Илья Лазерсон
Кулинарная наука, или Научная кулинария

Полная версия

Вода

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.

Процессы растворения

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.

Как можно изменить температуру кипения

Для кулинара важно знать, что температуру кипения воды можно изменять, если добавить в нее какие-либо вещества. Например, если добавить в воду соль, то температура кипения воды изменится, потому как температура кипения раствора соли значительно выше, чем воды. Чем больше соли содержится в воде, тем выше температура кипения раствора.

Этот факт несложно доказать, используя для кипячения соленую морскую воду или вскипятив на плите сильный раствор соли, приготовленный собственноручно.

Если в воду добавить алкоголь, который имеет температуру кипения значительно ниже, чем у воды, то температура кипения этой смеси понизится.

Точка замерзания воды так же может быть изменена в зависимости от того, какие вещества добавлены в воду. Вне зависимости от того, что будет добавлено, температура замерзания будет ниже, так как инородные вещества в воде будут препятствовать образованию льда и таким образом снижать температуру замерзания.

Этим объясняется то, что дороги зимой часто посыпают именно солью, чтобы лед таял при достаточно низкой температуре.

Что такое «эмульсия»?

Многие молекулы, содержащиеся в пищевых продуктах, все же не взаимодействуют с водой. Они называются «гидрофобные», или «не любящие воду».

Эти молекулы нейтральны, они не взаимодействуют с водой, потому что не могут притягиваться к ее молекулам и смешиваться с ними. Например, растительное масло не смешивается с водой. Масло, которое гораздо плотнее воды, вероятнее всего будет плавать на ее поверхности «лохмотьями». Если смесь энергично потрясти, то обе жидкости распадутся на более мелкие капли, и крошечные капельки масла временно растворятся в воде. Однако как только «тряска» прекратится и капли масла смогут свободно передвигаться, вода и масло вновь разделятся на 2 слоя.

В современной кулинарии используются блендеры с высоким количеством оборотов в минуту (до 35 000 об./мин), они позволяют создавать эмульсии, стабильные до 12–14 часов. Этого времени достаточно, для приготовления блюд и подачи их к столу.

В профессиональной кулинарии, для того чтобы получилась подлинно стабильная смесь масла и воды, необходимо добавление специального вещества, содержащего поверхностно-активные молекулы. Поверхностно-активные молекулы имеют гидрофильную «голову» и гидрофобный «хвост», или, проще говоря, один конец молекулы растворяется в воде, а второй растворяется в масле.

Особенность химического процесса в смеси масла и воды заключается в том, что добавленные поверхностно-активные молекулы окружают капельки масла своими гидрофобными частями, а с водой контактируют гидрофильными частями, причем таким образом, что молекулы масла равномерно распределяются в воде. Многие промышленные пищевые продукты содержат подобные поверхностно-активные молекулы для стабилизации смесей из воды и масла. Вещества с большим количеством активных молекул называют эмульгаторами.

В заключение короткого знакомства со свойствами воды отмечу, что вода является наиболее распространенным веществом в природе. Неудивительно, что большинство продуктов содержит в себе главным образом воду. Вследствие этого многие из этих продуктов существенно теряют свой вес (массу), если они приготовлены при высоких температурах, так как вода, содержащаяся в них, активно испаряется.

В пище вода формирует химическое свойство продукта, которое кулинарным языком можно описать как «нежность». Твердый сыр содержит гораздо меньше воды, чем мягкий сыр, и поэтому он не такой нежный. Слабо прожаренный стейк (в нем незначительное количество жидкости испарилось за короткое время приготовления) гораздо нежнее, чем хорошо прожаренный стейк, в котором испарилось значительное количество воды.

Советы кулинарам:

♦ всегда готовьте, используя только очищенную, не минерализованную воду;

♦ не солите пищу в процессе варки и тушения в воде;

♦ чем больше содержание поваренной соли в организме – тем хуже гомеостаз и обмен веществ;

♦ в сутки человеческий организм теряет около 12 стаканов воды (2400 мл). Желательно чтобы это количество компенсировалось через пищу и питье в пропорции 50/50.

Глава 2 Хлеб, выпечка и макаронные изделия

Многие блюда, в том числе и хлебобулочные изделия, готовятся из стандартной смеси муки и воды, известной в кулинарии как тесто. Часто при приготовлении теста в него добавляют и другие ингредиенты, такие как разрыхлители, яйца, сахар, молоко, сбраживающие агенты. Ассортимент нашего стола включает множество блюд с содержанием муки – выпечка, запеканки, пассеровки, соусы, панировочные смеси, кляры, кондитерские изделия. Каждый из этих продуктов имеет различное соотношение муки, воды, всевозможных добавок согласно рецептам их изготовления.

Приготовление теста – это целая наука, и чем лучше кулинар понимает физико-химические процессы, происходящие во время приготовления хлебобулочных изделий, тем лучше результат.

Рассмотрим тему подробнее. В процессе приготовления теста гранулы крахмала в муке увеличиваются, белки муки свертываются, в результате тесто постепенно становится плотным и тягучим за счет уменьшения количества свободных молекул воды внутри его. В современной хлебопекарной практике зачастую используют специальные добавки-улучшители, они придают изделиям некоторые дополнительные свойства.

Что такое дрожжи?

Хлеб, как известно, состоит из муки, воды, дрожжей и некоторого количества соли.

Дрожжи – это живые микроорганизмы, состоящие из одной клетки. Они находятся в состоянии анабиоза, как бы в спячке, пока не вступают в контакт с теплой водой. Как только дрожжи «просыпаются», то начинают питаться любыми доступными сахарами, выделяя углекислый газ (СO₂). В процессе поглощения сахара дрожжи получают энергию, которая позволяет им расти.

Дрожжи растут путем равномерного деления их клеточных мембран, а затем и всего содержимого клетки, образуя две новые клетки из одной.

Рассмотрим последовательно этапы изготовления хлеба.

Этапы изготовления хлеба

Замес теста

Для приготовления хлеба, как известно, замешивают тесто (ингредиенты приведены выше). Замешивание теста происходит до тех пор, пока оно не станет гладким и эластичным благодаря клейковинным белкам, присутствующим в муке.

Первый шаг замешивания теста в миске помогает разбить белки клейковины и глютенина, нарушая их водородные связи и дисульфидные мосты, которые затем выстраиваются для формирования и развития сильного клейковинного каркаса.

Часть внутримолекулярных петель, сохранившихся в белках, и придают тесту особую эластичность. Крутое и эластичное тесто благодаря своей прочной структуре, словно ловушка, держит внутри себя пузырьки воздуха, не разрушая их, и в то же время позволяет им расширяться при выпекании. Благодаря заряженным ионам соль способствует притягиванию белков друг к другу и приводит к образованию каркаса по типу белок + белок.

Помимо белков клейковины мука также содержит и другие белки, которые играют важную роль на стадии замешивания теста. К ним относятся ферменты, в частности амилазы, которые играют ключевую роль в выпечке хлеба. Эти ферменты, в прямом смысле слова, используют воду в тесте для агрессивного воздействия на молекулы амилопектина, находящиеся в гранулах мучного крахмала в случайных точках их структуры, чтобы разложить их на молекулы мальтозы (простая молекула сахара, состоящая из химического соединения двух молекул глюкозы). Эти молекулы в дальнейшем будут использоваться дрожжами для придания «воздушности» тесту в ходе процесса брожения.

Именно по этой причине муку всегда следует хранить в сухом месте, иначе ферменты начнут реагировать с крахмалом в муке еще при хранении, используя пары воды из воздуха и ухудшая свойства крахмала.

Амилазы работают быстрее при теплых температурах, поэтому для приготовления хорошего теста в него добавляют, как правило, теплую воду, а не холодную.

Добавление соли способствует активности фермента муки – амилазы, но снижает протеазную активность в муке, то есть препятствует разжижению теста.

Брожение теста

После тщательного замешивания тесто помещают в чашу, накрывают и оставляют на несколько часов. Находясь в таких условиях, тесто начинает набухать, так как дрожжи начинают расти, активно выделяя углекислый газ. Пузырьки воздуха при этом не выходят наружу, а удерживаются внутри теста с помощью крепкой белковой сетки.

Дрожжи отвечают не только за выделение пузырьков газа, но также за аромат, который можно уловить во время расстойки дрожжевого теста.

Во время брожения дрожжи используют собственный фермент – мальтазу, чтобы разложить мальтозу, произведенную амилазами муки, в молекулы глюкозы. Именно эти молекулы глюкозы впоследствии преобразуются в углекислый газ (который помогает хлебу подниматься), в этанол (придающий хлебу его особый вкус) и другие спирты – незаменимые помощники в придании аромата хлебу.

Кстати, по такому же принципу алкоголь образуется в пиве и некоторых других алкогольных напитках.

Наиболее эффективно брожение происходит при температуре 27 °C. И хотя повышение температуры способствует более быстрому росту дрожжей и выделению большего количества газа, что увеличивает объем теста и скорость его приготовления, все же не рекомендуется работать с более высокими температурами. Идеальный хлеб с оптимальным вкусом и ароматом должен бродить именно при 27 °C.

Повторный замес

После брожения наступает второй этап замешивания путем постоянного «складывания» или «вбивания» теста, он необходим не только для укрепления клейковины, но и для попадания воздуха в тесто, обеспечивает равномерное распределение воздуха внутри теста.

Второй этап замешивания также способствует однородному распределению дрожжевых клеток в тесте.

После повторного замешивания тесто снова оставляют в покое для дальнейшей расстойки – процесса роста дрожжей.

Теперь дрожжевые клетки распределены равномерно, и, соответственно, выделение СO₂ будет таким же равномерным по всей толще теста.

Такой пошаговый процесс замешивания и брожения делает тесто легким и воздушным, благодаря равномерному распределению газов конечный продукт хорошо поднимается в печи, а после выпечки получается однородным.

Выпекание

Как только тесто достаточно поднялось, его помещают в горячую духовку.

На начальных этапах выпекания (первые 10 минут) тесто значительно увеличивается в объеме. Это явление называется «подъем в печи» и связано с рядом факторов:

– по мере повышения температуры теста до 60 °C возрастает как дрожжевая, так и амилолитическая активность (то есть насыщение крахмала сахарами). Увеличение амилолитической активности приводит к более быстрому осахариванию крахмала, крахмал обращается в мальтозу, что, в свою очередь, увеличивает питательную среду для дрожжей. Рост дрожжевой активности означает большее выделение CO₂, дальнейшее увеличение количества газа в тесте. При температурах свыше 60 °C ферменты становятся неактивными, дрожжевые клетки погибают. Дрожжи перестают выделять CO₂;

– при повышении температуры все газы, в том числе и CO₂, и воздух, попавший при замешивании в тесто, расширяются;

– часть незадействованной воды в тесте, а также этанол – продукт брожения дрожжей, будут испаряться, продолжая расширять тесто.

Итак, первые десять минут выпечки сопровождаются высоким уровнем выделения и расширения газов.

Благодаря относительной упругости белковых связей в тесте, газы будут расширяться без нарушения белковой сети. Однако непосредственно перед выпечкой на верхней поверхности теста лучше сделать несколько разрезов (насечек) ножом. Это увеличит способность теста к «правильному» расширению – без образования трещин на конечном продукте.

Высокая температура укрепляет белковые сети, которые образовались во время замешивания, и они становятся все более и более твердыми. Одновременно крахмал, содержащийся в крахмальных гранулах муки, высвобождается и приобретает консистенцию желатина, взаимодействуя с водой. Именно этот эффект в сочетании с уровнем испарения воды придает тесту твердость. Температура на поверхности хлеба растет быстрее, чем внутри. Это формирует сухую и жесткую корочку, которая предотвращает испарение любых газов, способствуя максимальному набуханию теста.

Поэтому хлеб всегда стоит выпекать в очень горячей духовке (при максимально возможной температуре) первые 10 минут для формирования твердой корочки, снижающей испарение газов и препятствующей уменьшению объема хлеба. Дрожжевые пироги тоже выпекаются при высоких температурах для обеспечения непроницаемой корки на поверхности, чтобы предотвратить испарение значительного количества водяного пара из теста. Это важно, так как водяные пары, которые остаются в продукте в конце приготовления, конденсируются. Выпекание пирогов при повышенной температуре в первые 10 минут позволят им оставаться нежными после остывания.

Так как газы, которые не могут испариться, продолжают расширяться, давление внутри теста увеличивается. Это увеличение давления вызывает разрушения некоторых белковых связей, что позволяет пузырькам газа соединяться друг с другом. Из-за этого внутри хлеба иногда видны воздушные раковины на срезе.

Как придать вкус и аромат хлебу?

Как только температура на поверхности хлеба превысит 100 °C, между редуцирующими сахарами и аминокислотами в корочке начинает происходить реакция Майяра, заметно меняя цвет и придавая вкус хлебу. Наличие молока только благоприятствует этой реакции. Молоко содержит сахара лактозы, которая в отличие от мальтозы не может быть разрушена и используется как питательная среда для дрожжей. Таким образом, включение молока в тесто обеспечивает увеличение общей концентрации сахара, необходимой для реакции Майяра, улучшает вкуса хлеба и придает ему насыщенный коричневый цвет.

Внимание!

Следите за тем, чтобы хлеб не подгорал при выпекании!

Приготовление хлеба (спустя первые 10 минут) при слишком высокой температуре делает белковую сеть слишком жесткой. Она быстро укрепляется, прежде чем газы успели в полной мере расшириться. Расширяющиеся газы уже не могут растянуть белковую сеть, которая слишком жесткая, и хлеб получится слишком плоским. К подобной проблеме может также привести слишком долгий или неправильный замес теста. Тогда хлеб получится меньшего объема, из-за нехватки воздуха в тесте и малого расширения газа во время выпекания.

Однако, если температура в печи будет слишком низкая, газы начнут расширяться до того, как на хлебе образуется жесткая корочка, и хлеб снова получится плоским.

Что же происходит с хлебом после его выпекания?

Остывая, крахмал высвобождается из крахмального зерна, начинает связываться друг с другом, поглощая свободные молекулы воды. Консистенция мякиша хлеба густеет, слишком мягкий мякиш в центре хлеба становится более жестким (сухим), что, кстати, облегчает его нарезку после остывания.

Спустя несколько дней, после того как хлеб был выпечен, соединения крахмала находятся на пике, вода почти полностью вытесняется из белковой сети, а хлеб становится настолько черствым, что больше несъедобен.

Как же «реанимировать» черствый хлеб?

Черствый хлеб можно смягчить путем его нагревания: высокая температура делает молекулы крахмала снова подвижными, высвобождая остатки поглощенных молекул воды, и тем самым смягчает хлеб.

Теперь перейдем к особенностям приготовления теста для тортов и некоторых кондитерских изделий.

Особенности приготовления тортов, песочного, слоеного теста и эклеров

Торты пекут из совершенно иного, чем у хлеба, вида теста. Оно состоит из муки, смешиваемой с яйцами, сахаром и сливочным маслом. Эта смесь впоследствии запекается до получения легкого и пушистого изделия, насыщенного газом. Строго говоря, в кулинарии существует два способа насыщения теста газом: химический и механический. Пузырьки газа, содержащиеся в торте или пироге, выделяют не дрожжи, как в хлебе, а включенные в торт смеси либо химические газообразующие ферменты (например, пекарская смесь, заменяющая дрожжи).

Ввести воздух в тесто можно и механическим способом: путем взбивания воздуха в тесто с помощью планетарного миксера.

Химические и механические методы насыщения теста газом

Химический метод

Химические разрыхлители (например пекарский порошок, заменяющий дрожжи, или пищевая сода) являются соединениями, которые активно выделяют углекислый газ при контакте с горячей водой. Источником CO₂ является бикарбонат натрия, который либо уже смешан с кислотой (как в пекарской смеси), либо требует добавки кислоты для начала реакции (как пищевая сода).

При взаимодействии с водой одна из двух кислот, содержащихся в пекарской смеси в сухом виде, реагирует с присутствующим натрием бикарбоната для выделения CO₂. Поэтому в пекарскую смесь нередко добавляют крахмал для предотвращения ранней реакции между бикарбонатом натрия и молекулами кислоты, он поглощает влагу и сохраняет порошок сухим во время хранения. Вторая кислота в составе пекарской смеси реагирует с бикарбонатом натрия уже при более высоких температурах для выделения большего количества пузырьков CO₂ в начале выпечки.

При использовании соды для выпечки бикарбонат натрия для производства CO₂ вступает в реакцию с кислотой, которая содержится в смеси для выпечки торта. Пекарская смесь и сода для печения являются более эффективными разрыхлителями, чем дрожжи, и производят CO₂ гораздо быстрее, однако они не улучшают вкуса и аромата теста так, как это удается дрожжам.