"La pomme
dans tous ses états"
I/ Qu'est-ce que la sphérification ?
La sphérification est une technique mise au point en 2003 par le chef cuisinier Ferran Adria Accosta. Elle a permis aux cuisiniers de créer des recettes qui n’avaient jamais été imaginées auparavant.
Pour réaliser une sphérification, c'est à dire des petites billes au cœur liquide avec une couche extérieure gélifiée, il faut deux éléments indispensables, l'alginate de sodium et le lactate (ou chlorure voir même gluconate) de calcium.
II/Alginate de sodium
L'alginate de sodium ou E401 est un additif alimentaire, polysaccharide, utilisé dans de nombreux domaines. Les additifs alimentaires sont des produits que l’on ajoute aux denrées alimentaires commerciales destinées à l’alimentation humaine ou animale.
Origine :
Les propriétés de l’alginate de sodium ont été étudiées pour la première fois en 1881 par un chimiste anglais nommé E.C.C. Stanford. Ce chimiste avait extrait grâce à une solution alcaline un liquide visqueux d’une algue brune de l’espèce laminaria. Il avait appelé ce produit « algin ».
L’alginate de sodium est donc un sel extrait du liquide visqueux provenant de la paroi cellulaire des algues brunes poussant dans les eaux froides d’Europe de nord, d’Amérique du Nord ou du Sud, d’Australie ou encore d’Afrique du Sud. Sa fonction naturelle permet d’augmenter la flexibilité de l’algue, c’est pour cela que les algues poussant dans les eaux troubles ont généralement une plus grande quantité d’alginate que celles se développant en eaux calmes.
Ces algues brunes sont ensuite transformées en poudre blanche, inodore, sans saveur et soluble dans l'eau.
Propriétés et utilisations :
La formule brute de l'alginate de sodium est C6H7NaO6.
Il possède deux propriétés principales. Premièrement, une fois dissout dans une solution aqueuse, il a la propriété d’épaissir la préparation et d’en augmenter la viscosité. Deuxièmement, lorsqu’il est au contact d’une solution de calcium, il forme un gel. C’est cette propriété qui nous intéresse particulièrement dans le cadre d’une sphérification, car il a ainsi la particularité de gélifier les parois extérieures de la bille tout en gardant son cœur liquide.
L’alginate de sodium a de nombreuses utilisations. Environ 50% de la production mondiale d’alginate est utilisée dans l’industrie du textile où il sert d’épaississant à l’encre dans le processus d’impression.
Il est ensuite utilisé dans l’industrie alimentaire, notamment dans les sauces, les mayonnaises, surgelé.. mais aussi dans les produits hypocaloriques, comme coupe-faim.
On retrouve enfin son utilisation en médecine (industrie pharmaceutique), dans certains médicaments.
III/ Lactate de calcium
Le lactate de calcium, dont la formule brute est C6H10CaO6, est un additif alimentaire (E327). C’est un sel issu de l’acide lactique, qui est produit par fermentation de bactéries lactoobacilles, c’est-à-dire par l’action de micro-organismes en l’absence d’oxygène. L'acide lactique qui est ainsi formé de cette fermentation reçoit un traitement avec une base et des ions calcium.
On peut remplacer le lactate de calcium par du chlorure de calcium, de formule brute CaCl2. Le résultat sera le même mais le chlorure de calcium peut donner un gout amer à l’aliment (même après rinçage), il est donc moins utilisée en cuisine moléculaire que le lactate de calcium.
Utilisations en industrie :
Le lactate de calcium est surtout utilisé en alimentation. Il peut par exemple servir à régulariser l’acidité de certains aliments de sorte à influencer le développement des bactéries qui s’y trouvent, pour ainsi améliorer le goût et la texture des aliments.
Il peut aussi entrer dans la composition des levures de pains et bières, ou servir d’agent raffermissant dans les produits traités comme les fruits et légumes, ou les poissons.
IV/ La sphérification basique
Il existe deux types de sphérification: la sphérification basique et la sphérification inversée.
La sphérification basique est une réaction chimique qui consiste à transformer une préparation liquide en sphères (petites billes) au cœur liquide et aux parois extérieures gélifiées. Cette réaction chimique consiste en fait à plonger une solution contenant de l'alginate de sodium dans une solution contenant du lactate de calcium. La sphérification va s’intensifier proportionnellement à la durée pendant laquelle les billes sont plongées dans la solution contenant le chlorure (ou lactate) de calcium.
Que se passe-t-il entre l’alginate de sodium et le lactate de calcium au cours de cette réaction chimique ?
Lorsqu’on verse une goutte d’alginate de sodium dans un bain de lactate de calcium, les ions calcium séparent les ions de l’alginate. On nomme cette réaction « réticulation ». Chaque ion calcium Ca2+ repousse deux ions sodium Na +. Ensuite, les ions calcium prennent la place des ions sodium. Les ions calcium sont attirés par les groupements carboxyles (COO-) contenus dans l’alginate de sodium, ce qui leur permet de réagir entre eux. Chaque ion calcium Ca2+ s’associe ensuite à deux chaines d’alginate, les liant ensemble. Cela correspond au phénomène de polymérisation, puisque les deux chaînes fusionnent. Les ions calcium en excès vont ensuite créer des liaisons avec les molécules d’alginate, formant une macromolécule. On obtient enfin un gel, la préparation contenant l’alginate s’épaissit, le gel durcit et on obtient la formation d’une peau souple à la surface de la sphère.
Pourquoi obtient-on des sphères de cette réaction chimique ?
Nous avons parlé du côté chimique de la sphérification, mais parlons maintenant du côté physique.
On utilise une pipette pour réaliser la sphérification. On remplit la pipette avec la solution contenant l'alginate et on laisse tomber des gouttes de cette solution dans celle contenant le lactate de calcium. Les gouttes sont attirées vers le bas à cause de leur poids. Les forces de tension superficielle qui s’appliquent sur une goutte obligent la goutte à réduire au maximum l’aire de l’interface entre entre l’air et l’eau. L’aire minimale pour un volume quelconque est une sphère, c’est pour cela que les gouttes sont sphériques. Les frottements de l'air qui s'appliquent à la surface des gouttes et les forces de tension superficielle empêchent les gouttes de se disloquer. En fait, à cause des frottements de l’air les sphères ne sont pas tout à fait rondes. Les gouttes atteignent ensuite la solution de lactate de calcium et se liquéfient en gardant la forme sphérique de la goutte.
Plusieurs forces s'appliquent donc sur la goutte :
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Le poids qui l'attire vers le bas.
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Les frottements de l'air qui s'applique sur la surface de la goutte.
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La tension superficielle.
V/ La sphérification inverse
La technique de sphérification inverse est l’inverse de celle de la sphérification basique. Une pellicule gélifiée se forme instantanément et s’épaissait vers l’exterieur et non vers l’interieur comme c’était le cas pour la sphérification basique.
Le calcium nécessaire à la gélification est déjà contenu dans la préparation que l’on veut sphérifier. La technique de la shérification inverse consiste à plonger cette préparation, contenant soit naturellement du calcium soit à laquelle on rajoute du lactate ou chlorure de calcium, dans un bain d’alginate de sodium. C’est donc l’inverse de la sphérifiacation basique où on plongeait une solution d’alginate dans un bain de calcium. Une pellicule gélifié se forme alors en surface comme dans la sphérification basique mais comme dit précédemment, elle s’épaissit vers l’extérieur et non vers l’intérieur. Les ions calcium sortent de la préparation plutôt que d’y rentrer. On obtient ainsi des sphères au cœur liquide, stable dans le temps.
VI/ Pratique
Nous avons réalisé deux fois l’expérience de sphérification basique. La première fois en laboratoires et la deuxième fois chez nous.
Nous avons utilisé du jus de pomme comme ingrédient de départ, comme pour toutes nos autres expériences.
Ingrédients :
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200 mL de jus de pomme
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2g d’alginate de sodium en poudre pour 200mL de liquide
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6g de lactate/ chlorure de calcium pour 200 mL d’eau (bain de calcium)
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eau distillée pour rincer les billes
Matériel :
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1 balance
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1 bécher
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1 saladier / bécher
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des seringues
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1 mixeur
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1 passoire
Recette :
Préparer la solution contenant le jus de pomme et l’alginate de sodium dans un bécher, après avoir pesé l’alginate de sodium sur une balance précise (type laboratoire)
Mixer cette préparation pour bien dissoudre l’alginate dans le jus de pomme et éviter les grumeaux (agglomérats).
Préparer la bain de calcium dans le saladier (ou grand bécher) en pesant précisément la bonne quantité de lactate/ chlorure de calcium
Remplir une seringue avec la solution d’alginate de sodium et de jus de pomme
Laisser tomber goutte par goutte cette solution dans le bain de sodium.
(Il est aussi possible d’obtenir des longs fils, sorte de spaghettis, si on appuie plus longtemps sur la seringue)
Avec l’effet du calcium sur la goutte, elle se durcit en surface, on obtient de petites billes gélifiée en exterieur.
Verser délicatement les billes obtenues dans une passoire et les rincer à l’eau distiller (étape à ne pas laisser de côté).
Nous avons donc réalisé une sphérification basique. Nous remarquons qu’une fois en bouche, si nous croquons dans la partie gélifiée, le jus de pomme liquide sort. La sphérification a donc été réussi puisque nos sphères, aux parois gélifiées, ont bien un cœur liquide, où le gout de la pomme est bien présent.
Petites remarques:
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La pellicule de gel qui se forme instantanément au contact de la solution va s’épaissir, il vaut donc mieux servir tout de suite si on veut garder un cœur liquide.
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Ne pas oublier de bien rincer les billes avant de consommer
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Pour des billes plus rondes, positionnez voitre seringue parallèlement à la surface du bain de calcium, l’écoulement des gouttes sera mieux contrôlé et les billes plus rondes et mieux définies.
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Si possible, laisser reposer un peu la solution d’alginate, cela élimine les bulles d’air.