La chimica in cucina

1. ‘’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

2. Osmazoma e Umami • L’Osmazoma è il cosiddetto principio odoroso dei brodi. • L’Umami è il sapore del glutammato monosodico. • La preparazione del brodo non è così semplice. • La carne contiene più di cento composti sapidi o aromatici. • Il principale sito di stoccaggio degli aromi è il grasso. Le molecole degli aromi sono solubili nel grasso (Brillat-Savarin). • L’aroma, durante la bollitura, si ripartisce fra grasso e acqua (ripetute estrazioni in corrente di vapore e ripartizioni acqua-grasso). • L’acqua scioglie una parte dell’osmazona. • 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. • La carne adatta per un buon brodo è quella del muscolo di manzo.

3. 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.

4. Anolini • 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. • Per ½ ora si rosola la carne (1 kg di noce di manzo) nel trito + 2 chiodi di garofano + pepe macinato. • Al termine della rosolatura si versa sulla carne 1 cucchiaio raso di concentrato di pomodoro. • Si ricopre la carne con un buon brodo di manzo e si calcolano le 10 ore di cottura. • Si incoperchia il recipiente e si riscalda con fiamma bassissima. Le ripetute estrazioni vapore-acqua-grasso arricchiscono il brodo di sostanze aromatiche.

5. 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.

6. Il fondo bruno • Dal macellaio si comprano circa 3 kg di ossa bianche (garretto) di vitello o di vitellone, tagliate in dischi. • 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. • In questa fase si sviluppa un cattivo odore, che bisogna sopportare. • Il grasso, prodotto dalla tostatura, viene scaricato nel bagno mentre le ossa sono raccolte in una grossa pentola, contenente 5 litri d’acqua. • 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. • Si porta a leggera ebollizione e si mantiene la fiamma bassa per complessive 8 ore.

7. 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.

10. 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.

11. Anetolo(Anice stellato )Estragolo (Dragoncello) Eugenolo (chiodi di Garofano)Cuminaldeide (semi Cumino)

12. Zafferano Spiegare la struttura dei terpeni (C10 ), sesquiterpeni (C15 ), diterpeni (C 20 ) come composti multipli dell’isoprene C5H8 .

13. Investigazione: l’effettodell’enzimasull’urea • Come si estrae l’ureasi dalla soia • I fagioli secchi di soia si pongono a bagno in acqua per una notte. • Si trita finemente la soia nel mixer con circa 10 mL d’acqua per circa 5 minuti. • Si filtra il puré di soia su carta assorbente della cucina e si raccoglie il filtrato che contiene l’ureasi (enzima).

15. Investigazione: l’effettodell’enzimasull’urea • Versare 2 mL di soluzione, estratta dal cavolo rosso, in ciascuna delle 3 provette. • 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. • Nella provetta 1 e 2 versare anche 2 mL di soluzione di urea (H2N – CO – NH2). Qual è il colore assunto dal colorante? • Versare nella provetta 1 e nella provetta 3 circa 2 mL di estratto di soia, che contiene l’enzima. • 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

16. Investigazioni a casa e in classe 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.

17. Investigazioni a casa e in classe 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.

18. Investigazioni a casa e in classe • Si tagliano due strisce di alluminio e si sistemano nella vaschetta del blister. Le strisce sono fermate sul tavolo con lo scotch. • Si collegano le strisce alla batteria da 4,5 Volt e al LED. • 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.

19. Investigazioni a casa e in classe • Rispondi alle seguenti domande, dopo aver investigato. • L’acqua distillata conduce la corrente elettrica? • L’acqua di rubinetto conduce la corrente elettrica? • L’aceto conduce la corrente elettrica? • L’ammoniaca di casa conduce la corrente elettrica?

20. Colori del cavolo rosso pH 1 pH 13

21. Checos’è la Chimicaverde? • La Chimicaverdesibasasullaprogettazionediprodottidireazione e suprocessicheriducano o eliminanol’uso e la produzionedisostanzepericolose.

22. Checos’è la Chimicaverde? • La Chimicaverde è chiamataanche: • Chimicasostenibile. • Chimicaprogettata per non esseredannosa. • Chimicachecombattel’inquinamento a livellomolecolare.

23. I 12 principidellaChimicaverde • 1. Prevenzione • 2. Economiadegliatomi • 3. Sintesimenopericolose • 4. Usodireagentipiùsicuri • 5. Usodisolventipiùsicuri • 6. Risparmiodienergia • 7. Riutilizzodeireagenti • 8. Riduzionedeiderivati • 9. Usodicatalizzatorisicuri e recuperabili • 10. Eliminazionecontrollatadeirifiuti • 11. Controllodeirifiuti per prevenirel’inquinamento • 12. Prevenzionedegliincidenti

24. Applicazionidelletecnologieverdi • Prodottiantibatterici • Lavanderia e bucato • Purificazionedell’acqua • Produzioniindustriali

25. Prodottiantibatterici • Agentiantibattericisicuri per l’ambiente • Sbiancantialternativi al cloro • Applicazioni • Bende, suture, indumentiospedalieri, medicazionedell’acne, dentifrici, shampoo, agentiantivirali H-O-O-Mg-O-O-Hdiidroperossido di magnesio Na2CO3·1,5H2O2percarbonato di sodio

26. Puliziadegliindumenti • I catalizzatori TAML favoriscono la produzione del perossidodiidrogeno sui tessuti e la disinfezionedaestrogeni e contraccettivi • Inibiscono la degradazionedeicolori • Utili per lavatrici a basso consumod’acqua • Collins, Carnegie Mellon University T

27. Puliziadegliindumenti • Prodotti • Le formulazioni per lavanderiaincorporanodetergenti a pH neutro, enzimi, tensioattivi, perossidi, ammorbidentibiodegradabili • Benefici • Eliminanoidetergenti con altivaloridi pH, glisbiancanti a base dicloro, la neutralizazionediacidi, itensiottavi non biodegradabili

28. Puliziadegliindumenti • La pulizia a secco con diossidodicarbonioliquido (non tossico e non infiammabile) è dapreferireaiprocessicorrenticheusanoilperc • (percloroetilene), un contaminantedeireflui.

29. Puliziadegliindumenti • Imminodisuccinatodisodio • Biodegradabile, sicuro per l’ambiente, agentechelante • Sintetizzato con un processoche non produce rifiuti • Eliminal’usodi HCN T

30. Purificazionedell’acqua • Purificazione con cloro • Importante per prevenire le malattie • Tossico per la vita acquatica • Per neutralizzareilclorosiusanocompostisolforati • Vitamina C (acidoascorbico) • Piùsicuro, alternativaefficace per la neutralizzazione • Potenziailsistemaimmunitarioacquatico

31. Linee guida della Chimica Organica Verde • Le investigazioni sulla Chimica Organica Verde comportano l’uso di reagenti ecocompatibili 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 composti insolubili nei primi tre solventi. Gli esperimenti dovrebbero evitare lunghi e noiosi intervalli temporali e le reazioni ad alta temperatura.

32. Laboratorio di Chimica Organica Verde • Preparazione di esteri profumati • 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.

33. 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.

34. 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.

35. Mini lezioni Attività Valutazione formativa

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