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

Если вы задумаетесь о роли жиров в кулинарии, то вспомните, что во время приготовления они часто подвергаются некоему фазовому переходу. В основном они или плавятся, или становятся твердыми. На самом деле именно фазовый переход часто является ключом к вкусному результату. Например, вам нужно, чтобы сливочное масло в рецепте печенья растопилось – сначала слегка, чтобы оно размягчилось и могло смешаться с другими ингредиентами, а затем полностью уже в духовке, чтобы текстура печенья получилась правильной. Без этих переходов печенье будет совсем не то. Точно так же нужно, чтобы сливочное масло на сковороде растопилось, чтобы стейк к ней не прилип. И чтобы жир в мраморной говядине расплавился (вытопился, как чаще говорится в рецептах), сделав мясо нежным и сочным. Очень удачно, что фазовые превращения жиров часто происходят в диапазоне температур, при которых мы готовим.

Главная характеристика фазового поведения жиров – то, что у разных жиров разные температуры плавления. Кокосовое масло переходит из твердого состояния в жидкое при 24 °C. Это примерно комнатная температура, и часто оказывается, что кокосовое масло у вас в шкафчике твердое в холодную погоду и жидкое – в жаркую. И наоборот, оливковое масло при комнатной температуре всегда жидкое, но, имея температуру плавления –6 °C, оно начинает затвердевать, когда вы положите его в холодильник. Всего два примера, но практически любой жир, будь то шортенинг (кулинарный жир), какао-масло или рапсовое масло, имеет свою собственную температуру плавления. И, как обычно бывает в кулинарии, то, что мы наблюдаем невооруженным глазом, можно объяснить на молекулярном уровне. К плавлению жиров это относится в полной мере.

Молекулы жиров намного крупнее молекул воды, и большинство их атомов закреплены на трех углеродных цепочках, соединенных с одного конца. В основном эти углеродные цепочки выглядят одинаково: в них есть только ионы углерода и водорода. Однако различные жиры состоят из различных масляных кислот, и небольшие различия в структуре определяют разницу в их фазовых переходах.

Углеродные цепочки могут быть насыщенными (прямыми) или ненасыщенными (изогнутыми). На рисунке во врезке это хорошо видно. Именно этими геометрическими различиями и объясняются фазовые характеристики. Представьте себе, что вы взяли две цепочки насыщенных масляных кислот и попытались тесно прижать их друг к другу. Поскольку они обе прямые, вы сможете выстроить их так, чтобы они соприкасались друг с другом практически по всей длине углеродных цепочек. А теперь представьте себе, что проводите те же действия с двумя цепочками ненасыщенных масляных кислот. Поскольку они изогнуты, вам не удастся сдвинуть их так же тесно, и связывающее взаимодействие между ними не будет столь же активным. Эти молекулы разорвать будет проще, чем плотно сдвинутые, поскольку связей, которые их удерживали, будет меньше.

СТРУКТУРА ЖИРОВ (НАСЫЩЕННЫХ И НЕНАСЫЩЕННЫХ)

Насыщенные жиры называются так потому, что каждый атом углерода насыщен атомами водорода. Вообще, углерод предпочитает всегда связываться с еще четырьмя атомами. В насыщенном жире каждый атом углерода связан с двумя атомами водорода и двумя – углерода, присоединяя один атом углерода к следующему. Эти одновалентные связи углерода являются прямыми углеродными цепочками, и в результате в насыщенных жирах цепочки масляных кислот прямые. И наоборот, в ненасыщенных жирах атомы углерода не насыщены атомами водорода, это значит, что углерод больше не связан с еще четырьмя атомами. Ионы углерода с количеством связей менее четырех нестабильны, и, вместо того чтобы соединяться с водородом, некоторые атомы образуют двойные связи друг с другом. В зависимости от того, как именно образуются эти двойные связи, они называются либо цис-, либо транс-связями и по-разному сказываются на геометрическом строении жирной кислоты. В частности, цис-связи известны тем, что делают структуру масляных кислот изогнутой и неровной.

Вы еще следите за ходом рассуждения? Если да, вот вопрос: какие жиры – насыщенные или ненасыщенные – будут плавиться при более низкой температуре? Ответ: ненасыщенные. Они разъединяются при очень небольшом нагреве, потому что изогнуты и не расположены так тесно. И наоборот, насыщенным жирам нужно гораздо больше тепла, чтобы разъединиться, а это значит, что их точка плавления будет выше. Следующий вопрос: где, по-вашему, больше насыщенных жиров – в оливковом масле или в кокосовом? Вспомним, что их температура плавления –6 °C и 24 °C соответственно. Значит, ответ – кокосовое масло. Оно содержит 61 % насыщенных жиров по сравнению с жалкими 14 % в оливковом масле.