Nous cherchions soit à démontrer un phénomène présent dans la cuisson (osmose, polymérisation ou coagulation) ou au contraire à analyser des phénomènes inconnus (influences de facteurs, disparition d’éléments)
Ces expériences devaient être au nombre de 7, malheureusement l'électrophorèse n'a pu être faite, faute de matériel. Elle aurait mis en évidence la coagulation des protéines, et la synthèse de nouvelles protéines lors de la réaction de Maillard.
Différents types de cuissons
Deux cuissons thermiques : une courte et sèche (un aller-retour à la poêle) correspondant à un steak grillé.
et une longue et humide (1h dans une eau frissonnante), qui revient à une cuisson type pot-au-feu.
Trois types de préparation alternatifs furent analysés : la cuisson dans l'alcool , dans le gros sel, et dans le citron (2 jours), que l'on peut retrouver seuls en cuisine comme un tartare de viande, un fois gras cuit dans le sel, ou mêlés à des cuissons thermiques comme le marinage du boeuf bourguignon 2 jours avant la cuisson dans le vin.
Ainsi 5 morceaux de viande de 11g de viande de boeuf (du pavé, connu pour être un morceau relativement polyvalent en cuisson) dans du jus de citron vert, de l'alcool à 40°, du gros sel, ou cuits à la poêle.
Différents critères nous semblaient importants car ils caractérisaient une viande cuite :
- La dissociation des fibres
- La tendreté ou élasticité
- La couleur
- La teneur en eau
- La perte de poids
| Critères | Mise en évidence |
| La dissociation des fibres | Force
nécessaire pour séparer les fibres avec une pointe de couteau Etude microscopique des fibres |
| La tendreté ou élasticité | Extension du morceau lorsqu'on le tire par les extrémités |
| La couleur | Œil nu |
| La teneur en eau | Sulfate de cuivre anhydre |
| La perte de poids | Evolution du poids |
Mise en évidence des différents critères de cuisson
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|
L’étude microscopique des fibres vise à observer des différences structurales de la viande ( Voir I et tableau ci-dessous).
La coloration bleutée du sulfate de cuivre anhydre nous permet de mesurer l'humidité en surface.
Voici les échantillons après cuisson, dont un simple examen concoure à notre théorie de la cuisson unique:
Les coupes microcospiques sont les mêmes.
Nous avons ainsi réaliser une polymérisation in vitro pour étudier ce phénomène.
Une polymérisation courante est celle du nylon 6,10 où l'ont récupère une macromolécule a la surface de contact de deux liquides : de l'héxaméthylène et du sabacoyle bichlorure.
Voici la réaction intervenant dans le nylon et la viande :
Les chaines se lient en formant des liaisons Carbone-Azote et on assiste ainsi à la formation de chaines de petite molécules. Une macromolécule est formée.
Dans la viande le même phénomène est observable : synthèse d'une macromolécule. Les ''monomères'' (bloc formant les polymères) se lient au niveau des points rouges. Il s'agit donc également de liaisons Azote-Carbone entre les molécules initiales que sont les produits des réactions de Maillard
Osmose
Nous cherchions à montrer que les réactions de Maillard entraînaient bien une transformation des sucres initialement présents dans la viande et donc d'acides aminés avec lesquels ils réagissent.
La 'croûte'' du poulet, brune et aux flaveurs importante, ne possède pas de sucre réducteur (ou de façon résiduelle= , ceux-ci ont réagit avec les acides aminé pour former réductones et aminacétones.
Étude des facteurs des réactions de Maillard
Voici les échantillons après cuisson, dont un simple examen concoure à notre théorie de la cuisson unique:
(cliquer pour voir en grand)
Nous avons réalisé l'expérience de nouveau avec une viande riche en collagène : le jarret. Souvent utilisée pour les pot-au-feu, elle nécessite une cuisson longue. On observe en effet des traces blanches représentatives du collagène. On réalise la même expérience pour observer à l'oeil nu la disparition du collagène :
Les coupes microcospiques sont les mêmes.
Coagulation de l'oeuf
Nous voulions mettre en évidence que la coagulation de protéines, au cours du phénomène de cuisson de la viande, se déroulait aussi bien par traitement thermique que dans l'alcool ou par modification du pH.
Ainsi, l'oeuf, essentiellement composé de protéines, devient opaque si son albumine coagule, il est donc simple de mesurer cette dénaturation.
C'est pourquoi, nous avons placé deux oeufs dans des béchers , que l'on a ensuite recouvert d'alcool ou d'acide chlorhydrique.
On observe une coagulation immédiate des oeufs observable par la coloration blanche (formation d'un réseau opaque de protéines)
Conclusion :
Une coagulation des protéines de la viande intervient effectivement lors de la cuisson à l'acide ou l'alcool. En effet, la coloration blanche est synonyme de coagulation des protéines de l'oeuf ici représentatif de la viande.
L'alcool et l'acide sont donc des éléments dit dénaturants qui modifient la structure des protéines et interviennent également lors des cuissons alternatives de la viande.
Ainsi, l'oeuf, essentiellement composé de protéines, devient opaque si son albumine coagule, il est donc simple de mesurer cette dénaturation.
C'est pourquoi, nous avons placé deux oeufs dans des béchers , que l'on a ensuite recouvert d'alcool ou d'acide chlorhydrique.
On observe une coagulation immédiate des oeufs observable par la coloration blanche (formation d'un réseau opaque de protéines)
Conclusion :
Une coagulation des protéines de la viande intervient effectivement lors de la cuisson à l'acide ou l'alcool. En effet, la coloration blanche est synonyme de coagulation des protéines de l'oeuf ici représentatif de la viande.
L'alcool et l'acide sont donc des éléments dit dénaturants qui modifient la structure des protéines et interviennent également lors des cuissons alternatives de la viande.
Polymérisation du nylon
Nous savions d’après la littérature consultée que les réactions de Maillard (décrites ici et ici étaient complexes mais se finissaient par une polymérisation, véritable origine des composés colorés)
En effet, la présence de composés colorés peut s'expliquer par la présence de longue molécules comme le beta carotène :
Ces molécules font partie de la matière colorée grâce à différents groupes spécifiques (-OH) ou grâce à un système de doubles liaisons conjuguées alternant liaisons simples et doubles.
Ainsi, nous avons supposé que la création de longues molécules à partir des produits de la réaction de Maillard était la base de la coloration.
Nous voulions ainsi expliquer ce phénomène à l'origine des longues molécules. Il s'agit de la polymérisation.
En effet, la présence de composés colorés peut s'expliquer par la présence de longue molécules comme le beta carotène :
Ces molécules font partie de la matière colorée grâce à différents groupes spécifiques (-OH) ou grâce à un système de doubles liaisons conjuguées alternant liaisons simples et doubles.
Ainsi, nous avons supposé que la création de longues molécules à partir des produits de la réaction de Maillard était la base de la coloration.
Nous voulions ainsi expliquer ce phénomène à l'origine des longues molécules. Il s'agit de la polymérisation.
Une polymérisation courante est celle du nylon 6,10 où l'ont récupère une macromolécule a la surface de contact de deux liquides : de l'héxaméthylène et du sabacoyle bichlorure.
Voici la réaction intervenant dans le nylon et la viande :
Les chaines se lient en formant des liaisons Carbone-Azote et on assiste ainsi à la formation de chaines de petite molécules. Une macromolécule est formée.
Dans la viande le même phénomène est observable : synthèse d'une macromolécule. Les ''monomères'' (bloc formant les polymères) se lient au niveau des points rouges. Il s'agit donc également de liaisons Azote-Carbone entre les molécules initiales que sont les produits des réactions de Maillard
Conclusion :
L'expérience réussie nous montre que c'est effectivement une polymérisation des produits de Maillard qui est à l'origine de la couleur brune des aliments à la cuisson.
Osmose
Le phénomène d'osmose intervient dans la cuisson et notamment dans la cuisson au sel.
Les cellules (ici les fibres musculaires) sont limitées par une mince pellicule, la membrane plasmique, à travers laquelle se réalisent les échanges : il s'agit d'une véritable frontière. Cette frontière n'est perméable qu'à l'eau et quelques minéraux. Lorsqu'une membrane poreuse sépare deux milieux aqueux de concentrations différentes, l'eau passe à travers cette membrane en allant toujours depuis le milieu le moins concentré en sel vers le milieu le plus concentré en sel. Ce déplacement d'eau se poursuit jusqu'à ce que les deux concentration en sels soit équivalentes.Il s'agit de l'osmose
Les cellules (ici les fibres musculaires) sont limitées par une mince pellicule, la membrane plasmique, à travers laquelle se réalisent les échanges : il s'agit d'une véritable frontière. Cette frontière n'est perméable qu'à l'eau et quelques minéraux. Lorsqu'une membrane poreuse sépare deux milieux aqueux de concentrations différentes, l'eau passe à travers cette membrane en allant toujours depuis le milieu le moins concentré en sel vers le milieu le plus concentré en sel. Ce déplacement d'eau se poursuit jusqu'à ce que les deux concentration en sels soit équivalentes.Il s'agit de l'osmose
Ainsi dans la cuisson au sel, à cause de la forte concentration extérieure en sel, ce phénomène d'osmose est si fort qu'il fait éclater les fibres, rendant la viande facile à digérer et mastiquer.
Tandis que dans la cuisson au bouillon, ce phénomène entraîne une migration des minéraux et vitamines de la viande au bouillon.
Pour mettre en évidence la présence de ce phénomène d'osmose dans la cuisson au sel, nous réalisons une expérience où l'unique facteur est cette présence de sel et ainsi observable facilement :
I) Expérience
Nous avons ainsi placé une pomme de terre en réalisant deux trous, dans un cristalisoire. On dépose un fond d'eau coloré au fond du récipient, puis l'on remplit un trou de gros sel, et l'un d'eau distillée. On laisse migrer 2 h.
On réalise ensuite une coupe de la pomme de terre
II )Explication
Ainsi lorsque la viande est en contact du sel, l'eau à l’intérieur des cellules a une concentration très faible en ions Na+ et Cl- , tandis que le maximum de solubilité de l'eau a la surface de la viande est de 6mol.g-1. Il y a donc phénomène d'osmose pour équilibrer cette concentration en sel.
Soit la formule P=R.c.T
avec P la pression osmotique en atm ( nombre d' atmosphère)
R=0.083.mol-1.K-1
Tandis que dans la cuisson au bouillon, ce phénomène entraîne une migration des minéraux et vitamines de la viande au bouillon.
Pour mettre en évidence la présence de ce phénomène d'osmose dans la cuisson au sel, nous réalisons une expérience où l'unique facteur est cette présence de sel et ainsi observable facilement :
I) Expérience
Nous avons ainsi placé une pomme de terre en réalisant deux trous, dans un cristalisoire. On dépose un fond d'eau coloré au fond du récipient, puis l'on remplit un trou de gros sel, et l'un d'eau distillée. On laisse migrer 2 h.
On réalise ensuite une coupe de la pomme de terre
On observe tout d'abord que le trou rempli de sel, s'est rempli d'eau, tandis que celui d'eau distillé s'est vidé totalement. Ensuite on remarque la présence de colorant vert dans la moitié salée.
II )Explication
La pomme de terre possède une teneur en sel d'environ 9mg/L, ainsi en présence d'eau distillée, une migration du sel vers la pomme de terre s'effectue pour équilibrer les teneur. Les cellules se gorgent en eau
Du côté du trou gorgé de sel, la haute teneur en sel 'pompe' l'eau pour équilibrer les teneurs, le trou sec se rempli, ce qui explique les traces vertes : la pomme de terre a puisé dans l'eau environnante.
III) Dans la viande
Ainsi lorsque la viande est en contact du sel, l'eau à l’intérieur des cellules a une concentration très faible en ions Na+ et Cl- , tandis que le maximum de solubilité de l'eau a la surface de la viande est de 6mol.g-1. Il y a donc phénomène d'osmose pour équilibrer cette concentration en sel.
Soit la formule P=R.c.T
avec P la pression osmotique en atm ( nombre d' atmosphère)
R=0.083.mol-1.K-1
T= température en Kelvin
C=difference de concentration en mol.L-1
Soit T=293K C=6mol.l-1 on a p=142 atm
Soit T=293K C=6mol.l-1 on a p=142 atm
Cette pression est largement supérieure à la résistance des membranes plasmiques qui se brisent alors.
Ainsi la viande est desséchée par le phénomène d'osmose, et ses fibres éclate, facilitant la digestion et l'assimilabilité des protéines.
De plus ce phénomène se déroule également lors de la cuisson au bouillon, où les sucs, le sel et les minéraux partent dans l'eau du bouillon.
Retour vers la partie exposée
Ainsi la viande est desséchée par le phénomène d'osmose, et ses fibres éclate, facilitant la digestion et l'assimilabilité des protéines.
De plus ce phénomène se déroule également lors de la cuisson au bouillon, où les sucs, le sel et les minéraux partent dans l'eau du bouillon.
Retour vers la partie exposée
Présence de sucre réducteur dans les produits des réactions de Maillard
Nous cherchions à montrer que les réactions de Maillard entraînaient bien une transformation des sucres initialement présents dans la viande et donc d'acides aminés avec lesquels ils réagissent.
On suppose donc que lors d'une cuisson à chaud sec on devrait observer :
La première observation est aromatique, la pièce entière sent dés le début de formation des composés bruns alors que quelques minutes auparavant , le poulet cru ne dégageait aucune odeur.
On observe ensuite bien des composés bruns qui n’étaient pas présent avant.
Le matériel ne permettait pas de mettre en évidence la disparition d'acide aminé alors nous avons mis en évidence la disparition des sucres réducteurs sur trois échantillons :
Les viandes crue et cuite présentent des sucres
- La disparition de sucre réducteur
- L’apparition de composés aromatiques
- L'apparition de composés colorés bruns
La première observation est aromatique, la pièce entière sent dés le début de formation des composés bruns alors que quelques minutes auparavant , le poulet cru ne dégageait aucune odeur.
On observe ensuite bien des composés bruns qui n’étaient pas présent avant.
Le matériel ne permettait pas de mettre en évidence la disparition d'acide aminé alors nous avons mis en évidence la disparition des sucres réducteurs sur trois échantillons :
- La viande crue
- La chaire cuite mais qui n'est pas brune
- Les éventuels produits de Maillard, bruns en surface
Le test à la liqueur de Felhing est utilisé, il vire au violet rouge en présence de sucre réducteur.
La viande sortant d'un environnement à 150°, le chauffage n'est pas nécessaire.
La viande sortant d'un environnement à 150°, le chauffage n'est pas nécessaire.
réducteurs naturellement présents dans le poulet : glucose et maltose
La 'croûte'' du poulet, brune et aux flaveurs importante, ne possède pas de sucre réducteur (ou de façon résiduelle= , ceux-ci ont réagit avec les acides aminé pour former réductones et aminacétones.
De plus on observe une légère coloration verte de la liqueur de Felhing. Ceci serait éventuellement dû à la présence d'un produit des réactions de Maillard : Les aldéhydes de Strecker
L’expérience confirme donc que les réactions de Maillard ont eut lieu à la surface de la viande.
Nous réalisons la même expérience sur la croûte du pain et la mie de pain.Les résultats identiques confirment que les réactions de Maillard ont lieu entre des acides aminés et des sucres en présence de chaleur, quels qu’ils soient.
Conclusion
Expérience réussit, la formation de composés bruns caractéristique des réactions de Maillard s'accompagne bien d'une destruction des sucres réducteurs naturellement présents dans la viande, or ces sucres ont besoin d'acides aminés pour réagir ainsi. La réaction de Maillard entraîne ainsi également la destruction d'acides aminés.
L’expérience confirme donc que les réactions de Maillard ont eut lieu à la surface de la viande.
Nous réalisons la même expérience sur la croûte du pain et la mie de pain.Les résultats identiques confirment que les réactions de Maillard ont lieu entre des acides aminés et des sucres en présence de chaleur, quels qu’ils soient.
Conclusion
Expérience réussit, la formation de composés bruns caractéristique des réactions de Maillard s'accompagne bien d'une destruction des sucres réducteurs naturellement présents dans la viande, or ces sucres ont besoin d'acides aminés pour réagir ainsi. La réaction de Maillard entraîne ainsi également la destruction d'acides aminés.
Étude des facteurs des réactions de Maillard
Nous avons identifié 5 facteurs des réactions de Maillard :
- Les acides aminés. Ce facteur se vérifie aisément selon les aliments : le pain riche en lysine forme une grosse croûte , les réactions de Maillard sont donc nombreuses
- Les sucres . Il est ardu de mettre en évidence l'influence de ce facteur car un changement de sucre et généralement accompagné d'autres modifications environnementales.
- La température. Ce facteur est très facilement vérifiable et la précédente expérience nous l'a confirmé, la viande de poulet a bruni en très peu de temps à la température maximale (env. 2 min à 160°C) tandis qu'elle a pris bien plus longtemps à un température inférieure ( le cran d'en dessous de la plaque chauffante, environ 8 min à 140°C)
- L'humidité. Il apparaît évident dans la vie de tous les jours qu'une viande en présence d'eau ne brunira pas tant que l'eau ne se sera pas évaporée.
- Le pH.Ce facteur est simple à mettre en évidence; ainsi nous avons fait cuire le même morceau de poulet dans la même poêle, mais ce second morceau fut trempé une heure dans du jus de citron. Au bout de 2 minutes, on observe les morceaux de viande. Le morceau à pH plus basique a beaucoup plus grillé, les réaction de Maillard ont été favorisées.
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