Ciasto jest pełne gazu, bita śmietana to powietrze zamknięte w tłuszczu, a sos gęstnieje dzięki skrobi. Prof. Dorota Kołodyńska wyjaśnia, co naprawdę dzieje się w naszych garnkach.

Majonez to po prostu olej zmiksowany z wodą. Żółtko potrafi połączyć dwa płyny, które bez niego natychmiast by się rozdzieliły. Z kolei ciasto jest pełne gazu. Gluten zamyka go w tysiącach małych pęcherzyków i nie pozwala mu uciec. Podobną konstrukcję ma bita śmietana. Ona także ma w sobie powietrze, które tłuszcz zamyka wewnątrz puszystej piany.

W kuchni bez przerwy łączymy, rozdzielamy, podgrzewamy i schładzamy różne substancje. Dlatego białka twardnieją, skrobia chłonie wodę, tłuszcz przenosi aromaty, a cukry i białka tworzą rumianą skórkę chleba oraz mięsa. Nie widzimy pojedynczych cząsteczek, ale codziennie widzimy, czujemy i smakujemy efekty ich przemian.

– Kuchnia to nasze domowe laboratorium chemiczne. Tam każdy z nas, o ile tylko chce, może prowadzić własne kuchenne eksperymenty. I niezależnie od tego, czy jest to miejsce przygotowywania posiłków, ulubiona przestrzeń do wspólnego spędzania czasu, czy też miejsce do kulinarnego eksperymentowania – w kuchni dzieje się magia – pisze prof. dr hab. Dorota Kołodyńska.

Ta magia jednak ma swoje zasady. Jeśli je poznamy, zrozumiemy, dlaczego śmietanka musi być zimna, majonez potrzebuje żółtka, a mięso przed smażeniem powinno być suche. Przepis mówi nam, co zrobić. Chemia w kuchni wyjaśnia natomiast, dlaczego właśnie tak.

Jedzenie musi nie tylko smakować. Musi także chrupać albo rozpływać się w ustach

Zanim przejdziemy do majonezu, sosów i ciasta, warto wyjaśnić, czym właściwie jest dobre jedzenie. Kiedy wkładamy kęs do ust, najpierw czujemy jego zapach, temperaturę i smak. Po chwili dołącza do nich konsystencja. To ona decyduje, czy jedzenie smakowicie chrupie czy rozpływa się na języku.

Dlatego chrupiąca skórka chleba smakuje inaczej niż miękki środek, choć obie części powstały z tego samego ciasta. Z tego samego powodu kostkę czekolady musimy ugryźć, podczas gdy mus czekoladowy rozpływa się na kubkach smakowych. Składniki mogą być podobne, ale inna budowa daje nam zupełnie inne wrażenia.

Podobnie zachowuje się mięso. Delikatny, soczysty stek smakuje inaczej niż twardy, przesuszony kawałek. W tym przypadku liczą się zawartość tłuszczu, układ włókien oraz temperatura smażenia. Białe nitki tłuszczu widoczne w mięsie tworzą tak bardzo pożądaną marmurkowatość. Podczas podgrzewania tłuszcz topi się, przenosi związki zapachowe i nadaje mięsu soczystość.

Prof. Dorota Kołodyńska tłumaczy więc, że smak potrawy nie powstaje wyłącznie na języku. Jedzenie naciska na podniebienie, stawia opór zębom, pęka, kruszy się albo elastycznie wraca do wcześniejszego kształtu. Wszystkie te cechy wpływają na przyjemność jedzenia.

– Kiedy jemy, odczuwamy, że jedzenie to o wiele więcej niż tylko smak, wygląd i zapach. Oprócz smaku liczy się konsystencja, sposób, w jaki jedzenie czuje się w ustach. Liczy się nie tylko to, czy coś jest słodkie, słone, kwaśne, pikantne, ostre czy łagodne, gorące czy zimne, ale czy jest miękkie, twarde, delikatne, chrupiące, rozpływające się w ustach – wyjaśnia ekspertka UMCS.

Dobrym przykładem jest czekolada. Twarda tabliczka ma zwartą strukturę, dlatego musimy użyć siły, aby ją przełamać i pogryźć. Mus czekoladowy zawiera natomiast mnóstwo powietrza. Dzięki temu ugina się pod naciskiem języka i szybko traci kształt.

Właśnie powietrze łączy mus czekoladowy z bitą śmietaną, pianą na piwie i wyrośniętym chlebem. Bez gazu wszystkie te produkty straciłyby lekkość. Gaz nie jest więc dziurą w jedzeniu. Tworzy jego strukturę i zmienia sposób, w jaki odczuwamy każdy kęs.

Bita śmietana jest pełna powietrza. Za długie ubijanie robi z niej masło

Skoro powietrze potrafi zmienić ciężką masę w delikatny mus, ten sam mechanizm wyjaśnia powstawanie bitej śmietany. Płynna śmietanka nie przypomina przecież białej, puszystej chmury, którą nakładamy na deser. Dopiero mikser zmienia jej budowę.

Ostrza wirnika wtłaczają powietrze do śmietanki i rozbija na tysiące coraz mniejszych pęcherzyków. Następnie tłuszcz otacza te pęcherzyki i nie pozwala im łatwo pęknąć. W ten sposób tworzy delikatną, ale trwałą substancję.

Im więcej drobnych pęcherzyków powstaje w śmietance, tym gęstsza i bardziej puszysta staje się cała masa. Jednocześnie właśnie powietrze sprawia, że tłusty produkt wydaje się lekki i niemal rozpływa się w ustach.

– Nieco inną strukturę ma bita śmietana uzyskiwana przez mechaniczne ubijanie oziębionej śmietanki o odpowiedniej zawartości tłuszczu. Bita śmietana jest pianą, w której pęcherzyki powietrza są stabilizowane przez zaglomerowane cząsteczki tłuszczu. W pierwszej fazie ubijania śmietanki powietrze zostaje do niej wtłoczone w postaci dużych pęcherzy. Cząsteczki tłuszczu skupiają się na granicy faz gaz – ciecz i stabilizują fazę gazową – tłumaczy prof. Dorota Kołodyńska.

Samo ubijanie jednak nie wystarczy. O powodzeniu decyduje również temperatura. Śmietanka musi być dobrze schłodzona, ponieważ zimny tłuszcz częściowo twardnieje i skuteczniej buduje osłony wokół powietrza. Ciepły tłuszcz pozostaje zbyt płynny, dlatego nie utrzymuje piany, a śmietanka długo nie chce się ubić.

Podróże

Kalabria: ojczyzna lodów tartufo, włoska bieda i cień ’Ndranghety

Z drugiej strony nie możemy ubijać śmietanki bez końca. Mikser stopniowo niszczy osłony wokół drobinek tłuszczu. Wtedy tłuszcz zaczyna łączyć się w coraz większe grudki, a od całości oddziela się maślanka. Puszysta piana znika, a w misce pojawia się masło.

– Wstępne schłodzenie śmietanki powoduje szybsze zestalenie tłuszczu i przeciwdziała jego koalescencji. Jeżeli śmietanka nie będzie odpowiednio oziębiona, szybko uzyskamy masło. Dalsze ubijanie powoduje podział pęcherzyków powietrza i rozwinięcie powierzchni międzyfazowej, a wzrost ilości pęcherzyków i postępująca aglomeracja tłuszczu – wzrost lepkości, usieciowanie i otrzymanie trwałej piany – dodaje ekspertka UMCS.

Ten sam tłuszcz, który pomaga zbudować bitą śmietanę, potrafi jednak zniszczyć inną, bardziej „rozrywkową” pianę. Najlepiej widać to w kuflu piwa. Po otwarciu butelki albo puszki spada ciśnienie, a rozpuszczony gaz zaczyna uciekać z cieczy. Po drodze unosi białka pochodzące ze słodu i tworzy pianę.

Piana przechowuje część piwnych aromatów i ogranicza kontakt napoju z tlenem. Tłuszcz szybko rozrywa jednak jej delikatną konstrukcję. Dlatego nawet niewielki tłusty ślad na szkle sprawia, że piana znika.

– Na intensywność pienienia się piwa wpływa również sposób jego nalewania, temperatura oraz rodzaj naczyń. W przypadku piw kraftowych brak piany może być konsekwencją zastosowania dodatków bogatych w tłuszcze. Tłuszcz jest wrogiem piany! Z tego też powodu kufle powinny być czyste – podkreśla prof. Kołodyńska.

Od bitej śmietany do lodów. Tutaj także liczą się tłuszcz i powietrze

Od bitej śmietany gładko przechodzimy do lodów. Oba produkty zawierają te same składniki -wodę, tłuszcz i powietrze. W lodach dochodzi jednak jeszcze jeden ważny element: kryształki zamarzniętej wody.

Domowe lody często wychodzą z zamrażarki twarde jak kamień. Łyżeczka ślizga się wtedy po powierzchni, a na języku czujemy duże kryształki. Nie chodzi wyłącznie o niską temperaturę. Winna temu jest przede wszystkim woda, która krystalizuje podczas powolnego zamarzania.

Aby temu zapobiec, trzeba mieszać zamarzającą masę. Mieszanie rozbija kryształki i nie pozwala im nadmiernie urosnąć. Dlatego maszyna do lodów nie tylko chłodzi, lecz także cały czas miesza ochładzające się lody.

Kuchnia

„Ya-go-jan-ka”. BBC zachwyca się polską jagodzianką za 40 zł

Cukier również nie służy jedynie do słodzenia. Obniża temperaturę zamarzania wody, dlatego lody pozostają miękkie także po wyjęciu z zamrażarki. Tłuszcz nadaje im kremową strukturę i przenosi aromaty, ale jego nadmiar sprawia, że deser staje się ciężki.

– Zbyt duża ilość śmietany powoduje „ciężkość” lodów oraz zmniejszenie subiektywnego odczucia świeżości. Dodatek emulgatorów czy stabilizatorów nie jest niczym szczególnym, jeśli chodzi o recepturę lodów. Jaja i zawarta w nich lecytyna to typowy przykład, czy coraz bardziej popularna mączka chleba świętojańskiego, znana również jako guma karobowa. Ich dodatek powoduje przedłużenie świeżości i poprawienie tekstury lodów – wyjaśnia prof. Dorota Kołodyńska.

Lecytyna pomaga połączyć wodę z tłuszczem, a karob wiąże część wody i ogranicza powstawanie dużych kryształków. Z kolei glukoza pomaga utrzymać miękkość deseru. Tradycyjne włoskie gelato może także zawierać skrobię, która poprawia jego konsystencję.

– Jeśli domowe lody są za twarde, dodatek glukozy, karobu lub, jak w tradycyjnych gelato, skrobi, powinien poprawić ten parametr i spowodować, że mogą być serwowane w temperaturze, jaką zapewniają nam domowe lodówki – dodaje ekspertka.

Lody nie są więc zwykłą zamrożoną śmietanką. Tworzą substancję z kryształków lodu, kropelek tłuszczu, cukru i pęcherzyków powietrza. Kiedy wszystkie elementy zachowują właściwe proporcje, deser jest miękki i kremowy.

Chleb także jest pełen gazu. Gluten nie pozwala mu uciec

Skoro powietrze jest odpowiedzialne za strukturę musu, bitej śmietany i lodów, podobną rolę odgrywa także w cieście. Tym razem gazu nie wtłacza jednak mikser. Produkują go drożdże.

Kiedy mieszamy mąkę z wodą i zaczynamy wyrabiać ciasto, zawarte w pszenicy białka łączą się w sprężystą siatkę glutenową. Czujemy ją pod palcami. Luźna masa stopniowo nabiera elastyczności, przestaje się rozpadać i pozwala się rozciągać.

W tym samym czasie drożdże rozkładają dostępne cukry i produkują dwutlenek węgla. Gaz próbuje wydostać się z ciasta, ale gluten zamyka go w tysiącach małych kieszeni. Każdy pęcherzyk napiera na otaczającą go sieć i rozciąga ją.

Ciasto nie rośnie więc samo. Od środka rozpycha je gaz. Gdy przekroimy upieczony chleb, zobaczymy ślady tej pracy: większe i mniejsze dziury po pęcherzykach dwutlenku węgla oraz pary wodnej.

– Gluten składa się z gliadyny i gluteiny. Podczas mieszania ciasta, czyli tzw. miesienia, wyżej wymienione białka tworzą tzw. siatkę glutenową. To w niej, w procesie wyrastania, np. ciasta drożdżowego, zamknięte są pęcherzyki ditlenku węgla. Podczas pieczenia gluten „ścina się”, ulega denaturacji, a ciasto uzyskuje charakterystyczną porowatość – tłumaczy prof. Dorota Kołodyńska.

Zdrowie

Kolejność jedzenia ma znaczenie. Jak jeść obiad, aby był zdrowy?

Piekarnik to kolejny etap. Pod wpływem temperatury gaz zwiększa objętość, a woda zmienia się w parę. Dzięki temu ciasto przez pewien czas nadal rośnie. Jednocześnie skrobia chłonie wodę i zamieni się w miękki środek, jednocześnie białka twardnieją i utrwalają całą konstrukcję.

– Podczas pieczenia również inne składniki ciasta ulegają zmianom, część skrobi zamienia się w kleik skrobiowy, ciecze przechodzą w parę i podobnie jak gazy fermentacyjne oraz powietrze wprowadzone w czasie wyrabiania, powodują spulchnianie ciasta. Białko jaj także tworzy szkielet, na którym opiera się kleista masa ciasta – dodaje ekspertka UMCS.

Na powierzchni wypieku wysoka temperatura uruchamia natomiast reakcję Maillarda. Cukry spotykają się tam ze składnikami białek i tworzą nowe związki. To właśnie one odpowiadają za brązową skórkę, intensywny zapach oraz smak świeżego chleba.

Ten sam proces zachodzi na patelni. Dzięki niemu mięso brązowieje, ziemniaki nabierają złotego koloru, a kawa i orzechy zyskują intensywny aromat. Woda opóźnia jednak tę reakcję. Dlatego mięso warto osuszyć przed smażeniem, a na patelnię nie należy wkładać zbyt wielu kawałków naraz.

Od ciasta do sosu. W obu przypadkach pracuje skrobia

Skrobia potrafi również zagęścić sos. W obu przypadkach wykorzystuje tę samą właściwość: chłonie wodę i pęcznieje pod wpływem temperatury.

Dobry sos nie powinien być zbyt rzadki i spływać z potrawy jak woda. Sos otula mięso, makaron albo warzywa i dłużej utrzymuje ich smak na języku. O jego konsystencji decydują przede wszystkim skrobia, żelatyna i tłuszcz.

Drobiny skrobi podczas podgrzewania zajmują coraz więcej miejsca, ograniczają ruch wody i zmieniają rzadki płyn w gęsty sos. Samo wsypanie mąki jednak nie wystarczy. Sos musi osiągnąć temperaturę, w której skrobia zacznie intensywnie chłonąć wodę.

Jeśli wrzucimy suchą mąkę bezpośrednio do gorącego płynu, szybko utworzymy grudki. Jej zewnętrzna warstwa natychmiast nasiąknie i zamknie suchy środek. Dlatego najpierw mieszamy mąkę z zimną wodą, mlekiem albo śmietanką, a dopiero później wlewamy ją do garnka.

– By sosy były „lepkie”, powinny zawierać żelatynę lub skrobię. Sosy mięsne są klasycznie wytwarzane przez rozpuszczenie żelatyny z mięsa w procesie długiego gotowania. W przypadku sosów zagęszczanych skrobią przykładem jest beszamel, który powstaje przez gotowanie mleka i mąki z dodatkiem masła – wyjaśnia prof. Dorota Kołodyńska.

Nie każdy sos potrzebuje jednak mąki. Podczas długiego gotowania kolagen ze skóry, ścięgien i chrząstek zmienia się w żelatynę. To ona nadaje wywarowi kleistość, a po schłodzeniu potrafi zmienić go w galaretę.

Do skrobi i żelatyny dochodzi jeszcze tłuszcz. Masło, oliwa, śmietanka, mleko i parmezan wygładzają sos oraz przenoszą aromaty. Trzeba je jednak dobrze połączyć z wodą, ponieważ w przeciwnym razie tłuszcz wypłynie na powierzchnię.

– Dobry sos powinien być jedwabiście gładki i gęsty. Odpowiednią teksturę zapewnia właśnie dodatek tłuszczu, żelatyny i skrobi. Coraz częściej w nowoczesnej kuchni stosuje się długie blendowanie części składników jako najlepszy sposób na „zagęszczenie” – dodaje ekspertka UMCS.

W tym miejscu wracamy do pytania, które otwiera cały temat. Skoro tłuszcz nie chce mieszać się z wodą, dlaczego majonez pozostaje gładki i jednolity? Odpowiedź ponownie prowadzi nas do prawdziwej chemii.

Majonez to olej zmiksowany z wodą. Żółtko trzyma wszystko razem

Olej i woda w normalnych warunkach nie chcą się ze sobą łączyć. Możemy potrząsnąć nimi w zamkniętym słoiku, ale po chwili znowu zobaczymy dwie warstwy. W majonezie to żółtko nie pozwala im się rozdzielić.

Podczas miksowania rozbijamy olej na mikroskopijne krople i rozprowadzamy je w wodzie pochodzącej z żółtka, octu oraz musztardy. Następnie lecytyna i białka z żółtka otaczają każdą kroplę tłuszczu. Dzięki temu krople nie łączą się ponownie w dużą warstwę oleju.

– Tradycyjnie majonez to mieszanka oleju, żółtek, octu i musztardy. Zawartość tłuszczu w takim produkcie to 70–80 proc. Majonez jest emulsją typu olej w wodzie, zawierającą niewielkiej wielkości krople tłuszczu. By taka emulsja mogła powstać i być stabilna, potrzebny jest emulgator. W przypadku majonezu jest to żółtko jaja – tłumaczy prof. Dorota Kołodyńska.

Żółtko nie poradzi sobie jednak z każdą ilością oleju wlaną w jednej chwili. Dlatego na początku ucierania dodajemy go bardzo powoli. Jeśli wlejemy za dużo naraz, żółtko nie zdąży otoczyć wszystkich kropli. Tłuszcz połączy się w większe skupiska, a majonez zacznie się rozwarstwiać.

Znaczenie ma także kwasowość. Ocet i musztarda nie tylko nadają majonezowi smak, lecz także zmieniają zachowanie białek otaczających krople tłuszczu. Podobnie działa sól.

– Dodatek soli również pomaga majonezowi. Sól pomaga rozbić agregaty żółtka jaja i dodatkowo zmniejsza wpływ ładunków białek, polepszając ich adsorpcję na kroplach tłuszczu. Za smak majonezu odpowiadają izotiocyjaniany z musztardy, ocet, jak również produkty utleniania tłuszczów powstające w trakcie jego przygotowywania – wyjaśnia ekspertka.

Jeśli majonez mimo wszystko się rozwarstwi, nie trzeba go wyrzucać. Do czystej miski wkładamy nowe żółtko i zaczynamy je ucierać. Następnie bardzo powoli dodajemy nieudany majonez. Świeże żółtko ponownie otacza krople oleju i łączy całość w gładki sos.

Chemia pomaga lepiej gotować i mniej wyrzucać

Majonez, sos, ciasto, lody i bita śmietana wyglądają jak zupełnie różne potrawy. Łączą je jednak te same składniki oraz procesy. Woda miesza się z tłuszczem, powietrze rozpycha elastyczne struktury, skrobia chłonie płyn, a temperatura zmienia zachowanie białek.

Prof. dr hab. Dorota Kołodyńska kieruje Katedrą Chemii Nieorganicznej UMCS i pełni funkcję prorektora ds. studentów i jakości kształcenia. Bada między innymi chromatografię jonowymienną, sposoby rozdzielania związków nieorganicznych oraz usuwania jonów metali z wód i ścieków.

Naukowczyni zajmuje się także biodegradowalnymi czynnikami kompleksującymi, modyfikowanymi biowęglami i sorbentami hybrydowymi. Napisała ponad 130 publikacji naukowych i 14 rozdziałów w książkach. Przedstawiła również 280 doniesień konferencyjnych.

Chemia przydaje się jednak nie tylko w naukowym laboratorium. Pozwala przewidzieć zachowanie składników, naprawić nieudaną potrawę i wykorzystać produkty, które w innym przypadku trafiłyby do kosza.

– W kuchni warto eksperymentować, by poznawać nowe smaki i tekstury spożywanych produktów. Znajomość chemii w tych naszych eksperymentach bardzo pomaga. Przeglądajmy półki w lodówce, wykorzystujmy zapasy, planujmy zakupy, kupujmy świadomie. Zanim coś wyrzucimy, zastanówmy się, czy nie możemy tego wykorzystać? Duża część żywności, którą wyrzucamy, ma ogromny potencjał – podsumowuje prof. Dorota Kołodyńska.

Majonez jest olejem zmiksowanym z wodą. Ciasto przechowuje w sobie gaz. Bita śmietana zamyka powietrze w konstrukcji z tłuszczu, a sos gęstnieje, ponieważ skrobia chłonie wodę. Cała kuchnia opiera się na chemii.

Źródło: UMCS

Ewa Gładysz