Текст книги "Кулинарная наука, или Научная кулинария."

Белки делятся на две группы по принципу «особого отношения» с водой. Выделяют гидрофильные и гидрофобные группы белков. Ввиду того что белковые цепочки достаточно плотно свернуты в клубок, внутри него удерживается значительное количество воды. Когда белок разрушается, вода с большим содержанием белка выделяется наружу. Такая «вода» в пище называется ни чем иным, как «соком» блюда или продукта.

Во время приготовления пищи протекают физические и химические процессы, которые приводят к различным метаболическим изменениям белков.

Два наиважнейших процесса в кулинарии, описанные в органической химии, о которых настоящий кулинар должен знать почти все, – это «денатурация» и «коагуляция» белков.

Рассмотрим эти важнейшие кулинарные процессы подробнее.

Довольно слабые связи, которые удерживают трехмерную структуру белка, могут быть вполне легко разрушены. Для этого необходимо просто нагреть продукт, содержащий белок, или добавить немного кислоты (лимонной или уксуса), или приложить некоторое механическое усилие (например, прижать к сковороде или перемешать в кастрюле).

По мере того как связи, удерживающие белок в сложенном виде, разрушаются, белки разворачиваются в длинные цепочки, и защищенные ранее внутри белка аминокислоты попросту «вываливаются» наружу. Этот процесс и называется «денатурацией».

Кулинарный закон:

♦ Желудок человека гораздо легче переваривает денатурированные белки, чем любые другие.

Это означает, что сырая рыба (в суши и роллах) переваривается гораздо хуже, чем запеченная. Пища, приготовленная на огне, либо с добавлением соли и кислоты, переваривается гораздо лучше, чем сырая, соленая, вяленая или незначительно термически обработанная!

Быстрее всего белки денатурируются температурой, нежели кислотой, солью или путем механического воздействия, потому приготовить мясо можно гораздо быстрее на огне, нежели замариновав или законсервировав его (сушеное, вяленое мясо).

Денатурированные белки имеют много полезных функций в современном процессе приготовления пищи. В этой книге мы не раз еще вернемся к процессу денатурации белков. Они не только лучше перевариваются, чем сырые белки (их группы более доступны для переваривания ферментами), они – гораздо полезнее.

Как известно, яйца выступают простейшим источником белков, но усваиваются организмом гораздо хуже, чем денатурированные белки мяса или рыбы. Это связано с тем, что мясо, рыба и растительные источники содержат белки в сочетании с большим количеством других молекул (крахмала, жиров и др.).

Белки также выполняют другую, важнейшую в кулинарии, роль – они выступают естественными эмульгаторами.

В обычном блендере невозможно однородно смешать воду и масло (или жир). Подобная смесь будет очень нестабильна, точнее – стабильна в течение очень короткого промежутка времени. Речь идет о приготовлении банальных заправок для салатов. Почему в таких смесях происходит процесс расслоения фаз?

Смесь жиров и воды не будет стабильной до тех пор, пока в ней есть так называемые поверхностно-активные молекулы. В жироводяной смеси они стремятся окружить капли жиров, поместить внутрь себя гидрофобные части и оставить для контакта с водой лишь свои гидрофильные части.

Обычные белки в своем естественном состоянии имеют снаружи лишь гидрофильные части и потому не могут быть поверхностно-активными молекулами. Тем не менее, как говорилось выше, денатурированные белки обнажают как гидрофильные, так и гидрофобные группы, и могут выступать как поверхностно-активные молекулы для стабилизации жироводяной смеси.

Например, смесь уксуса, воды и масла может быть вполне устойчивой, если в смеси присутствуют яичные белки (например, в майонезе). После того как белки взбиты, они денатурированы и готовы к стабилизации масляных капель в смеси. Белки являются натуральными пенообразователями.

Мы знаем, что при приготовлении белкового крема воздух добавляется в жидкость механическим взбиванием его венчиком. Но далеко не все воздушно-жидкостные смеси являются стабильными. Например, когда взбивается чистая вода, воздушные пузырьки в смеси не могут быть стабильными, они быстро поднимаются на поверхность, будучи менее плотными, чем вода, а затем улетучиваются.

Однако, когда взбивается жидкость, содержащая белки (например, яичные белки), то воздух может быть стабильно включен в смесь. Хотя пузырьки воздуха являются гораздо менее плотным, чем сама жидкость (вода или молоко), они уже никуда не исчезнут. Это происходит потому, что в процессе взбивания яичных белков они денатурируются, их гидрофобные и гидрофильные части становятся доступными, гидрофильные взаимодействуют с водой, а гидрофобные – с воздухом.

Белки являются также незаменимыми загустителями, о чем подробно пойдет речь в последующих главах книги.

Кровь животных тоже, как и яичные желтки, наполнена различными белками.

В высокой гастрономии лучшим загустителем считается именно кровь, полученная при первичной обжарке мяса. Хестон Блюменталь – величайший английский шеф-повар, считает этот загуститель самым лучшим для приготовления соусов и подливок.

Яичный желток – это самый распространенный загуститель в кондитерском деле.

Белки обладают свойствами загустителей из-за того, что, разрушаясь даже при слабом нагреве, они разворачиваются в длинные цепи. Эти цепи не дают молекулам воды, присутствующим в белках, с легкостью перемещаться вокруг друг друга, при этом молекулы растягиваются, а жидкость сгущается.

Кулинарный закон:

♦ Белки разрушаются при различных температурах, знание диапазона температур, при которых разрушаются и денатурируют белки, дает ключ к получению наилучших результатов в процессе приготовления пищи.

Если продукт, содержащий белок, нагревают после его денатурации дальше, то добавленное тепло заставляет денатурированные белки передвигаться гораздо быстрее. Развернутые белковые цепи при контакте будут притягиваться друг к другу и формировать белковые сети. Этот процесс известен в науке под названием «коагуляция».

Коагуляция в кулинарии «ответственна» в том числе и за потерю прозрачности сырого яйца в процессе нагрева.

Смыкающиеся цепи белка не позволяют свету проникать внутрь, и прозрачность продукта утрачивается.

Сети белков в процессе коагуляции выступают некой «ловушкой» для воды. Попадая внутрь и связываясь с белками, она превращает жидкость в гель, снижая его текучесть.

Коагуляция может быть как полезна для кулинара, так и доставлять реальные неудобства на кухне. Пельмени, вареники, клецки, макароны и другие изделия из пшеничной муки сохраняют свою форму только благодаря коагуляции белковых сетей, а заварной крем становится комковатым потому, что яичные белки были нагреты до слишком высокой температуры и в денатурированных белках начался процесс коагуляции.

Кулинарный закон:

♦ Кислоты способствуют и ускоряют коагуляцию белков, крахмалы – замедляют коагуляцию.

Говоря о белках и их роли в кулинарных процессах нельзя не сказать о таком явлении, как синерезис, которое уже упоминалось выше. Синерезис – процесс вытеснения воды или жидкости из белковых сетей в продукте. Это происходит из-за наличия электростатических напряжений между положительными и отрицательными заряженными атомами серы в белковых продуктах.

Процесс синерезиса всегда нежелателен в приготовлении пищи, поскольку ведет к тому, что пища высыхает.

Ферменты представляют собой особую группу белков, управляющих химической трансформацией белоксодержащих продуктов и контролирующих химические реакции, происходящие с ними. Для того чтобы началась нужная химическая реакция и в результате появились иные продукты, необходимы ферменты, которые эту реакцию ускорят. Ферменты сами по себе остаются неизменными, но их присутствие необходимо для того, чтобы проходили изменения в реагирующих молекулах. Ферменты содержат активный центр, в который перемещаются реагирующие молекулы. Возникает тесный контакт, что способствует течению реакции между ними.

Ферменты ответственны как за необходимые, так и за нежелательные реакции при хранении продуктов в процессах приготовления пищи. Ферменты обусловливают прогорклость пищи или потемнение продуктов (овощей или фруктов, мяса и рыбы), но без них невозможно выпечь хлеб, приготовить квас или пиво.

Поскольку ферменты тоже являются белками, их структура так же подвержена влиянию тепла и кислотности (pH). Об этих процессах и самом процессе ферментирования пойдет речь в последующих главах.

Пигменты – это самые удивительные белки, которые участвуют в восприятии (именно в восприятии, а не формировании) цвета пищевых продуктов и кулинарных блюд. Пигменты буквально не «красят» продукты в разные цвета. Они лишь обеспечивают определенные оптические явления, реагируя на преломление волн света. Пигменты – это «экраны», они отражают только волны видимого света определенной длины и, в свою очередь, поглощают волны всех других длин, что влияет на зрительное восприятие того или другого цвета продуктов.

Например, хлорофилл – пигмент, который содержится в зеленых овощах, поглощает все волны видимого света, за исключением волн зеленого. Пигменты в мясе поглощают все, кроме красного, «давая» мясу его красный цвет. Поглощающие свойства этих пигментов сильно зависят от их структуры. Даже очень малые изменения в структуре могут привести к изменению того, какие волны будут отражаемы, а какие нет. Так как ферменты являются белками, и, следовательно, тоже зависимы от изменений температуры и pH, цвет многих продуктов будет меняться при воздействии этих экстремальных условий. Понимание возможных изменений «работы» пигментов может быть очень полезным для повара, чтобы контролировать цвет приготовляемых блюд.

Важно!

Белки – не просто часть мясных и рыбных продуктов, но и вещества, обеспечивающие:

♦ стабилизацию (как водно-жировой смеси, так и водно-воздушной смеси);

♦ влияние на текстуру – методом как задержки воды (гелеобразование), так и водоотведением (синерезис);

♦ влияние на вкус и качество протекания главной реакции в кулинарии реакции Майяра.

Процесс коагуляции белка – главный процесс в кулинарии, которым нужно учиться управлять.

Белки могут не только впитывать воду, но и вытеснять ее. Это объясняет, почему после жарки мяса еще спустя 5–7 минут из него вытекает сок в тарелку.

Ферменты и пигменты в содержащих белок продуктах – важнейшие типы белка, «управление» поведением которых в процессе готовки также является залогом успешного освоения «научной кулинарии».

Жиры представляют собой различные типы молекул. Один из важных жиров – триглицерид. Триглицериды состоят из молекулы глицерина и трех прикрепленных к ней молекул жирных кислот.

Жиры бывают двух видов – насыщенные и ненасыщенные жиры.

Жиры, которые не содержат двойных связей в любой из своих цепей, называются насыщенными жирами. Они называется «насыщенными», поскольку содержат столько атомов водорода, сколько могут к себе присоединить. Эти жиры, как правило, остаются твердыми при комнатной температуре и имеют животное происхождение (например, жир животных или масло).

Ненасыщенные жиры, наоборот, не содержат двойных связей в своей молекулярной структуре. Они являются ненасыщенными, потому что не содержат столько атомов водорода, сколько могли бы иметь. Они, как правило, находятся в жидком состоянии при комнатной температуре и имеют либо растительное происхождение, либо добываются из рыб. В кулинарии их называют «растительные масла». Ненасыщенные жиры могут быть далее классифицированы в соответствии с количеством двойных связей в них как:

– мононенасыщенные (могут прикрепить еще хотя бы один атом водорода), например оливковое и арахисовое масла;

– полиненасыщенные (могут прикрепить намного больше атомов водорода), например подсолнечное и кукурузное масла.

Важно знать, что полиненасыщенные масла прогоркают при комнатной температуре, поэтому их лучше всегда хранить в холодильнике.

Вспомните, как оливковое масло становится мутным и густеет в холодильнике, хотя всегда остается жидким при комнатной температуре. Почему?

Это связано именно с тем, что области ненасыщенных жиров охлаждаются и создается оптический эффект, как будто масло мутное полностью.

Из кулинарной практики мы знаем, что жиры крайне неохотно смешиваются с водой. Это создает ряд неудобств при приготовлении соусов. Объясняется данное обстоятельство очень просто: жиры – нейтральные субстанции и не могут притягиваться к молекулам воды. Если смешать масло и воду, масло будет всплывать на поверхность воды, потому что его плотность меньше, чем у воды. Для того чтобы сделать стабильной эмульсию воды и жира, необходимы поверхностно-активные молекулы (напомним: молекулы, которые содержат как гидрофобные, так и гидрофильные части). Примером поверхностно-активных молекул могут быть молекулы моющего средства для грязной посуды. Нерастворимые в воде части моющего средства соединяются с жирами в пятнах и загрязнениях и смываются водой.

Для кулинарных изысканий также крайне полезно принять во внимание, что жиры в отличие от воды очень чувствительны к малейшим изменениям температуры окружающей среды. Например, вода существенно не меняется при нагреве в диапазоне от 0 до 100 °C. С жирами происходит обратное явление – нагрев до точки кипения повышает текучесть источника жира, в то время как охлаждение до точки замерзания приводит к постепенному увеличению вязкости.

Давайте вспомним, как утром выглядят пожаренные накануне котлеты, которые вы положили с вечера в холодильник прямо в сковороде. Наутро мы можем наблюдать жировое «поседение» на продукте и вокруг него, котлеты в сковороде напоминают седые вершины гор и укутанные снегами ущелья.

Это связано с тем, что молекулы в различных частях жира плавятся при различных температурах в отличие от воды, где каждая молекула будет кипеть ровно при той же температуре, что и другие.

Данный пример объясняет, почему наши удивительные кулинарные творения, пожаренные в масле, часто выглядят крайне неаппетитно после непродолжительного хранения в холодильнике.

Все мы помним, что жиры в кулинарии чаще всего используются при жарении. Важно знать, какие физические и химические процессы при этом происходят.

Итак, температура кипения жиров значительно выше, чем температура кипения воды, и находится в диапазоне между 260 и 400 °C (в зависимости от видажиров). Например, температура кипения оливкового масла составляет около 300 °C. Поэтому в ресторанах никому не приходит в голову заливать оливковое масло в промышленный фритюр, для того чтобы пожарить картофель «фри». Оказывается, дело не только в его дороговизне, но и в его физико-химических особенностях.

Однако, жиры начинают разлагаться при температуре ниже их температуры кипения. Этот процесс начинается при достижении жирами температуры, называемой в физике температурой вспышки. Например, температура вспышки того же оливкового масла составляет 180–200 °C. Температура вспышки может быть обнаружена «на глаз» по появлению легкого дымка и обесцвечиванию жиров. В этот момент жиры начинают разлагаться.

В процессе их распада образуются несколько новых химических соединений – в основном оксиды триглицеридов (например, акролеин) и окрашенные соединения. Чем выше количество ненасыщенных жиров, тем ниже температура вспышки и больше токсичных соединений.

Кулинарный закон:

♦ Жиры, которые используются для жарки, должны нагреваться по крайней мере до температуры 180 °C.

Жарить при более низких температурах строго не рекомендуется.

В домашних условиях для жарки на сковороде лучше всего применять рафинированные и растительные масла, так как их температура вспышки выше 200 °C. В ресторанах чаще используют пальмовое масло, его температура вспышки колеблется в пределах 210–225 °C.

Неочищенные масла никогда не должны использоваться для жарки, потому что их температура вспышки часто находится ниже отметки 180 °C.

Равным образом, масло для жарки в домашних условиях не должно быть повторно применяться более трех раз, потому что температура вспышки такого масла будет снижаться по мере возрастания чистоты его использования. В ресторанах масло может употребляться до 30–50 раз после тщательной фильтрации. Важно понимать, там используются специальные термостабилизированные масла, температура вспышки которых стабильна.

Работая дома, также не стоит экспериментировать с нагревом жиров до слишком высоких температур, так как при высоких температурах жир может стать источником горючих паров, которые могут спонтанно воспламениться.

В ресторанах паназиатской кухни можно увидеть как у повара, подбрасывающего ингредиенты блюда в воке (wok – сковорода с параболической формой дна), под сковородой вздымаются в воздух снопы высокого пламени. Это происходит из-за того, что сильно перегретое масло мгновенно воспламеняется. Не стоит повторять такие эксперименты дома. Помните, в ресторанах работают со специальными конструкциями пожарозащищенных вытяжных зонтов, оснащенных пламегасителями.

И наконец, о самом главном. Жиры играют очень важную роль в образовании вкуса. Многие молекулы различных продуктов, ответственные за их вкус, являются гидрофобными. Это означает, что они не «дружат» с молекулами воды – «переносчиками» вкуса. Таким образом, вкус доносится именно через молекулы жиров. Жиры в пище также улучшают текстуру и «вкусовые» качества пищевых продуктов. (Об этом мы подробно поговорим в последующих главах.) Жиры также используются для приготовления пищи вместо воды. Преимуществом использования жира в качестве средства приготовления блюда является то, что жиры обеспечивают более высокие температуры тепловой обработки, чем вода.

Реакция Майяра, которая отвечает за цвет и вкус большинства видов жареных или приготовленных на гриле продуктов, может проходить гораздо быстрее «при посредничестве» жиров. Это означает, что их использование позволит сократить время приготовления пищевых продуктов, тем самым сохраняя их состав и питательные свойства.

Советы кулинарам:

♦ масло при жарке нельзя недогреть и нельзя перегреть;

♦ всегда храните растительные масла в холодильнике, а

оливковое – при комнатной температуре;

♦ никогда не жарьте на оливковом масле;

♦ используйте кисточку для нанесения масла на продукты перед жаркой, обмазывая их поверхность, не наливайте масло прямо в сковороду или сотейник.

Это позволит вам не допустить излишков масла в сковороде и обеспечить равномерную прожарку продуктов.

Воду можно по праву назвать «главным кулинарным природным веществом». Без воды сложно представить приготовление какого-либо блюда. Вода содержится в любой органической материи, которую мы используем в пищу. Вода – источник почти всех микроэлементов, необходимых для поддержания работоспособности человеческого организма.

Какие же процессы происходят в кулинарии при непосредственном участии воды?

В чистой воде ее молекулы находятся в непрерывном движении. Каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, «скрепленных» в V-образной форме. Молекулы воды могут образовывать цепочки.

Когда вода нагревается, молекулы начинают двигаться с большей энергией и скоростью – так быстро, что связи между ними начинают разрушаться, «отпуская» некоторые отдельные молекулы воды из цепочки. Эти молекулы отрываются от поверхности, превращаясь в водяной пар. При 100 °C все взаимосвязи молекул разрушаются и вода переходит из жидкого состояния в газообразное.

В противоположность этому, когда вода очень сильно охлаждается, молекулы воды постепенно утрачивают энергию, необходимую для движения, создают новые связи и постепенно, со снижением температуры, переходят из жидкого агрегатного состояния в состояние твердое. Так образуется лед.

Молекулы всех видов часто классифицируются по принципу активности во взаимодействии с водой. Молекулы, которые активно взаимодействуют с водой, называются «гидрофильные», или «влаголюбивые». Эти молекулы активно взаимодействуют с водой, потому что точно так же, как и вода, являются электрически заряженными. Вступая в контакт с водой, такие молекулы образуют связи с ее молекулами. Такие связи по сути и являются отражением процесса растворимости.

Рассмотрим пример того, как происходит процесс растворения одной материи в другой. Как известно, если соль добавить в воду, она растворится. Соль состоит из ионов натрия Na⁺ и хлора Сl^-, соединенных между собой. Оказавшись в воде, эти элементы образуют связи с молекулами воды. Поскольку соль уже разделилась на ионы Na⁺ и Сl^-, она уже будет не видна невооруженным глазом, так как в разделенном виде частички соли слишком малы. Однако, если нагревать смесь, вся вода постепенно испарится и останутся только ионы Na⁺ и Сl^-, которые вновь соединятся и снова образуют соль.