Наука и кулинария. Физика еды. От повседневной до высокой кухни

Фазовые превращения постоянно происходят вокруг нас: вода кипит при 100 °C, превращаясь из жидкости в газ. Когда температура опускается ниже 0 °C, вода замерзает, превращаясь из жидкости в твердое вещество. Эти превращения – основа кулинарии, поскольку самый распространенный компонент продуктов – вода. Говоря более общо, температура, при которой происходит фазовое превращение, зависит от материала. Другие жидкости, с виду похожие на воду, ведут себя иначе. Этанол – активное вещество алкогольных напитков – превращается из жидкости в газ при гораздо более низкой температуре, около 78 °C. Так что, если вы нагреваете вино на плите, этанол выкипает первым, уменьшая содержание спирта, а сохраняется только букет. (Вот почему вы не пьянеете от вина, которое добавляете в кипящий соус.) Однако фазовые превращения в кулинарии гораздо богаче и разнообразнее, чем превращения простых ингредиентов. Рассмотрим, например, что происходит с яйцом.

Сначала, внутри только что снесенного курицей яйца, жидкость окружена твердой скорлупой. Когда вы кладете яйцо в морозильник, жидкость превращается в твердое вещество, как это происходит и с водой. Когда воду нагревают, она превращается в газ. А вот когда мы нагреваем яйцо, происходит нечто совсем другое: оно превращается в твердое вещество. Более того, после того как яйцо нагрели и, следовательно, «приготовили», обратный процесс невозможен. Возьмите сваренное вкрутую яйцо и оставьте на столе при той же температуре, с которой начали, – и оно останется твердым навсегда. А вот замороженное яйцо, как и лед, наоборот, легко превращается обратно в жидкое, как только температура поднимется. Как такое возможно? Почему фазовое превращение яйца, которое в основном состоит из воды, может так сильно отличаться от фазового превращения самой воды? Как мы увидим, причина в особых молекулах у него внутри.

РИСУНОК 1

Если мы задумаемся о разнообразных превращениях, с которыми сталкиваемся при готовке, то убедимся, что все они происходит в относительно небольшом диапазоне температур – между –20 °C и примерно 190 °C. Мы храним ингредиенты и остатки еды в холодильнике или морозильнике, потому что при температуре ниже 4 °C микробы размножаются гораздо медленнее или не размножаются вообще. Мы подвергаем пищу тепловой обработке и для того, чтобы убить вредные микробы и чтобы денатурировать или расщепить белки, в результате чего ингредиенты приобретают новую текстуру, обычно становясь тверже: все это происходит в диапазоне между 50 °C и 75 °C.

Когда мы готовим блюда из смесей ингредиентов, температура превращений обычно изменяется, хотя все равно остается в том же узком диапазоне. Вся система может иметь температуру перехода, отличную от температур перехода ее компонентов. Это связано с тем, что фазовые переходы часто зависят от сложных взаимодействий атомов и молекул. Посмотрите на температуры, указанные для воды и яйца. Яйцо в основном состоит из воды, однако критическое превращение от жидкого желтка к твердому происходит примерно при 64 °C. Это связано с коагуляцией белка, который начинает разворачиваться при этой температуре.

В качестве еще одного примера вспомним рецепт печенья из главы 1. Вы получили тесто: вкусную мягкую массу, очень далекую от готового печенья. Удивительное дело: когда тесто нагревается, сырые ингредиенты меняются до неузнаваемости. Как бы вам ни нравилось сырое тесто, вы должны признать, что испеченное печенье – совершенно другая субстанция. Печенье не течет, как жидкость, и цвет у него иной. Текстура изменилась, и теперь в нем масса пузырьков воздуха. Как это произошло? Такие разительные изменения можно наблюдать повсеместно при готовке.

Чтобы разобраться в том, как именно нагрев изменяет еду, давайте рассмотрим основные пищевые компоненты и их реакцию на нагрев. Их поведение и определяет то, что происходит с едой в целом.

Вода

Очень соблазнительно считать воду просто наполнителем для всех остальных питательных и аппетитных компонентов пищи: белков, жиров, витаминов и вкусоароматических молекул. Однако это отнюдь не так. Наоборот, вода служит ключевым детерминантом того, что происходит с пищей при нагреве. Причина, конечно, в том, что многие продукты – это в основном вода: вспомните фрукты и овощи, которые часто содержат 85 или больше процентов воды. Даже в стейке содержание воды составляет до 3/4 от его веса.