образующие клеточные мембраны у нас в организме. Клеточные мембраны должны отделять содержимое клетки от того, что находится вне ее, и делают они это благодаря тому, что имеют молекулы с гидрофильной головной частью и гидрофобным «хвостом». В клетках эти молекулы формируют двухслойную структуру, где гидрофобные части молекул разворачиваются к гидрофобным частям других молекул. Это немного похоже на застежку-липучку, где каждый из сцепляющихся листков состоит из одного слоя молекул и соединяется с другим слоем, ориентированным в противоположную сторону. Те же молекулы, что образуют мембраны в клетках, могут также служить эмульгаторами при добавлении в смеси воды и растительного масла. Распространенный эмульгатор, работающий таким образом, – это лецитин, который содержится в яичном желтке и различных растениях, например сое. Растворив немного соевого лецитина в уксусе перед тем, как смешать его с маслом, мы можем получить более стабильный винегрет.
РИСУНОК 5
Строение лецитина – часто используемого эмульгатора в домашних условиях и в высокой кухне. Как и все эмульгаторы, лецитин обладает гидрофильной головной частью (ей нравится находиться в воде) и гидрофобным «хвостом» (он терпеть не может воду и любит находиться в масле). Эти свойства позволяют ему удобно располагаться на поверхности капель эмульсии.
Мелкие твердые частицы и белки
Помимо добавления амфифильных молекул, есть еще два способа стабилизировать поверхность соприкосновения воды и масла. Первый: добавить твердые частицы. Подобно молекулярным эмульгаторам, частицы располагаются на поверхностях соприкосновения воды и масла. Они могут это делать потому, что – как наш приезжий любитель футбола – в буквальном смысле нейтральны: готовы соприкасаться с обеими жидкостями, причем одновременно. Поскольку такие стабилизаторы гораздо крупнее молекулярных эмульгаторов, их гораздо труднее оторвать от поверхности капель и потому они очень эффективны, в целом намного превосходят молекулярные эмульгаторы. В качестве примеров из области кулинарии можно назвать зерна крахмала, полисахариды (такие как пектин), шарики жира и даже клетки дрожжей.
РИСУНОК 6
Частицы (зеленые) гораздо крупнее отдельных молекул растительного масла и воды и потому могут становится для капелек чем-то вроде доспехов. Для нужного эффекта частицы должны покрывать всю поверхность капель, потому что иначе при столкновении капель жидкости все равно смогут соприкоснуться и слиться.
Белки дают еще один способ стабилизировать границу между водой и растительным маслом. Вспомним: в белках есть элементы как гидрофобные, так и гидрофильные, и свернутый белок прячет свою гидрофобную часть от воды. Таким образом, белки способны работать как эмульгаторы обоих видов: в свернутом виде они действуют как частицы, а при разворачивании гидрофобные и гидрофильные части могут разделяться и ориентироваться на границе раздела в соответствии со своими предпочтениями.
Другие способы стабилизации эмульсий
Для стабилизации эмульсий имеется также способ, который не зависит от частиц или молекул на границе воды и масла. Этот метод направлен на предотвращение коалесценции капель, которая, как мы уже знаем, и становится одной из главных причин расслоения эмульсий. Для коалесценции требуется, чтобы капельки соприкоснулись друг с другом, так что если бы мы смогли предотвратить их столкновение, то стабилизировали бы эмульсию. Достаточно просто преобразовать постоянную фазу в такую среду, которая не допускает столкновений.
РИСУНОК 7
Гели стабилизируют эмульсии, не позволяя каплям сталкиваться и сливаться. Гель может быть создан сетью гидроколлоидов, которая будет удерживать капельки на месте. Хотя капельки часто слишком малы, чтобы увидеть их невооруженным глазом, они гораздо крупнее гидроколлоидных полимеров, подвижность которых позволяет им огибать капли. Чтобы прийти в движение, капли должны были бы раздвинуть полимеры. В зависимости от вида и количества загустителя постоянная фаза может стать очень вязкой или даже твердой, и из-за этого общая текстура эмульсии будет более плотной.
Сделать это можно тремя способами. Во-первых, мы можем превратить постоянную фазу, которая исходно была жидкостью, в гель (как на рисунке 7). Это не позволит капелькам сталкиваться друг с другом. Во-вторых, мы можем превратить дисперсную фазу в твердую – либо с помощью некоего фазового превращения, либо за счет плотности упаковки. В-третьих, мы можем превратить постоянную фазу в очень вязкую жидкость. Этот третий способ не так хорош, как два других, поскольку даже в очень вязкой среде капельки способны двигаться и со временем столкнутся. Всеми этими эффектами – желированием, отвердением и изменением вязкости – можно управлять с помощью температуры, и по этой причине изменение температуры часто оказывается хорошим способом стабилизировать эмульсию в кулинарии. Так, вы можете заметить, что многие эмульсии хранят в холодильнике и съедают холодными.
Усвоив эти научные принципы, давайте рассмотрим некоторые рецепты соусов и десертов, в которых они действуют.
Голландский соус
Голландский соус – эмульсия молочного жира в воде – классический соус, известный сложностью приготовления. В главе 5 мы поделились традиционным рецептом Нанду Жубани. Голландский соус следует готовить как теплую эмульсию, потому что сливочное масло при комнатной температуре бывает твердым. Стабилизируют соус яичные желтки, которые содержат лецитин, природный эмульгатор. Как уже объяснялось ранее, эмульгатор обволакивает капельки жира и не дает им сливаться. Однако желток выполняет еще одну задачу: его белки разворачиваются при мягком нагревании и при контакте с ионами лимонного сока, образуя спутанную разреженную смесь длинных белковых полимеров. Это делает водную фазу более вязкой и также помогает стабилизировать эмульсию.
Чтобы правильно создать такую эмульсию, нужно медленно добавлять растопленное сливочное масло при взбивании, чтобы в каждый отдельный момент количество масла было небольшим и превращалось бы в крошечные капли. По мере добавления масла объемная доля масла увеличивается, что делает эмульсию более вязкой. Однако из-за этого же эффекта поддерживать эмульгирование становится труднее. Из-за увеличенной объемной доли капельки начинают сталкиваться чаще.
Более того, нам грозит катастрофа: если сразу добавить слишком много масла, две фазы спонтанно поменяются местами в результате процесса, называемого фазовой инверсией, так что мы получаем капельки воды в море масла. Как это ни странно, такой соус, в котором капли воды диспергированы в масле, вкусом и текстурой резко отличается от задуманного, даже если соотношение ингредиентов не изменилось. Голландский соус «жир-в-воде» имеет сливочный и нежный вкус, а вот соус «вода-в-жире» ощущается во рту как сальный. Эмульсии стремятся к инверсии, когда объемная доля дисперсной фазы (в данном случае сливочного масла) превышает 50 %: при инверсии новая дисперсная фаза будет иметь меньшую объемную долю. Предотвратить инверсию трудно. Когда объемная доля становится большой, нужно очень тщательно следить за эмульсией при добавлении ингредиентов, чтобы вовремя остановиться.
