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打发蛋清背后的科学奥秘

2017-06-13 08:44:15 编辑 删除

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快节奏的现代生活让许多人远离了厨房,不过“DIY烘焙”还是吸引了一大批爱好者。在朋友圈里晒一晒自己烤的蛋糕,也是很吸引点赞的方式。打发蛋白,或许是做蛋糕最核心的技术。在各种交流厨艺的论坛里,可以很容易地找到各种打发蛋白的经验。

那么问题来了:为什么只有蛋清能够打发成做蛋糕的泡沫?打发蛋清的那些“技术要领”,是真有道理呢,还是仅仅只是习惯使然?

蛋糕需要什么样的泡沫?

以最常见的戚风蛋糕和天使蛋糕为例,蛋糕是一种蓬松多孔的食物。这些孔来自于固化的泡沫,要形成这样的结构,需要泡沫满足三条要求:

一是适当的起泡性能。如果性能太好,泡沫中的空气太多或者气泡个头太大,那么就支撑不起蛋糕的固体部分,在烘烤的过程中会破灭;但如果起泡性能不足,产生的泡沫不够多,那么蛋糕就不够蓬松。有研究者做过实验,最理想的泡沫密度大约是0.16,也就是打发出来的泡沫体积大约是蛋液的6倍。

二是足够的稳定性。打发好的泡沫需要与其他原料组成的面糊混合,面糊中有油和蛋黄磷脂等具有消泡能力的成分。此外,从混合到放进烤箱、达到固化温度,还需要一定的时间。要形成蛋糕,至少需要泡沫在这段时间内不要破得太多。

三是能够在比较低的温度下固化。泡沫的气泡之间有液体,如果不能迅速的变成固体,它们就会从泡沫中流下析出,聚集在烤盘底部。另一方面,液体流出之后,泡沫中的气泡就更容易破灭。

为什么只有蛋清可以打发成蛋糕泡沫?

实际上,起泡性好的食用蛋白很多。比如乳清蛋白、酪蛋白、大豆蛋白等,都可以打出很好的泡沫。这些蛋白经过纯化或者适当的加工,起泡性能甚至比蛋清还好。通过加入其他助剂,也可以得到很好的稳定性。但是,它们本身都无法同时满足蛋糕泡沫所需要的三条要求,也就无法打发做成蛋糕泡沫。有一些“无蛋蛋糕”的原料,需要通过复杂的配方,混合不同的原料和添加剂来满足这三条要求。

而蛋清,则是先天就满足这些条件。

鸡蛋清几乎就是纯蛋白的水溶液。虽然看起来很粘,但它的固体含量只有12%左右,跟牛奶差不多。在很长的历史时间里,人们以为蛋白是一种分子,后来才认识到它是很多种蛋白质的混合物。这些特性不同的蛋白质在一起,就和谐地满足了蛋糕泡沫的三条要求。

鸡蛋白中含量最多的两种蛋白是卵清蛋白和转铁蛋白。它们没有起泡性能,但很怕热,转铁蛋白在61°C就要凝固,卵清蛋白顽强一些,也熬不过84°C。而且,在温度升高到凝固之前,它们早就开始变粘,逐渐失去了从泡沫之间溜走的能力。

负责起泡的是球蛋白,溶菌酶蛋白也会有所贡献。它们在所有蛋白中所占的比例大约只有10%,在蛋清中的浓度也就1%上下。不过,起泡并不需要太多蛋白质分子,这个量已经足够形成足够的气泡了。

在起泡到凝固之间,稳定是至关重要的。负责稳定性的是卵粘蛋白。蛋清打发成泡沫之后,卵粘蛋白会在空气和蛋液之间的表面上变性,然后不同分子勾肩搭背地发生胶粘,从而形成蛋白分子膜。这层蛋白分子膜能够保护气泡经受一定的外力扰动,也就不那么容易破灭。

科学家们曾经做过各种实验,把这几种蛋白值取出来,或者加进去,证实它们各自对于蛋糕的形成都是不可或缺的。而在现实操作中,许多人有这样的经验:打发好的泡沫如果没有及时用,渗出了许多蛋液,就很难再把它们重新打成泡沫。这就是因为相当一部分卵粘蛋白已经变性胶粘,变成不可溶的状态,再次打发也不能再去发挥稳定泡沫的作用。

打发蛋白的那些经验

打发蛋白的经验中,第一条就是容器要清洁无油。这是因为油具有良好的消泡作用。其实不仅是油,蛋黄中也有油,还有磷脂,也会破坏起泡性。许多人注意到新鲜的鸡蛋比陈鸡蛋要容易打发得多,主要就是因为鸡蛋放久了,蛋黄中的磷脂难免会扩散一些到蛋清中。此外,久放的蛋容易散黄,要是不小心混了一点蛋黄在蛋清中,也就会造成巨大破坏。在实验中,蛋清中加入0.3%的蛋黄,就足以造成蛋清难以打发。

有时候,在蛋清中加一点白醋或者柠檬汁,会发现有助于打发。鸡蛋清中含有比较多二氧化碳,在保存中二氧化碳逐渐散失,蛋清的pH值会升高。很多买来的鸡蛋,pH已经在9以上。有研究发现,适当降低pH有助于打发和打发出来的泡沫稳定。

跟人们的直觉相反,容器中有水并不会破坏打发性。实际上,加点水稍微稀释一下蛋清,反而会提高打发性——更容易打发、打发出来的泡沫更多。这是因为,打发蛋白其实是克服液体的粘度创造“气——液”表面积的过程,加入一些水稀释会降低蛋液的粘度,也就减小了需要克服的阻力。当然正如前面说的,打出太多的泡沫,并不利于形成更好的蛋糕,而且加水太多的话打出来的泡沫稳定性就比较差了。所以实际操作中并不会去追求更高的泡沫体积。

蛋液在低温下粘度会增加,所以刚从冰箱里拿出来的鸡蛋并不好打发。放到室温之后,或者放在温水里热一下,打起来就更容易了。但在低温下泡沫会更稳定,所以打好的泡沫如果不能马上用,那么放在冰箱里冷藏,会有助于保持它的稳定性。

很多时候,人们会往蛋白泡沫里加糖,比如戚风蛋糕。实际上,糖的加入不仅无助于打发,反而会增加打发的难度。糖的加入,会增加液体的粘度,打发需要克服的阻力就变大了。但是,液体粘度增加之后,泡沫中的液体往下流的速度就更慢了,所以泡沫会更稳定。把糖分成三次来加入,也就是为了在“容易打发”和“稳定性”之间寻求一个平衡。

打发蛋白是一个比较耗时的过程。随着打发的进行,泡沫从可流动的“湿性泡沫”到不可流动的“干性泡沫”,就打好了。如果继续打,更多的卵粘蛋白胶连析出,形成的膜过于坚固,失去了延展性,在加热初期可能承受不了气泡的膨胀,反倒是容易破裂,也即不能形成细密均一的海绵结构了。

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云无心

科普作家,科学松鼠会成员,《吃的真相》作者。“在实验室里研究做饭”以养家糊口,在媒体上介绍“吃的真相”以传播科学。

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