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

Большинство белков теряют способность функционировать при температурах намного более низких, чем те, что нужны, чтобы продукт считался «приготовленным». Это вполне понятно: чтобы микроб был убит, достаточно только чуть-чуть повредить его белки – намного меньше, чем при полном приготовлении какого-то блюда. Крошечное, но важное различие между этими двумя этапами – несколько чуть развернувшихся белков или же множество полностью развернувшихся – это то, что в пищевой промышленности успешно используется при пастеризации. Большинство технологий пастеризации заключается в нагреве только до такой степени, чтобы микробы погибли, а продукт не изменился. Для этого обычно требуется поддерживать определенную температуру в течение некоторого времени. Чем выше температура, тем короче время нагрева. Например, вы могли бы идеально пастеризовать яйцо у себя на кухне, нагревая его на водяной бане при 57 °C в течение двух часов. Когда вы разобьете это яйцо, белок и желток будут выглядеть совершенно сырыми, но любые микробы, которые могли в них находиться, будут убиты, и такое яйцо можно смело есть. При более высоких температурах пастеризация происходит почти мгновенно. Например, технология пастеризации молока, рекомендованная Национальным советом по молочным продуктам США, требует нагрева до 89 °C на 1 секунду, а затем до 100 °C (температуры кипения воды) всего на 0,01 секунды.

РИСУНОК 5

Белки – очень сложные молекулы. Они состоят из длинных цепочек аминокислот. Хотя ученым довольно легко удается определить, какие аминокислоты входят в какие белки, во многих случаях по-прежнему остается непонятным, как именно белки свернуты. Порядок аминокислот может влиять на то, какие именно части белка могут сворачиваться, а свертывание, в свою очередь, влияет на то, как белок функционирует в организме. На рисунке показано свернутое состояние яичного альбумина (слева). Белок яичного альбумина состоит в основном из повторяющихся структур основной цепи (на рисунке окрашены фиолетовым цветом) и неповторяющихся сегментов, распределенных между ними (на изображении – тонкие линии). На левом изображении белок находится в своем естественном свернутом виде. Справа – модель того, что происходит при нагреве и денатурации белка.

Изображение предоставлено Грегори Вердином и Квангхо Намом

Таким образом, даже при относительно небольшом нагреве мы можем убивать микробы и пастеризовать продукты. Это поистине фантастический и потенциально сохраняющий жизни результат, по крайней мере для людей, но, конечно, не единственная причина, по которой мы готовим еду с помощью нагрева. Что произойдет, если мы поднимем температуру еще выше?

При более сильном нагреве белки, чья структура была только чуть нарушена, разворачиваются еще сильнее. На самом деле они настолько меняются, что вы наблюдаете эти изменения невооруженным глазом. Конечно, невозможно увидеть отдельную молекулу белка, но заметно, что что-то произошло: цвет и текстура продукта преобразились! Яйца из прозрачных становятся белыми, из жидких – твердыми. Сырой стейк из розового становится коричневым, из нежного – плотным. Белки разворачиваются или денатурируют, а потом отдельные, самостоятельные молекулы могут склеиться, заставив белки коагулировать, превращаться из жидких в твердые – яйцо становится вареным или поджаренным.

Приготовление яиц

Давайте рассмотрим эти переходы с разворачиванием белка на примере яиц. Яйца – квинтэссенция жизни. Само по себе яйцо содержит в себе все ингредиенты, необходимые для того, чтобы превратиться в живого цыпленка. С точки зрения кулинарии яйца замечательны тем, что наглядно демонстрируют воздействие нагрева на белки. В яйцах содержатся разнообразные белки: только в самом яичном белке их больше ста. Все эти белки денатурируются при слегка различных температурах. Замечательно то, что мы можем в макроскопических масштабах наблюдать пошаговые молекулярные преобразования, которые происходят в яйце при нагревании. На самом деле эти преобразования настолько предсказуемы, что опытный повар может использовать яйца почти как термометры.

Давайте посмотрим, как это работает.

РИСУНОК 6

Технология су-вид используется поварами, которым для приготовления блюда нужна какая-то определенная температура. Обычно она заключается в том, что ингредиенты герметически запечатывают вакуумным упаковщиком и опускают в водяную баню, в которой поддерживается необходимая температура. Через несколько часов (в зависимости от размера кусков) температура продукта сравняется с температурой воды. Эта технология очень полезна на коммерческих предприятиях, потому что различные ингредиенты можно сохранять при одной температуре, готовыми к доводке и подаче. Су-вид можно использовать для создания замечательных блюд, требующих строгого контроля температуры. На рисунке показаны яйца, приготовленные при различной температуре от 57 °C до 69 °C. В основном тексте мы описали эти поразительные превращения.