Dans l’Antiquité, l’alimentation était déjà considérée comme une science, notamment grâce à ses propriétés médicinales. Au XVIIIème siècle, le père de la chimie moderne, Lavoisier, s’intéresse à la science moderne des aliments. Par exemple, il étudie le processus de préparation du bouillon. De nombreux ouvrages culinaires ont été réalisés au XIXème siècle, mais la plupart des idées qui y sont présentées ont été contredites grâce aux avancées scientifiques. C’est seulement en 1980 que les physiciens Nicholas Kurti et Hervé This utilisent le terme de «gastronomie moléculaire». La cuisine moléculaire examine les réactions chimiques, physiques et les transformations qui se produisent lorsque l’on cuisine. C’est une façon moderne de cuisiner au croisement de la science et de l’art culinaire qui privilégie autant l'apparence que la saveur. Elle a pour but d'aller toujours plus loin dans l'imagination de nouveaux goûts et surtout de nouvelles textures grâce à l'utilisation d'additifs.

La cuisine moléculaire peut-elle convenir pour une cuisine du quotidien?

Tout d’abord vous dégusterez un apéritif pour éveiller vos sens.

Puis vous apprécierez des spaghettis de tomate tout en discutant des risques éventuels.

Enfin vous vous régalerez avec un moelleux au chocolat maison et son émulsion de grenadine, sans compter les calories!

 

I - Apéritif

1 - Billes de grenadine

 

Ingrédients et ustensiles:

• 6g de lactate de calcium
• 200mL d'eau du robinet
• 100mL de sirop
• 100mL d'eau pauvre en calcium
• 2g d'alginate de sodium 
• seringue
• passoire

2 - La sphérification

     La sphérification est utilisée depuis 1950 en pharmacie pour l'encapsulation des principes actifs des médicaments. C'est seulement en 2003 que cette technique est adaptée à la cuisine. Elle devient rapidement un incontournable de la cuisine moléculaire.

      La sphérification est une méthode culinaire qui consiste à entourer des liquides aromatisés (grenadine, crème anglaise, …) par une fine membrane formée par un agent gélifiant. Ces billes, appelées « caviar » éclatent alors en bouche et libèrent le liquide emprisonné.

     Pour former ces billes nous avons principalement besoin de deux ingrédients : l'alginate de sodium et le lactate de calcium, des additifs. Ce sont des substances ajoutées à des produits pour les modifier.

  

 

L'alginate de sodium, également appelé E401, est un agent gélifiant à froid d'origine naturelle même si cela est relatif. Il est issu d'algues brunes lavées et broyées. Leur pulpe est ensuite traitée chimiquement. Il est utilisé dans l'industrie agro-alimentaire dans les soupes, les glaces, les gelées, les sauces, … comme exhausteur de goût, stabilisant et épaississant. Néanmoins il peut dans certains cas, entraîner une mauvaise digestion de nutriments essentiels pour le corps. Il est interdit d'en donner à un nourrisson ou à des jeunes enfants. Cependant il est réputé inoffensif.  



Le lactate de calcium, également nommé E327, est un sel cristallin antioxydant et correcteur d'acidité obtenu par l'action de l'acide lactique sur le carbonate de calcium. Son origine est donc chimique, c'est une espèce synthétique. Il est principalement utilisé en alimentation, pour les plats pour bébés par exemple. Certains le déconseillent aux femmes enceintes ou allaitant et pour les jeunes enfants allergiques au lait. D'autres le disent inoffensif.

 Pour certaines recettes on a aussi besoin de citrate de sodium (E331) et de chlorure de calcium (E509). 


 

Le citrate de sodium, dérivé de l'acide citrique est un acidifiant, réputé inoffensif. Il est produit industriellement à partir du champignon Aspergillus niger qui peut provoquer des réactions indésirables chez les personnes allergiques aux moisissures.

Le chlorure de calcium est une espèce synthétique qui peut être utilisée dans les fruits et légumes en boîtes, certains fromages, les olives, certaines boissons alcoolisées, etc … Cet additif est aussi utilisé pour la fabrication d'anti-gel pour les réfrigérateurs, colles, ciments, poudres d'extincteur, mais également pour préserver les bois et les roches. Il peut entraîner des troubles du rythme cardiaque et de la digestion, des ulcères des intestins, des nausées et des vomissements. Il faut donc à tout prix l'éviter c'est pourquoi les livres de recettes récents ne le mentionnent pas. Il est néanmoins toujours disponible à l'achat !

Quelques ustensiles spécifiques sont aussi à ajouter à la liste de matériel : une seringue, une cuillère doseuse ronde et une cuillère percée.

  

On peut également rajouter un pH-mètre (ou papier pH) et une balance.

 

Il existe deux manières de procéder : la sphérification classique et la sphérification inversée. La première est la plus simple. Il suffit de faire tomber les gouttes de préparation avec l'alginate de sodium dans le bain de lactate de calcium. Outre la simplicité, cette méthode permet d'avoir des membranes ultrafines mais elle a quand même quelques inconvénients. Le cœur des billes est moins liquide et plus gélifié car la réaction entre les deux additifs ne cesse pas. Le liquide continue alors à gélifier. Il faut donc les déguster rapidement. De plus, si le pH de la préparation est supérieur à 5 ou si la préparation est riche en calcium ou en alcool, cette technique ne fonctionnera pas car l’alginate gélifie tout de suite. L'usage de la sphérification classique en cuisine est donc limité.

La sphérification inversée consiste à faire tomber la préparation mélangée au calcium dans un bain d'alginate de sodium. Cela permet d'avoir des billes avec un cœur plus liquide car une fois les billes sorties de l'alginate et rincées à l'eau claire, le processus de gélification s'arrête. Cette technique fonctionne pour des liquides acides, alcoolisés et riches en calcium. Contrairement aux billes de la sphérification classique, on peut,ici, les conserver quelques jours, sans les déformer. Néanmoins la membrane est plus épaisse et les billes plus gélatineuses.

Schéma de l'association entre le lactate de calcium et l'alginate de sodium.

L'alginate de sodium est un polymère. Il contient des groupes -COO^- et Na⁺. Lorsque l'alginate entre en contact avec le lactate de calcium, les ions calcium Ca²⁺ contenus dans celui-ci repoussent deux ions sodium. Ceci est du à leurs charges toutes deux positives : l'ion calcium en possèdent deux et l'ion sodium une. Les ions calcium qui possèdent deux charges positives se lient alors à deux groupes -COO^– qui possèdent chacun une charge négative car il faut que la molécule reste neutre.

Ceci entraîne la formation d'un gel, la membrane de la bille. 

3 - Les sens

« La cuisine est probablement l'art le plus multi sensoriel. J'essaie de stimuler chaque sens. » Ferran Adrià, cuisinier de renom en Espagne.

Manger est une activité qui engage les 5 sens : le goût, l'odorat, la vue, l'ouïe et le toucher. Les sens sont des fonctions psychologiques par lesquelles un organisme reçoit des informations sur certains éléments du milieu extérieur, de nature physique, ou chimique.

En cuisine, ils sont utilisés pour déceler une saveur qui est un mélange complexe qui utilise tous les sens.

L'homunculus est un humain représenté avec certaines parties du corps surdimensionnées, celles possédant le plus de récepteurs sensoriels : les mains et la tête (bouche, oreilles, yeux) d'où les 5 sens.

Dans un premier temps la vue et l'odorat sont sollicités. Nous voyons et sentons les aliments avant de les déguster. Il s'agit du premier jugement.

 

1- La vue est le sens qui permet de voir, son organe est l’œil. La vue est rendue possible grâce au cristallin (assure la convergence des rayons lumineux) et à la cornée qui fonctionnent comme des lentilles et envoient la lumière sur la rétine . Elle recouvre la partie interne de l’œil et est composée de photorécepteurs (cellules sensorielles de la vision), les cônes et les bâtonnets. Les bâtonnets servent à voir lorsque la luminosité est très faible mais sans perception des couleurs. Les cônes ont besoin d'une luminosité importante pour fonctionner. Il y a trois types de cônes, chacun responsable de la vision d'une couleur primaire (bleu, vert, rouge). Le nerf optique transmet ensuite le message au cortex visuel.

Instinctivement, on a plus envie de manger un plat agréable à regarder. La vue joue donc un rôle important dans notre perception d'un aliment. La cuisine moléculaire permet de donner différente formes aux plats, comme avec la sphérification! Elle varie les couleurs, les formes ... l'aspect des plats est un des atouts bien connu de la cuisine moléculaire !

Schéma de l’œil

 

2- L'odorat est le sens qui permet de sentir, son organe est le nez. Les molécules odorantes pénètrent dans le nez et stimulent les cellules réceptrices olfactives. Ces dernières détectent les odeurs et les transmettent sous forme de message au bulbe olfactif.

La cuisine, les aliments sont bien connu pour avoir une odeur, sans voir le plat, il nous arrive souvent de sentir de loin sa bonne odeur ! Si on ne peut plus sentir ce que l'on mange, tout de suite les aliments ont moins de goût.

Schéma de l'odorat

Dans un second temps, le goût est stimulé. Il donne des informations sur la texture et le goût des aliments. 

3- Le goût est le sens qui permet de goûter, son organe est la langue.

Elle est parsemée de bourgeons gustatifs, localisés sur les papilles gustatives à la surface de la langue.

Les papilles gustatives permettent de reconnaître les différents goûts : salé (papilles fongiformes), sucré (papilles fongiformes), acide (papilles foliées) et amer (papilles caliciformes). Les signaux émis par les récepteurs gustatifs, contenus dans les bourgeons sont véhiculés principalement par trois nerfs crâniens. Ils sont transmis jusqu'au système nerveux central, où des régions du cerveau décodent l'information chimique et la traduisent en sensation gustative. 

 

Schéma du goût

(b)

(a)

(c)

II - Plat

1- Spaghettis de tomate

Ingrédients et ustensiles:

• 1g d'agar-agar

• 140g de jus de tomate

• glace

• seringue + tube

 

 

2 - La gélification

La gélification est un procédé qui permet de transformer le plus souvent un liquide en matière gélatineuse. Cette transformation est rendue possible grâce à l’action des protéines qui vont entourer le liquide en question dans le but de rendre ce dernier plus gélatineux. Ces protéines peuvent avoir une origine animale notamment avec la gélatine ou végétale comme pour l’agar-agar.

Un gel est un liquide (« solvant ») détenu dans un réseau solide.

Il existe deux grandes familles de gels : les gels chimiques et les gels physiques entre lesquels il existe une différence principale.

Le gel chimique est un ensemble de monomères qui sont assemblés entre eux par des liaisons covalentes de forte énergie. Le réseau formé dans la solution possède ainsi une grande stabilité et ne peut donc être dissout seulement par dégradation On dit alors que la destruction du gel est « irréversible ». A l'inverse , le gel physique est un ensemble de monomères assemblés entre eux grâce à des liaisons de faible énergie. Les liaisons peuvent être des hélices (gélatine), des microcristaux (chlorure de polyvinyle) ou des liaisons hydrogène (alcool de polyvinyle). Ces gels peuvent être liquéfiés. Pour cela, une modification physico-chimique est indispensable. Pour que les gels se reforment, il suffit de les replacer dans les mêmes conditions physiques initiales. C’est pourquoi, ces gels sont dits « réversibles ».

Schéma de la gélification pour les gélatines

L’agar-agar, E406, (C₁₂H₁₈O₉) est un épaississant et gélifiant obtenu à partir d’algues rouges, inoffensives et non toxiques. Ce gélifiant peut être bon pour la santé. En effet, il contient du fer, du calcium et du phosphore. Ce gélifiant pourrait provoquer en trop grande quantité des ballonnements, une mauvaise absorption de certains minéraux, des diarrhées et certaines allergies. 

Lorsque l'agar-agar est mis au contact d'une solution aqueuse (jus de tomate), ses groupes hydrophobes car apolaires, CH₂-O, vont chercher à éviter l'eau. Pour cela, chacun de ces groupes va se placer le plus possible vers l'intérieur de la molécule. Les molécules d'agar-agar vont se rapprocher pour chasser l'eau. Plus les molécules se rapprochent et plus il y aura de liaisons hydrogène entre les molécules. Ces liaisons permettent aux polymères qui composent l'agar-agar de se lier entre eux. Ces liaisons permettent de former des doubles hélices qui emprisonnent l'eau.

La température joue un rôle majeur dans la formation du gel d’agar-agar. La température doit dans un premier temps être élevée (85°C minimum) pour que l'agar-agar se dissolve dans l’eau et pour activer ses propriétés gélifiantes, c'est-à-dire créer les liaisons hydrogènes. Dans un second temps, elle doit être basse pour que l’agar-agar prenne la consistance d’un gel. 


 Schémas du début de la gélification

 

Schémas de la fin de la gélification

 

3- Maladies, allergies

a) Allergies

Une allergie est une réaction exagérée de notre organisme contre des substances étrangères. En effet pour une raison inexpliquée, notre système immunitaire les considère à tort comme des ennemis, développant ainsi des réactions cutanées, respiratoires ou plus graves. Les antigènes, substances étrangères pouvant provoquer la formation d'anticorps, sont alors appelés allergènes.

Certains ingrédients propres à la cuisine moléculaire peuvent provoquer des allergies, comme n'importe quel autre aliment. Mais ils permettent aussi parfois de les contourner :

• L'agar-agar, un additif naturel provenant des algues, peut convenir pour de nombreuses allergies : aux œufs, à la gélatine animale, à la farine, ou encore au gluten.
• Le lactate de calcium peut convenir aux personnes allergiques au lait.

Les additifs remplacent souvent des aliments de la cuisine traditionnelle n'ayant pas assez de goût ou posant des problèmes, comme ceux dangereux pour le diabète, aidant aux cas d'obésité, ou ceux provoquant des allergies ; on les remplace également parfois en raison des prix.

b) Maladies

La cuisine moléculaire permet de réduire les risques de contamination bactérienne dans l'industrie agroalimentaire.

Mais elle a des effets néfastes. L'additif 101 (vitamine G) contient de l'aluminium favorisant la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson, risques qui concernent également l'E153 (charbon végétal) pourtant réputé inoffensif. L'E160 (provitamine A) peut déclencher des réactions dermiques et des crises d'asthme.

Depuis sa découverte, la lécithine s’est vue attribuer à tort de nombreux mérites concernant la santé. Les alcooliques la buvaient en tonic durant les années 1920 pour faciliter l’arrêt de la consommation d’alcool. En Chine, on a prétendu dans les années 1930 qu’elle permettait de contrer la dépendance à l’opium. Entre 1960 et 1970, des auteurs à succès américains publièrent des livres de nutrition vantant les mérites de la lécithine. Plus récemment cependant, des scientifiques se sont intéressés à de possibles usages thérapeutiques de la lécithine pour contrer les maladies neurologiques, la maladie d’Alzheimer, ou encore l’hypercholestérolémie. Malheureusement ces recherches n'ont pas abouti. Mais la lécithine peut soulager les symptômes de certaines maladies du foie, et pourrait réduire le risque de rechute d'hépatite C.

L'azote liquide est parfois utilisé dans des boissons. C'est un liquide dont la température descend jusqu'à -196°C. En cuisine, les plats en contenant peuvent être consommés une fois le liquide évaporé. Il faut donc le manipuler avec beaucoup de précautions. Il est arrivé dans un bar que quelqu'un boive un cocktail en contenant. Cette personne s'est malheureusement retrouvée l'intestin gravement touché, brûlé à certains endroits par l'azote.

Il y a des additifs bien reconnus pour leurs effets néfastes, en particulier :

• La tartrazine (E102) : un colorant synthétique jaune très utilisé dans les aliments comme les boissons, les charcuteries, les bonbons, les gâteaux, les médicaments … mais qui a des conséquences comme l'hyperactivité, l'asthme, l'urticaire, les insomnies, les troubles de la vue, de la résistance aux microbes et antibiotiques, ainsi que des effets cancérigènes. Quelques pays comme la Finlande et la Suisse l'ont même interdit.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
• La cochenille ou acide carminique (E120) : un colorant rouge provoquant de l'hyperactivité, de l'asthme, de l'eczéma, des insomnies, des effets cancérigènes. Déconseillé pour les enfants, il est utilisé dans des boissons, les yaourts, les chewing-gums et bien d'autres aliments.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

Certains journalistes, cuisiniers etc, font preuve de méfiance face à la cuisine moléculaire. Par exemple un restaurant de cuisine moléculaire londonien a été fermé suite à des plaintes de vomissements et de diarrhées de très nombreux clients, la cause n'ayant pas été trouvée, le restaurant a finalement rouvert .