PREMIO CESARE BONACINI Chimica, fisica, biologia... studi ed

PREMIO CESARE BONACINI
ANNO SCOLASTICO 2010-2011
Associazione per l'Insegnamento della
Associazione Nazionale Insegnanti di
Fisica
Scienze Naturali
34° Concorso annuale "PREMIO CESARE BONACINI" riservato alle scuole secondarie di I°
grado
Chimica, fisica, biologia... studi ed esperimenti sulla
scienza del far da mangiare.
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Istituto Comprensivo Statale
“ A. Vespucci”
Via Stazione snc, 89811 Vibo Valentia Marina
Tel. 0963/572073 telefax 0963/577046
cod. mecc. VVIC82600R cod. fiscale 96013890791
Distretto Scol. n. 14 – [email protected]
Nomi e classi di appartenenza degli studenti:
MAZZITELLI Francesco Pio Classe IIA
NAPPI Marco
Classe IIC
PAVONE Federica
Classe IIA
Nome e firma del docente
BABUSCI Marina ______________________
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Ricette Scientifiche: le emulsioni
Descrizione degli esperimenti
Introduzione: Le emulsioni alimentari coprono un'area molto ampia di alimenti di uso
comune come il burro, la maionese, la panna, la margarina, gli yogurt e la vinaigrette. Tutte le
emulsioni contengono un grasso (come l’olio) e dell’acqua ma la loro miscela è possibile solo
sottoponendo il liquido ad una forte agitazione. Per poter essere utilizzate in cucina le
emulsioni devono essere stabili evitando che il grasso e l’acqua si separino, occorre pertanto
una sostanza “stabilizzante” in grado di tenere insieme i due liquidi. In questo modo si potranno
creare condimenti, salse e marinature con sostanze che altrimenti non potrebbero stare insieme.
Obiettivo: Attraverso la preparazione di semplici emulsioni si sono introdotti alcuni principi
chimici di base e favorito la discussione sulla natura e sulla composizione degli alimenti e sugli
effetti degli additivi. Allo stesso tempo sono state fornite alcune spiegazioni scientifiche più
generali che stanno alla base di molte ricette.
Materiali e strumenti: acqua, olio extravergine di oliva,
aceto, lecitina di soia, gelatina, pipette, becher, frullatore
ad immersione, siringa, bilancia digitale.
Procedimento: Per mezzo di una bilancia digitale ed un
contenitore graduato abbiamo determinato la densità
dell’olio
d’oliva e dell’aceto che sono
serviti per
l’esperimento.
Abbiamo introdotto in una provetta 40 ml olio e altrettanti di aceto. Agitando la provetta
vigorosamente per qualche secondo abbiamo ottenuto una
emulsione di tipo O/W. Abbiamo ripetuto il procedimento
più volte, aggiungendo all’olio e all’aceto quantità sempre
maggiori lecitina di soia.
Abbiamo infine miscelato con un frullatore ad immersione
20 g della soluzione più stabile, 80 g di olio ed un quarto
di foglio di gelatina disciolto in precedenza in poca acqua.
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Risultati delle misure
Abbiamo osservato che il liquido a densità più bassa –
l’olio - galleggia su quello a densità maggiore - l’aceto.
Abbiamo pesato i liquidi per mezzo di una bilancia
digitale con una precisione di 1 g e determinato il volume
pesato utilizzando un becher graduato da laboratorio. La
densità dell’olio è risultata essere circa 0,92 g/ml mentre
quella dell’aceto circa 1,02 g/ml.
Abbiamo chiuso e agitato vigorosamente il contenitore. La
miscela è risultata poco stabile ed in breve tempo (circa
10 secondi) si è separata. L’aggiunta di due granuli di
lecitina di soia ha cambiato di poco la stabilità della
miscela che si è rotta quasi completamente dopo 15
secondi. Con 10 granuli abbiamo dovuto attendere invece dai 25 ai 30 secondi prima della
completa separazione. Una quantità maggiore di lecitina di soia, circa il quadruplo, ha
stabilizzato la miscela che ha
mostrato
una
separazione
evidente dopo ben 18 minuti
malgrado non tutti i granuli si
siano
disciolti completamente
nel liquido.
La miscela ottenuta mescolando la gelatina e l’olio con il frullatore ad immersione si è rivelata
estremamente stabile ed ha assunto una consistenza gelatinosa simile a quella di una
maionese.
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Resoconto della discussione e conclusioni
Mentre alcune sostanze possono miscelarsi in qualsiasi
proporzione, molti liquidi non si mescolano ma si
dispongono a strati, uno sull’altro, se non vengono
sottoposti ad una certa agitazione. Lo abbiamo verificato
ad esempio nel classico esperimento con acqua, olio ed
alcool che si dispongono uno sull’altro a seconda della
loro densità. Se versiamo un po' di olio in un recipiente
contenente acqua, lo vediamo galleggiare e mantenersi
separato dall'acqua. Se però agitiamo a lungo il recipiente, riusciamo ad ottenere una
dispersione di goccioline di olio nell’acqua che però in breve tempo si riuniscono e l’olio ritorna
a galla. Lo stesso vale per olio e aceto che si combinano a fatica e solo se agitiamo con forza il
contenitore dove sono posti. Uno dei due ingredienti, ridotto in goccioline (la fase dispersa) si
distribuisce all’interno dell’altro (la fase continua): se sono le goccioline di acqua a disperdersi
nel grasso, come ad esempio nel burro o nella margarina, si parla di emulsione di tipo w/o
dall’inglese “water in oil”; se sono le goccioline di olio a disperdersi nella fase acquosa, come
nel caso della maionese o della panna, si parla di emulsione o/w, “oil in water”.
La formazione di una emulsione viene facilitata dalla presenza di emulsionanti, molecole che
possiedono una parte affine all’acqua e una parte affine ai grassi. Emulsionanti sono le lecitine,
contenute nel tuorlo d’uovo e in altri alimenti, le proteine (le caseine del latte, le proteine del
siero, dell’albume e quelle della soia ), le gelatine e gli amidi. Le molecole di lecitina sono fatte
in modo tale che ad una estremità si legano all’aceto, mentre l’altra estremità è affine ai grassi.
In questo modo riesce a mescolare due liquidi
immiscibili in condizioni normali. In ogni
caso un’emulsione è una struttura molto
delicata e la sua stabilità è influenzata da
molti altri fattori come la temperatura, il pH, i
sali disciolti ed altro ancora. Noi abbiamo
usato la lecitina di soia e la gelatina e siamo
riusciti ad ottenere un composto stabile,
pronto per l’uso alimentare.
4
Bibliografia
1. Bressanini Dario, Emulsioni,
http://bressanini-lescienze.blogautore.espresso.repubblica.it/2010/11/09/emulsioni/
2. Bressanini Dario, Olio da spalmare,
http://bressanini-lescienze.blogautore.espresso.repubblica.it/2010/11/22/olio-daspalmare/
3. Hervé This , Pentole & provette, Nuovi orizzonti della gastronomia molecolare. I Saggi del
Gambero Rosso (2003)
4. Carlos Bravo-Diaz and Elisa Gonzalez-Romero, Showing Emulsion Properties with
Common Dairy Foods, J. Chem. Educ., 1996, 73 (9), p 844. DOI: 10.1021/ed073p844;
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