La scienza della Cucina

Di seguito presentiamo alcuni cenni tecnici sulla cucina, utili per capire molti aspetti che riteniamo scontati, ma che diventano indispensabili per una buona riuscita del nostro piatto.

 

Dal crudo al cotto: la carne

Con la cottura la carne diventa più tenera e più digeribile, acquista sapore ed aroma e risulta igienicamente più sicura. Infatti eventuali microrganismi patogeni vengono distrutti quando la temperatura di tutto l'alimento raggiunge i 65-70° C.
La carne è formata da numerose lunghe fibre muscolari di natura proteica oltre che, naturalmente, da più del 70% di acqua. Le fibre sono disposte una parallela all'altra, racchiuse da una guaina di tessuto connettivo e unite in fasci. I fasci a loro volta sono uniti l'uno all'altro grazie ad altre proteine: il collagene e l'elastina.

Quando cuociamo la carne le proteine che formano le fibre si denaturano, ossia perdono la loro struttura originaria, coagulandosi, restringendosi e accorciandosi con la conseguente fuoriuscita di acqua. È come quando stringiamo una spugna imbevuta. Il pezzo di carne a causa di questa trasformazione diventa più piccolo e pesa di meno. Il collagene invece quando viene cotto diventa solubile e assume un aspetto simile a una gelatina; grazie a questa trasformazione rende la carne più tenera. Le fibre muscolari al contrario tendono ad indurire la carne, è per questo che quei tagli pregiati che contengono più fibre e meno connettivo, come il filetto o il lombo, devono cuocere poco, mentre quelli di qualità inferiore che contengono più connettivo, più cuociono e più si inteneriscono.

Se le proteine vanno incontro a così tante trasformazioni i grassi non sono da meno.
Quei grassi che si trovano tra le fibre proteiche con la cottura tendono a fondere e a fuoriuscire dalla carne. Questo non è altro che un bene perché quando fuoriescono raggiungono ogni parte del pezzo di carne, imbibendolo. Sono i grassi quelli che contribuiscono maggiormente al sapore della carne arrostita. Quando infatti le temperature sono alte e in presenza di altre particolari sostanze (gruppi aldeidici) i grassi vanno incontro ad una reazione, la più importante per ogni gastronomo, detta reazione di Maillard. Tale reazione è responsabile anche della crosticina croccante del pane o delle patate ed è forse grazie a essa che l'uomo ha cominciato a preferire i cibi cucinati. Non è ancora nota completamente in tutti i suoi passaggi tale reazione, ma i risultati sono veramente ottimi! Una reazione di Maillard ancora più "saporita" si ottiene quando si impana o s' infarina la carne. In quest'ultimo caso ci sono anche altre trasformazioni a carico dell'amido che concorrono a dorare la superficie. Un adeguato contenuto di grassi oltre quindi a migliorare il sapore della carne, la intenerisce e la rende più appetibile. L' aroma della carne cotta a basse temperature è dato principalmente alla frammentazione delle proteine nei loro costituenti principali, gli aminoacidi, e alla trasformazione di quest'ultimi in ammine.

Anche il colore della carne cambia durante la cottura.
Quando la carne è tagliata, la superficie è di un rosso vivo, che diventa più scura a mano a mano che la esponiamo all'aria. L'aria contiene ossigeno che ossida la mioglobina, allo stesso modo in cui l'emoglobina nel sangue cattura l'ossigeno dai polmoni. La completa ossidazione della mioglobina avviene esattamente alla stessa temperatura in cui le proteine si denaturano per il calore, così il cambio di colore è una indicazione che la carne è cotta. La perdita di nutrienti dovuta alla cottura è dovuta principalmente alla fuoriuscita di sali minerali, peptidi solubili (piccole porzioni di proteine) e vitamine (soprattutto del gruppo B e la PP), alcune delle quali sono inattivate dal calore altre invece si perdono nel liquido di cottura.

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Dal crudo al cotto: il pesce

Il pesce presenta una struttura proteica un po' diversa rispetto alla carne. Ha più proteine fibrose e meno collagene ed elastina. Se tale composizione lo rende un alimento molto digeribile richiede però una maggiore cura durante la cottura. Una cottura eccessiva infatti rovina irrimediabilmente il pesce, oltre a privarlo di importanti principi nutritivi che rimangono nella pentola. Per non perdere importanti nutrienti come lo iodio, lo zinco (rari negli atri alimenti), il ferro si preferisce per il pesce la cottura a vapore o la frittura rapida dopo aver infarinato. I pesci grassi possono invece essere cotti alla griglia e si manterranno morbidi.

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Dal crudo al cotto: le uova

Quando si cuoce un uovo si passa da un alimento liquido a uno in forma solida. Questo prodigiosa trasformazione avviene grazie alle proteine. Quando le proteine dell'uovo vengono scaldate inizialmente passano da una struttura globulare a una più lineare. Cominciando a srotolarsi, le proteine formano una vera e propria rete che con l'aumento della temperatura si stabilizza intrappolando al suo interno l'acqua e assumendo in questa nuova forma il colore bianco. L'albume solidifica a temperature un po' più alte e può andare incontro se cotto troppo a una trasformazione indesiderata: tra il tuorlo e l'albume si forma una colorazione verdastra dovuta al solfuro ferroso, il risultato della reazione tra il ferro del tuorlo e l'idrogeno solforato liberatosi dalle proteine dell'albume. Con la cottura le uova perdono parte di alcune vitamine come la B1 e la B2, si rende però più disponibile il contenuto di ferro e zinco dell'albume. L'albume crudo contiene una sostanza, l'avidina, che è un antagonista della biotina, una vitamina. Tale sostanza fortunatamente si inattiva con la cottura.

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Dal crudo al cotto: il pane (reazione di Maillard)

Tutti i prodotti da forno vanno incontro a notevoli trasformazioni dovute al calore.
La cottura del pane raggiunge temperature elevatissime: fino a 300° C.
Ma vediamo in dettaglio che cosa succede con l'aumento della temperatura: 30° C Inizia l'espansione del gas grazie all'intensificazione della fermentazione e la produzione enzimatica di zuccheri semplici a partire dall'amido che si ammorbidisce e si plasticizza; 45°- 50°C In attivazione e morte dei microrganismi responsabili della lievitazione (saccaromiceti); 50°- 60°C L'amido inizia a solidificarsi e le proteine iniziano a denaturarsi; 60°- 80°C L'amido è gia solido e l'attività degli enzimi si interrompe. L'alcol formatosi dalla fermentazione evapora ed inizia la caramellizzazione degli zuccheri; 100° C L'impasto diventa rigido, comincia la produzione di vapore acqueo e la formazione della crosta; 110°-120°C Formazione di un colore giallo chiaro sulla crosta (dovuto alle destrine); 130°-140°C Formazione di un colore bruno sulla crosta; 140°- 150°C Caramellizzazione (abbronzamento della crosta); 150°-200°C Formazione di prodotti croccanti aromatici.
La fase in cui si formano i sapori è quella che si svolge a 150° - 200° C. Quando certe proteine e zuccheri sono presenti insieme nella stessa preparazione alimentare si produce una particolare reazione nota come imbrunimento non-enzimatico. L'arrostimento delle patate, la tostatura dei biscotti, del pane e delle torte producono un colore marrone-oro e un sapore gradevole. Le patate, come la farina contengono una piccola quantità di glucosio. Quando questo si riscalda insieme a proteine o aminoacidi, le due sostanze si combinano per formare un complesso che se riscaldato ulteriormente si rompe e da origine a colore e sapore, la famosa reazione di Maillard nominata in precedenza. Anche se il colore prodotto è sempre marrone il sapore è diverso perché dipende dal tipo di aminoacidi presenti.

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Dal crudo al cotto: gli ortaggi

Gli ortaggi sono gli alimenti che con la cottura vengono maggiormente privati di importanti nutrienti. Anche se la cottura li ammorbidisce dovrebbero essere prese alcune precauzioni per evitare la perdita eccessiva di nutrienti. Innanzitutto bisogna preferire alcuni metodi di cottura piuttosto di altri. Ecco in ordine decrescente i metodi di cottura in rapporto alla perdita di importanti sali minerali e vitamine:

  • bollitura con molta acqua (perdita massima)
  • bollitura con poca acqua (perdita media)
  • cottura al vapore (perdita media-bassa)
  • bollitura con pentola a pressione (perdita minima)
  • cottura al forno a microonde (perdita minima).

Con la cottura al vapore in pentola a pressione si ottengono i risultati migliori perché vengono uniti tempi ridotti alla eliminazione del contatto dell'alimento con l'acqua. Il cambiamento di colore degli ortaggi è condizionato principalmente dal loro contenuto in clorofilla e carotenoidi. La clorofilla diventa più scura mentre l'arancione dei carotenoidi tende a sbiadire a causa di un'ossidazione. Il calore determina la frammentazione della cellulosa in fibre più corte rendendo l'ortaggio più morbido. L'azione del calore sulla cellulosa è favorito dal bicarbonato di sodio, per questo c'è l'abitudine di aggiungere questa sostanza nell'acqua di bollitura.

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Dal crudo al cotto: i legumi

La cottura è molto importante per i legumi, perché è l'unico modo non solo per renderli più digeribili ma per eliminare delle sostanze, gli inibitori delle proteasi, che sono in grado di inattivare i nostri enzimi digestivi specifici per le proteine. Nei legumi sono inoltre contenute altre sostanze tossiche (allergeni, saponine, aflatossine, lectine, fitati, fattori di flautulenza) che vengono eliminate solo con la cottura.

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I sali minerali e vitamine

Ogni volta che cuociamo un alimento lo rendiamo più digeribile, in alcuni casi commestibile e più masticabile e sicuramente igienicamente più sicuro. È chiaro comunque che non sono solo positivi gli effetti della cottura. Bisogna ricordare che quando cuociamo un alimento sottraiamo parte del suo potere nutritivo: alcuni aminoacidi, vitamine, sali minerali.

Perdite medie di alcune vitamine in seguito a cottura (%)

Alimenti

A

B1

B2

PP

C

Asparagi

25

25

5

15

30

Barbabietole

5

45

15

30

35

Bietole foglie e coste

30

35

20

20

45

Broccoli

20

25

10

20

40

Carote

8

30

-

20

45

Carne ai ferri-fritta

0

25

20

20

0

Carne arrostita-stufata

0

45

20

25

0

Carn e lessata

0

65

30

50

0

Cavolo

30

35

20

20

45

Cavolfiori

5

45

20

30

35

Cereali

0

5

0

0

0

Cipolle

5

45

15

30

30

Fagioli freschi

5

45

20

30

35

Fagiolini verdi

25

35

20

25

50

Fagilini secchi

-

16

0

16

-

Legumi secchi

0

16

0

16

-

Mais

5

35

15

30

35

Melanzane

5

45

20

30

35

Mele al forno

-

-

-

-

80

Patate

7

25

20

20

25

Piselli freschi

20

25

15

15

40

Sedano

5

45

20

30

35

Spinaci

25

35

20

20

45

 

 

 

 

 

 


Perdite percentuali di vitamina C rispetto al trattamento di cottura

Trattamento di cottura

Spinaci

Asparagi

Carote

Cavoli

Rape

Patate

Piselli

Pomodori

Bollitura

20-85

26-75

12-80

30-90

25-75

10-70

12-56

-

Pentola a pressione

22

18-20

22-25

22-26

24-37

10-15

12-36

-

A vapore

24-70

22

14-25

33-70

39

15-40

29-24

-

Inscalotamento

60-65

-

-

-

-

-

-

25

Frittura

-

-

-

-

-

30-60

-

-

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Classificazione per sapore

Di seguito una tabella riassuntiva della classificazione dei vari ingredienti per tipologia di spore

  Acido Amaro Dolce Piccante Salato
Carni e pesci Ovini
Caprini
Faraona
Selvaggina
Fegato
Bovini
Equini
Pesci
Crostacei
  Suini
Rognone
Frutti di mare
Pesce azzurro
Latticini Yogurt
Formaggi freschi
Cemembert
Pecorino medio
Panna
Mascarpone
Formaggi cremosi
Formaggi erborinati
Pecorino stagionato
Grana Padano
Parmigiano Reggiano
Pecorino romano
Ortaggi e legumi Pomodori
Porri
Sedano
Spinaci
Asparagi
Indivia
Cetrioli
Carciofi
Carota
Finocchio
Patata
Zucca
Cipolla
Ravanelli
Peperoni
Rapa
Cavoli
Funghi
Legumi in genere
Verze
Cereali Grano
Segale
Grano saraceno Riso
Orzo
Avena
Miglio
 
Aromi e condimenti Aceto
Acetosella
Dragoncello
Limone
Scalogno cotto
Vino
Agrumi-buccia
Paprika dolce
Rosmarino
Salvia
Tartufo
Timo
Burro
Cipolla cotta
Liquori dolci
Malva
Miele
Zucchero
Aglio
Olio extravergine
Paprika piccante
Pepe
Peperoncino
Zenzero
Alghe marine
Capperi
Gomasio
Pasta d'acciughe
Sale
Frutta Agrumi
Fragole
Pompelmo
Mandorle tostate
Lamponi
Prugne
Ribes
Banane
Cachi
Cocomeri
Datteri
Fichi
Cedro
Mela cotogna
Frutta secca
Castagne

 

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Tavola periodica degli elementi

Di seguito la tavola periodica degli elementi

 

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Legge di Boyle-Mariotte

La legge di Boyle e Mariotte afferma che in condizioni di temperatura costante la pressione di un gas perfetto è inversamente proporzionale al suo volume, ovvero che il prodotto della pressione del gas per il volume da esso occupato è costante:

Tale costante è funzione (crescente) della temperatura assoluta, della natura e della mole del gas. La legge può essere scritta anche con la seguente notazione più completa:

nella quale viene indicato che la costante varia con la temperatura e che la legge vale a temperatura costante.

La legge fu enunciata per la prima volta da Robert Boyle (1627-1691) che nel 1662 pubblicò "A Defence of the Doctrine Touching the Spring And Weight of the Air". Questa legge venne formulata in modo più preciso da Edme Mariotte (1620-1684) nel 1676, che confermando i dati di Boyle specificò che la legge vale soltanto se la temperatura del gas è costante. Al gas, che spontaneamente tende ad espandersi, viene applicata una forza peso che lo mantiene compresso. Il grafico qui sotto riporta i dati dell'esperimento originale di Boyle;[2] sull'asse delle x è riportato il volume espresso nelle unità del tempo in pollici cubi, mentre l'asse delle y riporta l'altezza della colonna di mercurio in pollici, che, per la legge di Stevin è proporzionale alla pressione a cui è sottoposto il gas. In questi dati il prodotto della pressione per il volume è effettivamente costante con un errore relativo dell' 1,4%.

La legge di Boyle e Mariotte è sperimentalmente verificata per pressioni non troppo elevate e per temperature non troppo prossime alla temperatura di liquefazione del gas, ovvero quando il gas si comporta come un gas ideale. La legge non è valida per i liquidi, che sono per definizione incomprimibili. Inoltre, ad esempio nel mare, al crescere della profondità aumenta la pressione, ma la temperatura diminuisce (anziché aumentare) fino a stabilizzarsi oltre i 100-200 metri.

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