Comportamento de fase do molho cacio e pepe
(arxiv.org)- Cacio e pepe é um molho simples feito apenas com queijo, pimenta e água com amido, mas durante o aquecimento as proteínas do queijo tendem a se agregar, formando facilmente a Mozzarella Phase, que toma conta de todo o molho
- Em experimentos que variaram a proporção entre queijo e água, a concentração de amido e a temperatura, o amido apareceu como a variável-chave que determina a estabilidade contra a agregação do queijo
- Quando o amido fica abaixo de 1% da massa do queijo, grandes grumos se formam com facilidade; ao aumentar o amido, a temperatura de início da agregação sobe e o tamanho dos grumos diminui
- Mantendo o amido fixo em 1% e variando a proporção de proteínas do queijo, surgiu uma binodal curve que separa a região homogênea da região de agregação, reproduzida qualitativamente por um modelo de energia livre mínima
- O trisodium citrate evita agregação visível a partir de 2% ou mais da massa do queijo, mas não é um ingrediente tradicional e pode enfraquecer o sabor do queijo, então a escolha divide opiniões
O problema físico por trás de ingredientes simples
- Cacio e pepe é uma massa tradicional da região italiana do Lácio, em que o macarrão é envolvido em um creme feito de queijo pecorino, pimenta e água misturada com amido
- A lista de ingredientes é curta, mas a mistura de queijo com água se separa facilmente quando aquecida, e o molho pode ser arruinado por grandes grumos de queijo
- Temperaturas altas favorecem a desnaturação e a agregação das proteínas do queijo, por isso é importante não misturar a água fervendo diretamente ao queijo e deixar esfriar um pouco antes
- Quando se usa apenas água, grandes grumos aparecem por volta de 65°C, e esse estado é chamado de Mozzarella Phase
- A água do macarrão contém um pouco de amido, então reduz mais a formação de grumos do que água comum, e a água de massa “risottata”, em que o amido foi concentrado por redução, faz os grumos praticamente desaparecerem
Concentração de amido e a Mozzarella Phase
- O experimento usou Pecorino Romano DOP e observou misturas em que queijo e água com amido foram combinados em proporção de massa 1:1, variando a temperatura e a concentração de amido
- O amido foi dissolvido em água, aquecido para gelatinizar e depois resfriado à temperatura ambiente antes de ser misturado ao queijo
- A mistura foi aquecida em banho-maria com temperatura controlada por um equipamento sous vide, e em cada temperatura foram retiradas amostras em placas de Petri para fotografia
- A temperatura foi aumentada em 5°C por etapa de amostragem, e a água evaporada era reposta em cada fase
- O grau de agregação foi quantificado detectando os grumos de queijo nas fotos, aproximando-os por elipses e usando o eixo maior como aggregate size
- Quanto maior a concentração de amido, mais estável o molho se mantém
- Os grumos só aparecem em temperaturas mais altas
- O tamanho médio dos grumos diminui
- A ocorrência da Mozzarella Phase é suprimida
- O amido torna o molho mais homogêneo e menos sensível a erros de controle de temperatura durante o preparo
O limite de fase criado pela proporção de proteína do queijo
- Também foi feito um experimento com a concentração de amido fixada em 1% em relação à água, variando a quantidade de água com amido misturada a 50 g de queijo
- Nessas condições, foi possível evitar a Mozzarella Phase observada em parte dos experimentos anteriores
- Para avaliar o efeito da proteína que conduz a agregação, a composição nutricional do Pecorino Romano DOP foi usada para converter a concentração de queijo em fração mássica de proteína ϕ
- Os resultados mostraram uma binodal region entre a área de mistura homogênea e a área em que aparecem agregados maiores
- A forma da binodal pôde ser ajustada como uma parábola, com o ponto mínimo um pouco abaixo da fração mássica de proteína 0.134, correspondente à mistura 1:1 de água e queijo
- Isso indica que, com frações mássicas de proteína mais baixas ou mais altas, o molho pode continuar bem misturado mesmo em temperaturas elevadas
- Os grumos acima da binodal permaneceram dinamicamente estáveis durante o experimento, e não foi observado coarsening com crescimento acentuado
- Como se trata de uma emulsão sem active chemical reaction, isso provavelmente se deve a dynamics de ripening muito lentas, e não a um mecanismo do tipo Turing
Separação de fases do molho vista por um modelo mínimo
- O modelo simplifica o sistema como uma mistura binária de proteínas do queijo e um effective solvent que inclui água, amido, sal e lipídios
- O queijo contém proteínas casein e whey, e dentro da faixa de temperatura do experimento parte das proteínas whey sofre desnaturação
- A densidade de energia livre usa a forma de Flory-Huggins e inclui a fração mássica de proteína ϕ, o parâmetro de interação χ e o tamanho relativo n
- Para que duas fases coexistam, o potencial químico de troca e a pressão osmótica precisam ser iguais em cada uma delas
- A partir da binodal obtida experimentalmente, foram inferidos χ(T) e n(T) para cada temperatura, e esses valores foram usados para reconstruir a binodal curve
- O aumento de χ pode estar ligado à desnaturação e agregação induzidas pelo aquecimento nas proteínas whey, além do aumento das interações entre whey e micelas de casein e entre as próprias micelas
- O aumento de n pode estar relacionado à desnaturação do whey ou à formação de complexos proteicos mediados por amido
- Embora esse modelo simples não corresponda exatamente à microestrutura real, ele captura as principais características do comportamento de fase observado
Trisodium citrate como estabilizante alternativo
- O trisodium citrate é amplamente usado na indústria de alimentos como emulsificante e pH buffer, podendo quelar íons de cálcio e alterar as interações entre proteínas
- Como o cálcio tem papel importante na agregação das proteínas casein, o trisodium citrate é eficaz para estabilizar molhos à base de laticínios
- O experimento misturou queijo e água em 1:1 e adicionou trisodium citrate em 1%, 2% e 3% da massa do queijo
- Abaixo de 2%, o molho não foi estabilizado o suficiente e, embora em temperaturas mais altas do que sem estabilizante, ainda surgiram grumos que tomavam o sistema inteiro, com características da Mozzarella Phase
- Com 2% ou mais, não surgiram agregados de tamanho visível e o molho permaneceu muito estável
- Com amido, pequenos agregados ainda podem permanecer, mas com trisodium citrate a transição para um molho completamente estável é mais nítida
- O efeito é forte, mas foge da receita tradicional e pode deixar o sabor do queijo um pouco mais apagado
Uma receita otimizada cientificamente
- O sucesso do cacio e pepe depende fortemente de acertar a proporção entre amido e queijo
- Se o amido ficar abaixo de 1% do peso do queijo, é fácil surgirem os grandes grumos desagradáveis correspondentes à Mozzarella Phase
- Se o amido passar de 4%, o molho endurece ao esfriar e fica difícil de comer
- Em testes de sabor e textura, a faixa ideal de amido foi de 2 a 3%
- Um exemplo para duas pessoas com bastante fome é o seguinte
- massa 300 g
- queijo 200 g
- amido 5 g
- dissolver o amido em 50 g de água, aquecer e gelatinizar até ganhar viscosidade e ficar quase transparente
- Só a água do macarrão não contém amido suficiente para estabilizar o molho
- Também dá para usar água de massa “risottata” com amido concentrado, mas como é difícil controlar a quantidade final de amido, medir o amido em pó diretamente é mais preciso
- Recomenda-se acrescentar 100 g de água ao gel de amido já gelatinizado, deixar esfriar e então adicionar o queijo, batendo no liquidificador até ficar homogêneo
- Queijo ralado à mão pode ter partículas de tamanhos diferentes, então bater junto com a solução de amido facilita obter um molho mais uniforme
- A pimenta pode ser tostada previamente na frigideira para realçar sabor e aroma
- Como alternativa, para 200 g de queijo, pode-se dissolver 5 g de trisodium citrate em 150 g de água, mas esse não é um ingrediente tradicional e pode alterar o sabor e a textura do queijo
- A massa deve ser cozida em água levemente salgada até ficar al dente, reservando um pouco da água antes de escorrer
- Depois de escorrida, a massa deve esfriar por no máximo cerca de 1 minuto para que o calor excessivo não desestabilize o molho
- No experimento, o aquecimento foi feito lentamente de 50°C até 95°C ao longo de cerca de 40 minutos para reduzir o kinetic effect, mas esse nível de controle não é prático na cozinha, então o importante é reduzir o choque térmico
- O molho estabilizado mantém a textura mesmo ao ser reaquecido na frigideira, e pode reduzir o risco de grumos ou separação mesmo em torno de 80~90°C
Perguntas em aberto e possibilidades de expansão
- O estudo quantifica que o amido aumenta a homogeneidade da mistura de queijo com água e pode elevar a estabilidade até temperaturas próximas do ponto de ebulição da água
- Diferentemente do amido, o trisodium citrate quela íons de cálcio para impedir a agregação de proteínas e produz uma transição mais brusca de um molho com separação de fases para uma emulsão homogênea
- Ainda é preciso analisar com mais detalhe como a forma dos grumos de queijo muda conforme a concentração de amido
- O fenômeno em que, com mais amido, o queijo deixa de formar uma Mozzarella Phase que atravessa o sistema inteiro e passa a formar vários agregados pequenos pode ser tratado por um modelo que inclua explicitamente pelo menos três espécies
- Um modelo mais detalhado pode incluir dois estados de proteína, o effective solvent, micelas de casein e agregados proteicos de tamanhos diferentes
- Um modelo multicomponente exigirá mais experimentos para estimar a dependência com a temperatura dos parâmetros de interação e de tamanho
- O efeito do amido sobre os parâmetros efetivos e sobre a viscosidade, assim como a possibilidade de partículas de pimenta atuarem como núcleos de agregação, também seguem como temas para análise futura
1 comentários
Comentários do Hacker News
O segredo dos restaurantes que fazem o cacio e pepe tradicional é emulsionar o molho com água do cozimento da massa
Mas ela não é igual à água de macarrão usada em casa. Em casa, mesmo cozinhando 500 g de massa em 5000 g de água com 50 g de sal, na proporção clássica, sai muito pouco amido; já os restaurantes usam a mesma água de massa o dia inteiro ou até a semana inteira, cheia de amido que saiu de outras massas
Para obter o mesmo efeito de emulsão, dá para adicionar amido de milho ou farinha e elevar a concentração para mais de 1%, ou, de forma mais eficiente, preparar separadamente só uma pequena porção em outra tigela, ou simplesmente usar outro emulsificante
Primeiro é preciso dissolvê-lo em um pouco de água fria, e então adicioná-lo à água quente da massa. O amido desejado é a amilopectina, e o amido de batata cerosa funciona melhor do que o amido de milho [1]
[1] https://www.researchgate.net/figure/Amylose-and-amylopectin-...
O truque são duas coisas: cozinhar a massa em pouquíssima água no estilo pasta risottata e depois emulsionar vigorosamente o molho com esse líquido rico em amido
Se fizer direito, você não descarta água nenhuma
https://www.youtube.com/watch?v=ZN8g_ZNAJcg
Coloco um pouco de manteiga e azeite no molho, cozinho a massa com o mínimo possível de água e termino no molho com um pouco da água restante. Orecchiette fica especialmente bom, o molho adere muito bem e fica com uma textura bem sedosa
Massas italianas clássicas e simples com queijo, como cacio e pepe ou carbonara, são gostosas demais para acabar em uma mordidinha; têm que ser servidas em uma tigela grande
O diagrama de fases é excelente. Dá a sensação de elevar bastante o padrão dos livros de culinária
Se não conseguem explicar com um diagrama por que escolheram aquela proporção de ingredientes, não sei por que eu deveria acreditar que produziram o molho ideal
Para ser justo, o livro do McGee também é isso que eu fiz, só que com um esforço muito maior. É um trabalho de resumir artigos de ciência dos alimentos em um parágrafo
O que sempre é divertido em tratar culinária como ciência é que os reagentes precisam ser ajustados em tempo real, a olho e pelos sentidos. Se você quiser usar a quantidade certa de um vinagre de maçã de uma marca desconhecida, no fim vai ter que fazer uma titulação em tempo real com a boca
E nem quero começar a falar da variação entre produtores de ovos. A lecitina da Clara parece pelo menos 10% mais forte que a da Number 4, e ela também tolera melhor carinho
Vale dar uma olhada em Ratio, que apresenta algumas receitas-padrão em proporções e dá dicas de variação. Também recomendo Lateral Cooking, que começa pela forma mais simples e explica variações e adições de ingredientes como um espectro
Em extração de café, especialmente no pour over, existe muito interesse por uma abordagem física, mas sou um pouco cético quanto ao rigor da área e ao quanto isso realmente leva a um café mais gostoso
Serious Eats, ChefSteps e What’s Eating Dan já publicaram muitas receitas baseadas em pesquisa e acompanhadas de ótimos gráficos
Por exemplo, um atleta pode fazer “Bend it like Beckham” sem entender física
Na culinária também foi assim: muito antes de a química chegar para explicar, o conhecimento popular já sabia que é bom salgar os ovos batidos antes de mexer uma omelete. Enquanto isso, os céticos estavam fazendo omeletes piores
Lugares como Serious Eats investigam mais a fundo, mas gosto muito da abordagem com diagrama de fases. Parece combinar especialmente bem com coloides estabilizados, como maionese, sorvete e vinagrete
Além de adicionar mais amido, uma solução perfeitamente viável é polvilhar um pouco de citrato de sódio sobre o queijo antes de colocá-lo na frigideira
É o sal de sódio do ácido cítrico, um aditivo alimentar comum, e dá para comprar barato na Amazon. Ele melhora as propriedades de derretimento do queijo, evitando inteiramente o problema do amido. Na prática, é como fazer um Velveeta de pecorino
Basta colocar uma pitada bem pequena de bicarbonato de sódio, usando dois dedos, em 1 colher de chá a 1 colher de sopa de suco de limão ou de outro cítrico. Esses ingredientes químicos especiais vendidos na Amazon podem até enganar sobre o conteúdo
O citrato de sódio já está presente nos cítricos, e o bicarbonato ajuda a neutralizar a acidez que pode deixar o sabor mais agressivo. Também é um bom truque colocar uma pitada de bicarbonato em sopa de tomate caseira para reduzir a acidez do tomate e misturá-la melhor com leite ou creme
1 colher de sopa de vinho branco também pode ter um grande efeito em molho de queijo
O ponto interessante nos molhos para massa é que, em geral, a quantidade de amido necessária não combina bem com a quantidade de água de cozimento recomendada para a massa
Se você usar pouca água, seus amigos italianos vão reclamar, então o truque de adicionar amido separadamente é a abordagem certa e fica bem mais estável
Sei que, com pouca água, a massa tende a grudar e que uma fervura forte em bastante água reduz isso, mas mexer já resolve também
A massa fica melhor, cacio e pepe fica mais fácil, e o custo de energia relacionado à massa também cai
Se você quer encontrar a receita perfeita e descobrir a proporção ou temperatura ideal, mudar a configuração um fator de cada vez funciona, mas não é o melhor método
Vale a pena dar uma olhada em planejamento de experimentos (DoE)
Gosto que este artigo tenha entrado no subgrupo Soft Condensed Matter no arXiv
Como deveria ser
O fim dos agradecimentos também termina com “por consumir os resíduos das amostras”
Também queria ver um estudo que considerasse o grau de maturação do pecorino
Quanto mais maturado e seco o pecorino, mais fácil parece ser emulsionar direito e menor o risco de empelotar
Vou ficar bravo se isso não ganhar um Ig Nobel
Não é nível de “Homosexual Necrophilia in the Mallard Anas Platyrhynchos”
Já fiz muito cacio e pepe ao longo dos anos e, para mim, o melhor vídeo sobre esse tema é o do Ethan Chlebowski. Os vídeos do Ethan Chlebowski em geral são realmente excelentes
https://www.youtube.com/watch?v=10lXPzbRoU0