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

Микробы растут экспоненциально. Если один микроб делится на два новых, а каждый из этих двух тоже делится на два, то через два поколения вы получаете четыре микроба. Если так продолжится, общее количество микробов быстро станет очень-очень большим. В том-то и сила экспоненциального роста: даже небольшое количество микробов может превратиться в огромную популяцию, если у них будет неограниченное количество пищи и оптимальные условия роста.

Предсказание волшебства

На первый взгляд пищевая ферментация может показаться сложной и немного таинственной: крошечные, невидимые организмы превращают молекулы пищи во вкусоароматические молекулы. Они делают это с помощью интересных молекул, называемых ферментами или энзимами, в ходе многоступенчатых химических реакций. Есть ли в этом процессе какая-то система? Можем ли мы предсказать, что получится, не зная всех этапов? Да, можем. Секрет прост: нужно сосредоточиться только на том, что на входе и что на выходе, не обращая внимания на промежуточные этапы. Давайте посмотрим, как это работает на примере одного из самых любимых нами ферментированных продуктов: превращении виноградного сока в вино.

ОТ ВИНОГРАДНОГО СОКА К ВИНУ И УКСУСУ

Предположим, что у вас есть достаточно винограда, чтобы изготовить одну бутылку вина (750 мл, или 750 г). Содержание сахара в вашем виноградном соке составляет около 20 % от его веса, хотя эта цифра будет слегка варьировать в зависимости от спелости и других факторов. Вы знаете, что дрожжи поглощают сахар и превращают его в этанол и углекислый газ. Мы можем записать это в виде химической реакции, в которой каждая молекула сахара (в данном случае мы будем считать, что весь сахар – это глюкоза) дает две молекулы этанола и две молекулы углекислого газа. Если дрожжи съедят все молекулы глюкозы (то есть 20 % от 750 г, или 150 г), мы получим чуть больше 100 мл этанола. Это соответствует объемной доли спирта 13 % (100 мл / 750 мл). Проверьте содержание спирта на этикетке любой винной бутылки у вас дома: мы готовы поспорить, что оно будет именно таким или близким к этому значению! Причина, конечно, в том, что содержание спирта в вине ограничено сахаристостью винограда. Поскольку сахаристость варьирует не слишком сильно, то и содержание спирта в разных винах также не сильно различается. Таким образом, мы можем предсказать конечное содержание спирта, просто посмотрев на то, чем питались дрожжи.

В данном примере дрожжи потребляли сахар, пока он не закончился: вы можете это определить, потому что большинство вин совсем несладкие. Но что, если вам захочется сделать более сладкое вино? Или более крепкое? Ну, вы могли бы просто добавить больше сахара. Однако виноделы не засыпают в вино сахарный песок: у них есть более интересные способы. Один состоит в том, чтобы оставить виноград вялиться на лозе до состояния, близкого к изюму: при этом сахар концентрируется. Еще один – не собирать виноград до первых заморозков. Это тоже повышает сахаристость – и именно так делают ледяное вино (айсвайн). Еще один способ – засеять виноград спорами плесени: так производят венгерские токаи и французские сотерны.

Однако, если вам захочется увеличить не сладость, а крепость вина, вы столкнетесь с проблемой. Спирт в больших количествах токсичен, и даже самые стойкие дрожжи не выдерживают, если его объемная доля значительно превышает 20 %. Так что более крепкое спиртное будет либо дистиллированным, как виски, ром и водка, либо крепленым (за счет добавления спирта), как портвейн, херес и вермут.

Предположим, вы сделали чудесное вино. Оно разлито по бутылкам, готово к многолетней выдержке и со временем будет становиться все лучше. Спирт убережет его от вызывающих порчу микробов, теперь можно расслабиться и просто ждать, верно? Да, в целом так и получается. Однако полной уверенности быть не может. В мире микробов почти всегда находится какая-нибудь зараза, способная существовать на источниках пищи, где больше ничто не может расти. С вином это тоже так. Вам никогда не случалось откупорить бутылку очень старого вина и обнаружить, что оно стало кислым? Если да, вы столкнулись с результатами деятельности двух родов уксуснокислых бактерий, Acetobacter и Gluconobacter, которые питаются этанолом точно так же, как дрожжи питаются сахаром. Они получают из него энергию, а в процессе производят уксус. В отличие от дрожжей, для этого им нужен кислород, и, если ваше вино испортилось, возможно, пробка закрывала горлышко недостаточно плотно.