[Preparei este passeio químico virtual em Timor-Leste em parceria com o professor Jorge António que está em Timor e é autor de todas os fotografias e me sugeriu algumas temas e leu o manuscrito. No entanto, os lapsos que eventualmente possam existir, são da minha responsabilidade.]
As paisagens, que apenas conheço de fotos e filmes são incríveis. Concentremos-nos no céu e no nascer e pôr-do-sol. De onde vêm estas cores? Afinal o ar da atmosfera é constituído essencialmente por nitrogénio, oxigénio e vapor de água, que são transparentes (1). Mas nós vemos azul no céu, branco nas nuvens e cor-de-laranja e vermelho no nascer e pôr-do-sol ... Vamos tentar perceber. Os raios de luz vêm do Sol e são espalhados pelas moléculas e partículas atmosféricas. O espalhamento é proporcional ao inverso do comprimento de onda levantado à quarta potência. Assim, o maior espalhamento visível é no violeta e no azul. Vemos o céu azul pois não olhamos diretamente para o Sol, olhamos para os lados para onde é espalhada a radiação e somos menos sensíveis ao violeta. Entretanto, quando o Sol está muito baixo, a luz a atravessa uma maior camada da atmosfera, e, quando chega até nós, já quase não tem violeta e azul e assim vemos o vermelho e o laranja que são também espalhados. Curiosamente, neste caso, já é possível olhar diretamente para o Sol e vemos claramente que já não tem os violetas e os azuis. Por outro lado, as nuvens espalham todas as cores várias vezes (espalhamento múltiplo) e apararem brancas. Muitas das coisas brancas que vemos, como o leite, são desta cor devido a este fenómeno.
O calor e a humidade, que são muito grandes em Timor-Leste, parecem também ter um papel nestas cores fantásticas. É preciso que se entenda que a quantidade de um vapor em equilíbrio com o seu líquido só depende da temperatura (considerando a pressão fixa). Ora, então, podemos ter uma maior quantidade de vapor de água na atmosfera, se estiver mais quente. E basta que a temperatura baixe ligeiramente para que uma parte dessa água passe ao estado líquido. Para a riqueza de cores pode contribuir haver mais moléculas e partículas na atmosfera.
No caso dos animais, calor e humidade podem ser problemáticos, pois uma das formas que estes têm para arrefecer é suar - libertar vapor de água que condensa na pele e arrefece todo o conjunto, pois a condensação é um processo endotérmico. Mas, se no exterior tivermos temperaturas mais elevadas que as do nosso corpo e tivermos o ar com a humidade máxima, suar é muito difícil.
Timor-Leste é um Estado com cerca de 15 mil metros quadrados e um pouco mais de um milhão de habitantes (de acordo com os censos de 2010), situado numa ilha estratégica para as ligações entre os Oceanos Índico e Pacífico. Teve, à semelhança de outros estados da região, uma história atribulada com muitos constrangimentos, tendo tido, por último, a brutal ocupação da Indonésia entre 1975 e 1999. Depois da independência, em 1999, com a renegociação dos acordos de exploração de petróleo e gás no Mar de Timor, tem vindo a obter dividendos deste setor. Mas os seus governantes sabem que estes dividendo não são eternos. As projeções das receitas do petróleo, datadas de 2008, mostram que se prevê que estas poderão acabar em 2050, prevendo-se que em 2022 estejam em cerca de 700 milhões de dólares e que em 2044 nos 400 milhões de dólares. O petróleo não serve só para ser queimado como combustível. Podemos obter dele muitas coisas pois é uma matéria muito versátil. Embora o setor dos combustíveis seja ainda o mais importante para as economias, pois continuamos a precisar de muita energia, desde a obtenção de eletricidade a muitas outras coisas, esta material encerra muitas outras possibilidades. Entretanto, paralelamente a novas descobertas e formas de exploração de petróleo, procuramos novas formas de obtenção de energia. Nesse, contexto, a educação e a preparação científica e técnica dos habitantes são as maiores riquezas potenciais de um Estado. Para o desenvolvimento sustentável de Timor-Leste é preciso sem dúvida contar com a Economia do Mar. E isto envolve melhores formas de obtenção e uso do petróleo, construção e gestão de portos modernos, exploração de recursos marinhos como peixes e algas, entre muitos outros. E, como referi, tudo isto exige preparação científica e técnica, em particular de química. Pense-se nas novas e nas rotineiras análises químicas e em ancestrais e novos processos e materiais, por exemplo.
Timor é também muito conhecido pelo seu café. Como quase todos sabem, o café é obtido da semente do fruto do cafezeiro, conhecido como grão. Este é torrado e, nesse processo, aparecem muitos dos aromas caraterísticos que estavam ausentes na semente verde. A molécula mais conhecida do café é a cafeína, um alcalóide da família das xantinas. Para obter café, o grão é torrado e moído. Depois a água a ferver, ao entrar em contacto com o pó, extrai as moléculas aromáticas e a cafeína. Isso era feito antigamente em cafeteiras onde a água estava simplesmente em contacto com o pó, ficando junto aquilo que é conhecido como “borra,” ou a solução sobia para um reservatório superior por um pequeno tubo, devido ao aumento de pressão, ou a água a ferver passava simplesmente por gravidade através do pó, no chamado café de saco. Nas máquinas expresso o pó é mais fino, mas a água quente continua a passar pelo pó, mas agora com mais pressão, resultando na extração das essências e cafeína e na espuma caraterística deste café.
Se a descoberta e otimização de processos para obter café pode ser considerada complexa, a do cacau é ainda mais. Como é que se lembraram dela? Mais uma vez, só se usa a semente da planta, que no cacau fermenta ao Sol. Depois esta é também torrada, mas julgo que menos. Dessas sementes fermentadas e secas faz-se uma bebida amarga ou extraem-se gorduras, mas a ideia de chocolate é ainda mais complexa. Ao misturar-se o cacau com açúcar, procura-se obter uma estrutura cristalina que tem uma região de fusão muito próxima da temperatura ambiente e é mais aberta, misturando de forma harmoniosa o doce do açúcar com o amargo do cacau. Por ter uma região de fusão próxima da do ambiente, o chocolate “derrete” na boca. Isto tem um pequeno senão: se o chocolate fundir devido a temperaturas ambientes altas, raramente volta à mesma estrutura cristalina mas antes a uma outra estrutura com maior região de fusão e mais fechada que achamos menos agradável.
Naquilo que pode ser considerado cómico, mas mostra algumas das fragilidades do sistema de publicação e da falta de espírito crítico, Bohannon e colaboradores, em 2015, conseguiram publicar, de propósito, vários artigos em que “demonstravam” que o chocolate com alto teor de cacau era bom para emagrecer! Depois de aceites e publicados os artigos, a burla foi publicitada pelos próprios. Na verdade nem seque é lógico: emagrecer, comendo açúcar! Mas, curiosamente, há dietas ditas “do chocolate”!
Finalmente, refiro que usando vários tipos de métodos de análise química é possível com grande precisão identificar a origem geográfica do cacau, da mesma forma que se pode fazer com o café.
Falemos agora de outras coisas menos conhecidas mas que impressionam quem não é local. Nas fotos vemos uma borboleta gigante. Penso que possa ser uma Argema mittrei. Chamo aqui a atenção para as as preferências da lagarta baseadas em odores: eucaliptos e liquidambares, segundo li. Muitas lagartas são assim: escolhem um tipo de planta específica. A lagarta do bicho-da-seda, que só quer amoreiras, é a mais conhecida. Finalmente, compostos químicos, conhecidos como feromonas, têm um papel fundamental na atração entre as borboletas fêmea e macho.
Achámos também interessante a forma de cozinhar carne no bambu. E já agora o que é cozinhar carne? De forma simples é levar as proteínas a desnaturar e a reagir com os glúcidos, fenómeno que origina sabores que gostamos muito e que é conhecido como as reações de Maillard. Para além disso, envolve fundir as gorduras, espalhado-as e tornando-as mais fluidas. E, finalmente, torrar ligeiramente as proteínas, gorduras e glúcidos, originando mais uma cascata de aromas e sabores que não existiam na carne crua. E porque se pode cozinhar no bambu verde sem que este se queime? Devido à água. Enquanto houver água a ferver, a temperatura não sobe mais de cem graus.
Aqui em Portugal, habituamos-nos a ver papaias nos supermercados separadas (2). Mas na árvore estas frutas formam um cacho. A Carica papaya é rica em varias vitaminas, mas muito curiosa é uma molécula anti-helmintica que contém, o isocianato de benzilo. Mas atenção, essa molécula está presente apenas nas sementes. Portanto, comer papaia não tem ação anti-helmíntica automática.
Espero poder voltar a fazer este passeio sem ser de forma virtual!
(1) A composição da atmosfera mais conhecida (78% de nitrogénio e 21% de oxigénio) refere-se ao ar seco. A quantidade de vapor de água pode ir quase até aos 4% dependendo da temperatura.
(2) Isso é agora, pois antes era um fruto exótico difícil de encontrar nos supermercados em Portugal.
[verified semi-automatic translation]
[I prepared this virtual chemical tour in East Timor in partnership with Professor Jorge António, who is in Timor and is the author of all the photographs and also suggested some topics and read the manuscript. However, any lapses that may eventually exist are my responsibility.]
The landscapes, which I only know from photos and films are incredibly nice. Let's focus on the sky and the sunrise and sunset. Where do these colors come from? After all, the air in the atmosphere is essentially made up of nitrogen, oxygen, and water vapor, which are transparent (1). But we see blue in the sky, white in the clouds, and orange and red at sunrise and sunset... Let's try to understand. Light rays come from the Sun and are scattered by atmospheric molecules and particles. The scattering is proportional to the inverse of the wavelength raised to the fourth power. Thus, the greatest visible scattering is in violet and blue. We see the sky blue because we don't look directly at the Sun, we look to the sides where the radiation is scattered and we are less sensitive to violet. However, when the Sun is very low, the light passes through a larger layer of the atmosphere, and when it reaches us, there is almost no violet and blue left and so we see red and orange. These colors are also scattered, so the sky appears red. Interestingly, in this case, it is already possible to look directly at the Sun and we can see that it no longer has the violets and blues. On the other hand, clouds scatter all the colors multiple times (multiple scattering) and trim white. Many of the white things we see, like milk, are this color because of this phenomenon.
Heat and humidity, which are very high in East Timor, also seem to play a role in these fantastic colors. It is necessary to understand that the amount of a vapor in equilibrium with its liquid only depends on the temperature (considering the fixed pressure). Now, then, we can have more water vapor in the atmosphere if it's warmer. And if the temperature drop slightly a part of this water change to a liquid state. The richness of colors may result for having more molecules and particles in the atmosphere.
In the case of animals, heat and humidity can be problematic, as one of the ways they cool down is to sweat - releasing water vapor that condenses on the skin and cools the whole set, as condensation is an endothermic process. But if we have temperatures outside our bodies that are higher than our bodies and the air is at maximum humidity, sweating is very difficult.
East Timor is a State with about 15 thousand square meters and a little more than one million inhabitants (according to the 2010 census), located on a strategic island for the connections between the Indian and Pacific Oceans. Like other states in the region, it had a troubled history with many constraints, and lastly, the brutal occupation of Indonesia between 1975 and 1999. After independence, in 1999, the renegotiation of oil exploration and gas in the Timor Sea created dividends from this sector. But the govern know that these dividends are not eternal. Projections of oil revenues, dating from 2008, show that it is expected that these may end in 2050. I is estimated that in 2022 they will be around 700 million dollars and that in 2044 in 400 million dollars. Oil is not just for burning as fuel. We can get many things from it because it is a very versatile material. Although the fuel sector is still the most important for economies, as we continue to need a lot of energy, this material opens up many other possibilities. In parallel with discoveries and new ways of exploring oil, we are looking for new ways of obtaining energy. In this context, the education and scientific and technical preparation of the inhabitants are the greatest potential riches of a State. For the sustainable development of East Timor, it is undoubtedly necessary to count on the Economy of the Sea. And this involves better ways of obtaining and using oil, building and managing modern ports, and exploiting marine resources such as fish and algae, among many others. And, as I mentioned, all this requires scientific and technical preparation, particularly in chemistry. Think of new and routine chemical analyzes and ancestors and new processes and materials, for example.
Timor is also well known for its coffee. As almost everyone knows, coffee is obtained from the seed of the coffee tree, known as bean. This is roasted and, in the process, many of the characteristic aromas that were absent in the green seed appear. The most well-known molecule in coffee is caffeine, an alkaloid from the xanthine family. To obtain coffee, the beans are roasted and ground. Then the boiling water, when in contact with the powder, extracts the aromatic molecules and caffeine. This used to be done in coffee makers where the water was simply in contact with the powder, and what is known as “dregs” stayed together, or the solution rose to an upper reservoir through a small tube, due to the increase in pressure, or the water boiling simply passed by gravity through the powder, in the so-called sack coffee. In espresso machines, the powder is finer, but the hot water continues to pass through the powder, but now with more pressure, resulting in the extraction of essences and caffeine and the characteristic foam of this coffee.
If the discovery and optimization of processes to obtain coffee can be considered complex, that of cocoa is even more so. How did humanity discovered this? Once again, only the seed of the plant is used, which in cocoa ferments in the sun. Then it is also roasted, but less, I think. From these fermented and dried seeds, a bitter drink is made or fat is extracted, but the idea of chocolate is even more complex. By mixing cocoa with sugar, it is sought to obtain a crystalline structure that has a melting region very close to room temperature and is more open, harmoniously mixing the sweetness of the sugar with the bitterness of the cocoa. Because it has a melting region close to that of the environment, chocolate “melts” in the mouth. This has one small drawback: if chocolate melts due to high ambient temperatures, it rarely returns to the same crystalline structure but rather to another structure with a larger and more closed melting region that we find less pleasant.
In what can be considered comical, but shows some of the weaknesses of the publication system and the lack of critical thinking, Bohannon and collaborators, in 2015, managed to publish, on purpose, several articles in which they “demonstrated” that chocolate with a high content of cocoa was good for weight loss! After the articles were accepted and published, the scam was publicized by the authors themselves. It's not even logical: lose weight eating sugar! But, curiously, there are so-called “chocolate” diets!
Finally, I would like to mention that using various types of chemical analysis methods it is possible to identify the geographical origin of cocoa with great precision, in the same way, that it is possible to do with coffee.
Now let's talk about other lesser-known things that impress those who are not locals. In the photos, we see a giant butterfly. I think it might be an
Argema mittrei. I draw attention here to the caterpillar's preferences based on odors: eucalyptus and sweetgums, as I read. Many caterpillars are like that: they choose a specific type of plant. The silkworm caterpillar, which only wants mulberry trees, is the best known. Finally, chemical compounds, known as pheromones, play a key role in attracting female and male butterflies.
We also found interesting cooking meat in bamboo. And by the way, what means cooking meat? Simply put, it is to denature proteins and react with carbohydrates, a phenomenon that gives rise to flavors that we like a lot and which is known as Maillard reactions. In addition, it involves melting the fats, spreading them out, and making them more fluid. And, finally, lightly toast the proteins, fats, and carbohydrates, creating yet another cascade of aromas and flavors that did not exist in raw meat. And why can you cook in green bamboo without burning it? Due to water. As long as there is boiling water, the temperature does not rise more than the usual hundred degrees.
Here in Portugal, we are used to see papayas in supermarkets separated (2). But on the tree these fruits form a bunch.
Carica papaya is rich in several vitamins but very curious is an anthelmintic molecule that contains benzyl isocyanate. But attention, this molecule is present only in seeds. Therefore, eating papaya has no automatic anthelmintic action.
I hope to be able to do this tour again without being virtual!
(1) The best-known composition of the atmosphere (78% nitrogen and 21% oxygen) refers to dry air. The amount of water vapor can go up to almost 4%, depending on the temperature.
(2) It was once an exotic fruit that was difficult to find in supermarkets in Portugal.
Bibliografia
Donaciano Gomes. Timor-Leste. A Economia do Mar: um contributo para o Desenvolvimento Sustentável. Aveiro: Mare liberum, 2016.
Ginger Tannenbaum. Chocolate: A Marvelous Natural Product of Chemistry. Journal of Chemical Education 81, 1131-1135, 2004.
Marino Petracco. Our Everyday Cup of Coffee: The Chemistry behind Its Magic. Journal of Chemical Education 82, 1161-1167, 2005.
Pedro T.W. Barroso, Pedro P. de Carvalho, Thiago B. Rocha, Fernando L.P. Pessoa, Debora A. Azevedo, Marisa F. Mendes. Evaluation of the composition of Carica papaya L. seed oil extracted with supercritical CO2. Biotechnology Reports 11, 110–116, 2016.
Shannon E. Stitzel, Ryan E. Sours. High-Performance Liquid Chromatography Analysis of Single-Origin Chocolates for Methylxanthine Composition and Provenance Determination. Journal of Chemical Education 90, 1227−1230, 2013
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