Tradotto da Francesca Nuzzo.
Le sfere di alginato sono tanto utili nelle lezioni di chimica quanto nella gastronomia molecolare.
La gastronomia molecolare è una nuova tendenza dell’alta cucina, con cuochi che offrono ai loro clienti nuove e particolari esperienze culinarie, usando azoto liquido, gel e schiume. Una delle tecniche più note è l’uso di sfere di alginato contenenti svariati succhi di frutta o spezie. Nonostante non frequentiate ristoranti stellati, potreste esservi imbattuti in tali sfere, nel bubble tea.
Il bubble tea, inventato a Taiwan negli anni ‘80 e diffusosi dall’Asia Orientale ai Paesi Occidentali, è una bevanda a base di tè contenente anche gelatine di frutta, sfere di tapioca o alginato, riempite di succo di frutta o sciroppo.
Osservare il comportamento delle sfere di alginato può essere affascinante e può essere usato per lo studio applicato delle scienze.
In questo articolo, mostriamo come le sfere di alginato possono essere sfruttate per insegnare in modo accattivante vari concetti scientifici. Abbiamo dimostrato come creare delle sfere di alginato e descritto tre esperimenti tipo, ognuno dei quali può essere svolto in un’ora: una reazione acido-base, la chemiluminescenza con reazioni di ossidoriduzione e la convenzione termica con effetto termo cromatico.
in soluzione di cloruro di
sodio (nessuna
polimerizzazione)
Immagine per gentile
concessione di Nicola Graf
Le sfere di alginato si creano quando una soluzione acquosa di alginato (figura 1) entra in contatto con una soluzione contenente ioni calcio, formando una pellicola di alginato di calcio (figura 2). L’alginato è un lungo polisaccaride che, in presenza di ioni bivalenti, come il calcio, polimerizza, creando un gel insolubile in acqua.
in CaCl2 (polimerizzazione)
Immagine gentilmente
concessa da Nicola Graf
Quando i liquidi entrano in contatto, si forma alginato di calcio gelatinoso, in cui la soluzione di alginato é racchiusa all’interno di sfere. Se altri composti sono aggiunti alla soluzione di alginato, come spezie, coloranti o indicatori, vengono anch’essi incapsulati.
Sebbene l’indicatore sia all’interno delle sfere, la membrana di alginato può scambiare l’idrossido o lo ione idronio (protoni idratati) tra il contenuto delle sfere e il liquido circostante. Cambiando il valore del pH della soluzione circostante, mediante aggiunta di un acido o di una base, cambierà anche il pH del liquido all’interno delle sfere, e di conseguenza muterà il colore dell’indicatore.
Così come gli indicatori possono essere usati in aula, gli estratti di cavolo rosso o ravanello, sensibili al pH, potrebbero essere usati in casa.
Le sfere di alginato possono essere usate per spiegare il fenomeno della luminescenza, semplicemente aggiungendo un composto luminescente alla soluzione di alginato prima che si formino le sfere. Un modo facile per ottenere ciò, è usare la riboflavina (vitamina B2) che fluoresce negli UV. Nonostante si possa usare la riboflavina pura, si può anche estrarla dal cibo, come dalla crema istantanea in polvere, che la contiene.
Estrarre la riboflavina (opzionale):
Creare delle sfere luminiscenti:
Aggiungere, alla soluzione di alginato, un inchiostro termocromatico può aiutare a spiegare il fenomeno della convenzione. In Giappone, uno speciale inchiostro termico, un lattone del cristal violetto (da non confondere con gli inchiostri termici delle stampanti termiche), è usato in fisica per descrivere fenomeni legati al calore.
Le sfere di alginato si muoveranno mostrando la convenzione: saliranno, in quanto meno dense, quando scaldate, e affonderanno, perché nuovamente più dense, quando raffreddate. Contemporaneamente, le sfere di alginato cambieranno colore, dimostrando come la convenzione è associata a cambi di temperatura.
Parte di questo lavoro è stata sovvenzionata dal progetto Teaching Enquiry with Mysteries Incorporated (TEMI) (Peleg et al., 2015), supportato dall’Unione Europea all’ interno del 7th Framework Programme for Research Funding "Science in Society", Grant Agreement No. 321403.