Швейцарские химики разобрались с реологией сырного фондю

Швейцарские химики изучили реологические свойства одного из самых известных национальных блюд — сырного фондю. Оказалось, что швейцарское фондю приобретает необходимые характеристики псевдопластичной жидкости при концентрации крахмала не менее трех процентов. А за счет взаимодействия с казеином, добавление в фондю нужного количества алкогольных напитков и пищевых добавок позволяет фондю быть достаточно густым, но не слишком тягучим, пишут ученые в ASC Omega.

Чтобы приготовить традиционное швейцарское сырное фондю, необходимо взять один или несколько сортов швейцарского сыра (обычно используются разновидности сыра Грюйер и его смеси с другими сортами), добавить туда воды и крахмала и нагреть эту смесь до нескольких десятков градусов. В образовавшийся сырный расплав можно добавить специи, орехи и алкогольные напитки (например, вино). Эта смесь выставляется на стол и поддерживается в расплавленном состоянии на открытом огне. В расплав макают кусочки хлеба, картофеля или оливок, в результате чего на них образуется горячая сырная пленка. При этом, чтобы хозяину не было стыдно за поданное блюдо, сырная смесь должна быть однородной, не слишком жидкой, но при этом и не слишком тягучей.

Контролировать все параметры опытному повару труда не составит, а вот описать эту систему с точки зрения коллоидной химии несколько сложнее. Смесь расплавленного сыра с водой, крахмалом и этиловым спиртом — типичная многофазная система, в которой в водной дисперсионной среде находится большое количество капелек жира, маленькие частицы крахмала и заряженные биологические макромалекулы (в частности, казеин). Большинство подобных смесей представляют собой неньютоновские жидкости, то есть их вязкость не постоянная, а зависит от градиента скорости (грубо говоря, от того, насколько большой перепад скоростей в расплаве в данный момент времени). Ученые выделяют несколько типов таких жидкостей, и к какому из них принадлежит расплавленная сырная смесь в швейцарском фондю, до сегодняшнего дня оставалось неизученным — а ведь именно реология сырного расплава определяет то, какой толщина сырная пленка налипнет на кусочек хлеба, насколько сырный расплав будет жидким или, наоборот, тягучим, сильным ли будет его аромат и в конечном счете — получит ли человек удовольствие от этого блюда.

Группа швейцарских химиков под руководством Петера Фишера (Peter Fischer) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха решила этот пробел восполнить и изучила реологию одного из наиболее популярных типов швейцарского сырного фондю в зависимости от его состава. В качестве объекта исследования ученые выбрали фондю типа «муатье-муатье» (moitié-moitié, то есть «пятьдесят на пятьдесят») из смеси двух швейцарских сыров — Грюйера и Вашрена.

К смеси сыров физики добавляли 40 процентов воды и при перемешивании нагревали ее до 70 градусов. Концентрация остальных ингредиентов фондю — крахмала, этанола и пищевых добавок, используемых в качестве загустителей, — варьировалась. Также авторы работы меняли pH расплава, добавляя в него небольшой объем соляной кислоты.

Во-первых, выяснилось, что в случае с фондю расплавленный сыр вблизи температуры желатинизации описывается степенным законом, который связывает напряжение сдвига в жидкости с градиентом скорости. Показатель степени в уравнении меньше единицы, то есть жидкость ведет себя как псевдопластичная. Аналогичными свойствами обладает, например, и кетчуп. Именно псевдопластичность дает возможность сыру удерживаться на кусочках хлеба и дает правильные вкусовые ощущения, не давая сыру быть слишком жидким, или, наоборот, слишком тягучим.

Кроме того, ученые определили, как на реологию сырного расплава влияют количество крахмала, концентрация этилового спирта и pH. Оказалось, что добавление этанола, так же, как и снижение pH, приближает смесь к изоэлектрической точке казеина. Из-за этого молекулы казеина за счет электростатических сил сильнее притягиваются друг к другу, образуя мицеллы меньшего размера, и снижают вязкость. Однако, если изоэлектрическая точка преодолена, то система становится неустойчивой и начинает расслаиваться.

Концентрация крахмала оказалась критическим параметром для образования устойчивой однородной среды. При концентрации ниже трех процентов система также расслаивается. Что касается пищевых добавок, то наиболее эффективным для контроля свойств фондю оказался отрицательно заряженный каррагинан, который взаимодействует с молекулами казеина и ионам кальция, позволяя увеличить упругость и приблизить псевдопластический характер жидкости.

По словам авторов работы, полученные ими данные позволят обосновать правильный выбор состава сырной смеси для управления вязкостью фондю, тягучестью и густотой сырного расплава, а соотвественно, вкусовым восприятием блюда и скоростью его переваривания.

Швейцарские ученые далеко не в первый раз проводят исследования сыра и блюд на его основе. Например, несколько лет назад ученые обнаружили, что крупные полости в швейцарских сырах Эмменталь и Аппенцель появляются из-за попадания в молоко микроскопических частиц сена во время надоя, а не в результате жизнедеятельности бактерий.

Александр Дубов