Беда нашей цивилизации в том, что мы в состоянии измерить температуру атмосферы Венеры, но не представляем, что творится внутри суфле.

Николас Курти, английский физик

Понятие food science сложно дословно перевести на русский язык. Среди вариантов перевода – "технологии пищевой промышленности" и "наука о продуктах питания", однако оба они не совсем верно передают смысл англоязычного термина. Слово" science" можно также перевести как "естественные науки", к которым относятся химия, физика и биология. 

Таким образом, food science – междисциплинарная область на стыке биохимии, микробиологии и инженерии, которая дает научные знания для решения проблем, связанных с аспектами пищевой системы. И хотя во время интуитивного процесса готовки происходит много физических и химических изменений, мы о них порой даже не задумываемся. Разберемся на примерах, в чем они проявляются и чем отличаются друг от друга.

Физические и химические изменения

Физические и химические изменения

Источник: ThoughtCo

Физика 

Физические изменения – это процесс смены одного состояния материи на другое: твердое, жидкое или газообразное. Например, заморозка сока для превращения его во фруктовый лед – это физическое явление: состав остается тем же, а состояние вещества меняется с жидкого на твердое.

Примеры физических изменений

Примеры физических изменений

Источник: ThoughtCo

Измельчение сыра при помощи тёрки

Измельчение сыра при помощи тёрки

Источник: The Spruce Eats

Деление целого на части, например, нарезка овощей или натирание сыра – это тоже физические процессы. Иногда физические изменения не так наглядны, например, когда сахар растворяется в чае, кажется, что он исчезает, однако на самом деле происходит диффузия: молекулы кристаллов сахара проникают в молекулы воды.

Кипение, плавление, замораживание и измельчение – все это примеры физических изменений. Многие из них обратимы. Физическая величина – температура – дает сведения о продукте как о термодинамической системе. Для изменения состояния этой системы, например, замороженных пельменей, нужно произвести теплообмен – закинуть их в кипящую воду. Количество теплоты, необходимой для нагревания продукта, показывает теплоемкость.

Физическая величина градиент температур указывает на изменения температуры: чем больше перепад, тем выше и показатели градиента. В некоторых кулинарных техниках этот градиент должен быть максимальным. Часто эта методика используется для того, чтобы снять с сырого продукта верхний слой. Например, чтобы убрать кожицу помидоров, овощи сначала помещают в кипяток, а затем охлаждают в воде со льдом. 

 

Химия

Претерпевая физические изменения,  форма и состояние материала могут преобразовываться, но новые соединения при этом возникать не будут. Химическое же изменение, в отличие от физического, приводит к появлению нового вещества, когда атомы перестраиваются, образуя новые химические связи. Химическое изменение всегда сопровождается химической реакцией. Исходные материалы и конечный продукт отличаются друг от друга химическим составом. Рассмотрим подробнее некоторые химические процессы на примерах.

Примеры химических изменений

Примеры химических изменений

Источник: ThoughtCo

Денатурация белка – биохимический термин, означающий потерю белками их естественных свойств. Может быть вызвана при применении тепла, под воздействием химических веществ или изменении pH. Благодаря денатурации при варке затвердевают яйца, а во время приготовления на медленном огне мясо, рыба и курица уплотняются и меняют цвет. 

Еще в каменном веке человек, уронив в огонь мясо, отметил приятное изменение вкусовых свойств продукта при тепловой обработке. Так вот при поджарке возникает больше вкусовых соединений, что делает вкус пищи приятнее для нас. Эта химическая реакция между аминокислотами и сахарами, которая происходит в процессе нагревания, называется реакцией Майяра. Вторичный эффект этой реакции – карамелизация, возникающая в продуктах с содержанием сахара.

Замес теста

Замес теста

Источник: The Spruce Eats

Для замеса теста нужно всего два ингредиента – мука и вода. На самом деле во время смешивания этих ингредиентов происходит образование клейковинного каркаса, в котором участвуют взаимодействующие белки, липиды, соли, некрахмальные полисахариды и крахмал. Клейковина – это нерастворимое в воде белковое вещество хлебных зерен. Благодаря преобразованию частиц клейковины в когезионную (сцепленную) систему мука приобретает вязкоупругие свойства, превращаясь в тесто.


 

Источники: 

ThoughtCo – Examples of Physical Changes and Chemical Changes

Lets Talk Science – Physical and Chemical Changes in the Kitchen

Ресторатор – Научный подход: физика и химия на кухне

Quora – What are examples of chemical changes while cooking?