La Cuisine Moléculaire
Les techniques et les Ingrédients
Les principales techniques de la cuisine moléculaire
Sphérification
Gouttes de solution contenant de l'alginate de sodium
Paroi gélifiée
Polymérisation : création de liaisons entre les molécules d'alginate de sodium
Formation d'une macromolécule
Schéma du mécanisme de la sphérification
La sphérification est une technique qui consiste à mettre une préparation liquide sous forme de sphères et qui a été mise au point dans les années 90. Ces dernières ont un cœur liquide et une paroi gélifiée. L'alginate de sodium et le lactate de calcium sont les deux ingrédients de base pour la sphérification.
L’alginate de sodium est une molécule contenant des carboxylates (des groupements spécifiques CO2 -) et des ions sodium Na+. Cette molécule est électriquement neutre. En effet, les charges négatives des carboxylates sont contrebalancées par les charges positives des ions sodium. Il y a donc un carboxylate (CO2 -) pour un ion sodium (Na +).
Quand l’alginate de sodium rentre en contact avec le lactate de calcium, il se crée une réaction chimique : les ions calcium (Ca 2+) prennent la place des ions sodium (Na+) et réagissent avec deux groupements COO-. Ce phénomène correspond à la polymérisation.
Cependant, les ions calcium ont 2 charges positives, ils sont donc divalents contrairement aux ions sodium, ne possédant qu'une seule charge positive.
Ils vont donc créer des liaisons entre les molécules d’alginate, ce qui va ainsi former une macromolécule.
Enfin, il va se créer un gel résistant et important à la surface de la préparation, gagnant progressivement le cœur de la sphère qui finira donc par être totalement gélifiée.
On peut aussi noter qu'il existe une variante de cette technique : la sphérification inverse. Il n'y a que le protocole qui change car la réaction chimique reste la même. Il suffit simplement de dissoudre le lactate de calcium dans une préparation liquide et la plonger dans un bain d'alginate de sodium.
Gélification
Schéma du mécanisme de la gélification
La gélification est le passage d'un état liquide à un état de gel.
Elle consiste à emprisonner un liquide dans un réseau. Ce sont des molécules de collagène (des protéines, mais aussi sous forme de gélatine, en cuisine) qui permettent cette réaction. Les molécules de collagène sont des protéines fibreuses, formées d'une chaîne d'acides aminés, dont la proline et l'hydroxyproline (des acides aminés imposant à la protéine une configuration spatiale particulière). Ceux-ci sont donc responsables de la rigidité du collagène. Le collagène (contenu dans les gélifiants) est incorporé à chaud dans une préparation et lorsque celui-ci refroidit, on obtient un gel.
En effet, les acides aminés du collagène créent des liaisons hydrogène avec les molécules d'eau en formant des fibres liées par leurs extrémités. Ainsi, quand on laisse refroidir le mélange à température ambiante, le gel se forme et devient insoluble.
Emulsification
Corps gras + eau + agent émulsifiant
Schéma d'une émulsion entre deux liquides non miscibles
L'émulsification, ou émulsion, est une technique utilisée pour mélanger deux liquides non miscibles ou pour transformer n'importe quel liquide en mousse. Pour mélanger deux liquides non miscibles (souvent de l'eau et un corps gras), on incorpore un agent émulsifiant, à la fois hydrophile (qui est soluble dans l'eau) et lipophile (soluble dans les graisses), c'est-à -dire amphiphile. C'est ce qui va permettre aux deux liquides de se mélanger entre eux, comme la lécithine de l'oeuf dans la mayonnaise. Il existe deux types d'émulsions : corps gras dispersé dans l'eau et eau dispersée dans le corps gras.
L'émulsifiant forme un film protecteur autour des gouttelettes d'eau ou du corps gras. Il s'agit en réalité de micelles (agrégats sphéroïdals de molécules possédant une chaîne hydrophobe dirigée vers l'intérieur et une tête polaire hydrophile dirigée vers le solvant), dispersées dans le mélange.
De plus, pour créer une mousse, il suffit d'incorporer de l'air dans le liquide. Cet air va pénétrer dans le mélange et cela va lui conférer une texture de mousse. L'un des principaux agents émulsifiant est la lécithine de soja.
Pressurisation
La pressurisation permet de réaliser des mousses sans l'aide d'un agent émulsifiant, se distinguant donc de l'émulsification. Pour cette technique, il y a nécessité d'utiliser un siphon. Le mélange gras de préférence (les molécules de gras facilitent la dissolution du gaz) est versé dans le siphon puis on y place une cartouche d'oxyde nitreux (N2O). C'est ce gaz qui, sous forme de bulles, va pénétrer dans le mélange et lui donner un volume.
Cryogénisation ou Surgélation
Schéma du mécanisme de la cryogénisation
La cryogénisation ou surgélation est une technique qui permet de conserver les aliments grâce à la surgélation (différent de la congélation). Elle permet une "cuisson à froid" des aliments grâce à l'utilisation de l'azote liquide (c'est un abus de langage, il s'agit en réalité de diazote N2). L'azote devient liquide à partir de -196°C.
Cette technique permet une congélation très rapide. En effet, l'azote liquide « fige » les aliments grâce à sa température très basse. La "cuisson à froid" s'explique donc par un refroidissement très rapide. Ainsi, au contact de l’azote liquide, il se crée un transfert de chaleur de l'aliment vers l'azote liquide. La vitesse des molécules qui composent l’aliment diminue, ce qui engendre quasiment l'arrêt des transformations moléculaires et des mouvements. L’aliment devient donc solide grâce à la cristallisation de l'eau qu'il contient : ses molécules sont donc liées, l’aliment est cuit.
En outre, cette réaction est réversible : si l’aliment est réchauffé, alors l’azote liquide qui était présent s’évapore et les molécules de l’aliment se remettent en mouvement et récupèrent de l’énergie. L'aliment reprend donc le même état que celui avant la cryogénisation.
Les principaux ingrédients de la cuisine moléculaire
Alginate de sodium et lactate de calcium
Algue brune
L'alginate de sodium (NaC6H7O6) est un gélifiant naturel issu des algues brunes et utilisé avec le lactate de sodium pour réaliser les sphérifications.
Le lactate de calcium (C6H10CaO6) ou sel de calcium est utilisé par combinaison avec l'alginate de sodium pour la sphérification.
Algue verte
Schéma de la sphérification
L'alginate de sodium est une longue chaîne composée de d'ions Na+ et de groupements carboxyles (COO-) ce qui rend cette molécule électriquement neutre. Pendant la sphérification, l'alginate rentre en contact avec le lactate de calcium, ce qui entraîne une migration des ions calcium (Ca2+) contenus dans le bain de calcium, vers les ions sodium (Na+), en prenant leur place. Les ions calcium, étant chargés positivement, sont attirés par les groupements carboxyles. Ceci permet donc à deux chaînes d'alginates de réagir et de se lier entre elles. Ceci se nomme la polymérisation : deux chaînes d'alginates fusionnent, ce qui permet la formation d'un gel.
Lécithine de soja
Schéma d'une molécule de lécithine
C'est un agent émulsifiant ou stabilisant, de formule brute C40H80NO8P.
Cette poudre est obtenue par simple pression à froid des fèves de soja, puis par décantation de l’huile obtenue.
Cette molécule est amphiphile, c'est-à -dire à la fois hydrophile et lipophile. C'est cette propriété qui va lui permettre de stabiliser des émulsions et des mousses.
Algue Rouge
Agar-agar
Schéma de l'action de l'agar-agar
L'agar-agar (C12H18O9) est issu d'algues rouges.
C'est un produit gélifiant grâce à la présence de radicaux hydrophobes CH2-O (groupes caractéristiques insolubles dans l'eau). L'agar-agar est constitué d'agarose (contenant les radicaux hydrophobes) et d'agaropectine (contenant des groupements hydrophiles). Quand on chauffe une solution contenant de l'agar-agar, les molécules vont se mettre en parallèle en tournant leurs radicaux hydrophobes vers l'intérieur et les groupements hydrophiles vers l'extérieur, ce qui va expulser l'eau entre les deux molécules. Celles-ci vont donc se rapprocher en créant des liaisons hydrogène. Enfin, un réseau tridimensionnel se forme et le gel se crée.
Il a une caractéristique particulière : il est thermoréversible, c'est-à -dire qu’on peut le faire liquéfier et gélifier de manière répétitive sans diminuer sa qualité.