Почему я веду этот канал.
Я – доктор химических наук, который любит готовить и, разумеется, есть. У меня нет специального кулинарного образования, да и мои научные исследования не связаны с едой (впрочем, есть и исключения). Однако любая кухня – это лаборатория, в которой происходят химические реакции, физические явления и не всегда запланированные биологические процессы. Мой опыт работы сначала в области молекулярной биологии и биофизики, а потом – физической химии и химической физики (это разные науки, честно-честно!) помог мне воспринимать кулинарные рецепты как методики синтеза какого-то вещества, которая работает по конкретным причинам.
В последнее время мне много раз приходилось рассказывать друзьям и знакомым о том, как легко испортить дорогой деликатес из-за плохого понимания физики и как можно использовать знание химии, чтобы из простых продуктов сделать что-то удивительно вкусное. Мне нравится делиться такими знаниями, поэтому в любой удобной ситуации я практически читаю лекцию про химию еды. Через пару лет я даже планирую вести полноценный курс лекций для студентов одного из известных ВУЗов.
Это канал – в какой-то мере основа будущего методического пособия. Тут я буду рассказывать о статистической термодинамике и черном чесноке, искусственной икре и вполне натуральных болезнетворных бактериях (приятного аппетита!), об основах запахов и вкусов и, конечно, о капусте и королях.

Основы sous-vide
Десять лет назад, когда я впервые стал готовить в старом лабораторном (но тщательно отмытом!) термостате мясные стейки и куриное филе по технологии «су-вид» (sous-vide), это странно звучащее сочетание слов знали только шеф-повара дорогих ресторанов. Возможно, я был одним из первых в России, кто, не имея никакого отношения к ресторанном бизнесу, начал это делать дома. Сейчас термостаты для «су-вид» продаются в обычных гипермаркетах, ресторанные критики пишут в своих отзывах про «холодные куски куриной грудки с сувидным прошлым», а поликарбонатные емкости на 18 литров, в которых плавают в вакуумных пакетах куски мяса, можно увидеть на открытых кухнях ресторанных двориков.
Для меня эта технология очень сильно поменяла то, что я ем и как я это готовлю. Больше половины того, что мы сейчас дома едим из мяса (а иногда и из овощей), приготовлено именно так, потому что это вкусно, удобно, недорого и экономит время.
Что же такое «су-вид»? Если очень кратко, то это способ приготовления еды при очень точно заданной температуре за четко выбранное время, чаще всего – в водяной бане или так называемом циркуляционном термостате.
Как это работает? В традиционном способе приготовления еды мы нагреваем ее потоком тепла от горелки (дна сковородки, поверхности гриля и так далее), которая обычно намного горячее, чем еда должна получиться в итоге. Когда такого тепла наше блюдо получило достаточно, мы убираем источник тепла – достаем кастрюлю из духовки или сдвигаем сковороду с конфорки. Если мы уберем источник тепла слишком рано, блюдо может остаться сырым, недоготовленным или, например, жестким. А если слишком поздно, то мы можем его переготовить или даже сжечь. «Су-вид» исключает такую возможность, так как продукты в защитном пластиковом пакете помещаются в воду ровно той температуры, которой должно быть конечное блюдо. Ни больше, ни меньше.
Такой способ приготовления еще называют низкотемпературным приготовлением. Кстати, если в ресторане вы заказываете что-то «топленое», то, скорее всего, его делали именно так, а не держали в русской печи всю ночь. Почему низкотемпературное? Да потому, что в реальности мало что требует нагревания до высоких температур. Куриная грудка становится вареной уже при 63 градусах. Говяжий стейк получит любимую многими прожарку medium-rare при температуре 57, а при 69 – уже превратится в жесткую подошву, которую почему-то называют well-done. Вот тут и пригодится «су-вид». Вы выставляете нужную температуру и после этого уже никогда не ошибетесь с прожаркой. Потом остается только очень быстро (буквально по 30 секунд с каждой стороны) обжарить стейк на очень горячей сковороде, чтобы появилась аппетитная корочка, или просто обжечь его паяльной лампой – и готово, можно есть.

Это, наверное, опасно?
На этой стадии многие воскликнут: "60 градусов? Это же вообще сырое, несъедобное и опасное. Микробы, бактерии, паразиты – мы все умрем!". На самом деле именно «су-вид» позволяет надежно обеспечить безопасность приготовления еды, так как мы точно знаем, сколько времени еда провела при выбранной температуре, и можем понять, сколько нужно еще времени для ее пастеризации. При приготовлении на сковороде с этим всегда сложнее.

Это, наверное, сложно?
Это, наверное, один из самых простых способов приготовления еды. Выбрал продукт, запаковал его в пластиковый пакет (с помощью вакууматора или просто зиплок-пакета), погрузил в емкость (например, обычную кастрюлю) с термостатом, ушел. Вернулся через час-два (или трое суток, если хочется сделать что-то экстраординарное), достал, обжарил и съел. Либо продукт прямо в пакете можно быстро охладить и положить в холодильник. Если пакет запаян, то пастеризованный в процессе приготовления продукт хранится в холодильнике вплоть до нескольких недель. То есть с помощью этой технологии можно приготовить еду на неделю и по необходимости доставать, разогревать в той же емкости с термостатом без потери вкуса, текстуры или питательных веществ – и с удовольствием есть.

Почему осьминога сложно готовить?
Говоря о моллюсках, мы обычно представляем кого-то с раковиной: улиток, мидий и прочих устриц. Но моллюски без раковины тоже бывают. Кроме садовых слизней, которых едят сравнительно редко, к ним относятся головоногие моллюски: кальмары, каракатицы и осьминоги. Кстати, существует и головоногий моллюск с раковиной – наутилус, но его тоже мало кто ест.
Другое дело – осьминоги. Их едят и на западе (знаменитый осьминог по-галисийски), и на востоке (корейский саннакчи, не одобряю и не рекомендую). Осьминоги – очень интересные животные. Благодаря отсутствию у них скелета они могут изгибать свои щупальца как угодно, что позволяет им регулярно убегать из аквариумов, просачиваясь в любую щель, размер которой чуть больше диаметра основания их клюва. Но эта же особенность строения осьминогов сильно осложняет их приготовление.
У нас и других млекопитающих мышцы имеют конкретное направление, вдоль которого нужно генерировать силу. А вот у осьминога волокна в мышцах направлены во все стороны, что и позволяет им так хорошо гнуться. При этом в них очень много жесткого коллагена – соединительной ткани, обтягивающей отдельные мышечные волокна. При нагревании в процессе приготовления коллагеновые фибриллы сокращаются даже при достаточно низкой температуре и сдавливают мышечные волокна, выдавливая из них все соки. В результате просто пожаренный (например, на гриле) осьминог становится очень сухим и жестким.
Один из способов этого избежать – как-то разрушить сеть коллагеновых фибрилл еще до его приготовления. В мировой истории придумали массу вариантов, как это можно сделать механически. В Греции осьминога отбивают о камни и вывешивают сушиться на солнце, в Японии делают ему массаж в миске с тертым дайконом, а в современной промышленности помещают в барабан с соленой водой и долго вертят. Все эти подходы, безусловно, работают, что подтверждает не только опыт поколений, но и научные исследования.
Кроме того, сейчас популярно утверждение, что предварительно замороженный осьминог мягче свежего. Оно похоже на правду, так как образующиеся при заморозке кристаллики льда вполне могут повреждать мышечные волокна вместе с коллагеном. Однако одно из исследований, которое я нашел, говорит о том, что это работает для каракатицы и кальмара, но не для осьминога.
Так или иначе, механическая обработка осьминога перед приготовлением только частично смягчает коллаген. В большинстве современных рецептов (кроме тех, в которых осьминога едят сырым), основные процессы, приводящие к смягчению конечной текстуры осьминога, происходят при его термической обработке.

Зачем пугать осьминога?
Многие из нас слышали, что у кальмаров и осьминогов – две точки готовности. Их можно немного подержать при температуре не выше 55-57 градусов, и тогда у вас будет сочное блюдо, хотя и требующее некоторых усилий по пережевыванию. Или же их нужно долго тушить, и тогда получится более нежный моллюск, которого при желании можно даже резать вилкой.
При длительном приготовлении таких моллюсков при не самых высоких температурах (в идеале – sous-vide, например, при 77 градусах в течение пяти часов) жесткий коллаген присоединяет воду и превращается в мягкий и приятный желатин. Но sous-vide – относительно недавнее изобретение, которое пока еще есть не на каждой кухне. Что же можно сделать без циркуляционного термостата?
Один из самых известных в мире рецептов осьминога – осьминог по-галисийски (pulpo a la gallega) – национальное блюдо в Галисии на севере Испании. По сути, это просто вареный в течение одного-двух часов осьминог, который подают с вареным картофелем приправленным паприкой и оливковым маслом. Однако в традиционном рецепте есть довольно любопытная стадия. Называется она «аsustar al pulpo» или «напугать осьминога».
Подготовленного к варке осьминога несколько раз ненадолго опускают в кипяток. Считается, что температурный шок приводит к разрушению части коллагена, обеспечивая тем самым более нежную текстуру моллюска. Но я встречал и утверждение, что такая предварительная обработка помогает достаточно нежной коже осьминога не отвалиться потом при варке. Один из авторов блога serios eats с правильным экспериментальным подходом к проверке «проверенных кулинарных истин» попробовал «напугать осьминога» (https://www.seriouseats.com/how-to-cook-octopus) и не заметил особой разницы с осьминогом непуганным. Так что необходимость этой стадии остается под вопросом.
Другое распространенное уже в Италии мнение, что при тушении осьминога абсолютно необходимо добавить в кастрюлю пробку от вина. Иногда это объясняется тем, что размягчить осьминога помогают некие ферменты в пробке. Они то ли разрезают часть мышечных волокон, то ли встраиваются между ними. Эта теория не выдерживает никакой критики. Все современные бутылочные пробки обязательно проходят термическую обработку, которая «выводит из строя» любые ферменты.
Так что единственный верный способ получить нежного осьминога – длительная тепловая обработка, позволяющая перевести коллаген в желатин. Немедленный практический вывод: если хочется приготовить вкусного осьминога на гриле, его нужно сначала отварить до мягкости и только потом добавить ему вкуса и текстуры на горячем гриле, сковороде, под бойлером или даже во фритюре.

Мясо - мягкое или нежное?
При приготовлении мяса нужно помнить, что это мясо когда-то было мышцей. То, какую функцию эта мышца выполняла в организме животного, принципиально влияет на способ ее приготовления. В мышцах, кроме самих мышечных волокон, есть и соединительная ткань, и жир, причем их количество и качество тоже зависят от функции мышцы.
Что мы ожидаем от хорошо приготовленного мяса? Ответы могут быть разные – «вкусное», «сочное», «ароматное». Но часто можно еще услышать «мягкое» или «нежное». Да, мало кто захочет пережевывать по пять минут кусок даже самого сочного и вкусного мяса.
В английском языке, на котором написано большинство научных статей, слова softness (мягкость) и tenderness (нежность?) описывают разные свойства мяса. Сырое мясо всегда достаточно мягкое, его легко промять пальцем, но нежным его не назовешь. Чтобы такое мясо можно было с удовольствием есть сырым, его придется мелко порубить (тартар) или тонко нарезать (карпаччо). Слово «нежность» по отношению к мясу мне тоже кажется странным, но за неимением лучшего варианта (кроме наиболее близкого по смыслу, но неблагозвучного «жевабельность») я буду пользоваться именно им.
Ответ на вопрос, почему мясо может быть нежным или жестким, таится в строении конкретной мышцы. Если не вдаваться в анатомические подобности а ля «актин/ миозин – саркомер – миофибрилла – мышечное волокно», то мышцы состоят из множества волокон, собранных в пучки. Каждый такой пучок снаружи покрыт пленкой из соединительной ткани, основным компонентом которой является белок коллаген. Задача коллагена – поддерживать мышцы при нагрузке. Чем большую силу мышца должна производить, тем более толстый слой коллагена потребуется, и тем жестче будет сам коллаген. Его молекулы – своего рода нити в виде тройной спирали из аминокислотных цепочек, напоминающие молекулы ДНК, в которых спираль – двойная и построена из нуклеотидов. Соседние нити коллагена переплетаются друг с другом, образуя прочную сетку, причем плотность такой сетки и прочность «сшивок» тоже зависит от нагрузок, которым подвергалась мышца. Именно коллаген отвечает за то, насколько сложно нам будет прожевать кусок мяса.
При длительном нагревании коллаген присоединяет воду, тройная спираль раскручивается и получается желатин. Он уже не жесткий, как коллаген, а вязкий. Это знает любой, кто ел желе или холодец. Хороший бульон липнет к губам именно из-за наличия в нем желатина, из которого при желании можно сделать неплохой клей. Даже само название «коллаген» произошло от греческого «производящий клей».
Именно поэтому жесткое мясо, которое было мышцей, выполнявшей тяжелую работу при жизни животного, обычно долго тушат при не слишком высокой температуре. Жесткий коллаген при этом частично растворяется, и получается мясо, которое буквально тает во рту (желатин плавится при температуре тела).

Про рыбов или почему рыба быстро портится
Рыба портится гораздо быстрее, чем мясо. По этой причине в большинстве супермаркетов и на многих рынках рыбу держат на льду. Чем же рыба так сильно отличается от мяса?
Основная причина – температура среды обитания. Рыбы всю свою жизнь проводят в воде, где в среднем заметно холоднее, чем на суше. В глубинах океанов температура воды легко может быть ниже 5 градусов в любое время года. Большинство рыб (тунец – самое известное, но не единственное исключение) не умеют регулировать температуру своего тела, поэтому для адаптации к таким холодным условиям им пришлось выработать две важные особенности своей биохимии.
Во-первых, у рыб в жировой ткани значительно больше ненасыщенных жирных кислот. Это те самые омега-3-жирные кислоты, которые так полезны для нашего здоровья (правда!). Жир же, например, в говядине в основном состоит из насыщенных жирных кислот. В таких кислотах есть длинные углеводородные цепочки, в которых к каждом атому углерода присоединено два других атома углерода, связанных с ним одинарными связями, и максимально возможное число атомов водорода (отсюда – «насыщенные»). Эти цепочки охотно образуют упорядоченные слои, в которых они «уложены» в определенном порядке, поэтому температура отверждения насыщенных жиров достаточно высока – их легко перевести в упорядоченное твердое состояние. Такие жиры не подходят рыбам – они бы просто затвердели при низких температурах океана.
У ненасыщенных жирных кислот в углеводородной цепочке как минимум два атома углерода соединены друг с другом двойной связью, то есть в это место гипотетически можно добавить молекулу водорода (отсюда – «ненасыщенные»). Из-за двойной связи углеводородная цепочка как бы «переламывается» и собрать ряд таких молекул в упорядоченный слой (закристаллизовать) становится гораздо сложней. Поэтому ненасыщенные жиры твердеют при заметно более низких температурах, и у рыб преобладают именно они. У млекопитающих вообще редко бывает больше, чем две двойные связи на одну молекулу жирной кислоты, а у рыб их может быть пять и шесть.
Но ненасыщенные жиры значительно менее стабильны химически, и в присутствии кислорода они могут легко окисляться как раз по месту двойной связи. Продукты окисления имеют достаточно неприятный прогорклый вкус и запах. Поэтому постную рыбу, например треску, можно смело сушить соленой (популярная в Испании бакалао) или даже без предварительного засаливания (стокфиск в Исландии и Норвегии), а жирная рыба, например селедка, при вялении приобретает специфический вкус, который не всем по нраву.

Еще про рыбов или почему рыба быстро портится
Окисление ненасыщенных жирных кислот в рыбьем жире – лишь одна из причин, из-за которых рыба быстро портится. Вторая связана с так называемым правилом Вант-Гоффа. Оно говорит, что при повышении температуры на 10 градусов скорость химической реакции возрастает примерно в два-четыре раза. Строго говоря, это правило – чисто эмпирическое и справедливо только для элементарных реакций, но оно неплохо описывает и более сложные процессы. Согласно этому правилу, химическая реакция при температуре рыбы в ледяной воде (порядка 5 градусов) будет идти медленнее в 8 – 64 раза, чем при температуре тела млекопитающего (порядка 35 градусов). Поэтому ферменты, которые отвечают за биологические процессы в тканях рыб (а также ферменты сопутствующих им микроорганизмов), должны быть особенно активными, чтобы работать при низких температурах океана. Благодаря им температура в холодильнике (4-5 градусов) для рыбы – это как 37 градусов для мяса. Неудивительно, что в таких условиях ферменты в рыбе очень быстро расщепляют ткани, что приводит к быстрой порче рыбы.

Этому способствуют и другие факторы: не такое резкое понижение уровня pH (кислотности) в мышечной клетке после гибели рыбы по сравнению с мясом, более мягкая текстура рыбы, в которую проще проникнуть микробам, и более высокое содержание в ней воды. Однако основная причина – все же особенности биохимии рыб, которые позволили им адаптироваться к жизни в холодной воде.

Именно поэтому быстрее всего портится жирная рыба, обитавшая в холодных водах. И именно поэтому хранить охлажденную рыбу лучше не просто в самом холодном месте холодильника, а на льду – по правилу Вант-Гоффа разница в пять градусов приведёт к увеличению срока годности рыбы в полтора-два раза.

Почему испорченная рыба так сильно пахнет?
Как мы уже знаем, рыба быстро портится из-за окисления ненасыщенных жирных кислот в рыбьем жире и профессора Вант-Гоффа. Но почему даже слегка полежавшая рыба имеет настолько сильный неприятный запах?
Разумеется, при порче рыбы образуется много разных соединений, которые пахнут отнюдь не фиалками, но главное из них – вещество под названием триметиламин, N(CH₃)₃. Триметиламин – близкий родственник аммиака NH₃, в котором атомы водорода заменены на метильные группы. Если вы нюхали нашатырный спирт, то вы знаете, как пахнет аммиак. Метиламин пахнет не лучше. Откуда же он берется в испорченной рыбе?
В любой морской рыбе, которая живет в достаточно соленой воде, содержатся специальные вещества, защищающие ее от потери влаги. Многие замечали, что огурцы или любые другие овощи, помещенные в рассол, сморщиваются. Это связано с тем, что в рассоле намного больше соли, чем в огурце. По этой причине вода из огурца постепенно переходит в рассол в результате осмоса – явления, которое стремится выровнять концентрацию соли внутри и снаружи огурца. В отсутствие защитного механизма то же самое произошло бы и с рыбой. Из-за осмоса она, как ни странно это звучит, вполне могла бы высохнуть, находясь в морской воде.
Чтобы защитить себя от такого неприятного исхода, рыбы используют так называемые осмолиты – вещества, которые накапливаются в клетках и не позволяют воде слишком активно выходить наружу. Кроме того, они помогают белкам выживать в условиях высокого давления. Самый известный осмолит – это триметиламин-N-оксид ((CH₃)₃NO, TMAO). От триметиламина он отличается только наличием атома кислорода, но это принципиально влияет на его свойства – триметиламин-N-оксид не имеет ни вкуса, ни запаха. Бактерии, которые всегда присутствуют на поверхности рыбы, постепенно превращают его в вонючий триметиламин. Кроме того, некоторые продукты окисления ненасыщенных жиров, которые обычно пахнут свежей травой и огурцами (альдегиды), реагируют с продуктами дальнейшей трансформации триметиламина, в результате чего образуются другие неприятно пахнущие вещества.
При хранении речной рыбы, которой не нужно защищаться от соленой воды, неприятный запах практически не появляется.
Наконец, известная кухонная мудрость, согласно которой рыбный запах с рук и поверхностей на кухне можно быстро убрать при помощи уксуса или лимонного сока, имеет научное обоснование. Триметиламин и продукты его разложения протонируются (присоединяют атом водорода – протон) уксусной или лимонной кислотой и из незаряженного летучего состояния переходят в заряженное нелетучее, которое уже не может достигнуть наших носов.

В выходные day drinking социально не одобряется не настолько сильно как в будни, поэтому следующий пост - специально для моих друзей, отмечавших вчера (и немножко сегодня) завершение первого года обучения на программе MBA. Всем здоровья!

Апероль-шприц – итальянский закат в бокале
Я люблю разные коктейли. Все больше – крепкие и горькие, как Негрони, или насыщенные, как Old Fashioned, с которыми очень приятно посидеть зимним вечером. Но сейчас лето, и хочется вернутся с работы к бокалу с чем-нибудь освежающим, например, моим любимым летним аперитивом апероль-шприц. Его рецепт достаточно прост. Три части сладко-горького апероля, две части итальянского игристого вина просекко, одна часть газированной воды, и все это смешать в большом бокале со льдом. В некоторых рецептах рекомендуют брать равные части апероля и просекко, а газированную воду добавить сверху «на глаз».
История коктейля довольно интересная. Само слово «шприц» появилось в Венето, когда этот северный регион Италии был частью Австро-Венгрии. Итальянские вина показались австрийским солдатам слишком крепкими (хотя вина в Венето особой крепостью не отличаются), и они решили добавлять в вино небольшое количество воды – отсюда «шприц» («spritz» по-немецки – брызнуть). Со временем воду заменили содовой. А потом вкусы изменились, и к содовой стали добавлять крепленое вино, а затем – горькие итальянские ликеры «биттеры».
Биттер Aperol придумали в начале двадцатого века братья Луиджи и Сильвио Барбьери из Падуи, которые после семи лет экспериментов с десятками ингредиентов получили ярко-оранжевый биттер с оттенками цитрусов во вкусе. Рецепт, как обычно, хранят в секрете, но кроме апельсинов туда еще вроде входит ревень, горечавка, хинин и разные травы. Разумеется, современная аналитическая лаборатория могла бы установить его точный состав, но непонятно, зачем. Изначально апероль пили из небольших рюмок как аперитив перед ужином. Собственно, само название «Aperol» восходит к французскому apéro – аперитив. Но в какой-то момент его добавили в «шприц» и появился известный коктейль.
Впрочем, известным он стал не сразу. Хотя Aperol активно рекламировали после второй мировой войны в Италии (тем, кто знает итальянский, рекомендую забавную телевизионную рекламу 1965 года - Carosello Aperol Barbieri), за ее пределами о нем и о коктейле на его основе особенно не знали. Ситуация изменилась в 2003 году, когда бренд Aperol приобрела компания Campari Group и серьезно занялась его продвижением. Несмотря на критику (в 2019 году в The New York Times даже вышла статья «The Aperol Spritz Is Not a Good Drink»), апероль-шприц прочно занял место предобеденного коктейля, когда «для лимонада уже слишком поздно, а для виски – еще слишком рано».
Коктейль достаточно простой и не требует каких-то необычных ингредиентов. Все можно купить в любом более-менее нормальном супермаркете. Но что делать с целой бутылкой просекко, если вам хочется выпить только один бокал апероль-шприца, ну или два – на двоих? На одну порцию коктейля нужно где-то 100 мл просекко, а в бутылке-то их - 750! Просекко – газированное, и до следующего дня выдохнется, даже если закрыть его специальной пробкой. Вливать в себя остаток, чтобы не досталось врагам? Когда мы три года назад взяли ипотеку, то решили, что это слишком расточительно. Ипотека уже выплачена, но привычка делать апероль-шприц нестандартным, зато весьма экономным образом, осталась. Об этом – мой следующий пост.