Zoe, a fellow in our live presentations department, answers audience questions having to do with chemistry in the kitchen, such as which homemade breads are superior (chemically speaking). This Pulsar podcast is brought to you by #MOSatHome. We ask questions submitted by listeners, so if you have a question you'd like us to ask an expert, send it to us at sciencequestions@mos.org.

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JONATHAN: From the Museum of Science in Boston, this is Pulsar, a podcast where experts answer questions from you, our audience. I'm your host, Jonathan, and recently, we asked our audience if you had any chemistry questions. We found that many of your questions had the same theme, chemistry in the kitchen.

So today, I'm joined by Zoe, a museum educator, to talk about kitchen chemistry. Hi, Zoe.

ZOE: Hi, thanks for having me, and mainly my background falls on the chemistry side. I am not much of a cook. I'm sure people who know me would be very amused to hear me talking about cooking.

But I do think it's a really interesting way of thinking about chemistry because it's so applicable to our daily lives.

JONATHAN: All right, so we're gonna dive right into these questions and I thought that for the sake of organisation, I'd organize them a little bit like we were eating a meal.

So for our first question, I want you to imagine we're about to enjoy an appetizer salad and we have a question about emulsifiers. How does mustard or any other emulsifier prevent salad dressing from separating?

ZOE: Yeah, so in order to understand the answer to this question, you wanna think about why is the salad dressing separating in the first place.

And that's because you generally have two different ingredients that aren't mixing like oil and water. That's classic, everyone knows that oil and water don't mix. And the reason why is because they're called polar and nonpolar substances, the molecules basically have their electrons arranged differently and that means that they don't like to mix with each other.

Now, an emulsifier belongs to a group of things called surfactants. They're really just a class of molecules that have both a polar and nonpolar end to them. So it's kind of the best of both worlds. It can kind of act like a bridge in between the polar liquid and the nonpolar liquid.

So when you mix that in, it can help them mix with each other. So yes, it includes things like mustard as we said, but it also includes egg yolk. Egg yolk is a really good emulsifier. In fact, that's how you make mayonnaise, you have oil, you have water, you add egg yolk, and you mix it all together and that's what mayonnaise is.

But another surfactant that's not so much relevant to cooking is actually soap. Soap is really good at forming a bridge between water and greasy oils. So that's why so helps you wash those oils off of your hands when you pair it up with water.

JONATHAN: Okay, so this is typically as far as I get into a meal before I start to crave dessert.

So for our second question, why do cookies get either flat and crisp or fluffy and chewy?

ZOE: We skip straight to dessert. Okay, so this brings two concepts into play, which is leaveners and gluten. Leaveners, they're things that make the batter or the dough rise. So for example, if you're making bread you can use yeast to make your dough rise, yeast would be the leavener.

However, if you're making cookies, you're likely to use something more like baking powder, baking soda. Now, if you have a lot of the leavener, then your cookies will be a lot fluffier. If you don't have as much, they'll probably be flatter. The next part of this puzzle is the gluten because the gluten is what gives the dough structure.

I mean, you can create all the gas in the world with your leavener, but you need something to hold that gas as the difference between just blowing into the air versus blowing into a balloon. You need something to capture the gas and hold it. So that's what the gluten does.

And if you mix your mixture a lot, you're going to create a lot of gluten, that's going to make your cookies a lot chewier. If you mix it as little as possible, then you're going to get a more delicate structure to your cookie. And that's why things like, for example, if you're making cake, the recipe will probably tell you mix it just enough to combine the ingredients and then stop mixing.

JONATHAN: Something else you mentioned when you were talking about leaveners was that you can use either baking soda and baking powder. And we have a question about what is the difference between those two and can they be substituted for each other?

ZOE: Yeah, this is a really an age old question when it comes to baking, the name sound almost exactly the same.

So what's the difference really? And this kind of comes back to the idea of acids and bases. When you think about acids and bases, those are two different kinds of compounds that can react together. Baking soda is a base. Specifically, it's sodium bicarbonate, that's the name of the molecule.

And when you add baking soda to a recipe, you're typically also adding an acid for it to react with, maybe vinegar. Baking soda and vinegar is a really classic science experiment, but more likely you might be adding lemon juice or buttermilk. Those are acidic ingredients that might react with your basic baking soda.

And when you add those together, the chemical reaction starts to happen and one of the products of that reaction is a gas, carbon dioxide, and that is what's going to make your baked goods start to fluff up and rise. So that's baking soda. When it comes to baking powder though, this is where things get a little more complicated.

Baking powder actually has baking soda in it. It's part of baking soda, but it also has another ingredient, which is an acid, a powdered acid. So this is really useful when you have a recipe that you don't want to add something like lemon juice or buttermilk to where you're not adding a separate acid.

In this case, you can just have the acid and the base right there in one ingredient and when you mix them into the batter and they get wet, then they will start to react right there. I will say though, the main takeaway here is that they are not the same and you should not substitute one for the other.

JONATHAN: Yeah, okay.

ZOE: That's a bad idea.

JONATHAN: Right, all right, so now that we have completed dessert, we can go back to the main course and talk a little bit about what's the best way to preserve nutrients when cooking vegetables?

ZOE: Yeah, this is an interesting question.

It's one that's been explored quite a bit because there's a few different types of nutrients. For example, vitamins and minerals. Minerals are things like sodium, calcium, potassium, those are the different metals, elements that our bodies need in order to do things like say build stronger bone in the case of calcium.

Vitamins on the other hand are larger molecules and those molecules, they're very important for our bodies. But they're a little harder to preserve when you're cooking because they can break down when they're exposed to heat and they can also sometimes dissolve in water. So the minerals are going to be easier to preserve, the vitamins are where it gets a little dicey.

Now, it's actually kind of complicated when it comes to, is it better to cook them a certain way or is it better to just eat them raw, etc. Because some vitamins will be damaged by cooking, but other vitamins can actually be enhanced. So the kind of key takeaway when it comes to cooking vegetables is usually there isn't a huge difference between different ways of cooking them in terms of nutrient loss and regardless of whether some are a little better than others.

It's just important to eat vegetables in general. So if you're eating one kind of vegetable and you lost some vitamin C, eat a different kind that's higher in vitamin C and everything should balance out in the end.

JONATHAN: Yeah, two vegetables that I very much enjoy eating, but others don't necessarily enjoy when I eat are onions and garlic. We have a question here, why is it that onions and garlic make your breath so stinky?

ZOE: Garlic and onions belong to a family called the allium family, which includes shallots and leeks as well, they all have a lot of sulfuric compounds in them. In particular, there's a compound called allyl methyl sulfide, which seems to be the main culprit behind bad breath.

That particular molecule is more present in garlic and onions than in much other things and that is what you're going to be smelling. And drinking something to wash them away, flossing, brushing your teeth, mouthwash, that can be one of the best ways to kind of reduce that.

JONATHAN: Over the course of this extended social distancing, baking bread has become really trendy.

And based on sort of my limited research, it appears that sourdough is sort of the pinnacle of home baking. What are some key differences between sourdough and say your average French bread roll.

ZOE: So sourdough can be a little easier to make in some senses because you don't need to go and buy dried up yeast at the grocery store in order to make it.

Your typical bread recipes, you need to go to the grocery store, find your dry active yeast in the little packets or jars and then add that to your recipe in order to get the leavening we talked about earlier. However, what I have personally noticed is that yeast is in very high demand right now.

So sourdough bread is very appealing because you don't need to buy that yeast. Sourdough bread actually takes advantage of the yeast that's floating around in the air because yeast really is all around us. So you can take those little airborne fungi and kind of work them into what's called a sourdough starter, which is essentially just some flour and water.

Now, if you managed to keep feeding your starter over time, you can kind of develop a colony of these yeast. And after a while, you should have something that's very reliable when it comes to getting your bread to rise. However, it can take some time and effort in order to get your sourdough starter to a place that's actually going to work.

JONATHAN: And so, does that mean that every sourdough loaf has sort of its own character because it's its own combination of different yeast strands?

ZOE: I would think so. There is one particular type of yeast that does the most as far as baking, people call it baker's yeast or brewers yeast, it's the same kind of yeast that's used to brew alcohol.

So depending on the starter, you might get a slightly different flavor in your sourdough bread.

JONATHAN: All right, you had sort of mentioned this in your introduction and I wanna talk about it just a little bit before we wrap up. The kitchen is sort of a really interesting place to explore chemistry.

I'm wondering if you could reflect on that a little bit more of how we can use our kitchen to explore these early chemistry principles.

ZOE: Sure, so I do think it's worth noting that long before we had fancy labs where we did very controlled chemistry, people were taking advantage of these reactions.

Back in the ancient times, people were figuring out that they could grind up wheat and add flour and water together and they would get bread. So these kinds of reactions, hooking proteins together into a gluten network or finding ways to make your dough rise, those are things that have been around for a long time.

And they're examples of chemistry that you don't need a lab, per say, to do and they can really benefit us.

JONATHAN: Awesome, that's great. Thank you so much for stopping by and talking about it a little bit.

ZOE: Absolutely, thanks for having me.

JONATHAN: And thank you to our audience. If you'd like to have one of your questions answered by a visiting expert or a Museum of Science educator, you can email them to sciencequestions@mos.org. If you enjoyed this episode of Pulsar, don't forget to subscribe on the Apple Podcast app or on Spotify as well as leaving a rating or a review for us.

And please visit mos.org/sciencematters to support MOS at home. That's it for this episode of Pulsar, join us again soon.




JONATHAN: Desde el Museo de Ciencias de Boston, esto es Pulsar, un pódcast donde expertos responden las preguntas de nuestros oyentes. Soy su anfitrión, Jonathan, y hace poco les preguntamos a nuestros oyentes si tenían preguntas relacionadas con la química. Descubrimos que muchas de sus preguntas se relacionaban con lo mismo: la química en la cocina.

Por eso hoy nuestra invitada es Zoe, una educadora del museo, para hablar de la química en la cocina. Hola, Zoe.

ZOE: Hola, gracias por invitarme; mis estudios se relacionan sobre todo con la química. No soy una gran cocinera. Estoy segura de que quienes me conocen hallarán gracioso oírme hablar de cocina.

Pero pienso que es una manera muy interesante de pensar en la química, porque la aplicamos mucho en nuestra vida cotidiana.

JONATHAN: Muy bien; vamos entonces a empezar ya mismo a responder estas preguntas, e imaginé que, por motivos de organización, sería bueno ordenarlas de manera similar a cómo comeríamos una comida.

Así que, para empezar, quisiera que te imaginaras que estamos a punto de comer, como aperitivo, una ensalada. Y tenemos una pregunta sobre emulsionantes. ¿Cómo evita la mostaza o cualquier otro emulsionante que el aderezo de la ensalada se separe?

ZOE: Sí, para entender la respuesta a esta pregunta debemos pensar primero que nada en por qué el aderezo de la ensalada se separa.

Y el motivo de ello es que generalmente tenemos dos ingredientes distintos que no se mezclan, como el aceite y el agua. Ese es un clásico, todo el mundo sabe que el aceite y el agua no se mezclan. Y la razón de ello es que se les llama sustancias polares y no polares, lo que significa que los electrones de sus moléculas están dispuestos de manera diferente, lo que hace que no se mezclen entre sí.

Ahora, los emulsionantes pertenecen a un grupo llamado tensoactivos. Se trata de moléculas que tienen un lado polar y otro no polar. Digamos que tienen lo mejor de ambos mundos. Pueden actuar como puente entre el líquido polar y el no polar. Así que cuando las agregas, eso puede hacer que se mezclen entre sí.

O sea, sí, incluye cosas como la mostaza, como ya mencionamos, pero también incluye la yema de huevo. La yema de huevo es un gran emulsionante, de hecho, así es como se prepara la mayonesa; tenemos aceite, agua, agregamos yema de huevo y los mezclamos y así es como obtenemos mayonesa.

Pero otro tensoactivo que no es tan relevante para la gastronomía es el jabón. El jabón es muy bueno como puente entre el agua y los aceites grasosos. Es por ello que te quita los aceites de las manos cuando te las lavas al combinarlo con agua.

JONATHAN: Muy bien, habitualmente es aquí hasta donde llego durante una comida antes de que se me antoje el postre.

Nuestra segunda pregunta: ¿por qué las galletas quedan planas y crujientes o blandas y gomosas?

ZOE: Saltamos directamente al postre. Bien, esto nos remite a dos sustancias, que son los leudantes y el gluten. Los leudantes son sustancias que hacen que la pasta o la masa se levante.

Por ejemplo, si estás haciendo pan puedes usar levadura para hacer que la masa levante; en ese caso la levadura sería el leudante. Sin embargo, si estás haciendo galletas probablemente usarás polvo de hornear o bicarbonato de sodio. Si utilizas mucho leudante tus galletas serán mucho más esponjosas. Si no les pones mucho probablemente saldrán más planas.

La siguiente pieza de este rompecabezas es el gluten, porque el gluten es lo que le da estructura a la masa. Es decir, puedes crear todo el gas que se te antoje usando un leudante, pero necesitas algo que contenga ese gas, ya que esa será la diferencia entre hacer que el gas se disperse en el aire o forme burbujas.

Necesitas algo que capture el gas y lo contenga. Eso es lo que hace el gluten. Y si mezclas mucho la masa de tus galletas, vas a generar mucho gluten, lo que hará que tus galletas sean mucho más gomosas. Y si apenas la mezclas tus galletas tendrán una estructura más delicada.

Y esa es la razón por la cual, por ejemplo, si estás preparando un pastel, la receta probablemente te dirá que mezcles la masa apenas lo suficiente para combinar los ingredientes.

JONATHAN: Otra cosa que mencionaste cuando hablabas de los leudantes fue que se puede utilizar bicarbonato de sodio y polvo de hornear.

Y nos preguntan cuál es la diferencia entre ambos y si pueden utilizarse indistintamente.

ZOE: Sí, esta es una pregunta tradicional cuando hablamos de repostería, ya que sus nombres se parecen mucho entre sí. ¿Cuál es entonces la diferencia? Y esto digamos que nos remite a la idea de ácidos y bases.

Cuando pensamos en ácidos y bases hablamos de dos tipos distintos de compuestos que reaccionan al combinarlos. El bicarbonato de soda es una base, específicamente, bicarbonato de sodio, ese es el nombre de la molécula. Y cuando le añades bicarbonato de soda a una receta normalmente también le agregas un ácido con el que reaccionará, vinagre quizá.

Mezclar el bicarbonato de soda con vinagre es un experimento científico clásico, pero lo más probable es que se lo combine con jugo de limón o leche agria. Esos son ingredientes ácidos que podrían reaccionar con el bicarbonato de soda que utilizas. Y cuando los combinas se inicia la reacción química y uno de los productos de esa reacción es un gas, el dióxido de carbono, y eso es lo que hará que lo que hornees comience a levantarse y quedar esponjoso.

Eso es con respecto al bicarbonato de soda. Cuando hablamos del polvo de hornear, sin embargo, es aquí donde las cosas se complican un poco. El polvo de hornear tiene incorporado bicarbonato de soda. Es en parte bicarbonato de soda, pero también contiene otro ingrediente, que es un ácido, un ácido en polvo.

El polvo de hornear es muy útil cuando tenemos una receta en la que no queremos utilizar jugo de limón o leche agria, en la que no queremos utilizar un ácido separadamente. En este caso podemos tener el ácido y la base juntos en un solo ingrediente y, cuando los mezclas en la masa y se humedecen, en ese momento comenzarán a reaccionar.

Yo diría, sin embargo, que la principal enseñanza aquí es que no son lo mismo y no se debería sustituir uno por el otro.

JONATHAN: Sí, de acuerdo.

ZOE: Esa es una mala idea.

JONATHAN: Muy bien, ahora que hemos terminado el postre podemos volver al plato principal y hablar un poco de cuál es la mejor manera de preservar nutrientes cuando se cocinan verduras.

ZOE: Sí, esa es una pregunta interesante. Es una que ha sido explorada bastante porque existen diferentes tipos de nutrientes. Por ejemplo, vitaminas y minerales. Los minerales son, por ejemplo, el sodio, el calcio, el potasio, esos son los metales, los elementos que nuestro cuerpo necesita para, por ejemplo, construir huesos más fuertes, en el caso del calcio.

Las vitaminas son moléculas más grandes y son muy importantes para nuestro cuerpo. Pero son más difíciles de conservar al cocinarse porque pueden descomponerse cuando son expuestas al calor y a veces también pueden disolverse en agua. Los minerales son más fáciles de conservar. En el caso de las vitaminas ese asunto se vuelve algo más espinoso.

Es realmente complicado cuando se trata de decidir si es mejor cocinar las verduras de cierta manera o si es mejor comerlas crudas, etcétera, porque algunas vitaminas se dañarán con la cocción, pero otras pueden potenciarse, así que la lección que podemos extraer cuando se trata de cocinar verduras es que normalmente no hay una gran diferencia entre las distintas maneras de cocinarlas en lo que respecta a la pérdida de nutrientes, independientemente de que existan algunas mejores que otras.

Lo importante es consumir verduras en general. Por ejemplo, si comes un tipo de verdura y perdiste vitamina C, come otro tipo de verdura que contenga más vitamina C y todo se equilibrará al final.

JONATHAN: Sí, dos verduras que me gusta mucho comer pero que a otros no les gusta que coma son la cebolla y el ajo.

Nos enviaron la siguiente pregunta: "¿Por qué la cebolla y el ajo dan tan mal aliento?"

ZOE: El ajo y la cebolla pertenecen a la familia llamada allium, que también incluye a las escalonias y a los puerros; todos tienen una gran cantidad de compuestos sulfúricos. En particular existe un compuesto llamado alil metil sulfuro que parece ser la causa del mal aliento.

Esa molécula en particular se encuentra en mayores cantidades en el ajo y la cebolla que en muchas otras cosas, y eso es lo que vamos a oler. Y beber algo para eliminarla, usar hilo dental, lavarse los dientes, hacerse enjuagues bucales pueden ser una buena manera de reducir el mal aliento.

JONATHAN: Durante este prolongado periodo de distanciamiento social hornear pan se volvió una tendencia. Y basándome en mis propias limitadas observaciones, diría que parece que la masa fermentada es algo así como el pináculo de la panadería casera. ¿Qué diferencia hay entre la masa fermentada y digamos, un pan francés común?

ZOE: La masa fermentada puede ser algo más fácil de preparar en cierto sentido porque no necesitas ir a comprar levadura deshidratada al supermercado para prepararla. En el caso de las recetas de pan típicas debes ir al supermercado, encontrar levadura deshidratada que viene en paquetes pequeños o frascos y luego agregarla a tu receta para obtener el efecto leudante del que hablamos antes.

Sin embargo, lo que he notado es que la levadura está en muy alta demanda en este momento. Es por ello que el pan de masa fermentada está de moda, porque no tienes que comprar la levadura. La masa fermentada aprovecha la levadura que flota a nuestro alrededor, porque estamos rodeados de levadura.

Así que podemos tomar esos hongos en suspensión y convertirlos en lo que se conoce como un iniciador de masa fermentada, que esencialmente es harina y agua. Ahora, si lograste alimentar a tu iniciador de masa durante un tiempo, puedes desarrollar una colonia de esta levadura y, después de un tiempo, deberías obtener algo muy confiable en lo referente a hacer que tu pan crezca.

Sin embargo, puede llevar algo de tiempo y esfuerzo desarrollar tu masa fermentada hasta el punto en que funcione.

JONATHAN: Entonces, ¿eso quiere decir que todo pan de masa fermentada tiene su propio carácter debido a su combinación particular de distintos tipos de levadura?

ZOE: Diría que sí. Existe un tipo particular de levadura que se destaca por sobre las otras en lo referente a la panadería, a la que llaman levadura de panadería o levadura de cerveza, que es el mismo tipo de levadura que se utiliza para fermentar alcohol.

Así que, dependiendo del iniciador que utilices, podrías obtener un sabor ligeramente diferente en tu pan de masa fermentada.

JONATHAN: Muy bien; mencionaste esto en tu introducción y quisiera hablar un poco al respecto antes de que concluyamos esta entrevista. La cocina es un lugar interesante para explorar la química.

Me pregunto si podrías reflexionar un poco más acerca de cómo podemos usar nuestra cocina para explorar estos principios antiguos de química.

ZOE: Claro, creo que vale la pena notar que mucho antes de que tuviéramos laboratorios suntuosos en los que hacemos química de manera controlada, las personas ya aprovechaban estas reacciones.

En la antigüedad las personas ya se imaginaban que podían moler trigo y combinar harina y agua y obtener pan. Este tipo de reacciones, combinar proteínas para formar una cadena de gluten o descubrir formas de hacer que la masa crezca son cosas que existen desde hace mucho. Y son buenos ejemplos que demuestran que no se necesitan laboratorios para hacer química y que pueden beneficiarnos.

JONATHAN: Fantástico, eso fue genial. Muchas gracias por venir y hablarnos un poco de eso.

ZOE: No hay de qué, gracias por invitarme.

JONATHAN: Y gracias a nuestros oyentes. Si desean que uno de los expertos que nos visitan o un educador del Museo de Ciencias responda sus preguntas, pueden enviárselas por correo electrónico a sciencequestions@mos.org.

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