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

Молекулярный эквивалент такого человека называется эмульгатором, или поверхностно-активным веществом. Поверхностно-активное вещество устраивается на разделе двух фаз. Оно обволакивает капельки и тем самым заслоняет их друг от друга и предотвращает их слияние. Оболочки горчичных зерен содержат молекулы с такими свойствами, поэтому горчица стабилизирует соус винегрет. А вот соль и перец не являются поверхностно-активными веществами и не влияют на стабильность эмульсии. Чтобы подробнее поговорить об эмульгаторах, перейдем ко врезке.

ЭМУЛЬГАТОРЫ

Эмульгаторы (поверхностно-активные вещества) располагаются на границе между маслом и водой с четкой ориентацией: гидрофобные «хвосты» находятся в масле, а гидрофильные «головы» – в воде. Их главное назначение в том, чтобы обволакивать поверхности капелек масла и воды, тем самым увеличивая стабильность. Если эмульгатора в эмульсии слишком много и поверхностей для обволакивания не остается, лишние молекулы образуют собственные капельки. Они называются мицеллами и могут быть развернуты в любую сторону, в зависимости от того, которая фаза является постоянной: масло или вода. На картинке гидрофобные, любящие масло «хвосты» повернуты к центру мицелл, чтобы не контактировать с водой. Молекулы поверхностно-активного вещества постоянно курсируют между поверхностями капель и мицеллами, но общее количество молекул на поверхности соприкосновения в любой момент времени остается одним и тем же.

Эмульгаторы имеют различную форму, и это делает их более или менее подходящими для различных типов эмульсий. Например, если любящие воду «головы» шире «хвостов», поверхность станет изгибаться из-за скопления «голов». Такой тип эмульгатора предпочтителен для эмульсий масло-в-воде, где «головы» эмульгатора окажутся вне капелек. Наоборот, если «хвост» шире «головы», поверхность станет изгибаться «хвостами» наружу, что предпочтительно для эмульсий вода-в-масле, где «хвосты» располагаются снаружи капель.

Типы эмульгаторов

Возможно, вы удивитесь, узнав, что молекулярные медиаторы очень распространены, хотя механизмы их действия бывают различными. Эмульгаторы исходно присутствуют в самых разных кулинарных ингредиентах: чесноке, горчице, крахмале и множестве других. Говоря обобщенно, причина существования природных эмульгаторов в том, что у многих молекул в биологии есть причины быть как гидрофобными, так и гидрофильными. Вспомните, например, наш разговор в главе 3 о роли этих свойств в сворачивании белков. Чтобы показать разнообразие ингредиентов, действующих как стабилизаторы, давайте рассмотрим способы их работы.

Фосфолипиды

Фосфолипиды – это молекулы, образующие клеточные мембраны у нас в организме. Клеточные мембраны должны отделять содержимое клетки от того, что находится вне ее, и делают они это благодаря тому, что имеют молекулы с гидрофильной головной частью и гидрофобным «хвостом». В клетках эти молекулы формируют двухслойную структуру, где гидрофобные части молекул разворачиваются к гидрофобным частям других молекул. Это немного похоже на застежку-липучку, где каждый из сцепляющихся листков состоит из одного слоя молекул и соединяется с другим слоем, ориентированным в противоположную сторону. Те же молекулы, что образуют мембраны в клетках, могут также служить эмульгаторами при добавлении в смеси воды и растительного масла. Распространенный эмульгатор, работающий таким образом, – это лецитин, который содержится в яичном желтке и различных растениях, например сое. Растворив немного соевого лецитина в уксусе перед тем, как смешать его с маслом, мы можем получить более стабильный винегрет.

РИСУНОК 5

Строение лецитина – часто используемого эмульгатора в домашних условиях и в высокой кухне. Как и все эмульгаторы, лецитин обладает гидрофильной головной частью (ей нравится находиться в воде) и гидрофобным «хвостом» (он терпеть не может воду и любит находиться в масле). Эти свойства позволяют ему удобно располагаться на поверхности капель эмульсии.

Мелкие твердые частицы и белки

Помимо добавления амфифильных молекул, есть еще два способа стабилизировать поверхность соприкосновения воды и масла. Первый: добавить твердые частицы. Подобно молекулярным эмульгаторам, частицы располагаются на поверхностях соприкосновения воды и масла. Они могут это делать потому, что – как наш приезжий любитель футбола – в буквальном смысле нейтральны: готовы соприкасаться с обеими жидкостями, причем одновременно. Поскольку такие стабилизаторы гораздо крупнее молекулярных эмульгаторов, их гораздо труднее оторвать от поверхности капель и потому они очень эффективны, в целом намного превосходят молекулярные эмульгаторы. В качестве примеров из области кулинарии можно назвать зерна крахмала, полисахариды (такие как пектин), шарики жира и даже клетки дрожжей.

РИСУНОК 6