Наука, приготовление пищи и мороженое из жидкого азота
В своей работе повара постоянно сталкиваются с физическими явлениями. Не забудем и о роли химических реакций! Приготовление пищи приводит в действие целый ряд физических и химических преобразований, исследование которых, в том числе объяснение выработанных на опыте и передаваемых из поколения в поколение предписаний, предвещает новую эпоху в искусстве кулинарии. Кроме того, открывается путь для экспериментов и разработки оригинальных блюд.
Кулинария: физические преобразования…
Кулинарная техника состоит в том, чтобы комбинировать ингредиенты и соответствующим образом их видоизменять, для того чтобы получить желаемое блюдо. Что означает «видоизменять»? Рассмотрим один из таких процессов на примере майонеза. С физической точки зрения майонез – это масляная эмульсия в воде, которая скреплена яичным желтком. Эмульсия – это дисперсная система капель одной жидкости (в данном случае – масла) в другой, не смешивающейся с первой (вода) (илл. 1). В большинстве рецептов майонеза вода в его состав не включается: дело в том, что она уже содержится в уксусе и яичном желтке, а иногда и в дополнительных ингредиентах, которые добавляют для изменения вкуса и текстуры, например горчице.
1. Структура майонеза в микрометрическом масштабе. Размер капель масла варьирует от 0,1 до 10 мкм
Механизм, делающий капли масла устойчивыми, основан на присутствии в составе майонеза молекул (поставляемых яйцом), имеющих гидрофильную и гидрофобную части. Первая образует водородные связи с молекулами воды и, таким образом, к воде притягивается, вторая от молекул воды отталкивается. Такие молекулы обволакивают капельки масла, направляя к нему свою гидрофобную часть, и не дают им смешаться с водой благодаря своей гидрофильной части (илл. 2).
В хорошем майонезе капли масла очень мелкие (от 0,1 до 100 мкм). Чтобы получить их, нужно долго взбивать яйцо, постепенно добавляя масло. Специалисты говорят, что если следовать этому совету, то испортить майонез практически невозможно. Но это только физика, а мы обещали читателю и химию. Итак, отправляемся далее!
2. Майонез состоит из капелек масла и представляет собой масляную эмульсию в воде, скрепленную белками или поверхностно-активными молекулами, фосфолипидами
…и химические реакции!
Какой была бы еда, не будь у нас возможности ее готовить (см. главу 16)? К нашему величайшему удовольствию, приготовление пищи изменяет консистенцию, цвет, текстуру, аромат и запах входящих в нее ингредиентов. Оно, по сути, задействует последовательность химических реакций, приводящих к изменению составляющих рецепт компонентов на молекулярном уровне.
Рассмотрим для начала приготовление мяса, несомненно, практикуемое доисторическим человеком с того момента, как он научился добывать огонь. Мышечные волокна мяса в основном состоят из воды и длинных органических молекул – белков (протеинов) (см. главу 17, врезку «Белки, цепочки аминокислот»).
В сыром мясе белки образуют закрученные цепочки. При приготовлении эти цепочки разворачиваются, а затем соединяются, формируя что-то вроде сети: происходит их денатурация. Выше мы уже обсуждали свертывание протеинов яичного белка в процессе варки (см. главу 17, «Чем вареное яйцо отличается от сырого?»). Денатурация белков мяса начинается при относительно низких температурах – от 55 до 80 °C. Однако для приготовления мясных блюд требуется время, потому что тепло в состоящее в значительной степени из воды мясо проникает медленно. В самом деле, каждый любитель пот-о-фё[24] знает, что до состояния готовности мясо должно кипеть в бульоне несколько часов на очень медленном огне[25]; это время необходимо для разделения белков на части с высвобождением аминокислот, придающих блюду вкус.
Процесс приготовления мяса происходит совсем иначе, если его запекать в духовке. Хорошее жаркое внутри розовое, а на поверхности имеет коричневую корочку. Чтобы получить такой результат, температура приготовления должна быть выше 100 °C. При этом происходят химические реакции термического разложения органических и неорганических соединений (пиролиз), а также реакции между белками и углеводами (см. главу 18, «Откуда идет тепло?»), – реакции Майяра (см. врезку «Реакции Майяра»). Они происходят при любой температуре (например, подобные реакции отвечают за помутнение хрусталика у больных диабетом), но особенно быстро – при высоких температурах, около 140 °C. А для этого нужно, чтобы поверхность жаркого была хорошо обезвожена. Действительно, температура воды, даже если она не очень чистая, едва ли может превысить 100 °C. Чтобы поджарить корочку мяса, но не пересушить его внутри, термостат в духовке устанавливают на температуру между 160 и 170 °C (илл. 3).
3. Приготовление мяса приводит к постепенной денатурации белка и сопровождается изменениями его цвета и текстуры. Снаружи жаркое достигает температуры намного выше 100 °C, что позволяет протекать реакциям пиролиза (распада молекул под воздействием тепла), а также реакциям Майяра, благодаря которым появляется коричневая корочка. В зависимости от температуры, достигнутой внутри жаркого, приготовленное мясо называют «saignante (с кровью)» – для мяса красного цвета (температура внутри ниже 60 °C) или «a` point (средней прожарки)» – для мяса бледно-розового цвета (температура внутри около 70 °C). При температуре выше 80 °C разрываются клеточные стенки мышц и мясо становится серым. (По H. This, Traité élémentaire de cuisine, 2002)
Появление новой дисциплины
Постепенно, следуя за Луи Камилем Майяром, специалисты раскрыли секреты рецептов, которые повара и гурманы на протяжении как минимум трех тысячелетий передавали друг другу, не задумываясь о задействованных в них физико-химических процессах. Так почему бы не пойти в обратную сторону и не попытаться разработать новые рецепты, основываясь на знании химии и физики? Таким образом можно произвести революцию в основах кулинарного искусства, создав инновационные блюда, обладающие новыми органолептическими свойствами… Это один из путей, предложенных молекулярной кухней. Ее апостолы – талантливые ученые, соавторы «молекулярной гастрономии» французский физико-химик Эрве Тис и англичанин Николас Курти, а также, к примеру, во Франции физик Жан Матрикон, в Англии – профессор Питер Бэрхем, в Италии – профессор Давид Касси. Молекулярная гастрономия – это научная, а не кулинарная деятельность, но очевидно, что научные работы нашли практическое применение и вдохновили некоторых известных поваров.
Молекулярная гастрономия предлагает, к примеру, новый способ варки яйца «в мешочек» в спирте: алкоголь свертывает белок яйца, не изменяя его вкуса (но, очевидно, добавляет аромат этанола). Рыбу обжаривают не в масле, а в смеси плавленых сахаров (чтобы избежать сладкого вкуса, ее заворачивают в лист лука-порея). Вы найдете еще более удивительные рецепты в различных книгах о молекулярной гастрономии, или о молекулярной кухне, то есть кулинарной школе, которая использует новые лабораторные методы (см. «Библиографию»).
Реакции Майяра – это химические реакции, которые придают нашим продуктам цвет, аромат и запах во время их приготовления при высокой температуре. Они были обнаружены в 1912 году химиком из Лотарингии Луи Камилем Майяром (1878–1936).
Эти реакции происходят между белками и сахарами (см. илл.), которые связываются с образованием нового соединения. Затем оно сложным образом взаимодействует с другими веществами, содержащимися в пище. В конечном итоге получается очень много различных соединений, включая ароматические и вкусовые молекулы, а также коричневые пигменты. Именно эта реакция придает характерный коричневый цвет утке по-пекински, которую китайцы перед запеканием смазывают медом! В привычном нам жарком белки вступают в реакцию с глюкозой, уже присутствующей в мышечной ткани (глюкоза доставляет мышцам энергию, необходимую для их функционирования).
Реакции Майяра играют важнейшую роль при жарке мяса, а также при обжаривании кофейных зерен (см. главу 20, «Заварной кофе»), приготовлении во фритюре, образовании корочки на хлебе, а также в приобретении пивом золотистого цвета!
Первый этап реакции Майяра между белком и сахаром, например глюкозой. Явным образом показаны только участвующие в реакции атомы, остальная часть белка обозначена красным кругом, а сахара – желтым кругом
Помимо потенциальных возможностей открытия новых сочетаний вкусов и консистенций, молекулярная кухня дарит надежду людям, страдающим пищевой аллергией, диабетом или пищевой непереносимостью. Запрещенные врачами ингредиенты можно просто заменить другими, сохранив при этом вкус еды! Например, яичный желток обычно используется для связывания соусов, поскольку он содержит способствующий образованию эмульсии протеин. К сожалению, желток обладает и высоким содержанием холестерина. Почему бы не заменить его соевым лецитином, имеющим аналогичные свойства? И аналогичным образом приготовить шоколадный мусс или майонез без яиц! Кроме того, в случае непереносимости глютена (см. главу 19, «Производство макаронных изделий») пшеничную муку можно заменить картофельной мукой, которая содержит крахмал.
Мороженое с жидким азотом
В заключение приведем рецепт мороженого, приготовленного инновационным методом, вдохновленным молекулярной гастрономией.
Во-первых, давайте объясним, что из себя представляет мороженое. Сливочное мороженое готовят на основе молока, сливок, сахара и различных ароматизаторов; сорбеты состоят из фруктового пюре, сахара и воды. Их нежная, тающая во рту консистенция объясняется наличием микрокристаллов льда, смешанных с пузырьками воздуха. Обычно для приготовления мороженого требуется мороженица, в которой смесь постепенно охлаждается, перемешиваемая специальными лопатками. Перемешивание позволяет избежать возникновения больших кристаллов, которые неприятно трескаются во рту, а также образования слишком плотной массы. Приготовление мороженого – процесс довольно долгий (около часа), и домашние мороженицы, будь то ручные или электрические, не всегда приводят к удовлетворительному результату.
– Прежде всего следует приобрести жидкий азот. Различные промышленные предприятия поставляют его в 10–15-литровых изотермических контейнерах, где он может храниться в течение нескольких дней. Будьте аккуратны! Работа с жидким азотом сопряжена с опасностями, аналогичными работе с кипящей водой: требуются защитные очки и перчатки!
– Теперь нужно приготовить смесь для будущего мороженого. Лучше всего это сделать в металлической емкости (обязательно способной выдерживать сильные перепады температур). Например, можно смешать 100 г сахарной пудры, 250 мл цельного молока, 250 мл свежих сливок, щепотку соли и ароматизаторы на ваш вкус.
– Далее следует надеть защитные очки и влить в заготовку жидкий азот из расчета 1 часть азота на 2 части смеси для мороженого. Размешать деревянной ложкой. Повторить операцию.
– Сервируйте получившееся мороженое… и приятного аппетита!
Отставим мороженицы в сторону и призовем на помощь технологию! Можно запросто получить отличное мороженое в течение нескольких десятков секунд, при условии наличия жидкого азота. В самом деле, переход азота из жидкого в газообразное состояние происходит при атмосферном давлении при температуре –196 °C. При заливке жидкого азота в заготовку (см. врезку выше) очень быстрое испарение азота (которое можно сопоставить с поведением воды, влитой в кипящее масло) провоцирует одновременно и мгновенное замораживание сливок в микрокристаллы, и образование пузырьков азота (илл. 4). Пузырьки, содержащиеся в таком мороженом, безвредны, ведь азот содержится и в воздухе, которым мы дышим, составляя более 78 % его объема.
4. Производство мороженого с использованием жидкого азота уже осуществляется в некоторых странах в специализированных кафе-мороженых. При контакте с жидким азотом водяной пар конденсируется, что служит причиной красивейшего явления: образования белоснежных облаков вокруг устройства…