В своей тарелке

фотографии: Марк Боярский

При нагревании мяса до 70–75 градусов миоглобин, отвечающий за его красный цвет (1), разлагается до гемохромов и гематитов, и цвет меняется на серо-коричневый (2)

Почему у мяса красный цвет

Те, кто скажут: «из-за крови» — непра­вы. Термин «мясо с кровью» тоже не име­ет смысла — никакой крови в куске мяса нет, а есть мясные соки. Отвечает же за цвет мяса пигмент миоглобин, родственник того гемоглобина, который как раз и окрашивает кровь в красный цвет. При соединении миоглобина с различными газами валентность содержащегося в нем железа не меняется, а значит и не меняется цвет миоглобина и животных соков, в которых он содержится. При этом миоглобин легко окисляется кислородом воздуха, образуя оксимиоглобин — пигмент ярко-красного цвета. При дальнейшем взаимодействии с кислородом мясо начинается сереть, «заветриваться»: это миоглобин окисляется до метмиоглобина — пигмента коричневого цвета. ­Благодаря этому по цвету мяса мы можем понять, как долго и в каких условиях лежало свежее мясо. Красная окраска поверхности свежего мяса на глуби­ну до 4 см в основном обусловлена нали­чием оксимиоглобина, более глубокие слои окрашены в пурпурно-красный цвет миоглобином. Во время измельчения мяса увеличивается доступ кислорода к пигментам, в результате оксимиоглобин и миоглобин быстро превращаются в метмиоглобин. Серо-коричневая окраска мяса образуется, когда количество ­метмиоглобина достигает 60 процентов. Влияет на это, помимо действия кислорода, еще и наличие кислой среды и ультрафиолетовое излучение, то есть попросту дневной свет.

Чем пахнет гнилой лук

Лук и в нормальном состоянии пахнет не самым лучшим образом. Все дело в сернистом летучем соединении — аллилпропилдисульфиде, который он выделяет. Самое интересное, что изначально в луке его нет. Зато там много цистеина — аминокислоты, в состав которой входит сера. Когда мы режем лук, мы разрушаем стенки клеток и цистеин окисляется ферментами. В результате появляется этот дисуль­фид. Кстати, совершенно бесполезно чис­тить зубы, чтобы избавиться от лукового запаха: запах идет не изо рта, а из легких, куда дисульфиды проникают через кровь из кишечника. Еще ужаснее запах становится при гниении лука. Гниение проис­ходит под действием гнилостных мик­роорганизмов, которые существуют и в почве, и в воздухе, и в воде, и в живых организмах. В результате их действия серосодержащие аминокислоты распадаются с образованием меркаптанов — наверное, самых неприятных запахов на свете. Именно их добавляют, например, в природный газ (тот, который мы используем на кухне), чтобы в случае утечки мы могли мгновенно его почувствовать. Сам газ ничем не пахнет, зато примесь меркаптанов мы чувствуем сразу, несмотря на то что их добавляют в ничтож­нейших количествах.

Что происходит в яичнице

Почему, если положить яйцо в кипяток и подержать его там 5 минут, то жидкий и прозрачный белок станет твердым и белым? Из-за денатурации — разрушения структуры — белков. Белок яйца представляет собой концентрированный раствор белков. По внешнему виду белок однороден, хотя его составные части имеют разную консистенцию: вязкую, полужидкую и желеобразную. Это заметно, например, при попытках отделить белки от желтков — какая-то часть белка легко отделяется, а с остальным приходится повозиться. Некоторые связи в белке разрушаются даже при механическом воздействии (достаточно его встряхнуть), а если нагреть белок до 57—60 градусов, он моментально превратится в плотный и совершенно непрозрачный белый сгусток. Это и есть та самая денатурация белка. При этом для желтка эта температура должна быть выше — 65—70 градусов. Поэтому белок сворачивается значительно быстрее, чем желток, и мы можем есть яйца всмятку. Интересно, что денатурацию можно произвести, не нагревая, а охлаждая яйца. Если положить куриное яйцо на 3—4 дня в морозилку (обернув пленкой, чтобы оно не лопнуло), то после размораживания белок вернется в жидкое состояние, а желток станет твердым и вполне пригодным для пищи, приобретя интересную кремообразную текстуру. Денатурация происходит при готовке любых белковых продуктов — мяса, молока, рыбы. Но белки ведут себя по-разному. Яичный образует нерастворимый сгусток, а белки мяса могут укорачиваться или даже искривляться. Когда при жарке стейка мясо вдруг начинает изгибаться на сковородке — это все из-за денатурации белка.

Почему молоко скисает

Молоко — это очень сложная система: в нем есть и белки, и жиры, и витамины, и ферменты, и много еще чего. Именно с превращением белков связано скиса­ние молока. Белки молока делятся на две большие группы: казеиновые (те, кото­рые как раз и свертываются при подкислении) и сывороточные (которые остаются в растворимом состоянии). Основная часть казеинов в молоке содержится в виде сложного комплекса с солями кальция и фосфорной кислоты. Комплекс образован за счет химических и электростатических связей. В процессе сверты­вания (кислотного или ферментативно­го) происходит разрушение этого комплекса, сопровождающееся изменением четвертичной структуры казеинов: соли кальция переходят в раствор, а белок — в нерастворимое состояние. Правда, чтобы уничтожить болезнетворные микро­организмы, которые изначально присутствуют в свежем молоке, его сейчас ­подвергают тепловой обработке — пас­теризации и стерилизации. При пастеризации молоко нагревают до 70—80 градусов в течение 8—10 секунд, в результате деактивируются ферменты и патогенные микроорганизмы и максимально сохраняется качество продукта. Такое молоко может храниться в течении 3—5 дней. Сте­­­­­рилизация — это полное уничтожение микроорганизмов, включая бактерии и споры. Для этого молоко нагревают до 125—145 градусов. Правда, при этом ­полностью уничтожается витамин С и выпадает в осадок часть белков — ­альбумин и глобулин. Это их вы видите на стенках кастрюли после кипячения молока. Зато такое молоко может храниться от 2 до 6 месяцев.

Cоду лучше гасить уксусом — если ее добавить в чистом виде, то, разлагаясь при нагреве, она тоже даст углекислый газ, но в остатке получится карбонат натрия — вещество со специфическим привкусом

Зачем солят огурцы

Это не просто процесс изготовления закуски к водке, а удачный способ сохранения сезонных продуктов, задача которого — и убить микроорганизмы и остановить биохимические процессы, которые происходят внутри овощей. Первую проблему принято решать краткой обработкой паром или горячей водой — при этом ферменты, которые способствуют разрушению веществ, становятся неактивными, поэтому овощи сохраняют свой цвет, вкус и запах. Вторую — тщательным отбором всего того, что уже попортилось, и стерилизацией — то есть температурной обработкой. К сожалению, как бы кратковременно ни нагре­вали продукты, витамины все равно ­разрушаются. Самый неустойчивый — витамин С — разрушается на 60—85 процентов. Варенье и джемы — это тоже ­консервирование, только сахаром: при концентрации более 70% он обла­дает бактерицидным действием к основным микроорганизмам. А малая влажность просто не дает им развиваться. Чем больше сахара, тем лучше: почти стопроцентный сахар — это мед, который не портится вообще никогда. Кроме сахара, очень сильным антисептиком является спирт: вино — это, по сути, консервы из винограда.

При нагревании сахар расщепляется, выделяя воду и меняя окраску от белого сахара (1) к золотистому карамелану (2), коричневому карамелену (3) и горькому нерастворимому карамелину (4)

Как печется хлеб

Во время производства хлеба происходят сложные, в основном коллоидные процессы: набухание муки, слипание частичек и образование массы теста. В них участвуют все компоненты, но ведущая роль принадлежит белкам. Белки глиадин и глютенин, связывая воду, набухают, некоторые белковые макромолекулы за счет набухания отдаляются друг от друга, другие, наоборот, связываются — в результате под влиянием механических воздействий образуется трехмерная сетчатая структура, получившая название клейковины. Этот каркас обладает гибкостью и эластичностью и определяет физические свойства теста. С момента замеса теста начинается и спиртовое брожение, которое происходит под влиянием дрожжей. Дрожжи — это одноклеточные грибы, которые люди применяют в личных кулинарных целях уже несколько тысяч лет. Для хлеба используют в основном Saccharomyces cerevisiae, под действием которых глюкоза сбраживается до спирта и углекислого газа. Спирт потом при выпечке испаряется, а пузырьки углекислого газа заставляют упругое тесто подниматься и формируют те пус­тоты, которые мы видим в готовом хлебе. Кроме дрожжей тот же эффект (пузырьки газа и, как следствие, воздушное тесто) нам дает использование соды и уксуса. Гашение соды — это самая обычная ре­акция солей с кислотами. Сода — это кислая натриевая соль угольной кислоты, NaHCO3. При взаимодействии с уксусной кислотой она дает ацетат натрия и угольную кислоту, которая мгновенно распадается на воду и углекислый газ. Бурное выделение газа мы как раз и видим в ложке. При смешивании гашеной соды с мукой и водой пузырьки углекислого газа так же разрыхляют и тесто.

Образованию и цвету хлебной корочки (1) мы обязаны продуктам реакции Майяра, а пористостью мякиша (2) — спиртовому брожению

Зачем мариновать мясо

Маринование мяса — это частичное разрушение его волокон до того, как им займется наш желудок. В принципе, все, что мы делаем с едой — измельчаем, нагреваем, обрабатываем, — нужно для того, чтобы разорвать молекулярные связи: так организму проще ее переваривать. Как это происходит? Мясо — это в первую очередь белок. Белки (они же протеины) — это высокомолекулярные природные полимеры, построенные из аминокислот. В тот момент, когда мясо лежит в вине, кефире, уксусе или, как сейчас модно, в ананасах, эти связи в мясе разрушаются. Самые лучшие разрушители — это ферменты (например, мощный фермент бромелаин в ананасе), кроме них — кислоты, которые содержатся в вине, уксусе, кефире, лимоне и т.д. Когда мы маринуем мясо в вине, белковые ­связи разрушают именно кислоты (винная, яблочная, уксусная и прочие). Так что чем кислее будет вино — тем лучше. А если оно совсем скисло — то вообще прекрасно. Другое дело, что в готовке нам важны не только окислительные, но и вкусовые качества вина. Совсем дрянное вино на вкус мяса окажет не лучшее воздействие.

Эмульсия из эфирных масел анисовой настойки и воды образуется моментально, по ней даже можно наблюдать, как перемешиваются слои

Как получается корочка на хлебе

Образование аппетитной корочки на жареном мясе, картошке или свежеиспеченном хлебе — результат одной и той же реакции, получившей название реакции Майяра (по имени описавшего ее в 1910-х годах французского химика Луи Майяра). Во время этой реакции углеводы, находящиеся внутри продуктов, вступают в присутствии аминокислот в реакции восстановления (меланоидинообразования, или карамелизации). Сам механизм очень сложен и, по сути, до конца не изучен. Продукты реакции — меланоидины — играют двойную роль. С одной стороны, при этой реакции теряются ценные аминокислоты и сахара — ведь те вещества, которые получаются на выходе, почти не усваиваются организмом. Но с другой стороны, образуются пигменты и многочисленные летучие компоненты, которым мы и обязаны аппетитным запахом и вкусной золотисто-коричневой корочкой. В частности, за запах свежеиспеченного хлеба, который считается одним из самых приятных для человека, отвечает альдегид фурфурол.

Как делается карамель

Процесс образования карамели — это процесс окисления и распада сахаров (углеводов). Если бросить сахар на сковороду, то при повышении температуры он, как любое твердое соединение, начинает переходить в жидкое состояние. С фруктозой это происходит быстрее всего — у нее температура плавления даже ниже температуры кипения воды, всего 95 градусов. У глюкозы — 146—150, сахарозы — 184. Дальше при повышении температуры начинает происходить разрушение сахаров до фруктозы и глюкозы, отщепление воды и образование новых соединений, каждое из которых обладает своим цветом и запахом. При отщеплении двух молекул воды от сахарозы образуется карамелан — растворимое в воде соединение желтого цвета, при отщеплении трех — карамелен, имеющий ярко-коричневый цвет, затем — карамелин, трудно растворимое в воде соединение. Почему, если добавлять если добавлять в тесто и кондитерские изделия мед, а не сахар, то цвет получившихся продуктов будет темнее? Потому что в меде находится именно фруктоза, все процессы происходят быстрее и при меньших температурах, и фруктоза быстро переходит к стадии темного карамелина.

Почему белеет пастис

Пастис, ракия, узо, самбука или абсент мутнеют, если в них добавить воды или льда. Причина здесь не столько химическая, сколько физическая и связана с растворимостью веществ. Все эти напитки делают на основе семян аниса, в которых содержатся эфирные масла. Эти масла не растворяются в воде, зато прекрасно растворимы в бензине, масле или восках. А вот растворимость в спирте сильно зависит от крепости этого спирта. Пока концентрация алкоголя большая — они прекрасно себя там чувствуют, но стоит ее уменьшить, как эфирное масло сразу образует эмульсию с водой, которая и вызывает помутнение. На растворимость эфирных масел оказывает влияние не только концентрация, но и температура. Чем ниже — тем меньше растворимость. Поэтому пастис в холодильнике мутнеет сам по себе.

Куда пропадает зеленый цвет при варке овощей

Когда мы готовим зеленые овощи и листья — например, варим суп из щавеля или жарим шпинат — жизнерадостный зеленый цвет начинает темнеть и постепенно превращается в коричневый. Что с ним происходит? Зеленый цвет — это хлорофиллы, пигменты, которые содержатся в листьях. Каждая молекула хлорофилла состоит из двух частей. Первая — это магний, окруженный кольцами, построенными из углерода и водорода, а вторая часть — это длинный хвост углеродной цепочки. Так вот за цвет отвечает именно первая часть, и в особенности магний. Под действием кислот, щелочей и тем­пературы он разрушается. В кислой среде магний заменяется на водород и хлорофилл превращается в буроокрашенное соединение феофитин. Это же соединение окрашивает воду, в которой варились овощи, если ее оставить на плите. Кислота, которая необходима для этого превращения, присутствует в избытке и в самих клетках растений — в клеточном соке вакуолей. Равно как и ферменты, которые способствуют окислению хлорофилла. Чтобы сохранить зеленую окраску при варке овощей, есть несколько хитростей. Во-первых, воды должно быть много — так мы уменьшаем концентрацию кислот и разрушаем губи­тельные для хлорофилла ферменты. Во-вторых, она должна все время бурно кипеть — так будут быстрее удаляться летучие кислоты, которые присутствуют в овощах или образуются при разложении питательных веществ. Поэтому если вы солите воду, в которой будут вариться овощи, — это надо делать сильно заранее. Добавление соли в кипящую воду проходит с энергичным выделени­ем пузырьков — это происходит и из-за дополнительных центров кипения, но потом температура раствора падает и надо снова ждать, пока вода закипит, а кипение должно быть постоянным и очень бурным. И в-третьих, после того как овощи сварятся до нужной температуры, их надо моментально охладить в холодной воде, а еще лучше в воде со льдом. Так мы избежим доготовки за счет внутренней температуры.

При покупке замороженных овощей надо обращать внимание на размер кристаллов льда: если они большие, скорее всего, овощи подвергались вторичной заморозке и уже непоправимо испорчены

Зачем запекать мясо

«Посыпьте солью, натрите перцем и запекайте при 180 градусах полчаса». Почему при 180? Зачем полчаса? Да и вообще — зачем готовить мясо? Ведь мы, в общем, можем есть его и сырым (едим же мы тартар). Первая причина — мы просто облегчаем жизнь организму: приготовленное мясо легче переварить, а значит тратится меньше энергии. Вторая, более важная — бактерии. 70 процентов всех живых существ — это именно бактерии, и далеко не все из них безвредны. В человеческом теле, кстати, живет примерно 2 килограмма бактерий. Нагревая мясо, мы пытаемся обезопасить себя. Почему тогда при разной температуре? Разница мяса — в его составе. Разогревая, мы разрушаем клетки, выделяется животный сок, жиры тоже начинают разрушаться, а белки денатурироваться. Температура денатурации белков у каждого типа мяса своя, в среднем от 50 до 70 градусов, поэтому разное мясо готовят при разных температурах: говядину — при 70, свинину — при 85. Особняком в этом ряду стоит курица. Удивительно, но куриное мясо хранится так же плохо, как и рыба. Все дело в микроорганизмах, которые очень охотно живут во внутренностях даже выпотрошенной курицы. Поэтому при приготовлении курицы, особенно если мы запекаем ее целиком, температура должна быть не ниже 90 градусов (естественно, имеется в виду температура внутри мяса, а не температура в духовке, — чтобы ее замерить, лучше всего купить специальный термометр).

Пенка на кофе — это суспензия, главная часть которой — высвобождающийся при варке молотого зерна углекислый газ

Почему масло становится прогорклым

Что такое с точки зрения химии горьковатый желтый слой на залежавшемся сливочном масле? И сливочное, и растительное масла относятся к одному и тому же классу жиров. Разделение на масло и жир условное: то, что при комнатной температуре становится жидким, обычно называют маслом, а твердое — жиром. Из-за своего животного происхождения в сливочном масле много белковых и минеральных веществ, являющихся питательной средой для микроорганизмов, под действием которых масло окисляется. Сперва появляются незаметные для нас пероксиды и гидропероксиды, а те, тоже окисляясь, образуют вторич­ные продукты — спирты, альдегиды, ­кетоны и жирные кислоты с меньшей углеродной цепочкой. Именно они и являются виновниками неприятного вкуса, цвета и запаха. Эту химическую реакцию, как и почти все другие, можно замедлить, уменьшив температуру внешней среды — именно поэтому сливочное масло лучше держать в холоде, без света и с минимальным доступом кислорода (под действием которого окисля­ется почти любой жир). В растительном масле гораздо меньше этих ферментов, но зато в его составе есть ненасыщенные жирные кислоты, в структуре которых есть кратные связи, активно вступающие в реакции окисления. В холодильник для со­хранности их можно и не ставить, но ­нужно держать вдали от дневного света (для этого и используются бутылки темного стекла). Чем меньше на масло по­падет дневного света, тем медленнее будет происходит окисление.

Лимоны очень быстро плесневеют, если их кожура повреждена, — хоть они и кислые, сахаров в них предостаточно, (больше, чем в клубнике), а сахара являются любимой питательной средой для микроорганизмов

Зачем замораживать овощи

Глубокая заморозка — это еще один из способов сохранить овощи и ягоды: в холоде замедляется процесс перезре­вания и порчи и уменьшается активность микробов. Правда, совсем так из­бавиться от микробов не получится: они умирают только при высоких температурах, а при низких просто впадают в спячку. Кроме того, при обычной заморозке вода (из которой состоят овощи на 80—90 процентов) неминуемо превращается в лед и разрывает растительные ткани. Чтобы максимально сохранить и цвет овощей, и витамины, овощи сначала погружают на минуту в кипящую воду, а потом сразу остужают в холодной воде, чтобы остановить приготовление за счет набранной внутренней температуры. И сразу после этого быстро замораживают при температуре —40 градусов. При таких условиях ферменты инактивируются и не разрушают полезные вещества, а лед образуется в виде очень маленьких кристалликов, не способных разрушить стенки. Эту схему важно понимать, покупая замороженные овощи в супермаркете: если по дороге домой они подтаивают, а потом мы снова кладем их в морозилку, лед будет заново образовываться в виде больших кристаллов. Чтобы не портить еду, лучше либо готовить овощи сразу, либо пользоваться сумкой-холодильником, ну или очень быстро идти с покупками домой.

Как делается сыр

Сыр, как знают даже дети, делается из молока — при помощи специальных ферментов, то есть белковых молекул-катализаторов, которые способны ускорять реакции в десятки и тысячи раз. В присутствии ферментов сложнейшие химические процессы могут протекать при нормальном давлении и температуре всего 32—40 градусов. При образовании сыра они играют основную роль. Самый распространенный способ изготовления сыра — при помощи сычужного фермента, добываемого из желудков молодых телят и ягнят (о чем очень хорошо осведомлены вегетарианцы, которым такой сыр есть нельзя, и зачастую совсем не знают постящиеся; к счастью, сейчас есть сычужные сыры, которые делают при помощи искусственно синтезированных ферментов). Под действием этого фермента происходит разрушение главного компонента казеинового комплекса, который находится в молоке, и образуется два новых: пара-х-казеин и гликомакропептид. Первый легко взаимодействует с ионами кальция, находящимися в молоке, и переходит в нерастворимую форму. Дальше сыр отправляют на созревание — биохими­ческий процесс, при котором реакции проходят уже под действием своих соб­ственных молочнокислых бактерий и ферментов. Созревание сыра может длиться от нескольких дней до нескольких лет. За это время и происходит превращение составных частей сравнительно безвкусной сырно-творожной массы в сыр.

Почему портятся фрукты

Жизнь овощей и фруктов не заканчивается в тот момент, когда мы сорвали яблоко или откопали картошку. В них про­должаются биохимические процессы, направленные на подготовку к воспроизводству. Для жизни растениям необходима энергия, овощи и фрукты получают ее дыханием — поглощением кислорода и выделением углекислого газа. Реакция проходит благодаря ферментам, и при ней освобождается большое количество тепла, а также вода и оксид углерода. Замедлить эти процессы можно холодом, но хранить овощи при температуре меньше нуля нельзя — вода внутри них превратится в лед и разрушит ткани. Оптимальная температура — 0…+4 градуса, как раз на эту температуру и настроены все холодильные камеры (вентилятор для отвода тепла служит тем же целям). При этом некоторые овощи и фрукты выделяют вещества, которые ускоряют созревание, например этилен. Его много выделяет киви. Этот газ часто используют в промышленном масштабе, чтобы заставить фрукты быстро дозреть. Этим можно пользоваться и дома — надо просто положить киви в полиэтиленовый пакет вместе с недозревшими фруктами. Но кроме реакций, проходящих внутри самих овощей и фруктов, есть еще и внешние факторы: микроорганизмы и высыхание. На поверхности овощей, фруктов и ягод находится большое количество бактерий и грибков. Если кожица мягкая (как у ягод) или поврежденная, они попадают внутрь и начинают размножаться на благодатной сахарной почве. Плюс в клетках овощей содержится 80—90% воды, и она может испаряться — а от этого и овощи и зелень будут сохнуть. Интенсивность испарения зависит от строения овощей: зелень, у которой поверхность больше, сохнет быстрее. Ее надо хранить в сыром месте — например, в пакете, обмотав влажной салфеткой.

Почему убегает кофе

Во всем виноват углекислый газ. Все начинается с того, что зеленые кофейные зерна обжаривают при температуре 190—220 градусов. Сначала, при достижении температуры кипения воды (100 градусов), вода, находящаяся внутри зерен, превращается в пар и с силой вылетает наружу, заставляя зерна раскрыться. С увеличением температуры белки, сахара и разные фенольные соединения, находящиеся внутри зерен, начинают взаимодействовать друг с другом — при этом появляется коричневая окрас­ка и аромат, специфичный для продук­тов реакции Майяра. При достижении 160 градусов большие молекулы начинают расщепляться на более мелкие, выделяя при этом воду и углекислый газ. При 200 градусах этот процесс достигает максимума. Дальше через микротрещины в оболочке начинает выходить масло, покрывая каждое кофейное зерно глянцем. На этом все прекращается, зерна обдувают холодным воздухом, и они остывают — а в поры впитывается углекислый газ. Когда мы начинаем варить кофе, этот газ начинает выделяться. При этом на поверхности кофе скапливается смесь разных веществ в суспензии, которые, взаимодействуя друг с другом, ловят пузырьки газа и образуют пену.