Molecular Gastronomie - Herve This - Curitiba, 2010

Molecular Gastronomy :
science from cooking (with applications)

Why do we love bad products?
On en trouve jusqu'à 10 mg/kg (teneur maximale réglementaire de 5 µg/kg)

How dangerous is it?
“Estragole (1-methoxy-4—2-propenyl) benzene) has been
demonstrated to be genotoxic and carcinogenic.”
COMMITTEE OF EXPERTS ON FLAVOURING SUBSTANCES (CEFS) 2000

I.E. We should speak of dishes, rather than food

DÉFINITION DE LA GASTRONOMIE
18. - La gastronomie est la connaissance raisonnée de tout ce qui a rapport à l'homme, en tant qu'il
se nourrit.
Son but est de veiller à la conservation des hommes, au moyen de la meilleure nourriture possible.
Elle y parvient en dirigeant, par des principes certains, tous ceux qui recherchent, fournissent ou
préparent les choses qui peuvent se convertir en aliments.
Ainsi, c'est elle, à vrai dire, qui fait mouvoir les cultivateurs, les vignerons, les pêcheurs, les
chasseurs et la nombreuse famille des cuisiniers, quel que soit le titre ou la qualification sous
laquelle ils déguisent leur emploi à la préparation des aliments.
La gastronomie tient :
A l'histoire naturelle, par la classification qu'elle fait des substances alimentaires ; A la physique,
par l'examen de leurs compositions et de leurs qualités ; A la chimie, par les diverses analyses
et décompositions qu'elle leur fait subir ; A la cuisine, par l'art d'apprêter les mets et de les
rendre agréables au goût ; Au commerce, par la recherche des moyens d'acheter au meilleur
marché possible ce qu'elle consomme, et de débiter le plus avantageusement ce qu'elle
présente à vendre ; Enfin, à l'économie politique, par les ressources qu'elle présente à l'impôt,
et par les moyens d'échange qu'elle établit entre les nations.

The various forms of « gastronomy »

I propose this way:
1. Molecular Gastronomy
2. Why Molegular Gastronomy
is not Molecular Cooking
3. Technology
4. Tomorrow, Note by Note
Cooking?

Molecular Gastronomy ?
No particular science. Our ambition
is not original

1988 :
Creation
of
Molecular
Gastronomy
• 1. Explore “definitions” and “precisions”
• 2. Explore the art component of cooking
• 3 . Explore the social component of cooking

What should we study?
The most frequent first (because there
are good scientific reasons)

One example : what is extracted from a
plant tissue and how ?

Always have very long
« Materials
and Methods » sections
Anne Cazor
Christine Liénard
David Trihn
Emma Lefevre
Mireille Bramant
Agathe Souffrin
Sidarin Phana
Elisa Chiquet
Alice Guerez
Meihing Chaan
Alan Luna
Alan Luna
Charlotte Poplawskij
Gaëlle Sicaud
Loïc Raban
Sara Skoglund
Pardon à ceux que j’oublie!

Exploring complex systems? By
order of magnitudes

Water and three saccharides :
glucose, fructose, sucrose

Hydrolysis of sucrose
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36
temps (h)
concentration(mmol/L)
Saccharose
Glucose
Fructose

Dehydration of reducing sugars
CH2OH
C
CH
HC
HC
CH2OH
O
HO
OH
OH
O
CH2OH CH2OH
OH
HO
OH
H+ O
CH2OH CH2OH
OH2
+
HO
OH
O
CH2OH
CH2OHHO
OH
+
O
CH2OH
CH2OHHO
OH
+
H+
O
CH2OH
CHOHHO
OH
O
CH2OH
CHOHO
OH
O
CH2OH
CHO
OH
-H20
OHOH2C CHO
HMF
-H2O

Necessary modeling
t = 0 t t+dt
Sc(0) Sc(t) Sc(t) – k1
Sc(t) – k2
Sc(t)
Gc(0) Gc(t) Gc(t) + k2
Sc(t) – k3
Gc(t) – k4
Gc(t)
Fc(0) Fc(t) Fc(t) + k2
Sc(t) – k5
Fc(t) – k6
Fc(t)
0 HMFc(t) HMFc(t) + k4
Gc(t) + k6
Fc(t) –k7
HMFc(t)
0 Sb(t) Sb(t) + k1
Sc(t) – k2
Sb(t)
0 Gb(t) Gb(t) + k3
Gc(t) + k2
Sb(t) – k4
Gb(t)
0 Fb(t) Fb(t) + k5
Fc(t) + k2
Sb(t) – k6
Fb(t)
0 HMFb(t) HMFb(t) + k7
HMFc(t) + k4
Gb(t) + k6
Fb(t)
Sc
Gc
Fc
HMFc
S
G
F
k1
k2
k3
k6
k5
k7
k6
k4
k2
k4
Saccharose
Glucose
Fructose
HMF
Saccharose
Glucose
Fructose
k1
k2
k3
k6
k5
k7
HMF
k6
k4
k4

For example:
sucrose extraction

A frequent curve
0
10
20
30
40
50
60
-5 0 5 10 15 20 25
a*
b*
0 h
19 d
16 d
14 d
13 d
12 d9 d
7 d
142 h
96 h
72 h
48 h
24 h
9 h
6 h
3 h
1 h
0.5 h

One compound, at start
b* = -5,1869a* + 2,4616
R2
= 0,9989
0
2
4
6
8
10
-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5
a*
b*
0.5
24
9
6
3
1water
O
OHHO
OHHO
O
HO
galacturonic acid

The influence of light!
0
10
20
30
40
50
60
-5 0 5 10 15 20 25
a*
b*
0.5 h1 h
3 h
5 h7 h
9 h
72 h
142 h
24 h
48 h
142 h
72 h
48 h
24 h

C(t) = k . m(t) . c
C(t) = C1(t) + C2(t)
dt
tdm
e
dt
tdm t )()( 21
−= −
)(
)(
1
2
tm
dt
tdm
α=
αα
α α
+−
+
+−
+−
=
−−
11
)(
)( 11
1
tt
eeaa
tm
m1(0) = 0, i.e. a1 = -1/(-1+α).
α
ααα αα
+−
−++−
−=
−−−
1
)( 2211
2
aaeaeae
tm
ttt

Same kind of questions
Audrey Tardieu,
Alice Guerez,
Sidarin Phana,
Elisa Chiquet,
Lauriane Jugé,
Bastien Néel,
Bich-Tuy Doan,
Delphine Bayon,
Jérôme Bosano,
Emma Lefevre

Diffusion ?
1 mm 1 mm
1 mm1 mm

Possible..., but
L
H
r
D
unité
« eau »
unité « model
oignon »
unité
« canal »
di
d
x
z
onion unit
z
d
d

Open questions: what a pleasure !

A new goal
canal cellules milieu aqueux
D1
k1 k2
k3 k4
k5
k5
k5
D3
D6
D5
D4
D2
D7
k6
k7
k8

Obvious effects
Camille Gremillet, Johannie Martin, Juan Valverde…

N
N
N
N
H
H O
H
O O
O
O
H H
C57H76MgN4O5
Mol. Wt.: 921,54
Mg
Chlorophyll a
N
N
N
N
H
H O
H
O O
O
O
H H
Mg
OH
Chlorophyll b
Chlorophyll doesn't exist

N
N N
N
R
H
H
OH
O
O
H H
Mg
COOCH3
NH
N HN
N
R
H
H
OH
O
O
H H
COOCH3
Mg2+
Pheophytinization?

all trans Beta Carotene
15 - cis Beta Carotene
But there are other pigments

OH
HO
Lutein : (3R, 3'R, 6'R) Beta, Epsilon Carotene, 3, 3' diol
OH
HO
O
O
Violaxanthin : (3S, 5R, 6S, 3'S, 5'R, 6'S) - 5, 6, 5', 6' - Diepoxy - 5, 6,5', 6', tetrahydro - beta, beta Carotene - 3, 3' diol.
OH
HO
O
OH
Neoxanthin : (3S, 5R, 6R, 3'S, 5'R, 6'S) - 5', 6' Epoxy - 6,7 didehydro - 5, 6, 5', 6' - tetrahydro - beta, beta Carotene - 3, 5, 5 ' - triol

b. c.a.
125
124
123
122
121
120
119
118
H*value(au)
14121086420
number of measurement
H_M1
H_M2
H_M3
What is « green »?

0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
Absorbance(au)
800700600500400
Wavelength (nm)
Pheo_a
Pheo_b
'b-Car'
Chl_a
Chl_b
Lut
6x10
-6
4
2
0
MolarConcentration
Pheo a Pheo b b- Car Chl a Chl b Lut
C_gelagri
C_classique
C_hybride
Calculation...

Minguez-Mosquera, M. I.; Garrido-Fernandez, J. J Agric Food Chem 1989, 37, 1-7.
Razungles, A. J.; Babic, I.; Sapis, J. C.; Bayonove, C. L. J Agric Food Chem 1996, 44, 3821-
3825.
HCl (g)
O
R
OH
O
R
OH
H
Cl
OH
R
OH
Cl
HCl
Robust validations

0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
RelativeOpticDensity(au)
11001000900800700600500
Distance (pixels)
'Red Profile'
'Green Profile'
'Blue Profile'
Grey Profile
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
-0.02
Amplitude
1400120010008006004002000
Wavelength,
-0.010
0.000
0.010
Residuals,
current
peak
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
PeakArea(au) 0.200.150.100.050.00
Concentration (g/L)

Valverde, J.; This, H., 1H NMR Quantitative Determination of Photosynthetic
Pigments from Green Beans (Phaseolus vulgaris L.). J. Agric. Food Chem. 2008,
56, (2), 314-320.
But this is much better

Now, culinary phenomena can be
studied :
• blanchissement
• température
• durée
• refroidissement
• ajout de sel
• acidité
• cuisson par micro-ondes
• très hautes pressions

3. Pigment Analysis
0
10
20
30
40
90
135
180
0 min
1 min
3 min
5 min
7.5 min
11 min
15 min
-a*
b*
Hue Angle
126
124
122
120
118
116
114
112
Hueanglevalue(degrees)
14121086420
Cooking time (min)
Average_Hue
For example, duration of cooking

3. Pigment Analysis
6x10
-6
4
2
0
MolarConcentration
Pheo a Pheo b b- Car Chl a Chl b Lut
C_T0
C_T5
C_T10
C_T15
C_T20
C_T25
C_T30

Binding physics (organisation) and
chemistry (content)?

Cliché J. Lacour, INRA Theix
Gels

And some other colloidal systems

Line
dispersed
in column
Gas Liquid Solid
Gas Gas
(not a
disperse
system)
Liquid
aerosol
Solid
aerosol
Liquid Foam Emulsion Suspension
Solid Solid foam Gel Solid
suspension
Simple colloidal systems

Edmond Goblot, Traité de logique,
Armand Colin, 1918, p. 18
« Pour l'Algèbre de la logique, ses inventeurs n'ont
certainement jamais songé à y voir autre chose qu'une
notation des concepts, relations et opérations
élémentaires dont s'occupent le logiciens et ne se
font aucune illusion sur la différence qui sépare de la
découverte d'une vérité l'invention d'une notation
propre à l'exprimer quand elle sera découverte.
D'ailleurs, la notation peut conduire à la
découverte, comme cela est arrivé constamment en
algèbre. A des concepts généraux et abstraits, qui,
sans le secours d'aucun signe, ne seraient aucunement
maniables, et qui sont lourds et incommodes à manier
au moyen des mots du langage vulgaire, l'algèbre de la
logique, comme l'algèbre ordinaire, substitue des
symboles concrets et réguliers qui se prêtent à
des combinaisons infinies et ramène de
laborieuses opérations de l’esprit à de très
faciles opérations de plume ».

Lavoisier AL, Considérations générales sur la dissolution des
métaux dans les acides, Mémoires de l’Académie des sciences,
1782, p. 492 (repris dans les Œuvres, t. III)
« Pour mieux faire sentir […] l’état de la question, et pour
présenter aux yeux, sous un même coup d’œil, le
résultat de ce qui se passe dans les dissolutions
métalliques, j’ai construit des espèces de
formules, qu’on pourrait prendre d’abord pour des
formules algébriques, mais qui ne dérivent point des
mêmes principes ; nous sommes encore bien loin de
pouvoir porter dans la chimie la précision
mathématique, et je prie en conséquence, de ne
considérer les formules que je vais donner que comme
de simples annotations, dont l’objet
est de soulager les opérations de
l’esprit ».

Four symbols :
• / : dispersed into
• + : coexistence of phases, mixture
• @ : inclusion
• σ : superposition (according to x,y,z)
Four kind of phases :
• G : gas
• W : solution
• O : oil
• S1, S2, … : solids
Hervé This, 2003, La gastronomie
moléculaire, Science des aliments, Vol. 23,
N°2, 187-198.
CDS Formalism

Here, as 10 – 6
< R < 10 -4
Mayonnaise = O/W [10 – 6
,10 -4
]

And at this scale
PdT = (S1/W)/S2 [R < 10-6
]

The possibility of adding
information
1. Quantities : Ax …
2. Scale limits: [x, y]
3. Kinetic information : Ax(t)
4. etc.

595595 /WOWO WE
→+
200..1tt),*374(6 /WO =+
100/)100(70100/)100(3050..0 /)( ttt WOG −−= +

• Fonds brun, Fonds blanc, Fonds de volaille, Fonds de gibier, Fonds, ou fumet de poisson, Fonds de poisson au
vin rouge, Essence de poisson, Essences diverses, Glaces diverses, Glace de viande, Glace de volaille, Glace de
gibier, Glace de poisson, Roux brun, Roux blond, Roux blanc, Sauce espagnole, Sauce espagnole maigre, Sauce
demi-glace, Jus de veau lié, Velouté, ou sauce blanche grasse, Velouté de volaille, Velouté de poisson, Sauce
parisienne, Sauce suprème, Sauce béchamel, Petites sauces brunes composées, Sauce bigarade, Sauce
bordelaise, Sauce bourguignonne, Sauce bretonne, Sauce aux cerises, Sauce aux champignons, Sauce
charcutière, Sauce chasseur, Sauce chaud-froid brune, Sauce chaud-froid pour canards, Sauce chaud-froid
pour gibier, Sauche chaud-froid tomatée, Sauce chevreuil, Sauce Colbert, Sauce diable, Sauce Diane, Sauce
duxelles, Sauce estragon, Sauce financière, Sauce aux fines herbes, Sauce genevoise, Sauce Godart,Sauce
grand-veneur, Sauce gratin, Sauce hachée, Sauce hachée maigre, Sauce hussarde, Sauce italienne, Jus lié à
l’estragon, Jus lié tomaté, Sauce lyonnaise, Sauce Madère, Sauce matelote, Sauce moelle, Sauce moscovite,
Sauce Périgueux, Sauce périgourdine, Sauce piquante, Sauce poivrade ordinaire, Sauce poivrade pour gibier,
Sauce au Porto, Sauce portugaise, Sauce provençale, Sauce régence, Sauce Robert, Sauce romaine, Sauce
rouennaise, Sauce salmis, Sauce tortue, Sauce venaison, Sauce au vin rouge, Sauce zingara, Petites sauces
blanches, composées et de réductions, Sauce Albuféra, Sauce américaine, Sauce anchois, Sauce Aurore, Sauce
Aurore maigre, Sauce bavaroise, Sauce béarnaise, Sauce béarnaise tomatée, dite sauche Choron, Sauce
béarnaise à la glace de viande, dite Sauce Foyot ou Sauce Valois, Sauce Bercy, Sauce au beurre, dite Sauce
bâtarde, Sauce Bonnefoy, ou Sauce bordelaise au vin blanc, Sauce bretnne,Sauce canotière, Sauce aux câpres,
Sauce cardinal, Sauce aux champignons, Sauce Chantilly, Sauce Chateaubriand, Sauce chaud-froid blanche
ordinaire, Sauce chaud-froid blonde, Sauce chaud-froid Aurore, Sauce chaud-froid au vert-pré, Sauce chaud-
froid maigre, Sauce Chivry, Sauce à la crème, Sauce aux crevettes, Sauce currie, Sauce currie à l’Indienne, Sauce
diplomate,Sauce écossaise, Sauce estragon, Sauce aux fines herbes, Sauce groseilles,Sauce hollandaise, Sauce
homard, Sauce hongroise,Sauce aux huîtres, Sauce indienne, Sauce ivoire, Sauce Joinville, Sauce Laguipierre,
Sauce livonienne, Sauce maltaise, Sause marinière,Sauce matelote blanche, Sauce Mornay, Sauce mousseline,
dite Sauce Chantilly, Sauce mousseuse, Sauce moutarde, Sauce Nantua, Sauce New-burg avec le homard cru,
Sauce New-burg avec le homard cuit, Sauce noisette, Sauce normande, Sauce orientale, Sauce paloise, Sauce
poulette, Sauce ravigote, Sauce régence pour poissons et garnitures de poissons, Sauce régence pour
garnitures de volailles, Sauce riche, Sauce Rubens, Sauce Saint-Malo, Sauce smitane, Sauce Solférino, Sauce
Soubise, ou Coulis d’oignon Soubie, Sauce Soubise tomaté, Sauce Souchet, Sauce tyrolienne, Sauce tyrolienne à
l’ancienne, Sauce Valois, Sauce vénitienne, Sauce Véron, Sauce villageoise, Sauce Villeroy, Sauce Villeroy
soubisée, Sauce Villeroy tomatée, Sauce vin blanc, Sauces anglaises chaudes, Sauce aux airelles, Sauce Albert,
Sauce aux aromates, Sauces au beurre à l’anglaise, Sauce aux câpres, Sauce au céleri, Sauce au chevreuil, Sauce
crème à l’anglaiise, , Sauce crevettes à l’anglaise, Sauce diable, Sauce écossaise, Sauce au fenouil, Sauce aux
groseilles, Sauce homard à l’anglaise, Sauce aux huîtres, Sauce brune aux huîtres, Sauce aux oeufs à l’anglaise,
Sauce aux oeufs au beurre fondu, Sauce aux oignons, Sauce au pain, Sauce au pain frit, Sauce persil, Sauce
persil pour poissons, Sauce aux pommes, Sauce au Porto, Sauce au raifort chaude, Sauce Réforme, Sauce sauge
et oignons, Sauce Yorkshire, Sauces froides, Sauce aïoli, ou Beurre de Provence, Sauce andalouse, Sauce
bohémienne, Sauce Chantilly, Sauce génoise, Sauce gribiche;, Sauc groseille au raifort, Sauce italienne, Sauce
mayonnaiqe, Sauce mayonnaise collée, Sauce mayonnaise fouettée, à la Russe, Sauces mayonnaises diverses,
Sauce mousquetaire, Sauce moutarde à la crème, Sauce raifort aux noix, Sauce ravigote, ou Vinaigrette, Sauce
rémoulade, Sauce russe, Sauce tartare, Sauce verte, Sauce Vincent, Sauce suédoise, Sauces froides anglaises,
Sauce Cambridge, Sauce Cumberland, Sauce Gloucester, Sauce menthe, Sauce Oxford, Sauce raifort
Is it useful?

The corpus : 451 sauces
Name Minimum culinary
recipe
Derived
from
Formula Reduced
formula
Compuls
ory
indredie
nts
Possibili
ties
Exclud
ed
ingredi
ents
africain
e
(3) oignons,
tomates, poivron,
ail, bouquet garni,
basilic, paprika,
cuire qques min, vin
blanc, réduction
fond de veau lié,
cuire 15 min,
brunoise de zestes
de citronfond de
veau lié
fond de
veau lié
(S1 + S2 +
S3 + S4 +
S5+ (E/S)) /
E
(S + (E /
S)) / E
aïoli • ail broyé
avec huile,
pomme de
terre, lait,
jaunes
d’œufs
• (3) ail, jaune
d’œuf, huile
d’olive, jus
de citron,
sel, poivre
Aïoli
aïoli
H / E
H/ E
H / E
H / E
Ail,
huile,
sel,
poivre
jaunes
d’œuf (1,
3),
pomme
de terre
(1), lait
(1), jus
de
citron
(3)
Etc.

Why 23 categories only?
• Possible Categories :
• W
• O
• O/W
• W/O
• S/W
• (W/S) /W
• (G + O) / W
• (O + S) / W
• (O + (W/S)) / W
• (S + (W/S)) / W
• (O + ((G+O)/W)) / W
• (G + O + S) / W
• (O + S + (W/S)) / W
• (O + S + (G/W)) / W
• (O + S + ((G + O) / W)) /W
• …
• I do not see in the list :
• (G + (W/S))/W…
H. This, 14 types de sauces, Pour la Science,
Fev. 2004, 6.

Historical reasons?
Nombre
0
50
100
150
200
250
-500 0 500 1000 1500 2000
Date de publication

• D0 :
• object of dimension 0,
• Dots:
• D1 :
• Objects of dimension 1,
• lines :
• D2 :
• Plane, sheets :
• D3 :
• cubes :
The objects

/ : random dispersion
+ : double distribution
σx, σy, σz, : superposition in the various directions
of space
@ : for inclusions
And all necessary operators.
Hence formulas such as (D3AσzD3B) kσx, lσy, mσz
And operators

5 Mastications 100 Mastications
Universality through the teeth?

The two formalism can meet
(D1,1(W1/S1)@D1,2(W2/S2))/D3 D0(W1)@D0(W2/S1)/
D2(W3/S2)
D1(S)/D3
Hervé This, Formal description for formulation, in International Journal for
Pharmaceutics (accepted for publication).

And gels are now different
D3/D3 D0/D3

But the real question…
{formula}
{Physical systems}
{Chemical and physical
properties: odorant
release, taste molecule
release, optical
properties…}

Why Molegular Gastronomy is
not Molecular Cooking
> G->Decay_Products;
In this mechanism, Gp can be considered as the coloured
compound in a different physical (opaque) precursor
configuration from which the colouring compound G is
formed. kc and kp are the reaction rate constants for the
conversion and the degradation reaction, respectively.
Based on the fundamental rules of chemical kinetics, this
reaction mechanism can be cnverted into a set of
differential equations:
> restart;
> EQ1:= diff(Gp(t),t)=-kc*Gp(t);
> EQ2:= diff(G(t),t)=kc*Gp(t)-kd*G(t);
> EQ3:= diff(DP(t),t)=kd*G(t);
> pdsolve ({EQ1,EQ2,EQ3},{Gp(t),G(t),DP(t)});

• "Un bon moyen pour
atteindre la vérité, c'est de
préférer l'expérience à
n'importe quel
raisonnement, puisque
nous sommes sûrs que
lorsqu'un raisonnement
est en désaccord avec
l'expérience il contient une
erreur, au moins sous une
forme dissimulée. Il n'est
pas possible, en effet,
qu'une expérience sensible
soit contraire à la vérité.
Et c'est vraiment là un
précepte qu'Aristote
plaçait très haut et dont la
force et la valeur
dépassent de beaucoup
celles qu'il faut accorder
à l'autorité de n'importe
quel homme au monde«
• Galilée (1564-1642)

• "La philosophie est écrite dans
ce livre immense
perpétuellement ouvert
devant nos yeux (je veux dire
l'univers), mais on ne peut le
comprendre si l'on n'apprend
pas d'abord à connaître la
langue et les caractères dans
lesquels il est écrit. Il est
écrit en langue
mathématique et ses
caractères sont des
triangles, des cercles, et
d'autres figures géométriques,
sans l'intermédiaire desquels
il est humainement impossible
d'en comprendre un seul mot".

Science
(« natural phylosophy »),
it is
looking for mechanisms of
phenomena
using the
« scientific method » !

Our
initial
programme
was
faulty!
•1. Etudier les recettes
•2. Etudier les dictons…
•3. Inventer des plats nouveaux
•4. Introduire de nouveaux

Cooking :
Love, power, money…
Art
Technique

2005 :
the three objectives
of Molecular
Gastronomy
• 1. Explore “definitions” and
“precisions”
• 2. Explore the art component of
cooking
• 3 . Explore the social component of
cooking
Hervé This, 2005, Molecular Gastronomy, British Journal of Nutrition, Volume 93,
Supplement 1, April 2005.

Technology: improving
technique

Invention is nothing,
but
there is nothing except invention!

1.1. Full egg
1.2. Shell alone
1.3. Yolk and
white out of the
shell but not
mixed
1.4. Mixed yolk
and white
1.5. Yolk alone
1.6. White alone

1 Nothing
2. Gas
3. Water
4. Oil
5. Solid
6. Ethanol
7. Acid
8. Alkali
9. Heat
Let’s now add
something

• Points de dénaturation : [i], [ii]
• ProtéinesTempératures de dénaturation
• Du blanc : Ovotransferrine61°C
• Ovomucoïde70°C
• Lysosyme75°C
• Ovalbumine84,5°C
• Globuline92,5°C
• Du jaune :
• LDL70°C
• HDL72°C
• livetine alpha70°C
• livetine bêta80°C
• livetine gamma62°C
• Phosvitineplus de 140°C
• jaune complet : 65-70°C (parce que LDL)
•
[i] Biochemical basis for the properties of egg white, Eunice Li-Chan and Shuryo Nakai, in
Critical reviews in Poultry Biology, 1989, 2 (1) 21-58.
• [ii] M Thapon et M. Bourgeois, L’oeuf et les ovoproduits, Tec et Doc Lavoisier, Paris, 1994.
Denaturation temperatures

But then…
• Eggs at 61°C
• Eggs at 62°C
• Eggs at 63°C
• Eggs at 64°C
• Eggs at 65°C
• Eggs at 66°C
• Eggs at 67°C
• Eggs at 68°C
• Eggs at 69°C
• …

1.5.6. Alcool
• Yolk alone
Thenard of yolk : see Thenard
of white

1.4.3.9. Lavoisier (extreme royales)

1.6.2.2. Chaptal (raw preparation for
wind crystals)

1.6.3.2.9. Vauquelin (microwave cooked
preparation for wind crystals)

Molecular Cooking
New tools
New ingredients
New methods

The various kinds of technology
1 : local
2 : global, with science

Simple disperse systems
Line
dispersed
in column
Gas Liquid Solid
Gas Gas
(not a
disperse
system)
Liquid
aerosol
Solid
aerosol
Liquid Foam Emulsion Suspension
Solid Solid foam Gel Solid
suspension

CDS formalism
Four symbols :
• / : dispersed into
• + : coexistence of phases, mixture
• @ : inclusion
• σ : superposition (according to x,y,z)
Four kind of phases :
• G : gas
• W : solution
• O : oil
• S1, S2, … : solids
Hervé This, 2003, La gastronomie
moléculaire, Science des aliments, Vol. 23,
N°2, 187-198.

One dish among one infinity
• Let’s choose one formula:
•((G+O+S1) / W) / S2.
• And let’s decide for a lobster dish

Faraday of lobster
((G+S1+O) /W) /
S2

November 2003 :
the « Pianocktail»

With this microreactor,
500 000 000 000 possibilities

The analysis of some « transfers »
Quelques nouveautés
Décoction de poivre gélifiée, utilisation en assaisonnement d’acide citrique,
tartrique…, foisonnement de pâtes à base de viande ou de poisson, pain fait à partir
d’une solution aqueuse puis séché, objets obtenus par l’application du formalisme «
Soit un xxx », préservation du sel (et des autres corps de même nature) par de la
matière grasse (enrobage de composés hydrosolubles dans la matière grasse), ollis,
raviolis à cœur liquide, sens dessus dessous, cristallisations dirigées, œufs de 100
ans et d’anti-cent ans, inclusions multiples, salades de l’Abbé Nollet, éclipses de
goût, viande soudée, damiers bi- et tridimensionnels, conglomèles, vide et plein,
fibrés, Fourier, alternances, Obernai de beurre, de chocolat, de foie gras, de fromage,
béarnaise du XXI e siècle, beurre blanc de chocolat, de foie gras, de fromage, beurre
Chantilly, canard à la Brillat-Savarin, caramels de fructose, de glucose, de lactose,
chocolat Chantilly, confitures raffermies aux sels de calcium, contraste simultané des
goûts, cristaux de vent, demi glaces de légumes, deux goûts à partir d’un seul, Gibbs
de foie gras, de beurre, de chocolat, de fromage, Liebig de beurre, de chocolat, de
foie gras, de fromage, doubles aspics, doubles cuissons (144 possibilités), effet Pastis,
Faraday de homard et ses cousins en nombre infini (par application du formalisme
CDS), foie gras Chantilly, fromage Chantilly, gelées diffusées, glace et sorbets à
l’azote liquide, Kientzheim de beurre, de chocolat, de foie gras, de fromage, sauces
confortables, macération d’enzymes protéolytiques, Maillard contrôlés, Vauquelin,
Pasteur, Braconnot, Avogadro, Baumé, Chaptal, Chevreul, Gay-Lussac, Geoffroy,
Ourisson, Maillard, Mendeleiev, Peligot, Thenard, Vaucanson, Wöhler, Wurtz, oeufs
à x °C, oeufs brouillés parfaits (à x°C), sel glace, soufflés micro-ondés, velouté
mousseux…

1. Sans utilisation de
connaissance nouvelle
1.1.
Technologie locale
1.2
Technologie
globale
2. Avec utilisation de
connaissances nouvelles : Technologie
fondamentale
1.1.1
Introduction de
nouveaux outils
pour faire les
mêmes opérations
que classiquement
1.1.2
Introduction de
nouveaux
ingrédients pour
faire les mêmes
opérations que
classiquement
1.1.3
Introduction de
nouvelles
méthodes pour
faire les mêmes
opérations que
classiquement
1.1.4
Résolution d’un
problème
technique
1.2.1
Généralisation
(sans science)
- Transfert
entre champs (sans
science)
1.2.2
Applications
d’idées générales
introduites par
ailleurs
1.2.3
Introduction de
nouveaux outils,
ingrédients,
méthodes, pour
faire les mêmes
opérations que
1.2.4 Introduction
de nouveaux
outils, ingrédients,
méthodes pour
faire des
opérations pas
encore faites
2.1 Mise en œuvre de lois
classiques
2.2. Généralisation (avec science)
2.3 Transfert entre champs (avec
science)
2.4 Rationalisation, en restant sur
des idées anciennes
2.5 Mise en œuvre d’un
formalisme
2.6 Application d’une idée
théorique nouvelle, création de concept

http://www.pierre-gagnaire.com
Hervé.this@paris.inra.fr

Is it possible to
change ?
How?
Do we want it?

1 M3
of whipped white with one egg !

Anne Cazor, Hervé This, Sucrose, Glucose and Fructose Extraction in Aqueous Carrot Root
Extracts Prepared at Different Temperatures by Means of Direct NMR Measurements, Journal of
agricultural and food chemistry , 2006, 54, 4681-4686 (10.1021/jf060144i).
All ingredients are mixture

O
HO OH
HO OH
HO
glucose
HO
OH
HO OH
HOO
fructose
OH
OH
HO
O
HO
O
OH
OH
HO
HO
O
sucrose
NH2
O
OH
alanine
NH2 O
OH
O
HO
aspartic acid
NH2 O
NH2
O
HO
asparagine
OH
O
HO
O
OH
malic acid
O
OH
acetic acid
O
OH
H2N
gamma aminobutyric acid
NH2
O
H2N
O
OH
glutamine
O
O-
O
-O
succinate
NH2
O
OH
alanine
NH2
OH
O
HO
threonine
HO
ethanol
NH2
O
HO
valine
NH2
O
HO
leucine
NH2
O
OH
isoleucine
COOH
HO
HO
(E)
(E)
(E)
(E)
(E) (E)
(E)
(E)
(Z)
(E)
(Z)
HO
O
H

What if the mixture is not convenient?

Compounds are added
+ OH
OH
HO
O
HO
O
OH
OH
HO
HO
O
sucrose

Then, lets cook « note by note »

En l’an 2000…
«Messieurs,
Je vous remercie d’avoir bien voulu nous inviter à votre
banquet. […] Par là, vous avez voulu affirmer cette
alliance indissoluble de la science et de l’industrie, qui
caractérise les sociétés modernes.
Est-il nécessaire de vous rappeler les progrès accomplis par
vous pendant le siècle qui vient de s’écouler? La
fabrication de l’acide sulfurique et de la soude
artificielle, le blanchiment et la teinture des étoffes, le
sucre de betterave, les alcaloïdes thérapeutiques, le gaz
d’éclairage, la dorure et l’argenture, et tant d’autres
inventions, dues à nos prédécesseurs? Sans surfaire
notre travail personnel, nous pouvons déclarer que les
inventions de l’âge présent ne sont certes pas moindres.
[…]
Mais, quelque considérables soient ces progrès, chacun de
nous en entrevoit bien d’autres : l’avenir de la chimie
sera, n’en doutez pas, plus grand encore que son passé.
Laissez-moi vous dire à cet égard ce que je rêve : il est
bon d’aller en avant, par l’acte quand on le peut, mais
toujours par la pensée.»
Avoid the mistakes of the past!

« Dans ce temps-là, il n’y aura plus dans le monde ni
agriculture, ni pâtres, ni laboureurs : le problème de
l’existence par la culture du sol aura été supprimé par
la chimie! Il n’y aura plus de mines de charbon de terre,
ni d’industries souterraines, ni par conséquent de grèves
de mineurs! Le problème des combustibles aura été
supprimé, par le concours de la chimie et de la physique.
Il n’y aura plus ni douanes, ni protectionnisme, ni
guerres, ni frontière arrosées de sang humain ! »

« Mais revenons à nos moutons, je veux dire à la chimie.
Qui dit source d’énergie calorifique ou électrique, dit
source d’énergie chimique. Avec une telle source, la
fabrication de tous les produits chimiques devient facile,
économique, en tout temps, en tout lieu, en tout point
de la surface du globe.
C’est là que nous trouverons la solution économique du
plus grand problème peut-être qui relève de la chimie,
celui de la fabrication des produits alimentaires. En
principe, il est déjà résolu : la synthèse des graisses et
des huiles est réalisée depuis quarante ans, celle des
sucres et des hydrates de carbone s’accomplit de nos
jours, et la synthèse des corps azotés n’est pas loin de
nous. Ainsi le problème des aliments, ne l’oublions pas,
est un problème chimique. Le jour où l’énergie sera
obtenue économiquement, on ne tardera guère à
fabriquer des aliments de toutes pièces, avec le carbone
emprunté à l’acide carbonique, avec l’hydrogène pris à
l’eau, avec l’azote et l’oxygène tirés de l’atmosphère. »

« Un jour viendra où chacun emportera pour se nourrir sa
petite tablette azotée, sa petite motte de matière grasse,
son petit morceau de fécule ou de sucre, son petit flacon
d’épices aromatiques, accommodées à son goût
personnel ; tout cela fabriqué économiquement et en
quantités inépuisables par nos usines ; tout cela
indépendant des saisons irrégulières, de la pluie ou de la
sécheresse, de la chaleur qui dessèche les plantes, ou de
la gelée qui détruit l’espoir de la fructification ; tout cela
enfin exempt de ces microbes pathogènes, origines des
épidémies et ennemis de la vie humaine.
« Ce jour-là, la chimie aura accompli dans le monde une
révolution radicale, dont personne ne peut calculer la
portée ; il n’y aura plus ni champs couverts de moissons,
ni vignobles, ni prairies remplies de bestiaux. L’homme
gagnera en douceur et en moralité, parce qu’il cessera de
vivre par le carnage et la destruction des créatures
vivantes. »

Tartaric acid: wonderful
acidity!

Glucose :
(S) (S)
O
OH OH
OH
OH
CH2OH
1
23
4
5
6 HC
C
(R)
C
(S)
C
(R)
C
(R)
C
(S)
O
OH
HO
OH
OH
OH
H
(S) (R
)
O
OH
O
H
OH
OH
CH2OH
forme alpha forme bêta

Glycerol, onctuosityof wines (6-20 g/L) :

Healthy?… (3g/L)!
OH
O
O
HO
R1
OH
R2
O
OR
OH
OH
HO
anthocyanines (forme flavylium) R1,R2 =H, OH, OCH3
R=H, acétyl, p-coumaryl,
caffeoyl

Socially accepted... but beware
hygienists!

Children love it
O
OH
OH
OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
OH
OH
O
O
saccharose
β-D-fructofuranosyl-α-D-glucopyranoside

Should we fear fructose
dianhydrides ?

Aldéhydes, C O2
N H3 et SH2 (Cystéine)
Base de Schiff
Mélanoïdines
Hydroxyméthylfurfural
DÉSHYDRATATION
Réductone
Réarrangements
++
Ose ou oside réducteur
Aldosam ine
(Heyns)
C étosam ine
(Am adori)
PRODUITS D'AMADORI
ou
Acide am iné
Acide am iné
Déhydroréductone
+ 2 H+
+ 2 e
Produits de scission
(Pyruvaldéhyde, glyoxal,
hydroxyacétone, etc...)
RÉTROALDOLISATION,
β-SCISSION
DÉGRADATION
DE STRECKER
POLYMÉRISATION
Acide am iné
ÉNOLISATIONS
Acide am iné
Acide am iné
Aldim ines
+
R o CH O R 1 NH 2
R2
R o
C
N
H
R1
R3
O
O
CH 2OH
O
NH RH
OH
OH
HO
OH
CH 2OH
H
OH
OH
OH
HO
OH
RH N
R2
R3
OH
OH
H 2O
Shoud we be
afraid?

A microstructure has to be organized

And in Hong
Kong,
24 April 2008

The first fully « note by note » dish

More about it :
• Séminaires de gastronomie moléculaire : troisièmes jeudis du mois, 16
heures, rue Jean Ferrandi, Paris 75015
• Ateliers expérimentaux du goût : http://crdp.ac-
paris.fr/artsculture/gout.htm
• Ateliers de gastronomie moléculaire, herve.this@inapg.fr
• Cours de Gastronomie moléculaire :
clemence.wegscheider@inapg.fr
• Journées françaises de gastronomie moléculaire :
herve.this@inapg.fr
• International Workshops on Molecular Gastronomy,
herve.this@inapg.fr
• Institut des hautes du goût, de la gastronomie et des arts de la
table (IHEGGAT), http://www.iheggat.com

Remember :
Molecular Gastronomy
Is not
Cooking

Vive la gourmandise éclairée !
herve.this@paris.inra.fr

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Notas del editor