Химические процессы в кулинарии. «Технология приготовления пищи», «Физическая и коллоидная химия

Молекулярная гастрономия появилась не вчера (и даже не позавчера), но многие до сих пор считают ее извращением, доступным только в избранных ресторанах и за безумные деньги. На самом деле «молекулярка», она же «кулинарная физика» - всего лишь научный подход к приготовлению привычных продуктов и блюд. Его основные принципы мы попросили объяснить Антона Уткина - кулинара-любителя со стажем и счастливого обладателя всех томов «Modernist Cuisine», который стажировался у Айзека Корреа в Montalto и иногда готовит для друзей и знакомых.

Антон Уткин

инженер-проектировщик

Как сварить яйцо всмятку и не промахнуться? Не так много людей знают, что белок и желток сворачиваются при разных, но вполне конкретных температурах

Ответ на эти вопросы дает food science - то, что по-русски неуклюже называется «технологиями пищевой промышленности». Это сформировавшийся и сложившийся корпус знаний о еде и ее приготовлении на стыке сразу нескольких наук - химии, физики и биологии. В основном эти знания используются изготовителями массовой еды, полуфабрикатов, субпродуктов и фастфуда для того, чтобы дешево и быстро производить долго хранящиеся йогурты, пельмени, мясные заготовки, соки-воды, консервы и прочее, но до недавнего времени мало кто, кроме пищевых технологов, понимал, как всерьез работать с едой. Отец модернистской гастрономии, физик Николас Кюрти, с начала 90-х проводивший в Италии отраслевую конференцию для пищевых технологов, ученых и поваров, иронически комментировал эту ситуацию следующим образом: «печально, что мы как цивилизация можем измерить температуру венерианской атмосферы, но не понимаем, какие процессы происходят внутри наших суфле [во время готовки]».

И действительно - при какой температуре правильно жарить мясо? Как сделать так, чтобы молоко дольше не скисало? Как работают дрожжи? И самый главный вопрос, которым задается любой начинающий кондитер после нескольких первых провалов, - как испечь прекрасный торт и не потерпеть оглушительное поражение? Вы давно держали поваренную книгу, которая действительно отвечала бы на все эти вопросы? Если да, то авторами были или Эрве Тис, или Гарольд МакГи - два других известных популяризатора модернистской кухни, вдохновившие Адриа и компанию на гастрономические эксперименты с химией и физикой кухонных процессов. Нет, действительно: из года в год пользователи кулинарных форумов ломают копья по поводу простейших вещей - допустим, как правильно сварить яйцо всмятку и не промахнуться? И копья продолжают ломаться, потому что не так много людей знают, что белок и желток сворачиваются при разных, но вполне конкретных температурах.

Molecular Cuisine Starter Kit

Физика, химия и биология, пришедшие на помощь гастрономии, - это, в общем-то, и есть молекулярная кухня. Если вы положите яйцо в воду с температурой 64ºC, то через 35 минут получите идеальное яйцо всмятку невероятной кремовой консистенции; да, для этого нужен прибор под названием термоциркулятор - вообще это погружной водогрей с водяной помпой и микропроцессором, ничего сложного, - но яйцо будет получаться раз за разом, без отказа. Физика, химия и никаких шансов на провал.

Последняя волна интереса к модернистской гастрономии связана с недавним выходом пятитомника «Modernist Cuisine » - бывший технический директор Microsoft Натан Мирволд, мультимиллионер и энтузиаст кухонного дела, потратил несколько лет, чтобы при помощи десятков людей написать самое исчерпывающее пособие по технологиям приготовления еды; это тема отдельной дискуссии, но тысячестраничные тома в подробностях описывают центрифуги и роторные эвапораторы, жидкий азот и пароконвектоматы, изолят пшеничного протеина и предварительную желатинизацию риса. Год назад та же команда выпустила все еще увесистый, но не настолько деморализующий томик «Modernist Cuisine at Home », который все эти экзотические методики проецирует на домашнюю кухню. Это первая в истории иллюстрированная поваренная книга для дома, объясняющая, что на самом деле происходит с вашей едой, пока вы ее готовите.

Cuisine Innovation Mini Discovery Kit For Molecular Gastronomy

И вот что выясняется. Во-первых, модернистская кухня - это способ готовить быстрее, точнее и увереннее. Хотите, чтобы стейк всегда выходил сочным и мягким? Отрегулируйте печку и обзаведитесь цифровым мясным термометром. Во-вторых, без гаджетов не обойтись: весы, сифон, вакуумизатор, терка-микроплан, погружной блендер, скороварка, горелка для карамели - но все вместе поставит вас перед выбором «новый айфон или заново переоборудованная кухня». В-третьих, для самых интересных рецептов понадобятся пищевые добавки - да-да, те самые страшные пищевые добавки, от которых вырастают рога и вторая пара грудей, - но здесь всякому скептику стоит подойти к холодильнику и внимательно изучить содержимое любимого йогурта, а затем перейти в ванную комнату и то же самое проделать с любимой зубной пастой. Более опытные скептики могут провести увлекательный вечер на PubMed , после чего «ксантановая камедь», которая встречается нам несколько раз в день в косметике, йогуртах и промышленных соусах под маркировкой E415, перестанет казаться чем-то кошмарным и станет лучшим другом на кухне: этот бесцветный и безвкусный полисахарид практически не усваивается организмом (и выводится из него), зато превращает практически любую жидкость в густой соус буквально за секунды. Или взять агар-агар: при помощи небольшой кастрюли и погружного блендера можно за пару минут сделать полноценный бешамель из твердого сыра и молока - легко, без муки и долгих помешиваний. И так практически по всему списку: экстракты водорослей, родственники поваренной соли, ферментированные продукты, яичный белок и желток в виде порошка - короче, ничего такого, чего бы мы не ели на протяжении тысячелетий, просто собранное в виде вытяжки, эссенции или экстракта.

Букет негативных мнений по поводу молекулярной гастрономии - естественная человеческая реакция на все новое и неизведанное. Советскому человеку желание положить сырую рыбу на кусочек вареного риса и немедленно съесть их вместе показалось бы противоестественным и неприятным. Микроволновые печи проделали тот же путь: эксплуатировать безусловно опасный магнетрон внутри бытового прибора еще в прошлом веке казалось чем-то из ряда вон выходящим, но теперь это общепринятый способ дешево и быстро погреть любую еду из холодильника (и даже приготовить кое-что интересное - было бы желание). Молекулярную гастрономию ждет тот же путь: постепенно все смягчатся, потом примут, а там и полюбят. В качестве иллюстрации - несколько простых и безотказных рецептов для дома, объясняющих, почему это здорово и быстро.

1

Секрет варки пасты

Гибрид двух разных советов - Эрве Тиса и Гарольда МакГи, но сначала развенчаем несколько мифов. Во-первых, считается, что нужно много воды. Нет, не нужно. Во-вторых, считается, что нужно класть пасту в кипящую воду. Нет, не нужно. В-третьих, чтобы паста не слиплась, принято добавлять масло. Нет, его можно добавить позже, уже на тарелке: французские учёные™ из Institut National de la Recherche Agronomique опытным путем выяснили, что от масла в кастрюле толку никакого.

Самый быстрый способ сварить пасту - взять глубокую сковородку и сварить пасту прямо в ней, почти как лапшу - но с вариациями: воду, в отличие от азиатской лапши, все же нужно посолить.

Еще поможет делу варка не в воде, а в бульоне: чем больше белка в воде, тем меньше полисахарида амилозы теряет крахмал, гранулы которого входят в состав любой пасты.

Даже если у вас нет бульона, добавьте немного уксуса или столовую ложку лимонного сока - это практически не повлияет на вкус, но предохранит пасту от слипания. Дело в том, что белки в слегка подкисленной воде в районе pH 6 становятся электрически нейтральными, поэтому образуют пленку, которая обволакивает крахмал и не дает ему выбраться наружу и склеить пасту, даже если вы ее уже переварили.

2

Sous vide дома

Су-вид - это способ низкотемпературной готовки еды в вакууме, известный с конца XVIII века. Особенно хорошо выходят рыба и мясо: для того чтобы полностью свернуться, разным видам белков нужны температуры в 50-70 градусов Цельсия, но совсем не ад духовки или гриля. Вакуум тоже не нужен: надо как-то отделить еду от воды, в которой она варится.

Берете пакеты Ziploc или любые плотные пищевые пакеты с клапаном сверху.

Кладете туда небольшие кусочки сырого охлажденного лосося, который подходит для суси, - мы не хотим рисковать, если вы не сможете хорошо термически обработать блюдо.

Туда же можно отправить любые специи по вкусу (травы, лимон, соевый соус, мирин - что угодно, только не свежий чеснок).

Туда же нужно положить две столовые ложки любого растительного масла; чем нейтральнее, тем лучше.

Медленно погружайте открытые пакеты клапаном вверх в небольшую кастрюлю, в которую льется горячая проточная вода; воздух из пакетов при погружении выходит, когда он дойдет до клапана - закрываете пакеты без воздуха и оставляйте в этой проточной водяной бане примерно на 40 минут.

Если есть термометр, отрегулируйте проточную воду до 53ºC, если нет - она все равно будет примерно такой температуры, пять градусов в любую сторону погоды не сделают.

Когда лосось видимо приготовился (а это от 40 минут до часа с небольшим), вынимайте его из пакетов и кладите на тарелку. И все. Если есть горелка для карамели, можно пройтись ей по поверхности - или довести кусочки на очень горячей сковородке, потратив буквально по 15 секунд на одну сторону.

3

Прозрачный бульон

Лучший способ быстро приготовить вкуснейший и достаточно прозрачный бульон - завести скороварку и не забывать рубить ингредиенты на маленькие кусочки; целая луковица в супе - это лень повара и не до конца извлеченный вкус. Однако есть вполне научный способ очистить любой уже готовый бульон без мучительного многоэтапного процеживания и получить то, за чем безуспешно гоняются миллионы домохозяек по всему миру.

Нужно добавить немного агар-агара (два грамма на литр жидкости) в кипящий бульон, тщательно растворить его там (погружной блендер - хороший вариант), дать остыть и поместить результат в морозилку, лучше - в каком-то плотном пакете.

Via Shutterstock, www.thinkgeek.com, www.russums-shop.co.uk.

Много веков прошло с тех пор, как человек научился получать и применять огонь, готовить хлеб и вино, окрашивать ткани, выплавлять металлы из руд… Двести с лишним лет тому назад М. В. Ломоносов в своем знаменитом «Слове о пользе химии» специально обращал внимание на то, «сколько в приготовлении приятных пищей и напитков химия нам способствует». По давно установившейся традиции технологию пищевых производств относят к химической технологии. В XVIII веке молекулы веществ, получаемых химиками, состояли самое большее из 10-15 атомов. Это были довольно несложные «постройки» селитры, соды, кислот. В начале XIX века «строительная» техника химиков позволила делать уже «многоэтажные» молекулы - красителей, лекарств, взрывчатых веществ. Это были «постройки» уже из 100 атомов и более.

После того как А. М Бутлеров создал теорию строения вещества, а Д. И Менделеев дал таблицу элементов - этих "«строительных» материалов химии - у химиков открылись неограниченные возможности для возведения «сооружений» особой сложности.

Все это еще более сблизило пути развития химии и пищевых производств. В этой главе мы не будем говорить о роли химии, в частности биологической химии в процессах питания и обмена веществ. Оставим в стороне и вопрос о роли химии в сельском хозяйстве. Мы только приведем несколько примеров того, как неразрывно, нога в ногу шагают химия и пищевая технология, расскажем о некоторых любопытных химических добавках к пище, о чудесах и секретах химического синтеза пищевых продуктов. В отличие от других разделов химической технологии органических веществ, особенность пищевой технологии заключается в том, что во всех ее отраслях наиболее широко применяются биологические катализаторы - ферменты. Виноделие, спиртокурение, пивоварение, производство уксуса, простокваши, соления, квашения и прежде всего хлебопечение основаны на процессах ферментации.

Академик А. И. Бах сказал: «Производство печеного хлеба - величайшее химическое производство в мире…». В чем, собственно, химизм хлебопечения? Это превращение крахмала в сахар путем так называемого ферментативного гидролиза и затем сбраживание полученного сахара, В производстве ржаного хлеба наряду со спиртовым брожением происходит и молочнокислое брожение, в результате которого хлеб и приобретает специфический кислый привкус и аромат. Характерный запах ржаной хлебной корки ощущается благодаря присутствию изовалерианового альдегида, получающегося при брожении ржаного теста. Соление огурцов и помидоров, квашение капусты и перца основаны также на процессах молочнокислого брожения. На сложных химических процессах основана выработка патоки, целого ряда витаминов, пищевых кислот, душистых веществ.

Следует сказать, что в упомянутых процессах добавление непищевых средств выполняет как бы преходящую роль. Они способствуют преобразованию вещества, его выделению, кристаллизации или очистке, но сами почти никогда в его состав не входят. Пожалуй, многие из вас даже и не подозревают, что в производстве сахара, например, принимают участие известь и углекислый газ, а в производстве соков и вина принимает участие сернистый ангидрид.

В последние годы в капиталистических странах в области производства продуктов питания все шире практикуется включение в пищу химических (непищевых) добавок. С точки зрения наших специалистов, за рубежом этим часто злоупотребляют.

Химические основы домашнего приготовления пищи. Основные химические процессы, происходящие при тепловой кулинарной обработке

Учим химию / / Учим химию / Разработка дополнительных занятий в школе к теме "Химизм различных способов приготовления пищи" / Химические основы домашнего приготовления пищи. Основные химические процессы, происходящие при тепловой кулинарной обработке Химические основы домашнего приготовления пищи. Основные химические процессы, происходящие при тепловой кулинарной обработке

Около 80 % пищевых продуктов проходит ту или иную тепловую обработку, при которой повышается, правда, до определенных пределов, усвояемость, происходит размягчение продуктов, что делает их доступными для разжевывания. Многие виды мяса, зернобобовых и ряд овощей вообще исчезли бы из нашего питания, если бы не подвергались тепловой обработке. Воздействие теплоты приводит к разрушению вредных микроорганизмов и некоторых токсинов, что обеспечивает необходимую санитарно-гигиеническую безопасность продуктов, в первую очередь животного происхождения (мясо, птица, рыба, молочные продукты) и корнеплодов. Таким образом, тепловая обработка повышает микробиологическую стойкость пищевых продуктов и продлевает срок их хранения. При тепловой обработке некоторых продуктов (например, зернобобовых, яиц) разрушаются ингибиторы ферментов пищеварительного тракта человека, при обработке зерновых (особенно кукурузы) высвобождается витамин РР (ниацин) из неусвояемой неактивной формы - ниацитина. Наконец, немаловажным фактором является то, что различные виды тепловой обработки позволяют разнообразить вкус продуктов, что снижает их «приедаемость».

Однако все это вовсе не означает, что тепловая обработка продуктов не лишена недостатков. При тепловой обработке разрушаются витамины и некоторые биологически активные вещества, частично извлекаются и разрушаются белки, жиры, минеральные вещества, могут образовываться нежелательные вещества (продукты полимеризации жиров, меланоидины и др.). Таким образом, задача рационального приготовления пищи заключается в том, чтобы нужная цель была достигнута при минимальной потере полезных свойств продукта.

Учитывая особенности приготовления растительных и животных продуктов, рассмотрим их отдельно.

Антибиотики
Антибиотики, вырабатываемые микроорганизмами химические вещества, которые способны тормозить рост и вызывать гибель бактерий и других микробов. Противомикробное действие антибиотиков имеет избирательн...

Термодинамика химической и электрохимической устойчивости сплавов системы Ni-Si
Сплавы кремния с никелем относятся к группе аморфных металлических сплавов . Следствием их аморфной структуры являются необычные магнитные, механические, электрические свойства и высокая...

Производство экстракционной фосфорной кислоты
Фосфорная кислота является основным сырьем для производства фосфорных удобрений, кормовых добавок, инсектицидов и других фосфорсодержащих продуктов. Общее мировое потребление фосфатного сырь...

Рис. 1.3. Строение крахмального зерна:

1 - строение амилозы; 2 - строение амилопектина; 3 - крахмальные зерна сырого картофеля; 4 - крахмальные зерна вареного картофеля; 5 - крахмальные зерна в сыром тесте; 6 - крахмальные зерна после выпечки

При нагревании от 55 до 80°С крахмальные зерна поглощают большое количество воды, увеличиваются в объеме в несколько раз, теряют кристаллическое строение, а следовательно, анизотропность. Крахмальная суспензия превращается в клейстер. Процесс его образования называется клейстеризацией. Таким образом, клейстеризация - это разрушение нативной структуры крахмального зерна, сопровождаемое набуханием.

Температура, при которой анизотропность большинства зерен разрушена, называется температурой клейстеризации . Температура клейстеризации разных видов крахмала неодинакова. Так, клейстеризация картофельного крахмала наступает при 55-65°С, пшеничного - при 60-80, кукурузного - при 60-71°, рисового - при 70-80°С.

Процесс клейстеризации крахмальных зерен идет поэтапно:

* при 55-70°С зерна увеличиваются в объеме в несколько раз, теряют оптическую анизотропность, но еще сохраняют слоистое строение; в центре крахмального зерна образуется полость ("пузырек"); взвесь зерен в воде превращается в клейстер - малоконцентрированный золь амилозы, в котором распределены набухшие зерна (первая стадия клейстеризации);

* при нагревании выше 70°С в присутствии значительного количества воды крахмальные зерна увеличиваются в объеме в десятки раз, слоистая структура исчезает, значительно повышается вязкость системы (вторая стадия клейстеризации); на этой стадии увеличивается количество растворимой амилозы; раствор ее частично остается в зерне, а частично диффундирует в окружающую среду.

При длительном нагревании с избытком воды крахмальные пузырьки лопаются, и вязкость клейстера снижается. Примером этого в кулинарной практике является разжижение киселя в результате чрезмерного нагрева.

Крахмал клубневых растений (картофель, топинамбур) дает прозрачные клейстеры желеобразной консистенции, а зерновых (кукуруза, рис, пшеница и др.) - непрозрачные, молочно-белые, пастообразной консистенции.

Консистенция клейстера зависит от количества крахмала: при содержании его от 2 до 5% клейстер получается жидким (жидкие кисели, соусы, супы-пюре); при 6-8% - густым (густые кисели). Еще более густой клейстер образуется внутри клеток картофеля, в кашах, блюдах из макаронных изделий.

На вязкость клейстера влияет не только концентрация крахмала, но и присутствие различных пищевых веществ (сахаров, минеральных элементов, кислот, белков и др.). Так, сахароза повышает вязкость системы, соль снижает, белки оказывают стабилизирующее действие на крахмальные клейстеры.

При охлаждении крахмалосодержащих продуктов количество растворимой амилозы в них снижается в результате ретроградации (выпадение в осадок). При этом происходит старение крахмальных студней (синерезис), и изделия черствеют. Скорость старения зависит от вида изделий, их влажности и температуры хранения. Чем выше влажность блюда, кулинарного изделия, тем интенсивнее снижается в нем количество водорастворимых веществ. Наиболее быстро старение протекает в пшенной каше, медленнее - в манной и гречневой. Повышение температуры тормозит процесс ретроградации, поэтому блюда из крупы и макаронных изделий, которые хранятся на мармитах с температурой 70-80°С, имеют хорошие органолептические показатели в течение 4 ч.

Гидролиз крахмала. Крахмальные полисахариды способны распадаться до молекул составляющих их Сахаров. Процесс этот называется гидролизом, так как идет с присоединением воды. Различают ферментативный и кислотный гидролиз.

Ферменты, расщепляющие крахмал, носят название амилаз. Существуют два вида их:

α-амилаза, которая вызывает частичный распад цепей крахмальных полисахаридов с образованием низкомолекулярных соединений - декстринов; при продолжительном гидролизе возможно образование мальтозы и глюкозы;

β-амилаза, которая расщепляет крахмал до мальтозы.

Ферментативный гидролиз крахмала происходит при изготовлении дрожжевого теста и выпечке изделий из него, варке картофеля и др. В пшеничной муке обычно содержится β-амилаза; мальтоза, образующаяся под ее влиянием, является питательной средой для дрожжей. В муке из проросшего зерна преобладает α-амилаза, образующиеся под ее воздействием декстрины придают изделиям липкость, неприятный вкус.

Степень гидролиза крахмала под действием }