Chimica in cucina by ExzLXq4

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									‘’Non vorrei dare scandalo ricordando qui ‘’La scienza in
cucina e l’arte del mangiar bene ‘’ di Pellegrino Artusi, altro
uomo di cuore puro, che non si nasconde la bocca dietro la
mano: non posa a letterato, ama con passione l’arte della
cucina, spregiata dagli ipocriti e dai dispeptici, intende
insegnarla, lo dichiara, lo fa con semplicità e la chiarezza di
chi conosce a fondo la sua materia ed arriva
spontaneamente all’arte.’’ L’altrui mestiere – Primo Levi

                             La chimica
                              in cucina
                      Giuseppe Valitutti
                       Università di Urbino
                     email: gvalitutti@virgilio.it
                      Osmazoma e Umami
1. L’Osmazoma è il cosiddetto principio odoroso dei brodi.
2. L’Umami è il sapore del glutammato monosodico.
3. La preparazione del brodo non è così semplice.
4. La carne contiene più di cento composti sapidi o aromatici.
5. Il principale sito di stoccaggio degli aromi è il grasso. Le molecole
   degli aromi sono solubili nel grasso (Brillat-Savarin).
6. L’aroma, durante la bollitura, si ripartisce fra grasso e acqua
   (ripetute estrazioni in corrente di vapore e ripartizioni acqua-
   grasso).
7. L’acqua scioglie una parte dell’osmazona.
8.   Per avere un buon brodo s’inizia con l’acqua fredda e si riscalda lentamente,
     affinché l’albumina non si coaguli all’interno della carne, prima di essere estratta;
     l’ebollizione deve essere lieve e appena percepibile.
9. La carne adatta per un buon brodo è quella del muscolo di manzo.
                  Osmazoma e Umami
10. I muscoli sono composti da due proteine essenziali alla contrazione,
    l’actina e la miosina racchiuse nelle fibre di collagene.
11. Durante la cottura il collagene passa progressivamente nel brodo e
    si trasforma in gelatina.
12. Molte molecole volatili aromatiche sapide non lasciano il brodo ma
    reagiscono nella reazione di Maillard e arricchiscono il brodo.
13. La tenerezza, accoppiata con la sapidità, si conservano nella cottura
    a bassa temperatura.
14. Nel barbecue texano la carne, posta sulla graticola in un grande
    bidone pieno di brace, cuoce per circa due giorni a 70 °C.
                         Anolini
1. Fondere, in una grande casseruola di terracotta o di
   acciaio, 100 g di burro e fare appassire un trito di 1
   cipolla, 1 carota, 1 gambo di sedano.
2. Per ½ ora si rosola la carne (1 kg di noce di manzo) nel
   trito + 2 chiodi di garofano + pepe macinato.
3. Al termine della rosolatura si versa sulla carne 1
   cucchiaio raso di concentrato di pomodoro.
4. Si ricopre la carne con un buon brodo di manzo e si
   calcolano le 10 ore di cottura.
5. Si incoperchia il recipiente e si riscalda con fiamma
   bassissima. Le ripetute estrazioni vapore-acqua-grasso
   arricchiscono il brodo di sostanze aromatiche.
                          Anolini
6. Dopo ogni ora si gira la carne, si controlla il brodo e si
    versa sulla carne 1 cucchiaio di buon barolo.
7. Al termine delle 10 ore, la carne è sfilacciata (si separa dal
    sugo, si spreme e si elimina) e il sugo denso si versa caldo
    in una zuppiera, contenente 1 scodella grossa di pane
    bianco di casa secco e grattugiato, senza la crosta.
8. Al pane ‘’scottato’’ si aggiungono 2 scodelle di ottimo
    parmigiano grattugiato fresco + 2 o 3 uova intere, sale,
    una grattugiata di noce moscata.
9. Si mescola per avere un impasto consistente, sodo,
    omogeneo, che servirà per riempire la sfoglia sottile. Gli
    anolini , alla fine, avranno la forma di piccoli agnolotti.
10. Si servono in un ottimo brodo.
                      Il fondo bruno
1. Dal macellaio si comprano circa 3 kg di ossa bianche (garretto) di
   vitello o di vitellone, tagliate in dischi.
2. Le ossa si pongono al forno (180 °C) per la rosolatura; controllare
   che il bianco delle ossa abbia assunto una leggera colorazione di
   crosta di pane.
3. In questa fase si sviluppa un cattivo odore, che bisogna
   sopportare.
4. Il grasso, prodotto dalla tostatura, viene scaricato nel bagno
   mentre le ossa sono raccolte in una grossa pentola, contenente 5
   litri d’acqua.
5. Nella pentola si versano anche tante verdure e odori: sedano,
   porro, cipolle, carote, prezzemolo 2 chiodi di garofano, grani di
   pepe, rosmarino, salvia, 1 pomodoro.
6. Si porta a leggera ebollizione e si mantiene la fiamma bassa per
   complessive 8 ore.
                        Il fondo bruno
7. Dopo 8 ore si filtra e si eliminano tutti i materiali solidi. Il liquido si
      conserva in frigorifero, in un recipiente adeguato, sino al giorno
      dopo.
8. Il grasso solido, che galleggia sulla gelatina scura, viene
      accuratamente eliminato.
9. Il brodo rimasto si pone in una pentola e si concentra all’ebollizione,
      dopo avervi versato 1 bicchiere di Marsala secco.
10. Si raccoglie, infine, circa 1 litro di fondo bruno (colore crosta di
      pane). Il fondo si sala, dopo averlo assaggiato. Il fondo ha un
      sapore dolce amaro.
11. Il fondo bruno si conserva in freezer in piccoli recipienti di vetro.

Coefficiente di ripartizione: governa l’equilibrio fra fase acquosa e
   grassi.
         Metodi per la conservazione dei cibi
 Conserva-
                         Come funziona
   zione
In scatola      I cibi sono sigillati nei contenitori (metallici, vetro, …) e
                quindi si riscaldano sopra i 100°C. A quella temperatura,
                mantenuta per circa 30 minuti, I batteri muoiono.

Congelamento A basse temperature l’azione enzimatica rallenta e i cibi
a -18 °C     non sono degradati. I microbi non muoiono alle basse
             temperature, pertanto le derrate alimentari congelate
             devono essere cotte, prima di essere mangiate.
Disidratazione/ La rimozione dell’acqua dai cibi, per esempio al sole
liofilizzazione (pomodori, zucca a rondelle, stoccafisso), disidrata pure i
                batteri che muoiono. Le tossine, eventualmente già
                presenti, non sono eliminate dalla disidratazione a bassa
                temperatura (liofilizzazione).
Conservazione L’aceto abbassa il pH e limita lo sviluppo dei batteri.
sotto aceto o Analogamente agisce il sale, che disidrata i batteri e ne
sotto sale    provoca la morte.

Marmellate      L’alta concentrazione di zuccheri nelle marmellate disidrata I
                batteri che muoiono.
Affumicatura    Il fumo contiene aldeide formica che uccide I batteri. Questo è
                il più antico sistema di conservazione delle derrate alimentari.

Conservanti     L’uso dei conservanti viene sconsigliato dalle nuove leggi
                sulla chimica sostenibile.
    ESTRAZIONE IN CORRENTE DI VAPORE
Il materiale odoroso (15 g) triturato (petali di rosa, anice
stellato, chiodi di garofano, dragoncello, cannella, ecc...), si
unisce al pallone semipieno d’acqua. Si porta all’ebollizione e
si raccoglie il distillato. L’olio profumato si separa dall’acqua
nell’imbuto separatore. L’olio si disidrata su solfato di sodio
anidro.
           CH2-CH=CH2
                                                      H
                                                      C       CH3
                                                          C
                                                          H
                                  CH3O
           O CH3
 Anetolo   (Anice stellato )     Estragolo (Dragoncello)

            OH                           H        O
                                             C
                   O-CH3



            CH2-CH=CH2                       CH
                                     H3C   CH3
Eugenolo (chiodi di Garofano)   Cuminaldeide (semi Cumino)
                           Zafferano




Spiegare la struttura dei terpeni (C10 ), sesquiterpeni (C15 ),
diterpeni (C 20 ) come composti multipli dell’isoprene C5H8 .
       Investigazione: l’effetto
         dell’enzima sull’urea
• Come si estrae l’ureasi dalla soia
1. I fagioli secchi di soia si pongono a bagno
   in acqua per una notte.
2. Si trita finemente la soia nel mixer con
   circa 10 mL d’acqua per circa 5 minuti.
3. Si filtra il puré di soia su carta assorbente
   della cucina e si raccoglie il filtrato che
   contiene l’ureasi (enzima).
           Investigazione: l’effetto
             dell’enzima sull’urea
1. Versare 2 mL di soluzione, estratta dal cavolo rosso, in ciascuna delle
   3 provette.
2. Preparare la soluzione di urea (H2N – CO – NH2) versando 5 grammi
   di solido bianco in 20 mL d’acqua. L’urea è un concime che si
   compra dal fioraio o dai negozianti che vendono concimi agricoli.
3. Nella provetta 1 e 2 versare anche 2 mL di soluzione di urea (H2N –
   CO – NH2). Qual è il colore assunto dal colorante?
4. Versare nella provetta 1 e nella provetta 3 circa 2 mL di estratto di
   soia, che contiene l’enzima.
5. Ci sono stati cambiamenti di colore nelle tre provette dopo 3, 6, 9, …
   minuti? In quale provetta si avverte un odore di ammoniaca?
              H2N – CO – NH2 + H2O → 2 NH3 + CO2
Agli allievi si consegnano le seguenti tre soluzioni:

       1. Cloruro di calcio – CaCl2
       2. Bicarbonato di sodio – NaHCO3
       3. Blu di BromoTimolo – BTB
Gli allievi possono usare anche un cilindro
graduato di 10 mL e dei sacchetti di plastica
trasparenti e sigillati. Essi provano tutte le
combinazioni possibili, mescolando due soluzioni
per volta in ciascun sacchetto, e descrivono le
eventuali reazioni.
Tieni a bagno, per 30 minuti in acqua calda a 50 °C
(non in acqua bollente ! ), le foglie tagliate sottilmente
del cavolo rosso. Filtra il miscuglio. Il filtrato freddo
dell’estrazione, di colore blu, lo usi per valutare
il pH di una soluzione incognita.
1. Si tagliano due strisce di alluminio e si sistemano nella vaschetta del
   blister. Le strisce sono fermate sul tavolo con lo scotch.
2. Si collegano le strisce alla batteria da 4,5 Volt e al LED.
3. Il terminale più lungo del LED è collegato al polo positivo (P) della
   pila. L’altra ‘’gamba’’ è connessa con una delle due strisce di
   alluminio. L’altra striscia è connessa col polo negativo (N) della pila.
1. Rispondi alle seguenti domande, dopo aver investigato.
2. L’acqua distillata conduce la corrente elettrica?
3. L’acqua di rubinetto conduce la corrente elettrica?
4. L’aceto conduce la corrente elettrica?
5. L’ammoniaca di casa conduce la corrente elettrica?
       Colori del cavolo rosso




pH 1                             pH 13
   Che cos’è la Chimica verde?
La Chimica verde si basa sulla
 progettazione di prodotti di
 reazione e su processi che
 riducano o eliminano l’uso e la
 produzione di sostanze
 pericolose.
  Che cos’è la Chimica verde?
• La Chimica verde è chiamata
  anche:
  – Chimica sostenibile.
  – Chimica progettata per non
    essere dannosa.
  – Chimica che combatte
    l’inquinamento a livello
    molecolare.
I 12 principi della Chimica verde
  1. Prevenzione
  2. Economia degli atomi
  3. Sintesi meno pericolose
  4. Uso di reagenti più sicuri
  5. Uso di solventi più sicuri
  6. Risparmio di energia
  7. Riutilizzo dei reagenti
  8. Riduzione dei derivati
  9. Uso di catalizzatori sicuri e recuperabili
  10. Eliminazione controllata dei rifiuti
  11. Controllo dei rifiuti per prevenire l’inquinamento
  12. Prevenzione degli incidenti
        Applicazioni delle
        tecnologie verdi

•   Prodotti antibatterici
•   Lavanderia e bucato
•   Purificazione dell’acqua
•   Produzioni industriali
           Prodotti antibatterici
 Agenti    antibatterici sicuri per l’ambiente
     Sbiancanti alternativi al cloro
 Applicazioni
     Bende, suture, indumenti ospedalieri,
      medicazione dell’acne, dentifrici, shampoo,
      agenti antivirali

           magnesium hydroperoxyacetate
 H-O-O-Mg-O-O-H diidroperossido di
 magnesio        HO O Mg OAc

             magnesium dihydroperoxide
 Na2CO3·1,5H2O2 percarbonato di sodio
                   HO O Mg O OH
            Pulizia degli indumenti
I   catalizzatori TAML favoriscono la produzione
    del perossido di idrogeno sui tessuti e la
    disinfezione da estrogeni e contraccettivi
      Inibiscono la degradazione dei colori
      Utili per lavatrici a basso consumo d’acqua
T                                _
               H     H               _   Collins, Carnegie Mellon University
               O HO     H
                 O  O      O
      X      N        N      O
Cat+    X      N III     N
      +
                 Fe III          Cat+ = Li+, [Me4N]+, [Et4N]+, [PPh4]+
  Cat              Fe N
      X      N                     Cat+ Cl,Li+, OCHN]+, [Et4N]+, [PPh4]+
                                   X = = H, [Me4     3
        X      N         NO              X = Cl, H, OCH3
              O              O
                 O
       Pulizia degli indumenti
 Prodotti
     Le formulazioni per lavanderia incorporano
      detergenti a pH neutro, enzimi, tensioattivi,
      perossidi, ammorbidenti biodegradabili
 Benefici
     Eliminano i detergenti con alti valori di pH, gli
      sbiancanti a base di cloro, la neutralizazione di
      acidi, i tensiottavi non biodegradabili
      Pulizia degli indumenti

La pulizia a secco con diossido di
 carbonio liquido (non tossico e non
 infiammabile) è da preferire ai
 processi correnti che usano il perc
  (percloroetilene), un contaminante
   dei reflui.
             Pulizia degli indumenti
Imminodisuccinato              di sodio
     Biodegradabile,    sicuro per l’ambiente,
      agente chelante
     Sintetizzato con un processo che non
      produce rifiuti
     Elimina l’uso di HCN
T         O                      O         O
         O                       O         O
                  NaOH    NaO                  ONa
             O     NH3
                 NaOH     NaO
                           NaO                 ONa
                                                ONa
          O       NH3                N
                          NaO                  ONa
         O                       O   NH    O
         O                       O   H     O
        Purificazione dell’acqua
   Purificazione  con cloro
      Importante per prevenire le malattie
      Tossico per la vita acquatica
      Per neutralizzare il cloro si usano composti solforati
   Vitamina C (acido ascorbico)
      Più sicuro, alternativa efficace per la
       neutralizzazione
      Potenzia il sistema immunitario acquatico
                     HOCH2
                    HO   H O
 HOCH2                              O
HO   H O              H
                O      HO      OH
  H
   HO      OH
       Linee guida della Chimica
            Organica Verde
                                  ica
• Le investigazioni sulla Chim Organica Verde
  com  portano l’uso di reagenti ecocom   patibili e sicuri per
  la salute degli allievi che li manipolano. Altri
  requisiti importanti sono la facile reperibilità e
  il basso costo. Fra i solventi consigliati ci sono
  l’acqua, il metanolo, l’etanolo e la benzina, per i
  com                           i
       posti insolubili nei prim tre solventi. Gli esperim  enti
  dovrebbero evitare lunghi e noiosi intervalli tem   porali e
  le reazioni ad alta tem   peratura.
             Laboratorio di Chimica
                Organica Verde
•    Preparazione di esteri profum  ati
• La preparazione degli esteri profumati, dalla reazione di un acido
  carbossilico con un alcol, prevede la sostituzione del pericoloso acido
  solforico concentrato con palline di resine acide recuperabili
  (catalizzatore). La resina consigliata è l’AMBERLYST 15 (GOOGLE).
• La Procedura generale
• Per la sintesi in scala ridotta si usano 5 millimoli dell’acido carbossilico, 5
  millimoli dell’alcol e 100 mg di resina in palline (Amberlyst 15: ci sono
  due resine una per l’ambiente acquoso e una per l’ambiente non
  acquoso, Aldrich).
• I reagenti e il catalizzatore si pongono in una provetta grande (18 x
  180).
• Si riscalda il miscuglio a ricadere su bagno a sabbia per 20 minuti,
  come descritto sull’articolo allegato.
            Laboratorio di Chimica
               Organica Verde
• Si recupera il liquido con contagocce e si secca su solfato di sodio
   anidro. L’estere si riconosce dall’odore e con l’IR.
Acido                 Alcol                Estere       Resa Odore
carbossilico
CH3COOH      (CH3)2CHCH2CH2OH CH3COOH2CCH2CH(CH3)2    89,2% Banana

CH3COOH      CH3CH2CH2CH2OH    CH3COOH2CCH2CH2CH3     83 %   Mela

CH3COOH      CH3(CH2)7OH       CH3COO(H2C)7CH3        80%    Arancia

HCOOH        (CH3)2CHCH2OH     CH3COOH2CCH(CH3)2      85,6% Lampone

CH3 CH2 COOH (CH3)2CHCH2OH     CH3 CH2 COOH2CCH(CH3)2 88%    Rum
       La scuola del nuovo millennio
                 prevede:
• 1. La comprensione profonda delle grandi idee della Chimica.
• 2. Una Chimica sostenibile (Chimica verde), la difesa dell’ambiente
  e della salute.
• 3. Il miglioramento dell’organizzazione dei materiali da studiare.
• 4. Una serie di strategie efficaci per connettere i concetti, dando la
  preferenza alla didattica laboratoriale e all’apprendimento in
  cooperazione fra studenti, in classe e in laboratorio.
• 5. La risoluzione di problemi reali, che abbiano senso per gli
  studenti.
• 6. Di rendere praticabile l’intelligenza connettiva ossia lo
  scambio di idee, procedure, prove di valutazione fra
  le scuole della rete.
             Mini lezioni

Attività



           Valutazione formativa
La lezione, di circa 15 –         Chiedi, ogni tanto, se gli
20 minuti, inizia con la          allievi comprendono quello
mappa conc. e alcune              che stai dicendo
domande                                           Durante la lezione fai
                                                  risolvere quiz a scelta
                                                  multipla (circa 10 minuti)
Chiedi agli allievi di spiegare                   e problemi.
i concetti con altre parole e
di fare i riassunti finali (1
minuto)                                           Assegna compiti per
                                                  casa e controlla i
                                                  quaderni e le mappe
                      Programma incontri          concettuali finali.
Autorizza gli         personali con gli
allievi a             studenti
comunicarti i
propri                                          Dopo una investigazione o
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