- Cacio e pepe es una salsa simple hecha solo con queso, pimienta y agua con almidón, pero durante el calentamiento las proteínas del queso tienden a agregarse y a formar una Mozzarella Phase que puede cubrir toda la salsa
- En experimentos que variaron la proporción entre queso y agua, la concentración de almidón y la temperatura, el almidón apareció como la variable clave que determina la estabilidad frente a la agregación del queso
- Si el almidón es menor al 1% de la masa del queso, se forman fácilmente grumos grandes; al aumentar el almidón, sube la temperatura a la que empieza la agregación y disminuye el tamaño de los grumos
- Al fijar el almidón en 1% y variar la proporción de proteínas del queso, apareció una curva binodal que separa la región uniforme de la región de agregación, y pudo reproducirse cualitativamente con un modelo de energía libre mínima
- El trisodium citrate evita la agregación visible a partir de 2% o más de la masa del queso, pero no es un ingrediente tradicional y puede debilitar el sabor del queso, así que su uso divide opiniones
El problema físico detrás de ingredientes simples
- Cacio e pepe es una pasta tradicional de la región italiana de Lacio, en la que se mezcla la pasta con una crema hecha de queso pecorino, pimienta y agua mezclada con almidón
- La lista de ingredientes es corta, pero la mezcla de queso y agua se separa con facilidad al calentarse, y la salsa puede arruinarse por la formación de grandes grumos de queso
- Las altas temperaturas favorecen la desnaturalización y agregación de las proteínas del queso, por lo que es importante no mezclar directamente el agua hirviendo con el queso y dejarla enfriar antes
- Cuando se usa solo agua, aparecen grandes grumos alrededor de 65°C, y a este estado se le llama Mozzarella Phase
- El agua de cocción de la pasta contiene algo de almidón, así que reduce más la formación de grumos que el agua normal, y el agua de pasta tipo “risottata”, concentrada por reducción, casi elimina los grumos visibles
Concentración de almidón y Mozzarella Phase
- El experimento usó Pecorino Romano DOP y observó qué ocurría al mezclar queso y agua con almidón en una proporción de masa 1:1, variando la temperatura y la concentración de almidón
- El almidón se disolvió en agua, se calentó para gelatinizarlo y luego se dejó enfriar a temperatura ambiente antes de mezclarlo con el queso
- La mezcla se calentó en un baño María con temperatura controlada mediante un equipo sous vide, y en cada temperatura se tomaron muestras en placas de Petri para fotografiarlas
- La temperatura se subió en incrementos de 5°C por cada muestreo, y el agua evaporada se repuso en cada etapa
- El grado de agregación se cuantificó detectando los grumos de queso en las fotos, aproximándolos con elipses y usando el eje mayor de la elipse como aggregate size
- Cuanto mayor era la concentración de almidón, más estable se mantenía la salsa
- Los grumos aparecían solo a temperaturas más altas
- El tamaño promedio de los grumos disminuía
- Se suprimía la aparición de la Mozzarella Phase
- El almidón vuelve la salsa más uniforme y la hace menos sensible a errores de control de temperatura durante la cocción
El límite de fase creado por la proporción de proteínas del queso
- También se hizo un experimento fijando la concentración de almidón en 1% respecto al agua y variando la cantidad de agua con almidón mezclada con 50 g de queso
- En estas condiciones se pudo evitar la Mozzarella Phase observada en algunos experimentos anteriores
- Para observar el efecto de las proteínas que impulsan la agregación, se usó la información nutricional del Pecorino Romano DOP y se convirtió la concentración de queso en una fracción de masa proteica ϕ
- Los resultados mostraron la existencia de una región binodal entre una zona de mezcla uniforme y otra en la que aparecen agregados más grandes
- La forma de la binodal pudo ajustarse como una parábola, y su punto mínimo quedó ligeramente por debajo de la fracción de masa proteica 0.134 correspondiente a una mezcla 1:1 de agua y queso
- Esta forma implica que, cuando la fracción de masa proteica es baja o alta, la salsa puede seguir bien mezclada incluso a temperaturas elevadas
- Los grumos por encima de la binodal fueron dinámicamente estables durante el experimento, y no se observó un coarsening importante
- Como se trata de una emulsión sin active chemical reaction, es más probable que esto se deba a dinámicas de ripening muy lentas que a un mecanismo tipo Turing
Separación de fases de la salsa vista con un modelo mínimo
- El modelo simplifica la salsa como una mezcla binaria entre proteínas del queso y un effective solvent que incluye agua, almidón, sal y lípidos
- El queso contiene proteínas casein y whey, y dentro del rango de temperaturas del experimento parte de la proteína whey se desnaturaliza
- La densidad de energía libre usa una forma de Flory-Huggins e incluye la fracción de masa proteica ϕ, el parámetro de interacción χ y el tamaño relativo n
- Para que coexistan dos fases, deben ser iguales tanto el potencial químico de intercambio como la presión osmótica
- A partir de la binodal obtenida experimentalmente, se calcularon de forma inversa χ(T) y n(T) para cada temperatura, y con esos valores se reconstruyó la curva binodal
- El aumento de χ puede estar relacionado con la desnaturalización y agregación de la proteína whey por calentamiento, así como con el aumento de interacciones whey-casein micelle y micelle-micelle
- El aumento de n podría estar relacionado con la desnaturalización de whey o con la formación de complejos proteicos mediada por almidón
- Aunque este modelo simple no corresponde con precisión a la microestructura real, sí capta las características principales del comportamiento de fases observado
Trisodium citrate como estabilizante alternativo
- El trisodium citrate se usa ampliamente en la industria alimentaria como emulsificante y pH buffer, y puede cambiar las interacciones proteicas al quelar iones de calcio
- Como el calcio cumple un papel importante en la agregación de las proteínas casein, el trisodium citrate es eficaz para estabilizar salsas a base de lácteos
- El experimento mezcló queso y agua en proporción 1:1 y añadió trisodium citrate en 1%, 2% y 3% respecto a la masa del queso
- Por debajo de 2% no logró estabilizar suficientemente la salsa, y aunque la agregación aparecía a temperaturas más altas que sin estabilizante, seguía formándose un grumo de escala total del sistema con características de Mozzarella Phase
- A partir de 2% no aparecieron agregados visibles y la salsa se mantuvo muy estable
- Cuando se usa almidón pueden quedar pequeños agregados, pero con trisodium citrate la transición hacia una salsa completamente estable es más marcada
- Su efecto es fuerte, pero se aleja de la receta tradicional y puede apagar un poco el sabor del queso
Una receta optimizada científicamente
- El éxito de un buen cacio e pepe depende en gran medida de ajustar bien la proporción entre almidón y queso
- Si el almidón es menor al 1% del peso del queso, es fácil que aparezcan los grumos grandes y desagradables propios de la Mozzarella Phase
- Si el almidón supera el 4%, la salsa se vuelve rígida al enfriarse y resulta difícil de comer
- En pruebas de sabor y textura, el rango ideal de almidón fue de 2 a 3%
- Un ejemplo para dos personas con buen apetito es el siguiente
- pasta 300 g
- queso 200 g
- almidón 5 g
- disolver el almidón en 50 g de agua, calentarlo y gelatinizarlo hasta que espese y se vuelva casi transparente
- Solo con agua de pasta no hay suficiente almidón para estabilizar la salsa
- También puede usarse agua de pasta “risottata” con almidón concentrado, pero como es difícil controlar la cantidad final de almidón, medir almidón en polvo directamente es más preciso
- Se recomienda añadir otros 100 g de agua al gel de almidón ya gelatinizado, dejarlo enfriar, agregar el queso y mezclar todo en licuadora hasta obtener una mezcla uniforme
- El queso rallado a mano puede tener tamaños de partícula desiguales, así que licuarlo junto con la solución de almidón facilita obtener una salsa más homogénea
- Tostar la pimienta antes en la sartén puede mejorar el sabor y el aroma
- Como alternativa, para 200 g de queso se pueden usar 5 g de trisodium citrate disueltos en 150 g de agua, aunque no es un ingrediente tradicional y puede cambiar el sabor y la textura del queso
- La pasta debe cocerse al dente en agua ligeramente salada, reservar un poco de esa agua y luego escurrirla
- Después de escurrirla, conviene dejarla enfriar hasta 1 minuto para que el exceso de calor no desestabilice la salsa
- En el experimento se calentó lentamente de 50°C a 95°C durante unos 40 minutos para reducir los efectos cinéticos, pero en una cocina ese nivel de control no es práctico, así que lo importante es reducir el choque térmico
- Una salsa estabilizada mantiene su textura incluso si se recalienta en la sartén, y puede reducir el riesgo de grumos o separación incluso a 80–90°C
Preguntas abiertas y posibilidades de ampliación
- El estudio cuantifica que el almidón aumenta la uniformidad de la mezcla de queso y agua y puede elevar su estabilidad hasta temperaturas cercanas al punto de ebullición del agua
- A diferencia del almidón, el trisodium citrate quela iones de calcio para impedir la agregación proteica y produce una transición más abrupta desde una salsa separada por fases hacia una emulsión uniforme
- Hace falta un análisis más detallado para entender cómo cambia la forma de los grumos de queso según la concentración de almidón
- El fenómeno por el cual, al aumentar el almidón, el queso pasa de una Mozzarella Phase que atraviesa todo el sistema a múltiples agregados pequeños podría tratarse con un modelo que incluya explícitamente al menos tres especies
- Un modelo más detallado podría incluir dos estados de las proteínas, el effective solvent, las casein micelle y agregados proteicos de distintos tamaños
- Un modelo multicomponente requerirá más experimentos para estimar la dependencia con la temperatura de los parámetros de interacción y de tamaño
- También quedan por analizar el efecto del almidón sobre los parámetros efectivos y la viscosidad, así como la posibilidad de que las partículas de pimienta actúen como núcleos de agregación
1 comentarios
Opiniones en Hacker News
El secreto de los restaurantes que preparan un cacio e pepe tradicional está en emulsionar la salsa con agua de cocción de la pasta.
Pero no es igual al agua de pasta que se usa en casa. En casa, aunque cuezas 500 g de pasta con la proporción clásica de 5000 g de agua y 50 g de sal, sale muy poco almidón; en cambio, los restaurantes usan la misma agua de pasta todo el día, o incluso toda la semana, y está llena de almidón proveniente de otras pastas.
Para lograr el mismo efecto emulsionante, puedes agregar fécula de maíz o harina para subir la concentración a más de 1%, o, de forma más eficiente, preparar solo una parte por separado en un recipiente pequeño, o directamente usar otro emulsionante.
Primero hay que disolverlo en una pequeña cantidad de agua fría y luego agregar eso al agua caliente de la pasta. El almidón que se busca es amilopectina, y la fécula de papa cerosa funciona mejor que la fécula de maíz [1].
[1] https://www.researchgate.net/figure/Amylose-and-amylopectin-...
El truco son dos cosas: el método de pasta risottata, en el que la pasta se cuece con muy poca agua, y emulsionar la salsa batiéndola con fuerza usando ese caldo cargado de almidón.
Si se hace bien, no se tira nada de agua.
https://www.youtube.com/watch?v=ZN8g_ZNAJcg
Pongo un poco de mantequilla y aceite de oliva en la salsa, cuezo la pasta con apenas el mínimo de agua y luego la termino en la salsa junto con un poco del agua restante. Las orecchiette quedan especialmente bien: la salsa se adhiere perfecto y queda muy sedosa.
Las pastas italianas clásicas y simples con queso, como el cacio e pepe o la carbonara, son tan ricas que no puedes comer solo un bocado y ya; hay que comerlas en un buen tazón grande.
El diagrama de fases es excelente. Siento que eleva muchísimo el estándar de los libros de cocina.
Si no puedes explicar con un diagrama por qué elegiste esas proporciones de ingredientes, no sé por qué debería creer que creaste la salsa óptima.
Para ser justos, el libro de McGee también hace lo mismo que hice yo, pero con muchísimo más esfuerzo: resumir artículos de ciencia de los alimentos en un párrafo.
Lo que siempre resulta interesante al ver la cocina como ciencia es que hay que ajustar los reactivos en tiempo real con la vista y los sentidos. Si quieres usar la cantidad correcta de vinagre de manzana de una marca que no conoces, al final tienes que titularlo en tiempo real con la boca.
Ni me hagan hablar de las variaciones entre productores de huevos. El contenido de lecitina de Clara parece al menos 10% más fuerte que el de Number 4, y además tolera mejor que la acaricien.
Vale la pena ver Ratio, un libro que presenta varias recetas estándar en forma de proporciones y da pistas para variarlas. También recomiendo Lateral Cooking, que empieza con la forma más simple y explica las variaciones o adiciones de ingredientes como un espectro.
En la extracción de café, especialmente en pour-over, hay mucho interés por el enfoque físico, pero soy un poco escéptico sobre el rigor de ese campo y hasta qué punto realmente lleva a un café más rico.
Serious Eats, ChefSteps y What’s Eating Dan han publicado muchas recetas basadas en investigación y acompañadas de gráficos excelentes.
Por ejemplo, un deportista puede hacer un “Bend it like Beckham” sin entender física.
En cocina también, mucho antes de que la química llegara a explicarlo, el conocimiento popular ya sabía que convenía salar los huevos batidos antes de revolver una omelette. Mientras tanto, los escépticos estaban haciendo omelettes peores.
Sitios como Serious Eats profundizan más, pero me encanta el enfoque del diagrama de fases. Parece especialmente adecuado para coloides estabilizados como mayonesa, helado o vinagreta.
Además de agregar más almidón, otra solución totalmente válida es espolvorear un poco de citrato de sodio sobre el queso antes de ponerlo en la sartén.
Es la sal sódica del ácido cítrico, un aditivo alimentario común, y se consigue barato en Amazon. Mejora las propiedades de fundido del queso y evita por completo el problema del almidón. En la práctica, es como hacer un Velveeta de pecorino.
Basta con agregar una pizca muy pequeña de bicarbonato de sodio, tomada con dos dedos, a entre 1 cucharadita y 1 cucharada de jugo de limón u otro cítrico. Los ingredientes químicos especiales que venden en Amazon podrían no ser exactamente lo que dicen.
El citrato de sodio ya está presente en los cítricos, y el bicarbonato neutraliza la acidez que podría volver el sabor más punzante. También es un buen truco agregar una pizca de bicarbonato de sodio a una sopa de tomate casera para reducir la acidez del tomate y hacer que se mezcle mejor con leche o crema.
Una cucharada de vino blanco también puede tener un gran efecto en una salsa de queso.
Lo interesante de las salsas para pasta es que, por lo general, la cantidad de almidón necesaria no coincide bien con la cantidad recomendada de agua para cocer la pasta.
Si usas poca agua, tus amigos italianos te van a reclamar, así que el atajo de agregar almidón por separado es el enfoque correcto y resulta mucho más estable.
Sé que con poca agua la pasta tiende a pegarse, y que hervirla fuerte en mucha agua lo mitiga, pero con solo revolver también se resuelve.
La pasta también queda mejor, el cacio e pepe se vuelve más fácil y además se reducen los costos de energía relacionados con la pasta.
Si buscas la receta perfecta y quieres encontrar la proporción o temperatura ideal, cambiar la configuración un factor a la vez funciona, pero no es lo mejor.
Conviene revisar el diseño de experimentos (DoE).
Me gusta que este artículo haya quedado en la subcategoría Soft Condensed Matter de arXiv.
Obviamente tenía que ser así.
El final de los agradecimientos también dice: “agradecen haberse comido los restos de las muestras”.
También me gustaría ver un estudio que considere el grado de maduración del pecorino.
Parece que cuanto más madurado y seco está el pecorino, más fácil es emulsionarlo correctamente y menor es el riesgo de que se formen grumos.
Si esto no gana un Ig Nobel, me voy a enojar.
No está al nivel de “Homosexual Necrophilia in the Mallard Anas Platyrhynchos”.
He preparado mucho cacio e pepe durante años, y para mí el mejor video sobre este tema es el de Ethan Chlebowski. En general, los videos de Ethan Chlebowski son realmente excelentes.
https://www.youtube.com/watch?v=10lXPzbRoU0