A física e a química do ovo

Foto: http://mimvet.blogspot.com/2015/07/is-ii-ovos.html

Constituição geral da gema e da clara.

A gema representa um terço do volume do ovo sem casca.

É composta por 50% água e 34% lípidos, 16% de proteína, alguma glucose e sais minerais. A fase líquida é uma solução de água com várias proteínas (livetinas) em suspensão organizadas em pequenos grânulos. Contém também lecitina que é um lípido emulsificante (estabiliza misturas de água e óleo), muito importante em molhos.

A clara é dois terços do volume do ovo sem casca.
Maioritariamente água, contém 10% de proteína, alguns minerais, glucose e lípidos. Entre essas proteínas está a lisosima. A lisosima, que normalmente está enrolada sobre si mesma numa forma globular, ao esticar, ajuda na formação das claras em castelo. A proteína ovomucina organiza o líquido viscoso, dando-lhe alguma coesão (é por isso que a clara não escorre como água).

Composição e estrutura da casca do ovo. 
A dura casca do ovo é basicamente composta por carbonato de cálcio (CaCO3). O seu esqueleto usa este composto e ele é facilmente encontrado na superfície da terra: a rocha calcário é basicamente carbonato de cálcio.
Na superfície da casca há uma capa lipídica que tem como função a impermeabilização do ovo, evitando perdas de água.

Se você observar a casca do ovo ao microscópio, ou mesmo à lupa, verá que ela está cheia de pequenos poros. Para que é que eles servem? Como já deve saber, quando o ovo se encontra fertilizado, um embrião de galinha desenvolve-se dentro dele. É por esta razão que o ovo é tão nutritivo: é a ele que o embrião irá buscar alimento para se desenvolver até eclodir. As células do embrião, tal como todas as outras células animais, fazem respiração.

Você se lembra de como era a equação deste processo?

C6H12O6 + 6O2 ---> 6CO2 + 6H2O + Energia

Repara o que acontece aqui:
Começamos com a glucose, um monossacarídeo é um composto com 6 átomos de carbono ligados entre si (C6H12O6). Usando 6 moléculas de oxigénio (6O2), a célula quebra as ligações entre os átomos de carbono da glucose, transformando-a em 6 moléculas de dióxido de carbono, com um carbono cada (6CO2) e água (6H12).

Numa galinha adulta, o CO2 produzido difunde-se no seu sangue e é libertado para a atmosfera nos pulmões. Aí, O2 da atmosfera é dissolvido no sangue e viaja com este até chegar às células, para que estas façam a respiração. Mas um embrião não pode usar os seus pulmões para respirar. Em vez disso, o CO2 produzido pelas células dissolve-se no sangue, viaja com este através do cordão umbilical e acaba por se dissolver na parte aquosa da clara.

Pode-se ver que há aqui um problema grave!
O embrião ao respirar precisa de O2 e produz CO2, que acaba dissolvido na clara. Mas como é que ele se livra de todo esse CO2 em excesso? E como é que obtém o precioso O2? A resposta está nos poros que existem na capa do ovo. Estes, deixam que o CO2 em excesso na clara passe para a atmosfera, enquanto o O2 se dissolve nesta.

E pronto! Agora que já percebemos para que servem esses poros podemos entender como é que a sua existência afeta o pH de um ovo.

Alteração natural do pH do ovo: causas e consequências. Se você medir o pH de um ovo fresco, verá que a gema apresenta valores perto dos 6,0 e a clara 6,6.
Já falamos do pH anteriormente e de como este representa uma escala que mede a acidez ou alcalinidade de uma substância com valores que vão de 1 (muito ácido) a 14 (muito alcalino). O substâncias com o pH igual a 7 são neutras.

Voltando ao ovo... Se medir o pH de um ovo posto há algum tempo, verá que os valores se alteram, subindo consideravelmente.

Hmmm, estranho. O que é que altera o pH desta forma em tão pouco tempo?

Os ovos que nós consumimos não estão fertilizados e não desenvolvem embriões. Quando o ovo é posto, o seu interior contém um certo teor de CO2: a galinha, ao respirar, produz este gás e algum acaba dissolvido em excesso na água do ovo. Esse excesso vai ter agora tendência para sair do ovo através dos poros e dissolver-se na atmosfera.

O que é que isto implica?
Relembra o efeito do CO2 dissolvido em água:
CO2 + H2O ----> H2CO3
H2CO3 + H2O -----> HCO3- + H3O+
Na secção da água, encontrará este processo descrito em pormenor.
Aqui vai só, um pequeno resumo...
O dióxido de carbono dissolvido conjuga-se com a água originando o composto H2CO3. No entanto este composto, pode conjugar-se com uma molécula de água, dividindo-se em HCO3- e H3O+.

O que aconteceu?
Um dos hidrogénios do H2CO3 liga-se ao H2O, mas deixa um electrão (negativo) para trás. Daí as carga negativa no HCO3- e positiva no H3O+. O ião H3O+ contém assim um H+ (hidrogénio sem electrão). Quanto maior a quantidade H+ na solução, menor vai ser o seu pH. Quanto menor o pH, mais ácida é a dita solução.

O que se passa então à medida que o ovo envelhece?
Quando o ovo é posto, a sua parte aquosa tem uma certa quantidade de CO2 em excesso, o que resulta num pH ácido. À medida que o tempo passa, o CO2 vai saindo do ovo pelos poros, libertando-se na atmosfera. Menos CO2 na água significa menos H3O+ a ser produzido e o pH do ovo vai subindo.

À medida que o pH sobe, as características do ovo vão-se alterando. As ligações entre as moléculas que compõem a membrana que envolve a gema começam a ficar mais fracas. A membrana fica então menos coesa.

Para piorar a situação, água começa a passar da clara para a gema, aumentando o tamanho desta última. A sua membrana já fragilizada é agora esticada. É por esta razão que fritar ou separar a gema da clara de um ovo velho é mais difícil, já que, a membrana da gema debilitada e rompe com alguma facilidade.

Alteração natural da densidade do ovo - um teste à sua frescura. 
Uma das técnicas para comprovar se um ovo é fresco ou não consiste em mergulhá-lo em água: se flutuar, está estragado, se for ao fundo, está bom. Em que é que se baseia esta técnica?

Já aqui falamos que à medida que o tempo passa, o ovo vai perdendo água e dióxido de carbono, através da casca. Reveja agora a estrutura interna do ovo. Dentro dele, entre a membrana da clara e a casca encontra-se um pequeno saco de ar. Quanto mais fresco o ovo é, menor vai ser o volume desse saco, pois quase nenhuma água saiu do ovo. Com o passar do tempo a clara vai perdendo água através da casca e encolhe. Agora, o saco de ar tem mais espaço para se expandir, ficando maior.
Esta diferença estrutural causa uma mudança na densidade do ovo.

Pense agora no arranjo das partículas num líquido e num gás. Num líquido, tal como acontece na clara, as substâncias tem alguma liberdade de movimentos, mas estão próximas umas das outras.
Num gás, tal como o que está dentro do saco de ar, as substâncias estão bem separadas umas das outras, movimentando-se ao acaso.

Ora, a densidade é a razão entre a massa e o volume:
densidade = massa / volume
(por exemplo, a densidade da água é 1kg/L, ou seja, um litro de água pesa 1 kg).
Sabendo isto, qual terá menor densidade? Um líquido, cujas partículas são mantidas juntas, ou um gás cujas partículas estão bem separadas umas das outras? Certamente, que um gás. Se as partículas estão mais afastadas, num certo volume haverá menos e a massa total será menor.

Revendo:
Fato 1: À medida que o tempo passa, água sai do ovo, baixando o volume da clara.
Fato 2: Como a clara diminui, o volume da bolha de ar do ovo aumenta.
Fato 3: Um gás é bem menos denso que um líquido.
Fato 4: Um ovo fresco não flutua em água, mas um ovo mais velho flutua.

Aposto que você já sabe o que está acontecendo...
Num ovo fresco, a clara (mais densa) ocupa muito espaço e a bolha de ar (pouco densa) é pequena. Ao fim de algum tempo e com a saída de água a clara fica menos volumosa e a bolha de ar ocupa agora mais volume. Logo, a densidade total de um ovo fresco é maior do que a de um ovo mais velho, pois este último contém, comparativamente, um maior volume ocupado por gás o que baixa consideravelmente a sua densidade total.

Um ovo fresco, mais denso, afunda-se em água, porque esta é menos densa que ele.
Um ovo mais velho consegue ter uma densidade menor do que água, flutuando nela.

Transformações da clara na culinária.Os ovos têm várias funções na culinária. Podem ser adicionados a uma receita para dar mais coesão ao produto final.

As proteínas do ovo estão normalmente bem enroladas sobre si mesmas. Distúrbios, como mudança de pH, aumento da salinidade ou aquecimento fazem com que as proteínas se estiquem em longas fibras e se unam, coagulando. Estando as proteínas mais unidas, o ovo passa então a ter uma textura mais coesa - basta pensar na clara do ovo cozido.

E você já pensou porque é que a clara de ovo crua é transparente mas fica branca depois de cozida?
Na clara crua, as proteínas estão bem enroladas sobre si mesmas, quase sem estarem ligadas. A luz atravessa a fase líquida sendo pouco deflectida pelas proteínas individuais. A clara toma então uma aparência transparente.

Mas quando a clara coze, o aquecimento desnatura as proteínas que se desenrolam e se unem numa rede. Como as moléculas estão mais unidas deixam passar menos luz por entre elas, dando uma aparência opaca à clara cozida.

Mas, quando se cozinha um ovo, para onde vai toda a água que ele contém? Evapora toda?
Não. Ora, se a clara é 90% composta por água, se toda ela se evaporasse durante o aquecimento, a clara cozida ficaria reduzida a 10% do seu volume!

O que acontece é que, quando as proteínas do ovo coagulam e se unem (formando a tal rede que não deixa passar a luz), aprisionam água entre elas, nos interstícios. Assim, a água permanece no ovo cozido, mas presa por entre a rede de proteínas.

Esta é outra propriedade química dos ovos que é aproveitada na culinária. Os ovos são usados na massa quando queremos que um bolo tenha uma textura final húmida. Quando a massa aquece, a água começa a evaporar e a sair da massa. Mas, o ovo mantém uma certa humidade na massa, por que a água tende a ficar aprisionada nos interstícios da rede de proteínas.

Mas atenção: demasiado calor acaba por secar a massa!
Poderá observar este fenômeno se você fizer uma omelete. Quando a omelete é bem feita, o ovo, embora apresentando uma textura sólida, ainda está húmido. Mas se o cozinhar demais, as proteínas desnaturadas que constituem a rede unem-se de tal forma que apertam a rede e expulsam a água dos seus interstícios. Essa água livre acaba por evaporar facilmente e a omelete fica então com uma textura seca e nada agradável.

Se as claras são batidas, as suas proteínas distendem-se e associam-se às paredes das bolhas de ar que se vão formando. Este comportamento é parecido ao das dextrinas na cerveja: as moléculas agregam-se e reforçam parede das bolhas, não as deixando rebentar. Resulta, assim, na formação de uma espuma leve que pode ser incorporada na massa de um bolo. Para saber mais acerca deste processo, vá até à receita dos doughnuts e lê a sua explicação química.

Transformações da gema na culinária.
Quando o ovo é cozido, a clara toma um aspecto liso, mas a gema aparece esfarelada e com grânulos.
Lembre-se dos grânulos de livetinas em suspensão na gema. Essas proteínas, depois de aquecidas desnaturam e coagulam dando esse aspecto granuloso à gema.

As proteínas da gema não têm a capacidade de se ligarem à parede de bolhas de ar e de se distenderem como com as proteínas da clara. Deste modo, não são tão eficazes a produzir espumas.
Mas se lhes adicionarmos açúcar, esse vai ligar-se à água existente na gema. Com a água a rodear o açúcar, as proteínas ficam mais concentradas e uma rede que aprisiona bolhas com alguma eficácia é então formada. A espuma feita de gema não é tão forte, mas ajuda a incorporar bolhas de ar numa massa, fazendo-a mais fofa.

As gemas contêm ainda um lípido muito importante: a lecitina.

Reveja a estrutura de uma molécula de lípido, já apresentada na seção do azeite. Um lípido habitual apresenta uma, duas ou três cadeias longas de ácidos gordos paralelas ligadas a um glicerol (a chamada "cabeça"). As cadeias de ácidos gordos são altamente hidrofóbicas e tendem a afastar-se da água. O glicerol é hidrofílico, ou seja, pode ligar-se à água.

Os lípidos, em solução aquosa, formam glóbulos esféricos separados, onde os gliceróis se voltam para fora e os ácidos gordos se protegem do meio aquoso, voltando-se para o centro da esfera.
É o que acontece quando misturas azeite em água e percebe-se a formação de pequenas gotículas de azeite, que não se misturam com a água, tendo tendência para se juntarem formando bolhas grandes, onde o mínimo de lípidos estão em contacto com a água.

A lecitina é composta por um glicerol ligado apenas a dois ácidos gordos. A sua "cabeça" é bastante hidrofílica, fazendo dela um ótimo emulsificante. Um emulsificante é uma substância que tem a capacidade de estabilizar gorduras numa solução aquosa.

Quando a lecitina se aproxima de um glóbulo de gordura, enterra nele os seus ácidos gordos, voltando a sua parte hidrofílica para fora. Como as cabeças de lecitina são muito hidrofílicas, fazem ligações relativamente fortes com as moléculas de água circundantes. 

Se agitarmos a mistura, a gordura vai dividir-se em glóbulos pequenos. Sem a lecitina, esses glóbulos atrair-se-iam, coalescendo até formar uma fase só de gordura, totalmente separada. Mas se a lecitina atacar esses pequenos glóbulos, a sua grande afinidade para com a água vai estabilizá-los nessa forma. Os glóbulos pequenos permanecem então separados, e até se repulsam mutuamente.


Fonte: Desconhecida