Группа физиков изучила фазовое поведение соуса для пасты качо э пепе и выяснила, что концентрация крахмала это ключевой фактор, влияющий на стабильность соуса при колебаниях температуры. Исследовав зависимость текстуры соуса от концентраций основных компонентов, ученые предложили рецепт идеальной пасты, в котором должно быть не менее одного процента крахмала. Препринт исследования выложен на сайте arXiv.org.
Спагетти и другие макаронные изделия достаточно давно стали объектом исследований для ученых: физики научились ломать спагетти пополам, определять готовность лапши по ее слипанию и даже разобрались в сгибании спагетти во время приготовления. Необычные механические параметры и удивительное структурное поведение готовых макарон обусловлены в первую очередь возникающей при варке смесью крахмала и воды, которая к тому же играет центральную роль в кулинарных свойствах продукта.
Например, главная проблема при приготовлении соуса для пасты качо э пепе (с черным перцем и сыром) — образование из сыра комочков денатурированного и агрегированного белка, которые появляются из-за низкого содержания крахмала или высокой температуры воды и нарушают однородность соуса. Поэтому установить связь между соотношением основных веществ (главным образом, крахмала) в составе блюда и его физическими характеристиками — интересная и важная задача, которую физики пытаются решить.
Джакомо Бартолуччи (Giacomo Bartolucci) из Барселонского университета совместно с коллегами из Австрии, Германии и Италии исследовал фазовое поведение соуса для пасты качо э пепе и выявил несколько параметров, которые необходимо контролировать во время приготовления блюда, чтобы получить идеальную пасту. Они охарактеризовали фазовое поведение раствора, содержащего воду, крахмал и сыр, и воспользовались с этой целью обычными кухонными принадлежностями, что гарантировало воспроизводимость экспериментальных результатов для любого, кто решит приготовить блюдо.
Сначала авторы работы провели серию опытов при фиксированном соотношении сыра и воды, варьируя концентрацию крахмала и температуру системы: растворив сухой кукурузный крахмал в горячей воде и медленно охладив смесь до комнатной температуры, они соединили получившийся раствор и сыр в равных долях, а затем тщательно перемешали миксером. В результате экспериментов ученые построили фазовую диаграмму для зависимости размера сырных комочков от концентрации крахмала и температуры смеси: на этой диаграмме физики увидели, что большое содержание крахмала сдвигает образование денатурированного или агрегированного белка в сторону более высоких температур. То есть крахмал в воде стал главным стабилизатором соуса и защитил его целостность при температурных колебаниях, которые неизбежны во время готовки.
После этого исследователи зафиксировали содержание крахмала на уровне одного процента и начали менять содержание воды и сыра в соусе. Выяснилось, что соотношение сыра и воды должны быть либо значительно больше, либо значительно меньше, чем один к одному, чтобы избежать денатурации белка при высоких температурах. Этот результат ученые подтвердили с помощью моделирования: они ввели обменный химический потенциал и осмотическое давление в качестве основных параметров для оценки фазового поведения смеси, которую условно разделили на сывороточные белки и казеин. Модель подтвердила наблюдаемые экспериментальные данные, а также показала, что при температуре выше 60 градусов оба компонента смеси разрушаются.
Главным итогом исследования стал рецепт идеальной пасты качо э пепе: физики предложили использовать 4 грамма кукурузного крахмала, 40 грамм воды и 160 грамм сыра, чтобы приготовить порцию для двоих. При этом ученые отметили, что стабилизированный соус, который в результате должен получиться, не только будет обладать наилучшими вкусовыми характеристиками (главная из которых — это однородность смеси), но и выдержит повторное нагревание блюда в микроволновой печи.
Ученые регулярно пытаются применить различные гипотезы и физические модели к повседневным блюдам. Например, мы уже писали о том, как физики не смогли приготовить стейк в аэродинамической трубе, потому что на пяти Махах мясо начало разваливаться.