Физико-химические методы молекулярно-деструктивной кухни
методическая разработка (11 класс) по теме

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Самарский техникум кулинарного искусства»

А.С. Арефьева

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

МОЛЕКУЛЯРНО – ДЕСТРУКТИВНОЙ  КУХНИ

Учебно-методические указания для  самостоятельной работы

студентов специальности

260807  «Технология продукции общественного питания»

очного и заочного отделения

Самара, 2012 г

УДК

        Арефьева А.С.  Физико-химические методы молекулярно – деструктивной  кухни: учебно-методические указания для самостоятельной работы  по дисциплине «Химия» для студентов специальности   260807 «Технология продукции общественного питания» всех форм обучения/ А. С. Арефьева , Самарский техникум кулинарного искусства. – Самара: Изд-во  , 2012. –  с.

Учебно-методические указания предназначены для студентов 3 курса специальности    260807 «Технология продукции общественного питания» всех форм обучения. Рассмотрены  вопросы об некоторых группах пищевых химических добавок, используемых в креативной кулинарии, их классификации, о гигиенической регламентации в продуктах питания, роли при производстве продуктов питания. Пособие содержит теоретический материал и  перечень  контрольных вопросов по прикладным разделам физической и коллоидной химии, которые окажут помощь при самостоятельной работе в процессе изучения курса «Химия» и практического освоение будущей специальности. Рекомендовано студентам пищевых специальностей.

Организация-разработчик:

Государственное  бюджетное образовательное учреждение СПО «Самарский техникум кулинарного искусства

Разработчики:

Арефьева Анна Сергеевна, преподаватель  общих естественнонаучных дисциплин

Заключение Экспертного совета №________от «____»________2012 г.

Предисловие автора

        «Молекулярной кухней» называют модную тенденцию в кулинарии, обозначающую различные блюда с необычными свойствами и сочетаниями компонентов.

Молекулярная кухня – это анализ и применение физико-химических законов при приготовлении пищи и использование новейших открытий в различных научных областях для создания необычных рецептов.

        Вообще молекулярной кухни не существует – этим понятием чаще  оперируют журналисты. Как это часто бывает – услышали звон, но не поняли, где он. Так была названа докторская диссертация французского химика Эрве Тиса. Речь идет о том, что, когда вы бросаете сахар в чай, происходит химический процесс на молекулярном уровне. Сахар тает, чай становится сладким. Но что конкретно происходит с точки зрения физики, человеку, который пьет этот чай, все равно. Так вот технологу пищевого производства в XXI веке не должно быть все равно. Молекулярная кухня – это знание современного шеф-повара и технолога о продукте на молекулярном уровне.

То есть молекулярная кухня – это наука! Если в XIX–XX веках поварами становились те, кто плохо учился в школе, и готовили они, как их научила бабушка, то теперь повар, а тем более технолог пищевого производства обязан иметь  образование и   понимать, что он делает.

        Знания помогают создавать что-то очень интересное, с точки зрения простого обывателя – даже чудесно-невозможное, хотя на самом деле это все делается обычными человеческими руками.

Теоретическая часть

История молекулярной кухни

        Приготовление пищи – это первое, чему научился человек и что он возвел до уровня творчества. Эта область человеческой деятельности и по сей день,  непосредственно связана с нашим культурным развитием. И хотя процесс приготовления пищи был изучен химиками и инженерами-технологами достаточно подробно, повара еще долгое время подходили к своему искусству традиционно. А ввиду их недостаточных научных познаний ученые не спешили объяснять им принципы подрумянивания или желирования.

        Основоположником молекулярного направления считают парижского гастронома-химика и автора кулинарных томов Эрве Тиса, который с помощью добавления в дешевый зерновой дистиллят ванилина создал напиток, не отличимый по вкусу от элитного виски. Готовый к экспериментам и новшествам в мире кулинарии, Тис уверяет, что управление молекулярными структурами может помочь разнообразить и улучшить качество продуктов не только в условиях профессиональной кухни, но и в домашней обстановке. Так, по его словам, отсутствие грибов для блюда, где этот ингредиент незаменим, можно компенсировать октенолом или бензилом транс-2-метилбутеноатом, которые придадут яству настоящий грибной вкус. Одно смущает – каждая ли домохозяйка имеет в своем распоряжении бензил транс-2-метилбутеноат? Тем не менее, молекулярная кухня сегодня – самое популярное и модное направление гастрономии.

        Каталонский повар Ферран Андриа Ферран стал основателем экспериментальной лаборатории elBullitaller – именно там трудятся химики, повара, технологи  и микробиологи над инновационными рецептами. Так, в этой лаборатории появились принципиально новые яства – воздушно-пенные эспумы, мороженое из селедки, пастила из пармезана и жидкие равиоли. Например, из обыкновенной клубники можно приготовить необыкновенно вдохновляющую эспуму, используя сифон для газирования воды. Этот аппарат позволяет ввести в деструктированный продукт инертный газ, в результате чего каждая частичка продукта раздувается, словно мыльная пена, в которую дуют через трубочку, и в итоге на стол гурмана попадает завораживающее блюдо.  В  конце 1980-х гг. венгерский физик Николас Курти заинтересовался процессами, происходящими во время приготовления еды. Его  основной тезис «любая кухня основана на молекулах, ибо все продукты состоят из молекул» и повлиял на появление понятия «молекулярная кухня», вдохновив поваров всего мира на новые творения. Ради эксперимента и жажды научных познаний испанец Ферран Адриа и англичанин Хестон Блументаль даже стали сотрудничать с научными институтами. Правда, немецкий пионер в области молекулярной кухни Дитмар Хëльшер считает, что понятие «молекулярная кухня» все еще часто ассоциируется с чем-то эпатажным или лишь с кухней для специальных мероприятий. Новые технологии известны сегодня каждому шеф-повару и технологу,  но не каждый называет себя специалистом в области молекулярной кухни. Да и Франк Бруннер, глава Немецкого института кулинарии и искусства хорошей жизни, считает, что какими бы ни были эксперименты, вкус и пищевая ценность продуктов должны всегда сохраняться.

Молекулярная кухня в России.  В России молекулярная кухня тоже нашла свое место – в московском ресторане Анатолия Комма. Кухня Анатолия Комма отличается отсутствием каких-либо химических препаратов. Изначально его блюда готовятся в обычном и привычном виде, а уже потом сливочное масло становится хрустящим, а хлеб – жидким. В Санкт-Петербурге направление молекулярной кухни тоже нашло своих почитателей. Так, Ронен Доврат Блоч, глава консалтинговой компании «P.D.B», разработал первое питерское меню молекулярной кухни в ресторане-бутике «Гуашь». По словам этого повара, молекулярная кухня – «это возможность использовать взаимодействие вкусов, свойств, форм, запахов и даже цвета исходных продуктов с применением новейших технологий из области молекулярной химии».
        Шеф-повар Ронен Доврат Блоч ввел в меню ресторана «Гуашь» такие удивительные блюда, как тартар из тунца с желе и пумой из редиса с черной икрой, салат из томатного, базиликового и огуречного желе с баклажанной карамелью, кроконат из жидкой куры с пастой, заливной лобстер с томатным винегретом. Особенностью молекулярной кухни является то, что пробовать ее необходимо в виде специально составленных сэтов, которые включают в себя 6-8 блюд. Крайнее проявление высокой гастрономии: искусство переработки любого продукта до полной неузнаваемости. Это изобретение химиков, которые применяют различные вещества и способы приготовления блюд и раскладывают пищу на молекулы. Одни из ярких примеров — жидкость становится тестом, оливковое масло — карамелью, мясо — зефиром, а икра или чай с лимоном — пеной.

Физико-химические методы  в молекулярной кухне

        Молекулярная кухня использует научные достижения для создания невероятных, фантастических блюд и вкусовых сочетаний. Поэтому, молекулярную гастрономию часто называют научной или современной кулинарией - modernist cuisine. Для получения блюд удивительной формы, цвета, консистенции и вкуса используются сверхвысокие или сверхнизкие температуры, давление и специальное оборудование. Это позволяет удивлять посетителей лучших ресторанов планеты съедобными меню, жидким хлебом и вином в газообразном состоянии! Правда заключается и  в том, что химические реакции происходят на вашей кухне всякий раз, когда вы что-то готовите, - будь то обычная яичница или более сложное блюдо. Молекулярная гастрономия просто развивает и усложняет химические процессы, происходящие при приготовлении пищи. Компоненты для молекулярной кухни абсолютно натуральны и используются уже давно - десятилетиями и даже веками.

Самые эффектные и доступные приемы креативной кулинарии - сферификация, эмульсификация, желатинизация и сгущивание.

        Сферификация - одна из самых впечатляющих техник молекулярной кухни. Впервые ее применил испанский шеф-повар Ферран Адриа в своем ресторане El Bulli в 2003 г. Эта техника позволяет заключать жидкости и некоторые продукты в прозрачные сферические оболочки. Они могут свободно плавать в напитке или же подаваться как отдельные блюда и коктейли! До экспериментов знаменитого испанца никто и представить не мог что такое возможно за барной стойкой или на обычной кухне. Вообразите мохито в виде множества сфер с листиками мяты внутри! Или лопающиеся во рту шарики с фруктовыми соками - это настоящий взрыв вкуса! Молекулярные добавки для техники сферификации: альгинат натрия, лактат кальция

         Впервые особенности альгината натрия были изучены в 1881 году английским химиком Стенфордом. Он выделил некое вещество из водорослей семейства Ламинария при помощи щелочного раствора и назвал его algin. Во многих видах водорослей это вещество отвечает за их гибкость и эластичность. Причем водоросли, обитающие в воде с бурным течением, содержат значительно больше альгината, чем те же самые водоросли "растущие" в спокойной воде. В пищевой промышленности альгинат натрия используется для производства соусов, сиропов и некоторых молочных продуктов. В молекулярной гастрономии альгинат натрия в сочетании с кальциевыми солями (лактат кальция) используют для эффекта сферификации. Наибольшую известность в ключе креативной кулинарии альгинат приобрел после экспериментов ресторатора Феррана Адриа. Альгинат натрия популярен в молекулярной кухне в связи с двумя особенностями. При разведении в жидкости он работает как загуститель, а при контакте с кальцием формируется желе. В отличие от агар-агара, образование желе происходит при низкой температуре.

Рис. 1. Водоросли семейства Ламинарии. Химическая структура альгината натрия.

        Лактат кальция - кальциевая соль, выделенная из молочной кислоты. Молочная кислота образуется в результате деятельности микроорганизмов в отсутствии кислорода. В природе возникает в результате молочнокислого брожения - скисания молока, квашения капусты и т. п. В мышцах человека молочная кислота выделяется митохондриями из-за недостаточного снабжения кислородом вследствие интенсивной физической нагрузки.
        В последние десятилетия лактат кальция получают в результате ферментации из сахаров растений, поэтому он безвреден для людей с аллергией на лактозу. Лактат кальция очень широко используется в пищевой промышленности, например, как регулятор кислотности и для консервации фруктов и джемов. В медицине лактат кальция применяют для профилактики и лечения заболеваний, связанных с недостатком кальция в организме.
В креативной кулинарии используется для сферификации.

Рис. 2. Лактат кальция

Эмульсификация - создание воздушных пенок из сока или из любого напитка и многих продуктов. При их заморозке получаются объемные съедобные "скульптуры". Меняйте форму и структуру, высвобождайте новые вкусовые оттенки о которых вы никогда раньше не подозревали! Некоторые секреты приготовления эмульсий были известны давно, - они упоминаются во французской кулинарной книге еще в 1674 г. А благодаря экспериментам современных поваров появились десятки новых рецептов, - среди них бесподобные кокосовые пузырьки и фантастическое блюдо из замороженного шоколада. Молекулярные добавки для техники эмульсификации: соевый лецитин.

        Лецитин относится к фосфолипидам и присутствует в клетках всех живых существ. Лецитин является абсолютно необходимым для организма веществом, в основном вырабатывается печенью. Одни из основных функций в организме - обновление поврежденных клеток и транспортировка питательных веществ и витаминов к клеткам.
Своим названием лецитин обязан Морису Гобли - французскому химику и фармацевту. В середине 19 века он выделил жироподобное вещество из желтка куриного яйца и назвал его греческим lecithos (греч. яичный желток). С момента открытия лецитин используется для профилактики и лечения болезней печени, суставов и нервной системы. Лецитин бывает как животного так и растительного происхождения. Лецитина очень много в яичных желтках, однако в них также содержится избыточное количество насыщенных жиров. Соевый лецитин добывают из соевых бобов, точнее, из отфильтрованного соевого масла. В индустрии питания лецитин применяется в качестве натурального эмульгатора при изготовлении глазури, хлебобулочных изделий. Используется при изготовлении практически всей продукции на основе шоколада, продающейся в современных супермаркетах, - он является антиоксидантом, а следовательно, препятствует "старению" продуктов. В молекулярной гастрономии лецитин используется для приготовления эффектных эмульсий на водно-масляной или на воздушно-водной основе.

Рис 3. Соевый лецитин

Желатинизация  - это процесс превращения напитков и продуктов в желеобразные структуры с разными свойствами и формой. Как вам спагетти из рукколы или фруктовых соков? Что вы скажете о медовой икре и тающих во рту тонких ромовых листочках. Молекулярные добавки для техники: агар-агар, каррагинан, желатин.

        Желатин (лат. gelatos - застывший, замерзший) - чувствительный к нагреву загуститель белкового происхождения. Традиционно используется для приготовления таких знаменитых блюд как французское pot-au-feu - тушеная говядина с овощами и португальского cozido. Используется в молекулярной кухне для приготовления необычной выпечки, кондитерских изделий и даже коктейлей! Желатин не имеет вкуса и запаха. Его основой является коллаген - наиболее распространенный животный белок. Желатин получают путем расщепления коллагена, являющегося своего рода строительным материалом для соединительной ткани. Поэтому желатин с успехом применяется для лечения и профилактики заболеваний суставов. В желатине также содержатся аминокислоты положительно влияющие на умственную активность и укрепляющие сердечную мышцу. В кулинарии желатин нашел очень широкое применение. Помимо мясных блюд о которых мы уже упомянули, желатин используется в самых разных дессертах: бисквитах, панна котте, баварском креме и многих других блюдах. Домашние кулинары используют желатин для приготовления кондитерских изделий не реже чем профессионалы. Приверженцам молекулярной миксологии желатин позволяет создавать совершенно потрясающие коктейли, ведь он сохраняет свои свойства при концентрациях алкоголя до 40%. Вообразите текилу, ром или любой другой алкогольный напиток в виде жемчужинок которые мгновенно тают во рту!

        Каррагинан - природный полимер, получаемый из морских водорослей, загуститель естественного происхождения. Молекулы каррагинана большие и очень гибкие, могут образовывать цепочки. При растворении в жидкости эти цепочки сплетаются между собой и образуют гели. Первое документированное упоминание о каррагинане появилось в Ирландии и датируется 1810 годом. Отвар из водорослей применялся для лечения простудных заболеваний,  о чем остались записи. Слово каррагинан возможно гаэльского (язык шотландских кельтов) происхождения и буквально означает водоросли, мох. Наибольшее распространение  приобрел во время.  Второй мировой войны. Считается, что каррагинан из ирландского мха обладает противоспалительными и антивирусными свойствами, его используют для смягчения и заживления небольших воспалений кожи. Каррагинан способен превратить жидкость в крем или полупрозрачное желе. Применяется в качестве загустителя при изготовлении фруктовых йогуртов, сливочного мороженого и пудингов. Существует очень много типов каррагинана, получаемого не только из разных водорослей, но и из одного вида на разных стадиях развития. Каждый тип каррагинана характеризуется своими желирующими и гелеобразующими свойствами. В индустрии питания обычно используются каррагинаны, полученные из нескольких видов водорослей red algae. Различают йотта-, каппа- и лямбда-каррагинан. 
 
Йотта-каррагинан в присутствии кальция образует очень гибкие и эластичные  желе, устойчивые к разным температурным режимам. Йотта-каррагенан не растворим в холодной воде.

Каппа-каррагинан при взаимодействии с кальцием образует плотные и хрупкие желебразные структуры. Они тают при нагревании и возвращаются в первоначальное состояние при понижении температуры.

Лямбда-каррагинан способствует повышению вязкости, но с его помощью нельзя получить гели или желе.

Рис. 4. Морские водоросли – источники каррагинана. Химическая структура каррагинана.

        Агар, или как его иногда называют агар-агар (на малайском - "желе") - возможно самая древняя из всех пищевых добавок, получивших широкое распространение. Этот натуральный продукт получают из красных водорослей, растущих в Тихом океане на глубине около 80 метров. Основные центры производства агара - Китай, Япония и США. На западе получил известность относительно недавно в качестве вегетарианского аналога желатину. Японская легенда гласит, что Агар-агар научились добывать в середине 17 века. Однажды хозяин трактира угощал посетителей блюдом из вареных водорослей. То что осталось от трапезы он вынес на двор и забыл про котелок с остатками ужина на несколько дней. Ночами температура опускалась до нескольких градусов ниже нуля, а днем припекало солнце. Впоследствии, трактирщик обнаружил в котелке некое светлое вещество, которое он прокипятил еще несколько раз,  пока оно не стало кристально белым. Так на свет появился агар-агар, который японцы стали активно использовать в приготовлении еды. Ту же самую процедуру с несколькими циклами заморозки и нагревания применяют и сейчас для получения чистого белого порошка агар-агар из морских водорослей.

В современной пищевой промышленности агар-агар используется для приготовления фруктовых желе, мармелада, пастилы, зефира и других кондитерских изделий. В джемах агар-агар гораздо эффективнее пектина - он как бы высвобождает и усиливает вкус фруктов, поэтому требуется гораздо меньше сахара. Это вещество не содержит калорий, поэтому с его помощью готовят диетические джемы и конфитюры. Агар-агар очень полезен и обладает общеукрепляющими свойствами; богат йодом, как и многие морепродукты. Помимо использования в медицине и пищевой промышленности, применяется в микробиологических лабораториях как питательная среда для бактерий в "чашках Петри". Агар-агар - один из флагманов молекулярной гастрономии. Благодаря ему,  получаются блюда с необычный текстурой и самой невероятной формы. Он устойчив к высоким температурам, поэтому используется в приготовлении легких пенок и желе, прекрасно подходящих для сервировки.

        В креативной кулинарии техника сгущивания позволяет достигать невероятных результатов. Соусы получаются мягкими и легкими, потому что в них сохраняется множество воздушных пузырьков. Но настоящие чудеса начинаются когда мы готовим коктейли! Представьте себе кусочки фруктов, которые словно "парят" в вашем напитке и совершенно игнорируют гравитацию. Для приготовления алкогольных коктейлей также есть множество спецэффектов, в основном для достижения эффекта слоев. Молекулярные добавки для техники сгущивания: ксантановая смола.

Ксантановая смола - это натуральный загуститель, который получают в процессе воздействия бактерий Xanthomonas Campestris на глюкозу или сахарозу. Ксантановая смола была получена группой американских ученых из института сельского хозяйства и появилась на рынке в начале 60-х. Бактериальную культуру для образования ксантановой смолы получают в специальных крупногабаритных емкостях. Основой для роста бактерий Xanthomonas Campestris являются некоторые сорта пшеницы. Главное свойство ксантановой смолы - это способность повышать вязкость любой жидкости при концентрации всего в 1%. Часто служит добавкой для салатов и соусов, заменяет некоторые жиры и масла. Ксантановая смола часто используется, чтобы снизить содержание жиров в соусах при сохранении пластических свойств, сделать блюда пригодными для диетического питания.

Пищевые химические добавки

        Пищевые добавки – природные, идентичные природным или искусственные (синтетические) вещества, сами по себе не употребляемые как пищевой продукт или обычный компонент пищи. Основная цель введения пищевых добавок в молекулярной кухне – это создание новых видов пищи, отвечающей современным требованиям науки о питании. Совершенствование технологии получения традиционных пищевых продуктов, создание новых продуктов питания, в том числе продуктов функционального назначения.

Классификация пищевых добавок

Обычно пищевые добавки разделяются на несколько групп:

Вещества, улучшающие внешний вид пищевых продуктов (красители, стабилизаторы окраски, отбеливатели).

Вещества, регулирующие вкус продукта (ароматизаторы, вкусовые добавки, подслащивающие вещества, кислоты и регуляторы кислотности).

Вещества, регулирующие консистенцию и формирующие текстуру (загустители, гелеобразователи, стабилизаторы, эмульгаторы и др.).

Число пищевых добавок, применяемых в производстве пищевых продуктов в разных странах, достигает сегодня 500 наименований (не считая комбинированных добавок, индивидуальных душистых веществ, ароматизаторов), в Европейском Сообществе классифицировано около 300. Для гармонизации их использования производителями разных стран Европейским Советом разработана рациональная система цифровой кодификации пищевых добавок с литерой «Е». Каждой пищевой добавке присвоен цифровой трех- или четырехзначный номер (в Европе с предшествующей ему литерой Е). Они используются в сочетании с названиями функциональных классов, отражающих группировку пищевых добавок по технологическим функциям (подклассам).

За последние десятилетия в мире технологий и ассортимента пищевых продуктов произошли громадные изменения. Они не только отразились на традиционных, апробированных временем технологиях и привычных продуктах,  но также привели к появлению новых групп продуктов питания с новым составом и свойствами (функциональных продуктов для массового потребителя, продуктов лечебного и детского питания и др.), к упрощению технологии и сокращению производственного цикла, выразились в принципиально новых технологических и аппаратурных решениях.

Безопасность пищевых добавок

Важнейшим условием обеспечения безопасности пищевых продуктов является соблюдение допустимой нормы суточного потребления пищевых добавок.

В Российской Федерации возможно применение только тех пищевых добавок, которые имеют разрешение Госсанэпиднадзора России в пределах, приведенных в Санитарных правилах (СанПиН). Пищевые добавки должны вноситься в пищевые продукты в минимально необходимом для достижения технологического эффекта количестве, но не более установленных Санитарными правилами пределов.

Исследование безопасности пищевых добавок, определение допустимой суточной дозы (ДСД), допустимого суточного потребления (ДСП), предельно допустимой концентрации чужеродных веществ (в том числе добавок) в продуктах питания (ПДК) – сложный, длительный, очень дорогой, но крайне нужный и важный для здоровья людей процесс. Он требует непрерывного внимания и совершенствования. Пищевые добавки, запрещенные к применению, в Российской Федерации при производстве пищевых продуктов представлены в таблице 2 приложения.

 Химические характеристики пищевых добавок,

применяемых в молекулярной кухне

К этой группе пищевых добавок могут быть отнесены вещества, используемые для создания необходимых или изменения существующих реологических свойств пищевых продуктов, т. е. добавки, регулирующие или формирующие их консистенцию. Применение в современной пищевой технологии таких добавок позволяет создать ассортимент продуктов эмульсионной и гелевой природы структурированных и текстурированных. В зависимости от особенностей химического строения загустители и гелеобразователи полисахаридной природы могут быть подразделены по различным классификационным признакам (табл. 3 приложения).  

Полисахариды морских растений

Коммерческие препараты этой подгруппы пищевых добавок объединяют полисахариды, выделяемые из красных и бурых морских водорослей. В пищевой промышленности широко используются альгинаты, каррагинаны и агароиды.

Альгиновая кислота (Е400) и ее соли (Е401-Е405) относятся к полисахаридам бурых морских водорослей родов Laminaria и Macrocystis (от лат. alga - водоросль), которые построены из остатков β-D-маннуроновой α-L-гулуроновой кислот, находящихся в пиранозной форме и связанных в линейные цепи (1,4)-гликозидными связями.

Технологический процесс получения альгинатов основан на щелочной экстракции разбавленными растворами соды или щелочей в виде хорошо растворимых натриевых или калиевых солей. При подкислении экстракта из раствора выделяют собственно альгиновые кислоты, которые в связи с их ограниченной стабильностью, как правило, переводят в различные солевые формы. Статус пищевых добавок, наряду с альгиновой кислотой, имеют 5 альгинатов.

Растворимость этих добавок в воде зависит от природы катиона в мономерных остатках, формирующих молекулы рассматриваемых гетерогликанов. Свободные альгиновые кислоты плохо растворимы в холодной воде, но набухают в ней, связывая 200-300 - кратное количество воды, однако растворимы в горячей воде и в растворах щелочей, образуя при подкислении гели. Натриевые и калиевые соли альгиновых кислот легко растворимы в воде с образованием высоковязких растворов. Соли с двухвалентными катионами образуют гели или нерастворимые альгинаты.

Вязкость растворов альгинатов связана с длиной полимерной молекулы альгината, в связи, с чем коммерческие препараты имеют, как правило, определенную молекулярную массу. В этом случае вязкость растворов изменяется пропорционально концентрации добавки. При низких концентрациях повышение вязкости может быть достигнуто путем введения небольшого количества ионов кальция, которые, связывая молекулы, приводят фактически к повышению молекулярной массы и, как следствие, к повышению вязкости. Превышение дозировки ионов кальция может привести к гелеобразованию.

Образование гелевой структуры в растворах альгинатов происходит с участием ионов бивалентного кальция путем взаимодействия их молекул между собой в зонах кристалличности. В связи с этим гелеобразующая способность и прочность гелей непосредственно связаны с количеством и длиной зон кристалличности.

Агар (агар-агар) Е406 - смесь полисахаридов агарозы и агаропектина. Основная фракция агарозы - линейный полисахарид, построенный из чередующихся остатков β-D-галактопиранозы и 3,6-ангидро-α-L-галактопиранозы, связанных попеременно β-(1,4)- и α-(1,3)-связями. Агаропектин - смесь полисахаридов сложного строения, содержащая глюкуроновую кислоту и эфирносвязанную серную кислоту.

Агар-агар получают из красных морских водорослей (Gracilaria, Gelidium,Ahnfeltia),произрастающих в Белом море, Тихом и Атлантическом океанах. В зависимости от вида водорослей состав выделенных полисахаридов может изменяться. Агар незначительно растворяется в холодной воде, но набухает в ней. В горячей воде он образует коллоидный раствор, который при охлаждении дает хороший прочный гель, обладающий стекловидным изломом. У агара этот процесс осуществляется за счет образования двойных спиралей и их ассоциации независимо от содержания катионов, сахара или кислоты. Гелеобразующая способность агара в 10 раз выше, чем у желатина. При нагревании в присутствии кислоты способность к гелеобразованию снижается. Гели стабильны при рН более 4,5 и термообратимы.

Каррагинаны (Е407) объединяют семейство полисахаридов (известное также под названием ирландский мох), содержащихся, наряду с агаром в красных морских водорослях Chondrus Crispis, Eucheuma Species, Gigartina Species и др. По химической природе каррагинаны близки к агароидам и представляют собой неразветвленные сульфатированные гетерогликаны, молекулы которых построены из остатков производных D-галактопиранозы со строгим чередованием α-(1,3)- и β-(1,4)-связей между ними, т. е. из повторяющихся дисахаридных звеньев, включающих остатки (β-D-галактопиранозы и 3,6-ангидро-α-D-галактопиранозы. В зависимости от особенностей строения дисахаридных повторяющихся звеньев различают три основных типа каррагинанов, для обозначения которых используют буквы греческого алфавита [1,2,3].

Технологический процесс получения каррагинанов основан на их экстракции горячей водой с последующим выделением из раствора. В промышленности используют два способа выделения:

а) через гелеобразование в среде с хлоридом калия - для выделения гелеобразующих каррагинанов;

б) осаждением из спирта — при выделении смеси всех трех типов.

Основные свойства каррагинанов представлены в таблице 4 приложения.

Желатин

Желатин является практически единственным гелеобразователем белковой природы, который широко используется в пищевой промышленности. Желатин - белковый продукт, представляющий смесь линейных полипептидов с различной молекулярной массой (50000 - 70000) и их агрегатов с молекулярной массой до 300000, не имеет вкуса и запаха. Аминокислотный состав желатина включает до 18 аминокислот, в том числе глицин (26 -31%), пролин (15 - 18%), гидроксипролин (13 - 15%), глутаминовую кислоту (11 - 12%), аспарагиновую кислоту (6 - 7%), аланин (8 - 11%) и аргинин (8 - 9%).

Электрокинетические свойства желатина в растворе, в том числе изоэлектрическая точка, определяются пятью электроактивными аминокислотами. В молекулах желатина основными функциональными группами, несущими заряд, являются:

-СООН-группы аспарагиновой и глутаминовой кислот;

-NH2 -группы лизина и гидроксилизина;

-NH-C- NH2,-группы аргинина.

         ﺍﺍ

          NH

На их долю приходится более 95% всех ионизированных групп желатина.

Желатин получают из коллагена, содержащегося в костях, хрящах и сухожилиях животных. Технологический процесс основан на кислотной или щелочной экстракции, в процессе которой нерастворимый коллаген превращается в растворимый желатин, с последующим выделением продукта известными технологическими приемами, предусматриваюми его очистку, высушивание и стандартизацию. В коллагене 35% кислотных групп находится в амидированной форме, которая преобразуется в кислотную в процессе щелочной обработки. Поэтому изоэлектрическая точка желатина варьирует между 9,4 (для амидированной формы) и 4,8 (для карбоксильной формы).

Желатин растворяется в воде, молоке, растворах солей и сахара при температуре выше 40°С. Растворы желатина имеют низкую вязкость, которая зависит от рН и минимальна в изоэлектрической точке. При охлаждении водного раствора желатина происходит повышение вязкости с переходом в состояние геля. Это так называемый золь-гель-переход. Условиями образования геля являются достаточно высокая концентрация желатина и соответствующая температура, которая должна быть ниже точки затвердевания (примерно 30°С).

При охлаждении сегменты, богатые аминокислотами различных полипептидных цепей, принимают спиральную конфигурацию. Водородные связи с участием или без участия молекул воды стабилизируют образовавшуюся структуру. Эти связи распределены по всей длине цепи, что объясняет уникальные свойства желатиновых гелей.

Наиболее интересным свойством желатина является образование термически обратимых гелей. В противоположность полисахаридам, гелеобразование желатина не зависит от рН и не требует присутствия других реагентов, как например, сахаров, солей или двухвалентных катионов.

Пищевые антиокислители

        К пищевым антиокислителям (антиоксидантам) относятся вещества, замедляющие окисление в первую очередь ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов Ряд соединений: лецитины - Е322; лактаты - Е325, Е326; Е327 и некоторые другие выполняют комплексные функции.

Лецитины. Антиокислители, эмульгаторы. Лецитины являются антиоксидантами и синергистами окисления масел и жиров.        

Лактат кальция - синергист антиокислителя, влагоудерживающий агент; лактат калия - синергист антиокислителя, регулятор кислотности. Лактаты применяются в кондитерском производстве, при производстве мороженого.

Практическая часть

4. Рецепты молекулярно – деструктивной гастрономии

        Среди разнообразных гастрономических открытий далеко не все требуют сложной аппаратуры. Вот, скажем, не так уж сложен рецепт куска нежнейшего сочного мяса. Для того чтобы его отведать, нужно всего лишь несколько часов держать мясо в духовке при температуре 55 C. При 70-75 C мясо перестает удерживать кислород и принимает серый цвет; а при 100 C из него начинает испаряться вода, и создаваемое при этом давление разрушает как мясо, так и его соки. То же самое касается и рыбы. Только ее «предел» – это 40 С, при которых белок начинает сворачиваться, а рыба пересыхает. Желаете поджаристую корочку (по-научному это называется реакция Мейнарда)? Нет проблем. В ресторанах для ее создания используют обычную паяльную лампу. Но можно и на раскаленной сковороде быстро достигнуть вполне приличных результатов. Чтобы сохранить овощам их природный зелёный цвет, «молекулярные» повара и технологи научились   использовать минеральную воду с содержанием кальция, не превышающим 20 мг на литр.

Шоколад Шантильи

Чтобы его приготовить, раздобудьте две-три плитки горького шоколада (225 г) хорошего качества.  Стакан воды (200 г) и колотый лёд.

        Ломаем шоколад и высыпаем в кастрюльку с водой. Греем на умеренном огне, помешивая, до полного растворения шоколада. Теперь подготовим две миски – большую и маленькую. В большую добавим немного колотого льда и зальём холодной водой. Маленькую миску установим в большую, вольём растопленный шоколад и как следует взобьём венчиком. Что происходит? Правильно: смесь загустела и стала похожей на взбитые сливки. Блюдо готово, можно подавать!

Колумбово яйцо

        Теперь проделаем интереснейший фокус с обыкновенным куриным яйцом. Разогреем духовку до 64ºС, положим туда яйцо и оставим на 2 часа. Почему именно 64 и ни градусом больше? А потому, что именно при этой температуре содержимое яйца превратится в помадку. Эту помадку можно съесть так, а можно исключительно нежно загустить ею соус – такого эффекта не дадут ни сливки, ни желток.

VANILLEPERLEN-ВАНИЛЬНЫЙ ЖЕМЧУГ

Пропорции на 4 человека в качестве небольшого десерта, идеально для буфетов, фуршетов и пр. Для начала кальциевая ванночка (как и в апельсиновом соке и икре): Calazoon-раствор: (  в английском варианте Calcium Chloride (CALCIC)
130 мл обычной питьевой воды ( минеральной или водопроводной)
4 ложечки без верха Calazoon-порошка
Порошок расстворить в воде без остатка.
Налить в неглубокую миску или ванночку.

Ванильный сироп с Algizoon ( английский вариант Sodium Alginate (ALGIN))
Зернышки 2-х стручков ванили
120 г сахара
120 мл «очень бедной кальцием» воды ( меньше 50 мг на 1 литр)
2 ложечки Algizoon-порошка

Зернышки ванили, сахар и воду закипятить.
Снять с огня.
Добавить в горячий сироп Algizoon-порошок, взбить ( перемешать) блендером.
Поставить на некоторое время отстаиваться, чтобы вышли пузырьки воздуха.
Остывший сироп набрать в шприц.
«Капать» в Calazoon-раствор по каплям, они сразу «превращаются» в «жемчуг».
Дать постоять в растворе 30 секунд, вытащить шумовкой на бумажное полотенце.
Готово. Разложить порционно, например в Happyspoons.

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Дайте характеристику понятия «пищевые добавки». Определите их роль в создании продуктов питания.

Приведите классификацию   пищевых добавок с различными технологическими функциями.

Расскажите о рациональной системе цифровой кодификации пищевых добавок с литерой «Е».

Назовите главные условия, выполнение которых обеспечивает безопасность применения пищевых добавок.

 Перечислите основные группы загустителей и гелеобразователей.

 Приведите несколько примеров пищевых эмульгаторов, опишите их смежные функции.

Объясните с научной точки зрения понятие «молекулярная кухня»?

Чем объясняется повышенное внимание потребителей и технологов к окраске продуктов питания?

В чем разница в поведении антиокислителей, синергистов антиокислителей, комплексообразователей?

Значение пищевых добавок в создании современных продуктов питания.

Приложение

Таблица 1

Функциональные классы пищевых добавок

Таблица 2

Пищевые добавки, запрещенные в РФ

Таблица 3

Классификация пищевых добавок полисахаридной природы

в зависимости от структуры

Таблица 4

Свойства каррагинатов

Список использованных источников

Пищевая химия / Нечаев А.П., Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А. и др. Под ред. А.П. Нечаева. Издание 2-е, перераб. и испр. – Спб.: ГИОРД, 2009. – 640 с.

Томас Вилгис. Молекулярная кухня. Физика и химия утонченного вкуса (ориг. Die Molekül-Küche. Physik und Chemie des feinen Geschmacks). – Издательство Hirzel Verlag, 2008.

Хейко Антониевиц и Клаус Дальбек. Дерзкая кулинария: технологии и текстуры молекулярной кухни (ориг. Verwegen kochen: Molekulare Techniken und Texturen). – Издательство Matthaes Verlag, 2008.

Крешков А. П. Основы аналитической химии. Физические и физико-химические методы анализа. М.: Наука,  том 3, 1970 – 488 с.

Булдаков А.С. Пищевые добавки. Справочник – М.: ДеЛиПринт, 2001. – 435 с.

www.future – food.ru

www.frio.ru

www. su – shef.ru

СОДЕРЖАНИЕ

История молекулярной кухни……………………………………………………4

Физико-химические методы в молекулярной кухне………………………….6

Пищевые химические добавки…………………………………………………..12

Рецепты молекулярно – деструктивной кулинарии…………………………..17

Контрольные вопросы……………………………………………………………..19

Приложение…………………………………………………………………………..20