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特性 食品科学

从出生到烘焙:泡沫如何在面糊和面团中形成

如果没有气泡,面包和蛋糕就不会存在。下面是关于它们如何在烤箱的高温下形成、发展和凝固的科学故事。

这个故事和……一样古老最不新鲜的面包也就是说,至少有14000年。面粉与水混合,用发酵剂发酵,烘烤的过程至少可以追溯到那个年代。这个过程是非常熟悉的,但我们大多数人都不太了解这团面团里发生了什么。让我告诉你,这是复杂的

关于面团和面糊的科学可以写成一本书又一本书,但仍然没有涵盖所有关于它如何工作的知识。因此,像这样一篇相对简短的文章,只关注一个更大的故事的一个方面,肯定会有漏洞,这是合适的,因为这里的主题正是——膨胀面包、蛋糕和无数其他发酵烘焙食品的气泡空间。如果没有气泡来透气,面包就会变成硬如岩石的块状,我们只能吮吸,希望能被唾液溶解一点,蛋糕就会变成密实的橡胶圆盘,可能最适合作为下水道堵塞物。

严肃饮食视频团队

问人们气泡是如何在面团和面糊中形成的,他们可能会说酵母或小苏打等化学发酵剂会产生气泡来透气。他们可能部分正确,但整个故事更复杂——也更有趣。为什么蛋糕上有如此细小的气泡,而面包上却有巨大的空洞呢?这不是一个容易回答的问题,因为面团和击打器是非常复杂的系统。

然而,泡沫的重要性不仅在于泡沫本身,还在于它们使什么成为可能。只有通过大量化学和物理过程的精心舞蹈,一条面包或潮湿的蛋糕才能存在。理解这门科学并不会自动让你成为一个更好的烘焙师(尽管它当然可以!),但它会帮助你理解为什么这么多烘焙食谱都是这样运作的。开云体育手机官网

我想带你们踏上一段旅程亲眼见证面团和面糊中气泡的生命周期。要做到这一点,我们要用我们想象力的微型化激光把自己缩小,就像蜂蜜-我-缩小孩子一样,直接想象泡泡的奇异世界。

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但首先,什么是面糊和面团?

直接融入英语的是一个区别:有面团,也有面糊。事实上,它们之间有很大的不同。面团和面饼还有一个基本的相似之处:它们都是面粉和水的充气混合物。虽然我们大多数人一辈子都在吃三明治和生日蛋糕,但不太可能意识到,面团和面糊是泡沫,它们烘烤成的固体面包和蛋糕也是泡沫。下次当你用牙膏泡沫把早上的面包屑从臼齿上擦掉的时候,花点时间来欣赏一下你用泡沫来清洁泡沫是多么奇怪。

你可能已经注意到,面团比面饼干。面团可能很粘,很有可塑性,但面糊更湿,更流动。这是因为面团里的面粉比水多,而面糊里的水比面粉多。面团的成分也更简单,通常只由面粉、水、发酵剂和盐组成。开云体育波胆许多面糊有几种额外的成分,包括鸡蛋、糖、调味品和各种脂肪来源(黄油或油、牛开云体育波胆奶、蛋黄等)。与此同时,面包面团通常是用酵母发酵的,而面糊往往是用碳酸氢钠(小苏打)等产气化学物质发酵的。

一幅拼贴画展示了一个非常潮湿和蓬松的面包面团放在一个金属搅拌碗里,两只手在搅拌它
Vicky沃斯克

然而,所有这些都是一种概括。有鸡蛋和脂肪的面团(你好蛋糕!),而面糊只不过是面粉和水。类似地,有些面团是用小苏打养大的(他们不叫小苏打苏打面包)和充满酵母的面糊。

说白了,这些食物种类的复杂性和细微差别比我在这里所能解释的还要多,许多食谱存在于最面团和最电池的面糊之间。开云体育手机官网所以,为了让大家理解基本观点,我们将看看最老套的面包面团和蛋糕面糊。

概念:气泡生命的开始

闭上眼睛,想象一下:你在一团刚刚混合了面粉、水、酵母和盐的面团里。开云体育波胆面筋蛋白链向四面八方延伸,似乎有几英里长,长到消失在黑暗的远方。你可以看到面筋蛋白开始相互结合形成一个网络这对接下来发生的一切都至关重要。它们会给面团增加强度和弹性,这对以后捕获气泡至关重要。

你也可以随处看到淀粉颗粒,它们悬浮在面筋蛋白的水基质中,就像纠缠在水下网中的巨石。它们最终会在水里膨胀,然后,当加热时,它们会凝固,把柔软的面团变成更坚固的东西。

面筋蛋白链向四面八方延伸,似乎有几英里长,长到消失在黑暗的远方。

你还可以看到酵母细胞开始进食。它们在吃淀粉颗粒,消化里面的葡萄糖来产生能量,并在这个过程中产生酒精和二氧化碳。尽管把我们自己想象在这么小的尺度上,二氧化碳仍然小得多,因此不可能看到。二氧化碳分子正通过酵母细胞壁扩散到它们周围的水溶液中——不是气泡,而是溶解在水中的分子。酵母会继续吞噬淀粉颗粒中的葡萄糖,并产生越来越多的酒精和二氧化碳,但这需要一段时间;他们工作缓慢,才刚刚开始。好在,在面团里,时间在我们这边:酵母有大量的食物供应,在面团进入烤箱之前,面包师还有很多事情要做。

说到面包师,他们要做一件重要的事:揉面团。如果你晕车,你可能不想想象你在面团里,但这里发生了很多事情。首先,面包师更彻底地混合原料,淀粉、蛋白质、盐和酵母更均匀地分开云体育波胆布在整个面团中,这将确保之后的面包屑更均匀。所有这些混合也使面筋蛋白一圈又一圈地运动,帮助它们相互结合,建立一个更坚固的网络来捕获空气。但在解释我们揉面团的原因时,还有第三件事经常被忽视:面团里有气泡。

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面团和面糊(以及烤好的面包和蛋糕)都是泡沫,就像这种碳酸饮料一样。

如果不混合和揉捏,酵母面团需要更长的时间来充气,最终气泡的大小和分布将更加不均匀(一些面包被揉捏得很不精确,以产生大而不均匀的气泡)。通过机械地向面团中注入空气,面包师为充气过程提供了一个启动点,为整个面团中形成更大的气泡提供了位置,同时也使面包屑中的气泡消失。

与此同时,酵母排出的溶解的二氧化碳通过面团中的水扩散。当这些溶解的二氧化碳分子在面团中遇到不规则的地方——从形状各异的淀粉颗粒到面团中的杂质和盐粒,到处都是不规则的——它们就会聚集在一起形成极小极小的气泡。这与一杯啤酒或苏打水中发生的事情是一样的,玻璃表面的微观不规则性为气泡的形成提供了成核位点,最终挣脱出来,向上漂浮。

这里需要知道的重要一点是,在面团中,气泡有两种形成途径:较大的大气空气(主要是氮气和氧气)在面团混合和揉捏时被机械地吸收,而微小的二氧化碳则在整个面团的成核位置形成。其他溶解的二氧化碳会通过面团的水相到达这些气泡,然后以气体的形式逃逸到气泡中。

现在让我们用想象的力量来做面糊。Sploop.我们现在在刚刚搅拌过的浓浆中上下浮动。在这里,你有更多的水和其他几种成分——溶解糖、鸡蛋(包括富含乳化剂的蛋黄)、脂肪、调味料(这是巧克力蛋糕吗?开云体育波胆让我们假设这是一个巧克力蛋糕——我现在绝对能看到巧克力!),甚至更多的脂肪、糖和牛奶中的蛋白质。面筋蛋白和我们一起漂浮在潮湿的混合物中,但它们似乎很难形成一个网络——面糊中的脂肪似乎被面筋蛋白吸引,它们阻碍了我们在面团中看到的面筋与面筋的结合。

开云体育波胆不含乳制品的巧克力蛋糕的原料

在这种潮湿的面糊中,我们看不到酵母。相反,有一种化学物质在嘶嘶作响:碳酸氢钠(小苏打),它毫不犹豫地与面糊中的酸发生反应。副产品,同样是:二氧化碳。这里的整个活动节奏是不同的。不像面团里的酵母像蜗牛一样蠕动,面糊里的小苏打绝对是疯狂的。有一件事是明确的:这种面糊的形成时间比面团短得多——没有时间等待酵母慢慢积累二氧化碳,面糊一混合,小苏打就会大量产生二氧化碳。

在这微微粘稠的面糊中游动,我们可以看到面包师在我们投入面粉之前混合的持久效果:由于所有的混合,混合物是均匀的,大气中的空气小气泡悬浮在面粉汤中。这样,面糊就很像面团了。但是,与面团不同的是,面筋并没有太多的机会形成——小麦蛋白质没有弹性网络,可以像面团那样有效地捕获空气。

从一开始,这些面糊的气泡往往比我们在面团中看到的要小。这是因为面糊富含来自蛋黄的乳化剂和其他表面活性剂成分,这些成分有助于在气泡周围形成稳定的外壳——乳化剂越多,气泡就越小。开云体育波胆如果面包师减少面糊中乳化剂的数量,我们会看到更大的气泡,因为没有足够的表面活性剂来覆盖小气泡增加的表面积。

金融家的面糊在玻璃碗里

严肃饮食/阿曼达·苏亚雷斯

除了这些不同,我们在面糊中看到的过程在很大程度上与面团相似:小苏打产生的溶解的二氧化碳扩散到面糊的水相,在物理缺陷上形成核,形成最小的气泡,而机械加入的空气提供气泡促进,进一步使面糊透气。

气泡形成后,比赛开始了。对于面包来说,这将是一场长跑。对于击球手来说,这更像是100米冲刺。但这里不需要胜者,我们最终会得到美味而通风的烘焙食品。

泡沫发展:增长的年份(或天,或小时,或分钟…)

让我们在面糊里待一会儿,因为在烘焙前的短时间里,这里发生了一些有趣的事情。正如我上面所描述的,我们漂浮在一个更流动的介质中,富含鸡蛋和小麦蛋白质,乳化剂,淀粉,糖,小苏打,调味料,在这一点上,还有很多很多的小气泡。

因为面糊的粘度比面团低,气泡更容易移动,由于它们的浮力,它们向上移动。在地表,气泡破裂并将气体释放到空气中,就像硫磺从泥泞的地热泉中冒出来一样(谢天谢地,没有硫磺的部分)。面糊的脱气速度比面团快得多——它没有像有弹性的面团那样真正捕获气泡的好方法。它可以减慢它们的速度,但它们最终会找到通往表面的路,飞到空中。这就是为什么我们需要尽早烤面糊的原因。

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气泡也参与了一系列有趣的相互作用。一些气泡正在合并——字面上是融合成更大的气泡。另一些人则在做一种被称为奥斯特瓦尔德成熟(Ostwald maturity)的奇怪把戏,即一个较小的气泡将其空气传递给相邻的较大气泡,不是通过合并,而是简单地让其气体分子穿过液体分裂成较大的气泡,就像人们在溪流中跳跃一样,直到较小的气泡缩小到不存在。总是较小的气泡将气体提供给较大的气泡,这是较大气泡压力较低的结果,这是……好吧,简单的说法是,这是大自然想要的

*好吧,好吧,这是在逃避。想知道为什么小气泡比大气泡有更高的压力吗?大多数情况下,答案与气泡外壳的表面张力有关:较小的气泡比较大的气泡具有更大的曲率,而更大的曲率会使气泡承受更大的压力,这与小气球比大气球更难充气类似。

所有这些结合和成熟使气泡结构在气泡大小上趋于平衡。同时,面糊中气泡的大小有一个上限。原因有很多。部分原因是时间——面糊与面团相比,是一种寿命较短的泡沫,没有时间聚集更大的气泡。部分原因是浮力:当气泡变大时,它们会更快地浮到表面,从面糊表面排出。更大的泡沫消失得更快。

更大的泡沫消失得更快。

但另一个重要的部分是周围面糊浆的性质,我们再一次看到了面团和面糊之间的根本区别。在面团中,空气被困在一个结实而有弹性的面筋网中,随着气泡收集更多的气体,面筋网会不断膨胀。然而,在面糊中,没有明显的面筋网络来捕获空气。相反,气泡被较湿的面糊中的乳化剂保持稳定,面糊中的气泡有一个阈值,超过这个阈值,面糊中的气泡就不能再大了,否则就会因为不稳定而破裂。Plompfffffffff-blub,我想这是最适合在这里想象的声音。

与此同时,面团的生长速度要慢得多,面筋网络就像一堆橡胶气球一样膨胀,随着酵母产生越来越多的空气,它能容纳更多的空气。虽然合并和奥斯特瓦尔德成熟可以发生在面团中,但由于在低水化质量的面团中气泡缺乏流动性,它的频率要低得多;最重要的是,面筋网络就像气泡群体控制的障碍,使这些气泡更难自由相互作用。在这一点上,面包制作涉及到面包师,他可以用各种技术来影响气泡的大小和分布,从完全不用揉捏的方法来制作更大、更不均匀的气泡,到包括主动折叠、敲击、拍打等方法,将较大的气泡分成较小的气泡,同时提高它们分布的均匀性。

生命阶段:不朽(大概)

该烘焙了。值得庆幸的是,想象我们在面包面团或蛋糕糊里的好处之一是,我们可以在烘焙过程中呆在“里面”,而不会被烤死。现在我们的面糊已经被转移到蛋糕锅里,我们的面包已经成型,完全成型,可以进入烤箱了。

对于蛋糕糊,烤箱的温度一般是325华氏度左右。面包要放入更热的烤箱,至少400华氏度,有时更热(想想:那不勒斯披萨在800华氏度的烤箱里)。为什么会有这种差异?对于面包,我们往往想要一个戏剧性和快速的烤箱弹簧,体积的急剧增加主要是由蒸汽引起的,因为面包中的水在高温下蒸发——一旦外部脱水到足以开始形成外壳,它就不允许进一步膨胀。这也是为什么面包在开始阶段通常用蒸汽烘烤或喷水,以避免面包皮的形成,并允许更多的烤箱弹簧。

另一方面,蛋糕不需要如此剧烈的升温,我们也不希望它们形成坚硬的外壳,因此烤箱温度较低。此外,蛋糕的气泡尺寸更细,往往比面包更密集,所以热量需要更长的时间才能渗透到中心;如果烤箱太热,蛋糕的外部会变硬,而中间仍然是生的。适中的温度可以让蛋糕烤熟,而不会让外面烤过头。

Genoise海绵蛋糕

严肃饮食/阿曼达·苏亚雷斯

在这里,我们需要再一次停下来欣赏这些烘焙食品中气泡的整个生命故事中发生的最重要的转变之一。到目前为止,这两种情况下的气泡都形成了所谓的封闭泡沫,这意味着每个空气袋都是离散的,与其他空气袋隔绝。把未烘烤的面包或蛋糕想象成一个有无数个房间(泡泡)的大房子,每个房间里都有一个爆炸装置。在烘焙之前,所有房间的门都要关好。如果我们在一个房间里点火,爆炸装置最终会燃烧,把门从铰链上炸开,打开另一个房间。然后热量会冲进下一个房间,建造,吹掉下一个设备,如此循环往复,直到几乎没有房间有门。

在大量面糊或面团中也会发生同样的事情。当热量从外部进入时,水开始蒸发并形成蒸汽,与液体状态相比,体积膨胀了2000倍。气泡膨胀,然后爆裂到周围的空间,在破裂和爆炸的连锁反应中,将热量更快地推向中心,加速烹饪,并将烘烤的食物变成开放的泡沫。

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也就是说,当面包和蛋糕被烘烤时,它们不再充满成千上万的小泡泡,而是一个巨大的泡泡,在面包屑中蜿蜒而行。

在烘焙之前,面糊和面团中的气泡就像一种内部支撑结构——从某种意义上说,气泡是一个坚固的框架,支撑着充满淀粉和蛋白质的液体物质。但在面包和蛋糕烘烤的过程中,淀粉会凝固,而在富含鸡蛋的面糊中,鸡蛋蛋白质会变性,使面包屑变硬,并使烘烤的食物呈现最终的固体形态。

当面包和蛋糕冷却后,在几分钟前提供如此大膨胀的气体和蒸汽就会飘到大气中,面包和蛋糕就不会坍塌。形成它们的气泡在最后的铸造中被永生。好吧,就像任何蛋糕或面包一样,因为我饿了。你想来一块吗?

来源

  1. Cassi, Davide,软物质和美食物理学教授,Università di Parma;丹尼尔·格里策通过Zoom采访,2022年11月22日。
  2. 王尔德,彼得,Quadram研究所(原食品研究所)教授和研究负责人;丹尼尔·格里策通过Zoom采访,2022年11月21日。
  3. 弗朗西斯科·米戈亚(Francisco Migoya),现代主义烹饪(modernism Cuisine)的主厨;丹尼尔·格里策于2022年9月1日电话采访。
  4. Arnold, Dave,纽约法国烹饪学院(现为烹饪教育学院)前烹饪技术总监;记者丹尼尔·格里策于2022年9月16日电话采访。
  5. 哈罗德·麦基关于食物和烹饪(斯克里布纳尔出版社,2004年)
  6. f·罗纳德·杨,Fizzics:气泡、液滴和泡沫的科学(约翰·霍普金斯大学出版社,2011)
  7. 西德尼·伯寇维兹万能泡沫:探索自然界最神秘物质的科学(Anchor Books, 2000)