Семинар «Наука Кулинария»
материал на тему

Древние греки поставили своему мифическому врачевателю Эскулапу  памятник. А рядом изобразили двух его неразлучных помощниц – Гимею – покровительницу здоровья и Кулину – богиню кухни – в знак того, что Гимея проводит в жизнь свои законы руками Кулины. Кулину греки возвеличили музой искусного приготовления пищи, наряду с поэзией, художеством, артистизмом. Ведь любое блюдо – это искусное отражение таланта повара. И не только. Блюдо – это ещё и пища, дающая нам энергию, материал для построения тканей, биологически активные вещества. Нет второстепенных пищевых компонентов, каждый является главным: белки, жиры, углеводы, растительные волокна и прочее. Однако мы питаемся не пищевыми веществами и даже не продуктами, а приготовленными  из них блюдами, качество которых во многом зависит от мастерства повара. Именно он, повар, может превратить такие простые и сложные вещества, названия которых вряд ли покажутся аппетитными в кулинарный изыск – вкусное и полезное блюдо. Именно повар может приготовить блюда для детей, способствующие правильному развитию организма, безошибочно подобрать питание, которое наравне с лекарственными препаратами поможет побороть болезнь и даже предупредить её развитие. Одно из главных правил кулинарии – сбалансированное и рациональное питание.

Следовательно, кулинария – наука в абсолютной величине и значимости, но и в то же самое время тесно связана с химией и медициной.

        Химический состав пищевых продуктов разнообразен. Минеральные вещества участвуют в построении тканей, поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме, в нормализации водно-солевого обмена, в деятельности центральной нервной системы, входят в состав крови. Углеводы являются основным источником энергии, жиры участвуют во всех жизненно важных процессах  обмена в организме и влияют на интенсивность многих физиологических реакций. Белки служат источником энергии, строительным материалом клеток, тканей и органов тела человека. Витамины являются биологическими регуляторами химических реакций обмена веществ, энзимы ( ферменты) – биологические катализаторы белковой природы. Органические кислоты, пигменты, ароматические вещества  обуславливают вкус, цвет и запах продуктов. Гликозиды раздражают слизистую оболочку пищеварительных органов, алколоиды оказывают возбуждающее действие на нервную систему, фитонциды обладают бактерицидными свойствами. Все эти вещества являются неорганическими и органическими, наличие которых можно свободно объяснить и увидеть на практике приготовления пищи.  

        Все знают, что в яблоках содержится много железа, особенно в антоновке, но железа больше, чем  в остальных растениях содержится в петрушке. В день человек должен употреблять около 15 мг железа. Недостаток  в пище железа способствует развитию малокровия. А что же необычного в самом металлическом железе? Оказывается, есть такой чёрный сплав, в котором кроме железа содержится никель (31%) и хром (1%). Называют его «деревянной сталью», потому что теплопроводность его чуть больше, чем дерева. Если из такой «стали» сделать ручки у кастрюли, то при её нагреве они будут чуть тёплыми и не обожгут руки. Немногим известно, что у осьминога и некоторых моллюсков кровь голубая. В чём причина такой окраски? Оказывается, в том, что у них переносчиком кислорода служит не гемоглобин ( белок крови), а другой белок – гемоцианин, в состав молекул  которого вместо атомов железа входят атомы меди. Столь же необыкновенны в некоторых своих проявлениях другие неорганические вещества: ртуть, свинец, кадмий, олово, мышьяк, цинк, медь. Эти вещества токсичны, являются ядами комулятивного действия, которые содержатся в продуктах животного и растительного происхождения и способны накапливаться в хищных рыбах ( например, тунец), моллюсках, ракообразных, почках животных, а также в орехах, какао-бобах, шоколаде, какао-порошке. Жизненно необходимыми неорганическими веществами являются: медь, кобальт, марганец, цинк, йод. Функционально полезными: молибден, фтор, селен.

Белки – высокомолекулярные азотистые соединения. Растворимые белки при нагревании до 70-80 С свёртываются ( денатурируют). При этом их способность связывать воду снижается, они теряют часть влаги. Этим можно объяснить снижение массы и объёма мяса, рыбы при варке и жарке. Наличие пены на поверхности бульона при варке – ни что иное, как свернувшийся белок животного происхождения – альбумин, а вот при варке картофеля – белок растительного происхождения туберин, кстати, по аминокислотному составу приравненный к белку куриного яйца.

Денатурация помимо термической может быть кислотной (под действием солей тяжёлых металлов и спиртов). Процесс денатурации белков является необратимым. Важнейшее свойство белков - их способность образовывать  гели ( образуются при набухании белков в воде). Каждый из вас мог наблюдать этот процесс при замесе теста и варке макаронных изделий. В первом случае из липкой массы получается тесто, отлипающее от стенок посуды и рук; в другом  -  макаронные изделия  увеличиваются при варке в массе и объёме. Процесс набухания белков можно наблюдать при разведении желатина водой.

Чем дольше варятся продукты, содержащие белки, тем больше они уплотняются, теряя жидкость, и хуже усваиваются. Осторожно разбив яйцо, отделите белок от желтка. Вылейте белок в стакан, заполните стакан до половины холодной кипячёной водой и размешайте содержимое. Белок плохо растворим в воде, и потому в стакане будут хорошо видны его отдельные сгустки. А теперь добавьте в стакан немного - на кончике ножа – поваренной соли и снова немного размешайте содержимое: раствор стал почти прозрачным. Такие растворы называют коллоидными, что в переводе с латинского языка означает « подобные клею».

         Если теперь такой раствор, слегка помешивая его, добавить две полные чайные ложки соли, то жидкость в стакане станет мутной. Причина этого известна: белок плохо растворяется в концентрированных  растворах солей. Добавьте в стакан воды и – раствор снова посветлеет. Подбавляя теперь в стакан щепотками новые порции соли, можно получить в нём белковые «водоросли», которые будут отрываться от дна, плавать и вновь опускаться на дно. Стоит добавить в этот раствор воды и он опять станет почти прозрачным. Такие процессы , как растворение белка, называются обратимыми. Но с белком могут происходить и необратимые изменения. Всем хорошо известно, что содержимое яйца можно легко перевести из жидкого состояния в твёрдое – для этого достаточно его сварить. При этом под воздействием высокой температуры входящие в состав яйца белковые вещества свёртываются, и белок становится нерастворимым « на веки вечные». Этого, видимо, как раз и не знал герой рассказа Ярослава Гашека « Я варю яйца всмятку», которому тётушка прислала шестьдесят яиц, посоветовав съесть их всмятку. Вот как словами героя описывает Гашек последствия этого незнания:

        « Я никогда не задавался вопросом,  как варить яйца всмятку, но по здравому размышлению пришёл к выводу, что надо варить их так, чтобы они сварились!.. Я купил спиртовку, пять литров спирта и Папенов котёл ( автоклав). Налив в Папенов котёл воды положил туда десять яиц и зажёг спиртовку. Через четверть часа я вынул яйца. Расколупал одно  - оказалось, оно ещё твёрдое; другое тоже твёрдое. Все были ещё твёрдыми. Тогда  я совсем облупил их, бросил опять в Папенов котёл и варил ещё час. Они оказались по прежнему страшно твёрдыми. Я варил их до утра: они остались твёрдыми»… .

        Жир или липиды состоят из глицерина и жирных кислот. Этот состав примечателен тем, что при длительном кипении жир разлагается на составляющие – эмульгирует. Образующиеся свободные жирные кислоты придают бульону мутность, неприятные вкус и запах. Гидролиз жира происходит на поверхности соприкосновения жира и воды. Чем меньше шарики жира, образующие эмульсию, тем больше соприкосновения жира и воды и тем выше скорость гидролиза. Поэтому бульоны нужно варить при умеренном нагреве, снимая с поверхности пену и жир.

При нагревании жиров выше их температуры дымообразования ( свыше 200 С) жиры разлагаются с образованием альдегида акролеиона, обладающего едким запахом, раздражающим слизистые оболочки носа и горла. Длительное использование одной порции жира приводит к образованию канцерогенных соединений, которые влекут за собой образование опухолей в организме человека. Вот почему использовать жир или фритюр для жарки нельзя более двух раз.

Если  в щи мясные с жирком добавить пищевой соды, излишек последней образует с жиром … мыло! И происходит реакция омыления:

CH2OH

2 СНООСС17 Н35  +  6NaHCO3 --- 6C17H35COONa  + 2 CHOH  +  3H2O +  6CO2                                                                                              

                                                                                  СН2 ООСС17 Н35                                                                

   CH2OOCC17H35        сода                   мыло                      CH2OH                          

             жир                                                             глицерин        

        Крахмал – представитель углеводов. При нагревании его или продукта, содержащего крахмал с небольшим количеством воды до 100 С происходит реакция клейстеризации с появлением клейкой массы – клейстера. Клейстеризация начинается при температуре 55-60 С и ускоряется при повышении температуры. Представить это можно  на примере варки киселя или заварного крема. Этот же процесс может происходить и за счёт воды, содержащейся в самом продукте ( например, при выпечке теста). А при нагревании крахмала без воды при температуре 110 С начинается образование декстринов. Этой реакцией объясняется румяная корочка на жареном картофеле и выпеченных изделиях.

Как известно, белый хлеб, картофель, макароны, рис, пшено, манная и гречневая крупа – все эти продукты богаты крахмалом. А крахмал в присутствии йода синеет. Достаточно нанести 2-3 капли йода на срез  сырого картофеля, на мякиш хлеба, в готовую навеску каши или макарон – и вы получите  качественную реакцию на крахмал.

        Этот опыт покажется ещё более эффектным, если использовать  отвар из макарон. Поместите в капсулу из желатина несколько капель йода, закройте её крышечкой и бросьте в тарелку с отваром. Если теперь надавливать на капсулу ложечкой, то из-под её крышки будут бить синие струйки.

        Между прочим, смесь крахмала с йодом можно применить в качестве « исчезающих» чернил: попробуйте написать ею что-нибудь, дайте надписи высохнуть, а затем смахните написанное платком. Надпись исчезнет как будто её и не было. Коль скоро речь зашла о секретных чернилах, можно вспомнить , что надписи, сделанные на бумаге с желтоватым оттенком молоком или луковым соком, остаются почти незаметными при комнатной температуре и начинают ясно проступать, если слегка нагреть бумагу. На проверку – реакция сахаров- карамелизация. А вот животный крахмал – гликоген, содержится в основном в печени и мышцах животных и человека. В отличии от крахмала растительного он растворим в воде, клейстера не образует, а окрашивание йодом даёт буровато-красный цвет.

        Сахар в продуктах, содержащих органические кислоты, при нагревании распадается на глюкозу и фруктозу – происходит инверсия сахаров. Эту реакцию необходимо помнить при варке компотов из сухофруктов: сахар закладывать в начале варки, так как благодаря инверсии компот становится более сладким.

Обратите внимание на  высушенную курагу естественным способом. В большинстве своём она имеет тёмную окраску – причина этого реакция сахаров с азотистыми веществами – меланоидинообразование. Продукты этой реакции – меланоидины – обеспечивают также красивую поджаристую корочку выпеченным изделиям из теста. Попробуйте поджечь кусок сахара спичкой, и вы быстро убедитесь в тщетности своей затеи: сахар будет темнеть, плавиться, но не гореть. А теперь дотроньтесь до него зажжённой сигаретой – и сахар почти тотчас же загорится. В чём дело? Здесь мельчайшие частицы пепла служат катализатором, который активизирует реакцию окисления.

 Многим известно «бабушкино средство» от кашля – растопленный сахар – вязкая коричневого цвета жжёнка. Объяснить процесс превращение белого сахара в коричневый легко – под действием высокой температуры без воды сахар карамелизуется и образуются тёмноокрашенные соединения – кармеланы и кармелины. Эта простая жжёнка используется как естественный краситель – колер, для подкрашивания вин, теста, сиропов, напитков.

        Каратиноиды – жёлтые пигменты: каротин, ксантофилл, ликопин, находящиеся в моркови, цитрусовых плодах и др. Используются для подкрашивания сливочного масла, маргарина, мороженого, кондитерских изделий. Хлорофилл – зелёный пигмент, содержится в зелёных плодах, листьях шпината. Антоцианы и бетацианы окрашивают плоды в красный, фиолетовый и синий цвета.

При варке борща для сохранения  красивой малиново- красной окраски и сохранения красящих пигментов свеклы-антоцианов, добавляют столовый уксус или лимонную кислоту.

Убедиться в этом не трудно: возьмите и в тарелку с  остатками борща подсыпьте немного пищевой соды- примерно четверть чайной ложки. И тотчас вы увидите, как, оставаясь холодной, жидкость  «закипит», вспенится, а её цвет из красного станет синевато-серым. Как это объяснить? Оказывается, всё очень просто. Уксусная кислота или лимонная кислота, содержащаяся в борще, взаимодействуя с пищевой содой  NaHCO3 , образуя натриевые соли, и при этом выделяется углекислый газ СО2, вспенивающий жидкость:

СН3 СООН  +  NaHCO3  ---     CH2 COONa  +  H2O  +  CO2

Уксусная кислота       сода пищевая              уксусно-кислый           вода         углекислый газ

 натрий                                                                                                                                            

Красящее вещество свеклы, подобно лакмусу, сохраняет красный цвет только в кислой среде, а сода, как известно, обладает слабощелочными свойствами.

Как и свекла, тёмноокрашенные кисловатые плоды – клюква, клубника, вишня, чёрная смородина ( а также варенье и соки из них) – содержат красящие вещества, которые дают красную окраску только в кислой среде. Чтобы убедиться в этом, посыпьте немного варенья или ягодного сока пищевой содой, и вы увидите, как образуется пена,  а цвет жидкости изменится также, как в опыте с борщом. Теперь слейте немного получившейся жидкости на чистое блюдце и добавьте несколько капель уксуса, сока лимона или 2-3 кристаллика лимонной кислоты. Жидкость опять вспенилась и изменила окраску – посмотрите, какой красной становится пена. Это и понятно: ведь красящее вещество ягод снова попало в «привычную» для него кислую среду.

        Кстати заметим, что посуду, посыпанную пищевой содой, гораздо легче мыть. Особенно это относится к посуде из-под жирных блюд и селёдки.

Возьмите полстакана холодной кипячёной воды , всыпьте в него  четверть чайной ложки пищевой соды и чайную ложку сахарного песка, добавьте  кристаллики лимонной кислоты или лимонного сока, быстро размешайте, жидкость пенится и шипит почти как шампанское. Если в полученную «шипучку» добавить порошок пургена, то бесцветный раствор соды превратится в красное  «вино». А чтобы снова превратить это «вино» в воду, для этого достаточно добавить в него немного кислоты.

        Происходящие в этом опыте чудесные превращения воды в «вино» и обратно объясняются просто. Лекарство пурген – это смесь равных количеств сахара и фенолфталеина. А последний служит у химиков индикатором для обнаружения веществ щелочного ( основного) характера. В нейтральных и кислых растворах фенолфталеин бесцветен, а  в присутствии соды

( слабощелочного вещества) окрашивается в малиновый цвет:

Фенолфталеин  в нейтральной                                 Фенолфталеин в щелочной

или кислой среде                                                         среде

        В 1880 году русский врач Н.И. Лунин высказал предположение о существовании в продуктах  особых веществ. Польский учёный К. Функ выделил в чистом виде из отрубей риса вещество, которому дал название «витамин» ( жизненный амин). В настоящее время открыто несколько десятков веществ, которые по действию на организм человека можно отнести к витаминам, но непосредственное значение для питания имеют 20 из них. Многие витамины обозначают буквами латинского алфавита, кроме того каждый из них имеет название, соответствующее химическому строению. Например, витамин С- аскорбиновая кислота,

витамин  D – кальцеферол, В1- тиамин, РР – никотиновая кислота и т.д.

        Мы рассказали только о некоторых веществах, которые содержатся в пищевых продуктах и постарались показать многообразие и важность их присутствия, а также с помощью химических экспериментов и выводов доказать тесную взаимосвязь наук кулинарии, химии и даже медицины. По оценкам учёных, медиков, специалистов пищевой промышленности, воплощение в жизнь людей принципов здорового питания позволило бы снизить смертность от сердечно-сосудистых заболеваний на 25%, от рака – на 25-30%, от диабета –на 50%. Удалось бы достичь значительных успехов в преодолении таких недугов, как анемия, пищевая аллергия, поражение зубов, суставов и костей. Значение правильного питания для предупреждения многих заболеваний теперь убедительно доказано наукой.

        В начале 60-х годов прошлого века академиком Несмеяновым была выдвинута новая стратегия производства пищи – создание искусственных продуктов питания: «…Существо нового направления в производстве  пищи состоит в переработке белков и других пищевых веществ в недорогие, полноценные и привлекательные для человека продукты питания. Это направление уже получило быстрое развитие в промышленно развитых странах…».  И действительно, Франция начала производство «искусственного мяса» из соевого белка с добавлением жира и аминокислот; Япония – впервые получившая глутомат натрия из морской капусты, приступила к широкому её использованию ,  синтезировав искусственно даже подобие незаменимых, таких , как триптофана и др; Германия и США  успешно использовали аспартам – вещество, которое в 200 раз слаще сахара и прочее, прочее, прочее. Вероятно, никто тогда не задумывался о действии этих и прочих  пищевых добавок и заменителей натуральной пищи о последствиях. А они не заставили себя ждать. Большинство заменителей сахара, не расщепляясь в организме, приводит человека к сахарному диабету. Самое дешёвое, практически техническое пальмовое масло, используемое для жарки чипсов, орешков, для производства лапши быстрого приготовления и другого, обеспечивает не только быстрое привыкание организма, но и влияет на работу поджелудочной железы и печени, вызывает аллергию. Нельзя не вспомнить карамель, которая окрашивает руки и язык и очень долго не смывается, шоколад – подобие пластилина, кока-колу, которой с успехом можно очистить накипь в чайнике, дешёвые сосиски с биологически активными веществами – нитратами калия и натрия – канцерогенами, которые вызывают раковые опухоли, а о вреде продуктов генно-модифицированных уже знают все. Будьте внимательны при выборе продуктов.

        Вы - представители  новой смены кулинаров XXI века. И вам, как и медикам, люди доверят своё здоровье. Оправдайте их доверие!