Discussion

Food Chemistry HTM301 – Food Science & Production Version: September 4, 2019

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photos & illustrations from [Myhrvold, N., Young, C., & Bilet, M. (2011). Modernist cuisine: The art and science of cooking. Cooking Lab] unless otherwise cited

What is Stuff?

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1. Matter 2. Elements

• A species of  , which   have the same chemical  characteristics

3. Atoms (unit) • Smallest unit of an . • Sub‐atomic particles: (+), ( ), (‐)

4. Molecule (unit)  • Group of ≥ 2 . • Held together by . • Sharing .

• Water • Salt • Baking Soda• H

• O • Na • Cl • C

• H2O • NaCl • NaHCO3

• H: 1P; 1N; 1e • O: 8P; 8N; 8e • Na: 11P; 12N; 11e • Cl: 17P; 18N; 17e • C: 6P; 6N; 6e

Charge & Magnetism

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• Protons ❤ Electrons • Opposite charges attract ; vise‐versa • Electrons are always in motion • Electrons orbit protons at different distances

• Chemical Reactions ‐ encounters btwn atoms and or molecules where: • Electrons are lost/gained/shared. • Some molecules gain/lose electrons more 

readily than others. ie.  , .

Bonds

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Type of Bond Power Distribution Strength eg Ionic Between atoms ‐ uneven Strong The bond between Sodium and 

Cloride in table salt (NaCl)  Na+ + Cl‐

Covalent Between atoms ‐ equal Strong The Hydrogen bonds with Oxygen in  Water (H2O)

Between Polar Molecules Between entire molecules Weak Molecular cohesion between water  molecules

Between Non‐Polar  Molecules

Between entire molecules Very  Weak

Why molecules of oils move slowly  and create viscousness

Types of Bonds

Energy & Bonds

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• Kinetic energy = movement, motion • Bond energy = electromagnetic

Kinetic energy > Bond energy

.

Heat is energy! 

Energy & Bonds: Phase Change

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Requires more energy (heat)

melts boils

How much heat is needed depends on the strength of the bonds between atoms/molecules.

• Low kinetic energy • ∴ Electromagnetic 

bonds prevail • Can be crystalline • Can be amorphous

• Kinetic energy  enough to break a  fixed structure

• Electromagnetic  forces still  influence cohesion

• Kinetic energy  enough to break a  fixed structure, and  electromagnetic  forces.

sublimation

Energy & Food

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http://www.seriouseats.com/2010/08/how‐to‐boil‐water‐faster‐simmer‐temperatures.html

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• Proteins  Denature • Myosin (~122F) • Collagen (~140F) • Actin (~150F)

• Collagen  Hydrolyzes (160F)

• Dehydration

• Pectin & Hemicellulose dissolve • Water  Steam or Ice

• Breaks cell walls • Steams 2x (in‐out ; out‐in)

Water is Weird

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High “Latent Heat of Vaporization”

melts boils

• Low kinetic energy • Electromagnetic  bonds prevail

• Crystalline • Compared to water: • !Greater volume • !Less dense

• Electromagnetic  forces still influence  cohesion

• Molecular Cohesion • Surface Tension

• Surprisingly high  amount of heat  needed given how  light water is.

Water is ____________, with relatively strong inter‐molecule _________ bonds.

Water is Weird

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Temps to Remember

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http://www.seriouseats.com/2010/08/how‐to‐boil‐water‐faster‐simmer‐temperatures.html

Temp Process 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 212 215 220 225 230 Fructose Starts to Caramelize 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 Maillard Really gets going 315 320 Glucose/Sucrose Start to Caramelize 325 330 335 340 345 350 355

Ca ra m el iz at io n

Pyrolysis

Pr ot ei ns  

de na

tu re /c oa

gu la te

St ea m

Pr es su re

Co ok er  

H 20

M ai lla

rd  R ea

ct io n

G el at in iz at io n

St ar ch  &  C ol la ge n

Medium Steak

Water Boils

The Scientific Method HTM301 – Food Science & Production Version: September 5, 2019

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Wash, Rinse, Repeat.

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1. Observe & Question • What do you see/notice? • Based on observation, what are you curious about?

2. Hypothesize • With background research, create a testable explanation.

3. Design an Experiment • Define independent & dependent variables. • Define the control and experimental conditions.

• Control for all possible influences, leaving just  your testable explanation variable.

• Declare a prediction ‐ what results do you expect  from your experiment?

4. Run the Experiment • Observe, record, analyze results.

Now you try it!

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1. Observe & Question

2. Hypothesize

3. Design an Experiment

4. Run the Experiment