers Science & Cuisine, en relation avec les programmes scolaires, pour les collèges et les lycées.
Un groupe de professeurs a alors travaillé, slus la houlette de l'Inspection de l'Académie de Paris, pour préparer des activités sur ce thème, fournissant des documents pédagogiques utilisables par les collègues.

Les "fiches" de ces Ateliers, aujourd'hui souvent préparéees par Marie-Claude Feore et Laure  Fort, dans le cadre du Centre international de gastronomie moléculaire AgroParisTech-Inra, sont en ligne, soit sur le site de l'Académie de Paris, soit (c'est plus complet)  sur  le site du Centre International de gastronomie moléculaire AgroParisTech-Inra : http://www.agroparistech.fr/-Les-Ateliers-Science-Cuisine-colleges-lycees-.html

Le succès de ces ateliers ne se dément pas : environ 30 demandes pour des TIPE ou des TPE arrivent chaque jour au Centre (icmg@agroparistech.fr).
N'hésitez pas à utiliser les fiches, ou bien à les faire utiliser, en diffusant l'information dans votre entourage !

Bon samedi.


Hervé This

International Centre for Molecular Gastronomy AgroParisTech-INRA : http://www.agroparistech.fr/-Centre-international-de-.html 
Fondation Science  & Culture Alimentaire (Académie des sciences) : http://www6.inra.fr/fondation_science_culture_alimentaire
Section Alimentation humaine de l'Académie d'agriculture de France : http://www.academie-agriculture.fr/

 Une présentation des travaux : http://www.canalc2.tv/video/13472

Groupe de Gastronomie moléculaire (Laboratoire de chimie analytique, UMR 1145 Ingénierie Procédés Aliment GENIAL)
16 rue Claude Bernard, 75005 Paris.
Twitter : @Herve_This ; Skype : hervethis
blogs :

Vient de paraître : "Mon histoire de cuisine", Editions Belin

mercredi 20 janvier 2016

Mousse au chocolat ou chocolat chantilly ?


De nombreuses personnes m'interrogent sur la "mousse au chocolat", sans doute parce que mon nom est associé à une invention que j'avais faite en 1995, à savoir le "chocolat chantilly",  lequel n'est pas une mousse "au" chocolat, mais une mousse "de" chocolat.
Expliquons...


La suite sur http://www.agroparistech.fr/La-mousse-au-chocolat-et-le-chocolat-chantilly.html

dimanche 17 janvier 2016

Une question à propos d'émulsions

Une question ? Une réponse... mais pour tous !

Bonjour, je suis une élève de première S et je dois bientôt rendre mon TPE. Mais je ne comprend pas certaines informations à propos de l'émulsion huile-eau-œuf.
Je n'arrive pas à savoir s'il se forme des liaisons hydrogène entre la tête hydrophile de l'huile (composée elle même d'oxygène) et la molécule d'eau. Si il existe des liaisons hydrogène, se font-elles entre les atomes d'oxygène de la tête hydrophile de la molécule d'huile et les atome oxygène des molécules d'eau?
 
Je profite évidemment de l'occasion pour répéter que, en sciences de la nature, il est essentiel d'utiliser de mots appropriés, d'une part, et je propose, d'autre  part, de bien "ingurgiter les questions, les ruminer", avant de répondre. Pour ce second conseil, il s'agit de  reformulation, et c'est souvent l'occasion de s'apercevoir que la  question était  mal posée. 

Ici, que  mon interlocutrice soit une "élève de première  S" me va bien, et je comprends bien ce qu'est les TPE, puisque je répète que j'ai mis sur mon site une analyse du travail qui doit être fait dans ce cadre (https://sites.google.com/site/travauxdehervethis/Home/vive-la-connaissance-produite-et-partagee/applications-pedagogiques/second-degre/tpe-et-tipe). 
Puis notre jeune amie m'interroge sur "l'émulsion huile-eau-oeuf". Là, c'est bien moins clair, car les émulsions sont des systèmes où l'on disperse un liquide dans un autre liquide, non miscible avec le premier. 
Si notre jeune amie pense à la mayonnaise, ce n'est pas une émulsion huile-eau-oeuf, mais une "émulsion de type huile dans eau" (la terminologie est consacrée... et on pourrait conseiller de donner une référence). Et, pour faire une telle émulsion, de nombreux "composés tensioactifs" peuvent être utilisés. 
Composés tensioactifs ? Ce sont des composés qui abaissent l'énergie interfaciale eau/huile, comme indiqué dans un de mes cours en ligne d'AgroParisTech (https://tice.agroparistech.fr/coursenligne/main/document/document.php?cidReq=PHYSICOCHIMIEPOURLAF&curdirpath=/Des%20elements%20de%20cours/Cours_sur_des_points_particuliers). 
Bref, l'expression "émulsion huile-eau-oeuf" n'est pas claire, et je devine que notre jeune amie ne voit pas clairement comment une mayonnaise se construit : 
- on part d'un jaune d'oeuf, qui est une phase aqueuse (type eau), avec des protéines et des phospholipides dispersés ou dissous
- on ajoute du vinaigre, c'est-à-dire une solution aqueuse d'acide acétique (et de divers composés minoritaires), ce qui produit au total une solution aqueuse (de l'eau plus de l'eau, ça fait de l'eau ; pensons à un sirop de sucre mélangé à de l'eau salée)
- enfin, on disperse dans ce mélange aqueux de l'huile, en fouettant, pour obtenir une dispersion de gouttes d'huile  dans la phase aqueuse. 

Ouf, voilà la première étape faite  : comprendre le système. Passons  à "Je n'arrive pas à savoir s'il se forme des liaisons hydrogène entre la tête hydrophile de l'huile (composée elle même d'oxygène) et la molécule d'eau."
Là, si notre jeune amie est à la veille de rendre son TPE, elle doit se faire du souci. Des liaisons hydrogène entre la tête hydrophile de l'huile et la molécule d'eau ? 
Il faut commencer par expliquer que les liaisons hydrogène sont des liaisons qui s'établissent entre un atome d'hydrogène d'une molécule (par exemple une molécule d'eau) et un atome d'oxygène  d'une autre molécule, parce que cet atome  d'oxygène, qui a deux liaisons covalentes avec un ou deux atomes d'une molécule, a aussi une paire d'électrons, qui, négativement chargés, peuvent interagir avec l'atome d'hydrogène, si celui-ci est partiellement privé de  son électron, par l'atome  lié à lui. 

Je  vois que  tout cela est un peu confus, parce que général, et je propose donc de considérer l'exemple de deux molécules d'eau voisines, que je nommerai E1 et E2. 
Considérons un des atomes d'hydrogène de E1. Il est lié à un atome d'oxygène, mais l'oxygène a tendance à "tirer la couverture à lui"  : l'électrion de l'atome d'hydrogène  que nous considérions est plus attiré vers l'atome d'oxygène. De sorte que cet atome, partiellement chargé positivement, est attiré par l'atome d'oxygène de la molécule d'eau voisine E2. 

Ce qui est gênant, dans la question de notre jeune amie, c'est qu'elle évoque la tête hydrophile de l'huile... alors que cette fameuse tête n'existe pas ! 
Les molécules de l'huile sont des "triglycérides,"  avec un squelette qui est un résidu de glycérol, trois atomes de carbone, liés chacun à un atome d'hydrogène et à un atome d'oxygène qui fait le lien avec des résidus d'acides gras. Les acides gras ? Une chaîne d'atomes de carbone tous liés à des atomes d'hydrogène, mais avec, à une extrémité, un groupe acide carboxylique -COOH, avec un atome de carbone lié à un atome d'oxygène (=O), d'une part, et à un groupe hydroxyle (-OH), d'autre part. 
Parlons donc d'une molécule de triglycéride : elle n'a pas de "tête hydrophile" ! Et c'est bien pour cette raison que l'huile n'est pas soluble dans l'eau. Et, par conséquence, c'est pour cette raison que, pour disperser de l'huile dans de l'eau, il faut des molécules "tensioactives", telles celles de l'oeuf : les protéines, tout d'abord, et, ensuite, les "phospholipides" que sont les lécithines et leurs consines variées. 

Là, oui, pour les protéines ou les phospholipides, il y a une partie hydrophile (qui établit des liaisons, notamment  des liaisons hydrogène) avec les molécules d'eau, et des liaisons faibles avec les molécules d'huile. 
Par exemple, quand on fouette de l'huile dans une solution de protéines, on obtient des gouttes d'huile dispersées dans l'eau, avec les protéines déroulées à l'interface, les parties électriquement chargées ou hydrophile venant au contact de l'eau, et les parties non chargées et hydrophobes venant dans l'huile. J'ai mis des schémas de cela dans mes livres, par exemple "Les secrets de la casserole", ou "Révélations gastronomiques". 

Bref, pas de tête hydrophile des "molécules d'huile"... sans quoi il n'y aurait pas besoin de composés tensioactifs pour faire des émulsions !

samedi 16 janvier 2016

Une merveilleuse idée : j'offre mes questions scientifiques à mes amis.

Le plus souvent par email, je reçois de nombreux messages d’étudiants, qui me demandent ce que nous faisons au laboratoire.
Pour répondre, on peut dire ce qui est fait... mais on peut faire mieux : pourquoi ne pas tendre à nos amis plus jeunes des questions dont nous n’avons pas la réponse ?
Qui sait : l’un d’entre eux s’emparera peut-être d’une de ces questions, dont il fera un travail merveilleux ?
En conséquence, je décide aujourd’hui (16 janvier 2016) d’ajouter dans ce billet une question par jour. Elles seront rangées par ordre chronologique décroissant, afin que ceux qui viendront sur cette page plusieurs fois voient en premier les questions les plus fraîches.


Et je viens de mettre en ligne la première des questions (voir http://www.agroparistech.fr/Une-question-scientifique-par-jour.html)

samedi 9 janvier 2016

La technique ? Une merveilleuse activité humaine !

Certains croient que la technique est une activité mécanique, où l'être humain pourrait être remplacé par une machine, un robot... Les idées de ce genre méritent d'être réfutées, et notamment en considérant qu'il y a souvent une composante artistique et une composante sociale dans l'acte technique.
Pour la cuisine, le soin, par exemple, est essentiel, parce que c'est une façon de se préoccuper du bonheur de ceux  que l'on nourrit. En outre, le  technicien culinaire qui ne se préoccuperait  pas de faire bon serait vite ramené dans le droit chemin, ce qui prouve,  à nouveau, que la question technique est merveilleuse : vive la technique intelligente !

 Ce matin, je reçois une question, par des élèves en classe de Première S, qui me  fournit un merveilleux  exemple à l'appui de la thèse précédente. Voici :

{Au cours de nos expériences où nous utilisons seulement les matières premières ( oeuf, sucre et huile), nous avons remarqué que la sphérification avec l'oeuf et l'huile n'était pas possible. Nous avons utilisé la sphérification basique, inversée et aussi avec l'agar agar.
Nous voudrions savoir si c'est un problème de technique ou de dosage, ou si effectivement c'est impossible avec ces matières ? Alors la sphérification ne serait pas possible avec toutes sortes d'aliments ?}

Analysons tout d'abord en reprenant les termes de la question

Nos jeunes amis ont voulu faire des objets avec un coeur liquide et une peau  gélifiée, en mettant au coeur du système soit de l'oeuf, soit du sucre, soit de l'huile (leur message n'est pas clair), soit un mélange des trois. L'oeuf est un liquide, de sorte qu'il faut  interpréter : ils ont voulu faire soit du  blanc d'oeuf, dans une peau gélifiée, soit du jaune dans une peau gélifiée, soit un mélange des deux. Pour le sucre, je suppose que ce n'est pas du sucre qu'ils ont voulu inclure, car le sucre n'est pas liquide. Pour l'huile, je comprends la question.

Puis nos amis nous disent que la sphérification d'oeuf ou d'huile n'est pas possible. Là, ils  vont trop  loin  : ils auraient dû seulement dire qu'ils n'ont pas réussi  !
Ils  parlent de "sphérification basique et inversée", mais ils font sans doute état de  la méthode directe et de la méthode inverse. Dans la méthode directe, on met du calcium  dans un bain d'eau, et l'on fait tomber dans ce bain des gouttes d'une  solution qui dissout de l'alginate de sodium. Dans la  méthode inverse, on dissout l'alginate de sodium dans de l'eau (qui ne doit pas contenir de calcium, sans quoi la gélification se fait avant qu'on ait pu faire la manipulation), puis on y dépose un liquide  qui contient  du calcium.

Avec l'agar-agar, rien de tout  cela n'est possible, sauf par des méthodes différentes, telles celles que  j'avais introduites il y a  longtemps (voir http://www.pierre-gagnaire.com/#/pg/pierre_et_herve/travaux_precedents/55).

Enfin, il y a cette question : la sphérification serait-elle impossible avec toutes sortes d'aliments ? Pour laquelle je propose de répondre que, avec une voiture  dont la vitesse maximale est de 150 kilomètres à l'heure, il n'est pas possible de faire du 200 !

Puis analysons plus avant.

Soit du blanc d'oeuf (auquel on aura donné du goût, sans quoi c'est peu intéressant), que l'on veut mettre dans une coucle gélifiée. Ne suffit-il pas de faire un oeuf poché ? On a bien un coeur liquide dans une peau gélifiée, puisque c'est cela que  fait l'oeuf qui cuit : un gel.
OK, nos amis voudraient  une peau transparente. Alors la méthode inverse fonctionne très bien : en mettant du calcium dans le blanc, et en le faisant tomber dans une solution d'alginate, on obtient  ce qu'ils souhaitent... Ce  qui m'alertent, d'ailleurs, c'est la brièveté de leur  descrption : j'ai souvent vu des personnes s'étonner de ne pas obtenir la gélification de l'alginate... alors qu'ils n'utilisaient pas d'alginate, ou pas de  calcium. Il faut les deux  !

Soit maintenant du jaune, que l'on veut mettre en sphères liquide : là encore, tout  va  bien par la méthode inverse... ou en déposant un jaune d'oeuf quelques secondes dans de l'azote liquide : une coque gélifiée se forme, avec le jaune liquide au centre.

Pour le sucre, on a vu plus haut que l'on ne peut pas  obtenir un liquide avec un solide... sauf bien sur si l'on dissout le sucre dans l'eau, pour faire un sirop. Et là, rien de plus facile que de faire des perles de sirop, qui remplacement avantageusement le sucre que l'on met dans le  café. La méthode directe fonctionne très bien, tout comme la méthode inverse, d'ailleurs.

Avec l'huile, enfin ? On se souvient que, si l'on emploi  de l'alginate de sodium et des ions calcium (souvent sous forme  de lactate de calcium ou de chlorure de calcium), il faut dissoudre un des deux  partenaires dans le produit que l'on veut mettre en perles à coeur liquide, et l'autre partenaire dans le bain où on déposee le premier liquide.  Et là, il y a effectivement un problème... car les ions calcium ne sont pas solubles dans l'huile, ni l'alginate de sodium. Pour autant, il y a de nombreuses façons de faire, comme je  l'ai indiqué dans ma rubrique "Science & gastronomie" de la revue Pour la Science (http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/article-de-l-huile-en-perles-31124.php).

jeudi 7 janvier 2016

La gastronomie moléculaire est une activité scientifique

Par email, par courrier, par téléphone, par sms, je reçois de très nombreux messages d'étudiants intéressés par la gastronomie moléculaire ou par la cuisine moléculaire, voire la cuisine note à note, ce qui me réjouit évidemment, car cela prouve que je réussis à partager ma passion pour la connaissance et ses applications.

Pourtant j'ai souvent peur que  nos amis soient déçus, notamment quand il s'agit d'étudiants qui me demandent s'ils peuvent venir faire un stage dans notre équipe de recherche. Par exemple, ce matin, une étudiante anglaise me disait s'être amusée beaucoup à faire des chocolats chantilly, des berzélius, des gibbs…  La semaine dernière, c'était un correspondant autrichien qui  faisait un dirac et un gibbs.  Je ne parle pas de ceux qui font des perles d' alginate ou qui utilisent des siphons, car il s'agit là de cuisine moléculaire, telle que je l'ai proposée il y a 35 ans, et ma réponse est alors qu'ils feraient mieux de s'intéresser à la cuisine note à note.
Ce qui me trouble, c'est que mes interlocuteurs me parlent souvent de cuisine, quand je parle moi de gastronomie moléculaire,  et je veux profiter d'un message reçu il y a  quelques instants pour donner deux exemples des travaux que nous faisons au laboratoire afin de donner des explications pour le futur.

Nos jeunes amis sont de deux types principaux : il y a les cuisiniers, et les étudiants en science et en technologie, mais invariablement, je réponds  à tous que, dans notre groupe de recherche, notre travail quotidien consiste à mettre en oeuvre des méthodes d'analyse, telle la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, la fluorimétrie, l'électrophorèse capillaire, la chromatographie en phase gazeuse avec spectrométrie de masse, ou bien,  pour la partie théorique, nous cherchons à résoudre des équations différentielles ou des  équations aux dérivées partielles. Je donne maintenant un exemple de chaque cas.


Des manipulations, base de la science expérimentale

Pour chercher les mécanismes des phénomènes (ce qui est l'objectif des sciences de la nature), il faut identifier les phénomènes,les caractériser scientifiquement, en vue de disposer de beaucoup de données quantitatives, que l'on réunira en équations.
Commençons donc par une étude de spectroscopie par résonance magnétique nucléaire  (RMN), faite il y a peu : à  l'occasion d'un travail sur la « cuisson des aliments », avec une étudiante venue de l'Ecole de chimie de Strasbourg, nous avons cherché les performances d'une méthode analytique que j'avais proposée il y a quelques années et qui a pour nom « spectroscopie de résonance magnétique nucléaire in situ quantitative ».
Commençons avec la « résonance magnétique nucléaire », ou RMN. L'idée est de mettre un échantillon de matière (pensons à de l'eau, pour  faire simple) dans un gros aimant, puis d'appliquer  pendant quelques instants un petit champ magnétique  perpendiculaire au champ du gros aimant.




De la sorte, les aimantations des noyaux d'atome d'hydrogène (par exemple) de l'échantillon de matière sont d'abord basculés par le gros  aimant, jusqu'à ce qu'un état d'équilibre soit atteint ; l'application du second champ magnétique fait comme quand on tape sur une cloche, et l'analyse par  RMN s'apparente à l'analyse mathématique du bruit de la cloche. En pratique, on mesure le retour des aimantations des atomes  à l'équilibre… et l'on en déduit  comment les atomes  sont liés dans les molécules.
Par exemple, quand on analyse ainsi de l'éthanol, l'alcool des vins  et eaux—de-vie, on détecte, à partir des "spectres" obtenus, que trois atomes d'hydrogène sont liés à un premier atome de carbone, lequel est lié à un second atome de carbone, lequel est lié à deux atomes d'hydrogène, et à un atome d'oxygène, qui  est lui-même lié à un atome d'hydrogène.

Voilà donc pour la résonance magnétique nucléaire, laquelle ne fait usage d'atomes radioactifs, comme le craignent ceux qui entendent le mot « nucléaire » sans le comprendre (ils ont  raison d'être prudents, mais il ne faut  pas être timoré).
Bref, nous utilisons, dans  notre  équipe, de l'analyse par RMN pour analyser des liquides variés, par exemple du bouillon de carotte, lequel  est fait  d'eau et de divers sucres et acides aminés, ou des yaourts, des sauces,  etc. A partir des analyses, nous dosons notamment les  sucres et les acides aminés, mais tout aussi bien les matières grasses, l'acide lactique, etc.
Il y a plusieurs années, j'avais eu l'idée que notre technique pouvait s'appliquer à des morceaux de carotte, par exemple, et pas seulement à des liquides. C'est ce que j'ai nommé « analyse par RMN in situ quantitative ». La proposition est merveilleuse, parce qu'elle évite les « extractions », que les physico-chimistes pratiquent couramment. En effet, habituellement,  pour faire des analyses par résonance magnétique RMN, on produit d'abord une solution des composés que l'on veut doser et l'on dose cette solution. Par exemple pour analyser les sucres présents dans la racine de carotte, on met la carotte sous vide pendant quelques jours, on la broie, puis on la fait bouillir longuement dans des solvants organiques, tel le méthanol (évidemment, on utilise des matériels qui n'ont rien de casseroles!); on filtre et on centrifuge (avec une centrifugeusee qui n'est pas celle d'une cuisine !) la solution obtenue, et l'on récupère finalement une solution que l'on dose. Tout cela se fait sur des quantités aussi petites que possible : en général, on manipule sur des quantités qui ne sont même pas la pointe d'un couteau.
Par RMN (c'est aussi vrai pour  d'autres méthodes d'analyse), on obtient un spectre, c'est-à-dire une sorte de  figure avec des montagnes pointues… à condition, bien sûr, d'avoir fait correctement les choses, d'avoir appris à "conduire" la machine, ce qui impose de comprendre comment elle fonctionne, donc de savoir la constitution de la matière, mais aussi les phénomènes de physique quantique, d'électromagnétisme...


On doit apprendre à reconnaître à quels atomes correspondent les  « montagnes », mais, pour doser, on doit calculer leur aire, c'est-à-dire la quantité de surface comprise entre  les montagnes et  la ligne de base.

Ajoutons que ces calculs d'aires ne sont qu'une toute petite partie du travail. Une  fois une aire obtenue, il faudra la comparer à des aires obtenues pour des solutions connues, avec des quantités connues de sucres dans de l'eau.
Ce que ma description ne dit pas, surtout, c'est que le spectre n'est obtenu qu'au terme d'une infatigable minutie.  Préparer la moindre solution suppose d'avoir lavé de la verrerie, de l'avoir séchée, de l'avoir pesée (trois  fois, sur une balance de précision), d'avoir calculé la moyenne des masses mesurées,  la dispersion des mesures, d'avoir ajouté un liquide, d'avoir pesé à nouveau, en pesant la différence de masse du flacon dont on extrayait le liquide pour le transvaser…
Bref, il  a fallu peser des milliers de fois, avec le plus  grand soin, souvent  sous des hottes aspirantes, en portant des gants et des lunettes de protection, quand on manipule des produits tels que les solvants organiques. En outre, peser, cela semble simple, mais, pour de la recherche scientifique, il faut  d'abord s'assurer que la balance est fiable, qu'elle est bien horizontale, qu'elle donne des résultats cohérents… Il faut lui éviter les courants d'air, tarer lentement, prendre son temps pour que la balance (de précision) se stabilise, tarer encore, peser plusieurs fois de suite avec, chaque fois, ces attentes, ces gestes minutieux qui ne doivent rien renverser des produits dangereux que nous manipulons… Des heures, des journées, des semaines, des mois… Sans compter qu'il faut  consigner le plus précisément possible la totalité des détails expérimentaux, du premier au dernier,  en ajoutant que je suis passé extrêmement rapidement sur de nombreuses opérations. Et c'est seulement un soin extrême qui permet finalement d'obtenir un résultat que l'on pourra interpréter, à l'issue, évidemment, de beaucoup de calculs… ce qui déplaît à ceux qui n'aiment pas le calcul, mais donne du bonheur  à ceux qui aime la composante expérimentale de la science bien faite.

La composante théorique

Passons maintenant à la partie théorique de notre activité, encore avec un exemple. Un des travaux de notre équipe, il y a quelque temps, a consisté en une « modélisation » de la libération de composés par des gels complexes. Pour ce travail, il s'agissait de résoudre  numériquement des équations qui décrivent comment  un composé présent initialement dans un gel peut en sortir, pour aller se dissoudre dans une solution où le gel est placé, ce qui « représente » le cas d'un aliment dans la bouche.
En pratique, il faut utiliser un ordinateur pour construire une  représentation d'un gel (un ensemble de points de l'espace pour lesquels on définit des propriétés qui sont celles des gels), et placer ce « modèle de gel » dans un « modèle de solution », à savoir un ensemble de point de l'espace dont les propriétés sont celles d'un liquide. En utilisant des équations, telles celles qui décrivent le mouvement des molécules (dans le gel, dans le liquide), on calcule le mouvement de ces molécules, par « pas » de temps : par exemple, au  début de la mise en contact du modèle de gel et du  modèle de liquide, puis tous les millièmes de seconde.
Là, il s'agit donc d'utiliser un ordinateur, et de faire des programmes pour résoudre des équations. Là encore, l'activité plaît  à ceux  qui l'aiment, et déplaît à ceux qui  ne l'aiment pas, et, là encore, on programme pendant des jours, des semaines, des mois…
J'oublie, enfin, de signaler que les « expériences », réelles ou informatiques, doivent faire l'objet de « validations » : nous les répétons afin de les vérifier, nous les remâchons, nous les ruminons, nous y pensons sans cesse, car nous savons que le diable est caché derrière tout calcul, toute manipulation. Et tout prend beaucoup de temps.

Ce n'est pas de la cuisine, mais de la gastronomie moléculaire !

Bien sûr, ces exemples ne sont que des exemples, mais ils montrent bien à quel point notre activité de recherche n'est pas de la cuisine ! Quand nous fabriquons des bouillons de carotte, nous les faisons cuire pendant des semaines, des mois, des années… Et nous faisons évidemment des choses immangeables, parce que l'objectif n'est pas de préparer des aliments, mais de comprendre comment les aliments s'obtiennent, de comprendre les mécanismes des phénomènes qui ont lieu lors des transformations des ingrédients en aliments.

Finalement, il y aura la communication des résultats obtenus, et elle ne surviendra donc qu'après des années de travail, mais c'est ainsi que l'on produit  de la connaissance fiable, de bonne qualité. Il faut beaucoup de temps, d'énergie, beaucoup de patience,  mais il est vrai que l'on a immense plaisir, en fin de travail, d'avoir repoussé un peu les limites de la connaissance. Un peu seulement … mais ce peu est pour nous essentiel, parce que c'est la mission que  nous nous sommes donnée.

On le voit, finalement : pas de chocolat chantilly, pas de sauce, pas de viande grillée… mais de la recherche scientifique, soigneuse, rigoureuse, et, surtout, l'immense bonheur de contribuer à la production connaissance par la recherche scientifique.

Vive les sciences quantitatives, vive les sciences de la nature !

dimanche 3 janvier 2016

La soupe à l'oignon, au premier ordre

Dans les bonnes résolutions pour 2016, il y a celle qui consiste à donner une description des recettes, au premier ordre.

Une description au premier ordre ? Rien ne vaut l'exemple. Prenons la soupe à l'oignon, que l'on devrait d'ailleurs souvent nommer potage à l'oignon... sauf quand ce dernier contient une soupe.
Là, mes amis sont perdus, parce qu'ils ignorent souvent que la soupe est une tranche de pain, que l'on trempe avec du potage ! Autrement dit, si l'on utilise des oignons avec un liquide pour faire... un potage, on obtient donc un potage.
En revanche, si, en fin de préparation, on ajoute une tranche de pain, c'est une soupe qui est trempée avec le potage.

Les oignons ? Des assemblages de cellules, petits sacs vivants, qui ont la particularité de renfermer de nombreux composés soufrés. Quand on coupe les oignons, les cellules libèrent ces composés, qui sont transformés par des enzymes, protéines également présentes dans les cellules, ce qui engendre des composés qui viennent piquer les yeux.
Dans un potage, ces composés sont transformés  différemment, parce qu'une partie s'évapore, et qu'une partie réagit, donnant le goût particulier de l'oignon cuit.
Lentement, aussi, le ciment entre les cellules végétales s'effritte, se dégrade, ce qui libère des sucres variés dans le liquide, les principaux étant le glucose, le fructose, le saccharose et l'acide galacturonique. Les trois premiers sont les sucres de réserve du bulbe, et l'acide galacturonique est engendré par la dissociation des pectines, qui contribuent à former le ciment des parois végétales.

On récupère donc une solution qui, au premier ordre, contient des sucres, des acides aminés, et divers composés responsables du goût.

Le pain ? Lors de la cuisson, les grains d'amidon de la farine se sont empesés, on gonflé en absorbant de l'eau, se sont soudés. La cuisson du  pain contribue à dissocier les composés (amyloses et amylopectines) dont l'amidon est constitué : du glucose supplémentaire est libéré, contribuant à donner ce goût  doux des potages à l'oignon.

Enfin, il y a le fromage, qui gratinera. Pour le fromage, il y a de la matière grasse, des protéines... mais l'affinage engendre des acides aminés variés, par exemple. Lors du  gratinage, une odeur merveilleuse se forme... et j'ignore comment elle survient, surtout depuis que je doute de l'importance ubiquitaire des réactions de Maillard (un article à paraître à ce  sujet dans la revue  de la Société chimique de  France : L'Actualité chimique).

Comment faire une découverte scientifique ?

Comment faire une découverte scientifique ? Des propositions sur http://www.agroparistech.fr/Comment-faire-une-decouverte.html

samedi 2 janvier 2016

La gastronomie moléculaire : quel statut ?

La question revient sans cesse, alors qu'on ne cesse de confondre la gastronomie moléculaire avec la cuisine moléculaire (moins que par le passé pour le monde francophone), ou la science des aliments avec la technologie des aliments : qu'est-ce, au juste, que cette science qui aurait pour nom la gastronomie moléculaire ? Est-elle vraiment différente de la science des aliments ? Ou bien, comme la discipline s'intéresse à la cuisine, qui est une technique, est-ce de la technologie des aliments ?

Certes, il y a des raisons historiques, qui ont conduit à la création de la gastronomie moléculaire, à savoir que, dans les années 1980, les traités de "science des aliments" ne contenaient d'informations que sur les ingrédients alimentaires (oeufs, viande, légumes, fruits...), considérant très peu les transformations "culinaires", sauf quand ces dernières étaient mises en oeuvre par l'industrie alimentaire. D'innombrables phénomènes échappaient à l'activité de la science des aliments, qui se confondait d'ailleurs avec la technologie des aliments.

Des définition

A toute fins utiles, rendons tout cela compréhensible, avec quelques définitions que l'on trouverait dans des dictionnaires :
- gastronomie : connaissance raisonnée de ce qui se rapporte à la nourriture humaine
- cuisine : activité de préparation des aliments, à partir des ingrédients alimentaires
- aliment : toute substance susceptible de fournir aux êtres vivants les éléments nécessaires à leur croissance ou à leur conservation
- science (de la nature) : recherche  des mécanismes des phénomènes
- technologie : étude de la technique
- technique : activité de production (de biens, de services)

Qu'est-ce, alors, que la science des aliments ? On pourrait considérer qu'elle est composée de plusieurs parties, à savoir une science des ingrédients (production, composition, évolution lors du stockage...), une science qui explorerait les phénomènes qui ont lieu lors du passage des ingrédients aux aliments, ce qui est précisément la gastronomie moléculaire, une science qui considérerait la consommation des aliments, leur digestion, le métabolisme, la toxicologie...
Et puis, tant que nous y sommes, nous pouvons ne pas limiter la science des aliments aux sciences de la nature, mais inclure des sciences de l'homme et de la société, ce qui conduirait à inclure des études de la consommation, par exemple, ou  l'histoire de la cuisine, les explorations des terroirs...

La technologie des aliments, elle, pourrait également se diviser en plusieurs parties, avec, ici, la question  essentielle d'application des connaissances.
A propos de technologie, il n'est incongru de se demander en quoi la partie qui explore les techniques de production des aliments n'est pas de la gastronomie moléculaire ?  La réponse est la même que celle qui pourrait être donnée à propos des sciences et technologies des matériaux. La science des matériaux s'intéresse aux mécanismes physico-chimiques qui font que les matériaux ont leurs propriétés, alors que la technologie des matériaux vise à les produire, ou bien à augmenter leurs propriétés.
Au fond, il y a, derrière tout cela, la même différence que celle qui sépare  la chimie des sciences chimiques. Le projet, la méthode des techniques ne se confond pas avec le projet et la méthode des sciences de la nature.

Bref, une fois de plus, une saine analyse conduit à penser que la "gastronomie moléculaire" est une sous-discipline de la science des aliments, et, mieux, de la partie "sciences de la nature" de la science des aliments.