XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Молекулярная кухня — раздел трофологии, связанный с изучением физико-химических процессов, происходящих при приготовлении пищи. Термин «молекулярная гастрономия» был введен в употребление в 1969 г. физиком Николасом Курти из Оксфордского университета и французским химиком Эрве Тисом. Однакопрародителем нового метода приготовления пищи был некий Бенджамин Томпсон, живший на рубеже XVIII и XIX веков.

В основе молекулярного метода кулинарии лежит подход к пищевым продуктам как к коллоидным системам с определенными физико-химическими свойствами. Сторонники данного вида гастрономии используют знания законов физической, коллоидной и органической химии при приготовлении блюд. Дисциплина «Молекулярная гастрономия» поставила перед собой цель объединить разрозненные и изолированные химические и физические процессы приготовления пищи в организованную дисциплину науки о продуктах питания таким образом, что поймет не только ученый, но и повар.[1]

Основные технологические приемы и направления, используемые в молекулярной кухне:

Эмульсификация - смешение нерастворимых веществ и несмешивающихся жидкостей для получения воздушных, легких и низкокалорийных соусов, шоколада и других блюд. Процесс эмульгирования используют, когда нужно добавить нотку аромата и придать нежную текстуру блюду без увеличения объема.

Молекулярная желатинизация - процесс превращения напитков и продуктов в желеобразные структуры с разными свойствами и формой, в основе лежит процесс физико-химического образования лабильных структурированных мицелл, - микрокристаллических структур типа студней, в которых сохраняется прослойка дисперсионной среды между частицами дисперсной фазы, что придает полученному продукту особые свойства.

Сферификация (создание жидких сфер) – в основе данной техники лежит гелеобразование из вкусовой жидкости, которая погружается в специальный раствор c кальцием, образуя съедобные сферы с желейными капсулами на поверхности. Эти сферы могут свободно плавать в напитке или же подаваться как отдельные блюда и коктейли.

Карбонизация или обогащение углекислотой (газирование)  заключается в насыщении напитка углекислым газом (CO2). Проводится в Сифоне - прибор для газирования. В сосуд с напитком накачивают под давлением углекислый газ, который частично растворяется в напитке - газирует его. Не растворившийся газ создаёт в сосуде избыточное (по сравнению с атмосферным) давление, стремясь вытеснить жидкость из сосуда. Важным фактором является и температура - чем она ниже, тем быстрее углекислота растворяется в жидкости, тем менее охотно жидкость отпускает пузырьки газа. Напиток становится вкуснее, и процесс пенообразования улучшается.

Эспумизация. Блюда в виде пены называют эспумами. С помощью сифона в предварительно измельченный до полужидкой консистенции продукт (это может быть что угодно — рыба, мясо, фрукты, овощи) вводится инертный газ. В итоге получают дисперсную систему типа т/г - твердый аэрозоль, каждая частица которой раздувается, вспенивается, превращается в нечто воздушное. Получается ароматная эссенция, не отягощенная лишними жирами. Эспумы обладают чистым вкусом, лишены тяжести, жирности и осязаемой плотности.

Центрифугирование. Центрифуга разделяет сыпучие тела и жидкости различного удельного веса под действием центробежной силы на отдельные субстанции. Каждую из этих субстанций можно использовать при готовке, получая более ароматные, тонкие и легкие соусы и составные части блюд.

Жидкий азот. Используется для того, чтобы моментально заморозить любые субстанции. Поскольку жидкий азот так же моментально испаряется, не оставляя никаких следов, его можно стабильно использовать для приготовления блюд.

Сухой лед.  Под воздействием сухого льда заморозка происходит очень быстро, и текстура получается идеально гладкой. Пары сухого льда обостряют не только вкус, но и чувства восприятия пищи. Кроме того, сухой лед более доступен и прост в использовании, нежели жидкий азот.

Вакуумная готовка sous-vide - технология приготовления блюда на водяной бане. Особенность данной технологии заключается в том, что продукты запечатывают в вакуумные пакеты, а сам процесс может занять до 3-х суток.

Crycook предусматривает применение жидкого азота, который способен заморозить любую субстанцию в одно мгновение. А Cookvac – это аппарат для создания блюд в вакууме. Благодаря низкому давлению еда доводится до готовности при небольших температурах без поступления кислорода.

Пакоджеттинг – это особенный способ превращения продуктов в пасту при температуре –22. Очень удобен для молекулярной кухни, так как в ней предусмотрено множество рецептов, в которых главными ингредиентами фигурируют рыбные пасты и другие холодные компоненты. При подаче температура блюда составляет около –15.[2]

Также в практике молекулярной кухни используются такие понятия как процесс аромадистилляции и фермент трансглютаминаза (ТГА), подробное описание которых представлено ниже.

Благодаря химическим и физическим воздействиям на молекулярном уровне при приготовлении блюд продукты теряют свои обычные свойства и могут приобретать совершенно неприсущие им сочетания. Так, одним из способов создания такого эффекта является использование пищевыми технологами процесса аромадистилляции.

Аромадистилляция является инновационным направлением технологий молекулярной кухни. Процесс основан на различной способности веществ переходить в парообразное состояние путем испарения с помощью подвода тепла с последующей конденсацией образовавшихся паров.[3]

В молекулярной гастрономии особую роль играет молекулярная дистилляция. Принцип молекулярной дистилляции состоит в том, что высококипящие, часто термически нестойкие вещества перегоняют под глубоким вакуумом, при очень низком
давлении – остаточное давление менее 0,0133 Па. В результате перегонки молекулы могут преодолевать силы взаимного притяжения, и длина свободного пробега их увеличивается. При низких температурах значительно возрастает коэффициент летучести разделяемых компонентов. При этом большинство испаряемых молекул попадает на поверхность конденсации, не сталкиваясь с молекулами другого газа. При молекулярной дистилляции кипения жидкости не происходит. Этот процесс можно определить как молекулярное испарение. Для того, чтобы молекулы, покидающие поверхность испарения, не возвращались обратно, а полностью конденсировались на конденсационная поверхности, обе поверхности устанавливают параллельно друг другу на расстоянии, несколько меньшем длины свободного пробега. Все посторонние вещества, находящиеся в начальной смеси (растворенные газы, вода и легко испаряющиеся жидкости), должны быть предварительно удалены перед началом процесса. Схема аппарата для молекулярной дистилляции представлена на рисунке 1.

Рис.1. Схема аппарата для молекулярной дистилляции.

1 – поверхность испарения (внутри циркулирует теплоноситель или размещен электронагреватель); 2 – поверхность охлаждения; 3 – охлаждающая рубашка; 4 – вход исходной смеси; 5, 6 – вход и выход хладоагента; 7 – выход кубового остатка; 8 – выход дистиллята; 9 – штуцер к вакуум-насосу.

Молекулярную дистилляцию используют для разделения и изучения
высокомолекулярных веществ, получаемых обычной перегонкой.[4]

Химическая стабильность получаемых экстрактов в данном аппарате достаточно высока. Поскольку температура перегонки, как правило, близка к условной пастеризации и время обработки достаточно длительно для уничтожения болезнетворных микроорганизмов, то срок хранения продукции, полученной данным методом, достаточно длителен.

Для такого способа создания блюд в молекулярной гастрономии используют аромадистилляторы – приборы для получения разнообразных оригинальных вкусовых добавок с запахом фруктов, овощей, цветов, древесин или даже камней. Примером может служить получение розмаринового концентрата, который образуется на выходе при помещении в роторный испаритель воды и свежего розмарина. Подобного эффекта невозможно добиться методом традиционного выпаривания, поскольку воздействие на розмарин высокой температуры при тепловой обработке влияет на его аромат. В процессе аромадистилляции может осуществляется перегонка не только жидких, но и твердых, а также пастообразных веществ.

Инновационные методы и технологии, применяемые в молекулярной кухне, основаны не только на использовании химических и физических законов при приготовлении блюд в данном направлении кулинарного искусства, но и на грамотном применении биотехнологий, что сводится к узкоспециализированному применению ферментативных препаратов. Они являются основным коммерческим продуктом мирового биотехнологического рынка и используются для обработки практически всех видов сырья.

Наиболее часто в пищевой промышленности используют протеазы, липазы, амилазы – гидролитические ферменты, которые способствуют разрушению белков, жиров и углеводов в пищевых продуктах путем изменения их качества в сторону размягчения структуры и образования растворимых компонентов. Абсолютно противоположными свойствами обладают ферменты – трансглютаминазы (ТГАзы).

ТГАзы являются трансферазами, имеющими согласно классификации ферментов название белок-глютамин γ-глутамилтрансферазы (EC 2.3.2.13). Основной реакцией, катализируемой ТГзами, является ковалентное сшивание белков поперечными связями. ТГ катализирует реакцию ацильного переноса, способствуя образованию ε(γглютамил) лизиновых связей. Это приводит к межбелковому или внутрибелковому связыванию между боковыми радикалами глютамина и лизина.[5]

В пищевой промышленности трансглютаминаза используется для склеивания различных видов рыбы, мяса и прочих продуктов, содержащих белок. Активно применять компонент начали в Японии в 90 гг. ХХ ст. при производстве крабовых палочек, с помощью ингредиента происходило склеивание минтая в процессе их изготовления. Затем метод стали использовать на кухнях самых престижных мировых ресторанов. Амбассадор молекулярной кухни Хестон Блюменталь называет трансглютаминазу идеальным «мясным клеем» без побочных эффектов.

Для применения в пищевой индустрии, в частности в молекулярной кухне, фермент разбавляют мальтодекстрином или другими добавками, чтобы снизить концентрацию и активность компонента. В зависимости от добавки и типа белков, которые необходимо склеить, используется сухой метод нанесения порошка или влажный, предварительно разведя фермент в воде. Количество наполнителя меняется в зависимости от обрабатываемого продукта и конечной цели. В среднем повару необходимо разбавить сырье 0,05-2 % вещества. Текстура блюда также зависит от используемой добавки, переборщив с которой можно сделать продукт слишком жестким.

В процессе склеивания важно удалить весь воздух, что может находиться между ингредиентами. Для этого стоит произвести вакуумирование или воспользоваться пищевой пленкой. После обработки продукт необходимо поместить в холодильник, где ему стоит пролежать от 16 часов до суток. Держать открытую пачку с пищевой добавкой лучше всего в морозильной камере. Температура хранения не должна превышать 2⁰С.

Положительным моментом в использовании рассматриваемой пищевой добавки является тот факт, что дальнейшая обработка не влияет на уже приобретенные характеристики. Сферы применения трансглютаминазы различны – мясная, рыбная, молочная и хлебобулочная промышленности.

Характеристика трансглютаминазы отлично подходит для использования ее при приготовления оригинальных блюд молекулярной кухни. Без данного элемента невозможно было бы создание уникального внешнего вида и объединения всевозможных элементов в единое целое. Чаще всего трансглютаминаза используется при приготовлении основных блюд, хотя и может участвовать в создании супов, десертов и пр.

Трансглютаминаза применяется шеф-поварами для : объединения в одно блюдо различных ингредиентов, таких, как, например, бекон и гребешок; создания аккуратно оформленной порции мяса или рыбного филе; приготовления фарша для рулетов или сосисок, держащих форму без использования кишок или другой оболочки; разработки новых креативных рецептов (мясных спагетти, рыбной шахматной доски и пр.) и придания им нужных по размеру порций.[6]

Список литературы

Электронный учебно-методический комплекс дисциплины "Физическая и коллоидная химия: учебно-методический комплекс дисциплин Боровская Л.В. Тип: учебное пособие  Кубанский государственный технологический университет, 350072, г. Краснодар, ул. Московская 2. ФГУП НТЦ «ИНФОРМРЕГИСТР» Депозитарий электронных изданий, Год издания: 2010 Место издания: Москва.

Электронный обучающий модуль по технологии питания. Франко Е.П., Кудряшова Е.Н., Боровская Л.В., Касьянов Г.И., Франко М.В. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2010. № 10. С. 118-119.

Маюрникова Л. А., Куракин М. С., Кокшаров А. А., Крапива Т. В.Термины и определения в индустрии питания. Словарь» (Термины и определения в индустрии питания. Словарь : учебно-справочное пособие / Л. А. Маюрникова, М. С. Куракин, А. А. Кокшаров, Т. В. Крапива. — Санкт-Петербург : Лань, 2020. — ISBN 978-5-8114-4377-2. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/138157 (дата обращения: 03.12.2022). — Режим доступа: для авториз. пользователей. — С. 174.

Исследование термодинамических свойств белково-полисахаридной системы методом дифференциальной сканирующей калориметрии Бугаец Н.А., Тамова М.Ю., Боровская Л.В., Миронова О.П. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2003. № 5-6 (276-277). С. 112-11

https://volshebnaya-eda.ru/kulinarnyj-klass/enciklopedii/molekulyarnaya-kuxnya/

https://studbooks.net/2489187/tovarovedenie/molekulyarnaya_gastronomiya_istoriya

350072, Российская Федерация, г. Краснодар, ул. Московская, 2 Электронная почта: borovskya@yandex.ru alina.zayka443@mail.ru kseneeee0450@gmail.com

Код для цитирования: Скопировать