¡Química en la cocina
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Autores: Silvia Cerdeira, Helena Ceretti y
Eduardo Reciulschi. Responsable disciplinar:
Silvia Blaustein. Área disciplinar:
Química. Temática: Aplicación de conceptos
de reacciones químicas y cambios físicos a una actividad
cotidiana: cocina. Nivel: Secundario, ciclo
básico. Secuencia didáctica elaborada por Educ.ar.
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Propósitos generales
• Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje.• Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.
• Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica y la interpretación.
Introducción a la actividad
¿Todos los cocineros son químicos y todos los químicos son cocineros? En realidad, la cocina es un lugar donde la gente –aunque no lo sepa– está aplicando la mayor parte de los conceptos químicos y físicos aprendidos en la escuela. En la cocina, horneamos o asamos los alimentos, hacemos mezclas, emulsiones, sazonamos nuestras comidas, espesamos salsas. Todas estas operaciones involucran cambios físicos y químicos aunque no pensemos en ellos cuando los realizamos. Al preparar pan o masa de pizza estamos aplicando principios de biotecnología tradicional con la ayuda de las levaduras.
Los primeros aparatos y operaciones que usaban los alquimistas los tomaron prestados de la cocina. Las ollas, los alambiques, los morteros, los hornos y las grandes cucharas para revolver las mezclas fueron los instrumentos con los que se comenzó a trabajar con el mercurio, el azufre, el carbón y toda clase de mezclas buscando producir oro, la piedra filosofal y la eterna juventud.
Estos aparatos y procedimientos se fueron modificando poco a poco, y en algunos casos se mejoraron notablemente. Por ejemplo, la olla a presión, que permite cocinar a temperaturas más altas que con el agua o el aceite. El bañomaría, que todo cocinero conoce que se debe a la alquimista María la Judía, así llamada porque el gran alquimista Zoísmo se refería a ella diciendo que era hermana de Moisés, pues podía calentar a 100 grados los alimentos sin que se mezclasen con el agua.
En una cocina bien equipada podemos encontrar una gran variedad de ingredientes e instrumental suficiente para procesarlos. Los invitamos a la cocina… ¡así que a ponerse el gorro, el delantal y a lavarse las manos!
Objetivo de la actividad
Que los alumnos:
• Reconozcan los cambios físicos y químicos que ocurren al procesar los alimentos.• Encuentren las mejores condiciones para realizar algunas operaciones cotidianas en la cocina.
• Apliquen los conceptos aprendidos en las disciplinas científicas a una actividad diaria.
Actividad 1
¿Qué tenemos en la cocina?
Busquen por lo menos 20 ingredientes en su cocina, por ejemplo: leche, tomate (envasado y fresco), lata de arvejas, harina, huevos, endulcorante y otros. De cada uno de ellos busquen su composición química: contenido de proteínas, hidratos de carbono y grasas. En los siguientes sitios pueden encontrar información al respecto:
Tabla
de calorías lípidos, proteínas e hidratos de carbono en base a 100 g
Tabla
de calorías: proteínas, grasas, carbohidratos de los alimentos
Utilizando sus equipos portátiles hagan una tabla con los ingredientes y los datos de su composición química. Además confeccionen una lista del instrumental disponible en la cocina, por ejemplo: cacerolas, balanzas, cucharas, etc., con sus posibles funciones.
¿Balanza, cuchara o taza?
Utilizando una balanza, de laboratorio o de cocina, determinen la masa de una cucharada sopera al ras de cada uno de los ingredientes que tienen en su listado. Siempre van a utilizar la misma cuchara de sopa. ¿Por qué es importante esta aclaración?
Elaboren un método para pesar los ingredientes líquidos. ¿Conviene usar la cuchara u otro instrumento de medida casero?
Utilizando sus equipos portátiles elaboren una tabla que incluya las equivalencias de masa en gramos y cucharadas soperas u otro instrumental que hayan decidido utilizar (no siempre se dispone de una balanza en la cocina y de esta forma podemos preparar nuestras recetas en cualquier parte). Comparen las masas de una cucharada sopera al ras de harina, de azúcar y de almidón de maíz. ¿Son iguales? Utilizando una taza de café con leche comparen las masas de una taza de leche y una de agua. ¿Pesan lo mismo? ¿Es exacto este método de medición? ¿Pueden proponer alguna mejora al método utilizado?
¿Cómo podemos ordenar los ingredientes?
Formen equipos de tres o cuatro integrantes. Cada equipo debe encontrar tres o más criterios para la clasificación de los ingredientes, por ejemplo color, estado de agregación, origen (por ejemplo derivados lácteos, de la carne o productos vegetales), necesidad de refrigeración, etcétera.
Cada grupo elaborará una tabla con tantas columnas como criterios haya encontrado, y ubicará los ingredientes en cada uno de ellas. Utilicen el programa Calc para realizar estas actividades.
Utilizando la plataforma Squeak, compartan todas las tablas elaboradas por los diferentes grupos y unifiquen todos los datos en una única tabla con todas las columnas que sean necesarias.
Recetas
Busquen en libros e internet el procedimiento y los ingredientes para preparar alguna de las recetas que les proponemos:
• Mayonesa• Tortilla
• Huevo duro
• Huevo pasado por agua
• Huevo frito
• Arroz
• Carne al horno
• Flan
• Caramelo
• Gelatina
Tengan en cuenta los ingredientes e instrumentos que figuran en sus tablas. Calculen el tiempo necesario para realizarlas.
Utilizando sus equipos portátiles (y el programa Impress, por ejemplo) y las tablas anteriores, elaboren presentaciones de:
a) los ingredientes necesarios para la receta, expresando las cantidades encontradas en número de cucharadas soperas u otro recipiente elegido de acuerdo a la tabla elaborada anteriormente (por ejemplo número de cucharadas soperas= masa/masa de una cucharada sopera),
b) una lista de los instrumentos necesarios para realizar cada una de las operaciones y
c) el procedimiento a seguir.
Elaboren una ficha para cada ingrediente en la que figure su composición química. Preparen la cámara de su equipo ya que cada grupo filmará la elaboración de la receta de forma tal que luego podrán presentarla como un programa televisivo/video para la feria de ciencias.
Ahora intenten explicar los principios físicos y químicos involucrados en cada uno de los pasos realizados. Les proponemos los siguientes sitios para buscar posibles respuestas.
A continuación les presentamos un ejemplo con explicaciones de cada paso de una receta de panqueques:
Ingredientes
• 3 huevos• 250 g de harina (13 cucharadas soperas, aproximadamente)
• 1/2 litro de leche (2 tazas, aproximadamente)
• 1 cucharadita de manteca previamente derretida
Preparación
1. Derretir la manteca a baño María. Luego, en un bol batir los huevos con un poco de leche. Pueden batir usando una batidora, si no tienen, usen un tenedor o un batidor metálico. Batir hasta que la mezcla quede homogénea.
El mezclado es un cambio físico, se forma una mezcla de sustancias que tienen un cierto contenido acuoso y de grasa, por lo tanto se forma una emulsión. Una de las propiedades más apreciadas del huevo es su capacidad para formar espumas. El secreto de toda espuma consiste en encontrar una sustancia que logre retener el aire en la preparación. Las sustancias que logran esto en los huevos son las proteínas de la clara y las proteínas y los fosfolípidos de la yema. Dos de las proteínas presentes en el huevo: la ovotransferrina y el ovomucoide son las proteínas que se desnaturalizan por efecto mecánico.
2. Incorporar sin dejar de batir en forma de lluvia la mitad de la harina, intercalar con la leche hasta terminar los ingredientes. Quedará una preparación líquida pero algo espesa, con consistencia.
La harina se utiliza como espesante y en general requiere la presencia de una materia grasa. La grasa inactiva las alfa amilasas (enzimas) presentes en la harina que degradan el almidón (esto disminuiría su poder espesante). Los gránulos de almidón de la harina comienzan a hidratarse en la mezcla fría.
3. Se calienta una panquequera o una sartén con un trozo de manteca y se coloca un cucharón de la preparación, se hace correr el líquido por la sartén hasta cubrir el fondo. Dejar unos minutos y con la ayuda de un cuchillo plano o una espátula se gira el panqueque para cocerlo del otro lado. Dorar y retirar. Así hasta acabar con toda la preparación.
Con la cocción se producen distintos cambios químicos:
• Al subir la temperatura las proteínas presentes en el huevo aumentan su capacidad para atrapar agua y en consecuencia las preparaciones con huevo se van espesando.• Al calentar la mezcla, los almidones presentes en la preparación logran asociarse con más moléculas de agua ya que pierden su estructura cristalina y modifican su textura.
• Cuando el panqueque se dora, se produce «browning» o reacción de Maillard.
4. Ir colocando los panqueques listos en un plato, uno encima de otro. Tomar un panqueque untar con dulce de leche, enrollar y espolvorear con azúcar impalpable. Y a comer, quedan buenísimos. En este caso los cambios químicos se producirán dentro de nuestro organismo utilizando diferentes enzimas como catalizadores (digestión).
Actividad 2. Todo lo que querés saber acerca del pan y no te atrevés a preguntar
Comemos pan todos los días pero en general no nos detenemos a pensar en las reacciones químicas que tienen que ocurrir para que los granos de trigo se conviertan en unas crocantes tostadas.
Desde la Antigüedad el hombre se dio cuenta del valor nutricional de los granos de trigo, centeno y avena. El problema era que los granos como tales no tenían buen sabor y que no eran digeribles. Sin embargo, enseguida los hombres se dieron cuenta de que si molían estos granos entre dos piedras, el polvo obtenido se podía mezclar con agua y al cocinar esta mezcla se convertía en un pan comestible (sin volumen ya que aún no se sabía nada de las levaduras). Este fue el comienzo de la elaboración de pan tal como lo conocemos.
El pan contiene 4 ingredientes básicos: harina, agua tibia, levaduras y sal. Cada ingrediente cumple una función química específica en la elaboración del pan, salvo la sal, que se agrega para darle sabor.
Hagan una búsqueda de la composición química y función de cada uno de los componentes. Pueden ver una receta de pan casero en Pepe Kitchen.Ingredientes
1. Harina: se puede elaborar pan con diferentes tipos de harina pero la de trigo es la más utilizada. ¿Qué diferencia hay entre el pan blanco y el pan negro o integral? ¿Qué es el gluten? Información sobre la harina.
2. Levaduras: contienen enzimas que convierten glucosa en etanol y dióxido de carbono. ¿Qué función cumplen los productos de esta reacción en la elaboración del pan? Busquen información sobre las reacciones involucradas y las propiedades de las levaduras. Pueden ver información en pasteleria.com.
3. Agua: la composición química del agua empleada afecta las cualidades del pan. ¿Qué función cumple el agua? ¿Cómo interacciona este componente con los granos de almidón y el gluten?
Amasado y levado
Luego de mezclar los ingredientes es necesario amasar, pero ¿qué pasa si no amasamos? Cuando se realizan todas estas maniobras se rompen puentes de hidrógeno de las proteínas de la harina, y cuando se deja descansar la masa vuelven a formarse en otro lugar. ¿Qué propiedad física le otorgará a la masa este tratamiento?
¿Qué ocurre cuando el pan se deja levar? ¿Por qué se debe dejar levar la masa de pan en un ambiente a 30-40 ºC? ¿A qué se debe el aumento de volumen de la masa? Les dejamos algunos sitios para que investiguen el proceso de fermentación en la elaboración de pan.
Horneado
¿Para qué cocinamos el pan? La respuesta es obvia: para poder comerlo, ya que crudo es muy feo. Pero además cuando horneamos el pan ocurren otros cambios físicos y químicos interesantes:
1. Las levaduras no soportan las elevadas temperaturas del horno. ¿Qué ocurriría con el pan si no las destruimos?
2. El gluten forma burbujas resistentes que no colapsan, ¿qué cambio sufrirá esta proteína a la temperatura del horno?
3. La parte crocante del pan se forma ya que ocurre una compleja reacción química, conocida como reacción de Maillard. Para que ocurra dicha reacción se requiere la presencia de azúcar y aminoácidos. Pueden leer las ecuaciones de la reacción de Maillard y su explicación en Gastronomía & Cía.
Manos a la obra
Formen grupos de tres o cuatro alumnos, preparen la cámara para filmar su programa de televisión para hacer pan y guarden todo el material para su feria de ciencias. Sigan los siguientes pasos:
1. Busquen una receta sencilla de pan.
2. Preparen presentaciones para los ingredientes, utensilios y procedimiento.
3. Expliquen los cambios físicos y químicos en cada paso guiándose con las respuestas a las actividades anteriormente propuestas.
4. Filmen mientras hacen cada paso, y
5. Coman el pan casero (pueden combinar esta actividad con la elaboración de manteca y dulce de leche.
Actividad 3. Mucho para aprender
Son muchas las preguntas que podemos hacernos mientras comemos o cocinamos: ¿por qué se endurece un huevo duro?; ¿cómo se hace la mejor mayonesa?; ¿por qué cambia el color de la carne al cocinarla?; ¿cómo hervir las verduras para que conserven mejor sus nutrientes? De esta forma la ciencia logró meterse en la cocina y todo el mundo habla de la gastronomía molecular sin saber muy bien a qué se refiere este término. La gastronomía molecular es la aplicación de la ciencia a la práctica culinaria, y más concretamente al fenómeno gastronómico. El término fue acuñado por el científico francés Hervé This y por el físico húngaro Nicholas Kurti. Ambos investigadores trabajaron sobre la preparación científica de algunos alimentos.
Les proponemos las siguientes actividades:
a) Miren «Entornos invisibles de la ciencia y la tecnología. Cocina», de Canal Encuentro:
b) Busquen información acerca de la gastronomía molecular y las ideas fundamentales de los dos científicos mencionados. Algunos sitios y videos que pueden consultar son:
Gastronomía molecular, Wikipedia
«DDC - Gastronomía molecular» (duración 5:04 minutos)
«Un científico en la cocina» (duración 3:05 minutos)
En grupos de tres o cuatro alumnos elaboren presentaciones con algunos de los aspectos de la química de la cocina que más les hayan llamado la atención. Luego debatan en conjunto sus presentaciones ya sea en la clase o utilizando la plataforma Squeak.
Bibliografía recomendada
CÓRDOVA FRUNZ, J. L. La Química y la cocina.
KOPPMANN, M. (2009). Manual de gastronomía molecular, el encuentro entre la ciencia y la cocina. Buenos Aires: Siglo XXI. (Ciencia que ladra, serie mayor).
GOLOMBEK, D. & SCHWARZBAUM, P. (2006). El cocinero científico. Cuando la ciencia se mete en la cocina. Apuntes de alquimia culinaria. Buenos Aires: Siglo XXI. (Ciencia que ladra, serie mayor).