玛莎面糊的特写
特性 食品科学

从出生到烘烤:泡沫是如何在面糊和面团中形成的

面包和蛋糕如果没有气泡就不会存在。下面是它们如何形成、发展和在烤箱温度下凝固的科学故事。

这个故事和……一样古老最陈的面包也就是说,至少有14000年。将面粉与水混合,用发酵剂将其发酵,然后将其烘烤,这种做法至少可以追溯到这么久以前。这个过程是非常熟悉的,然而我们大多数人都不知道在那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满一本书,但仍然没有涵盖它是如何工作的所有知识。因此,像这样一篇相对简短的文章,只关注一个更大故事的一个方面,肯定会有漏洞,这是合适的,因为这里的主题正是——使面包、蛋糕和无数其他发酵烘焙食品膨胀的气泡空间。如果没有给面包充气的气泡,面包就会变成坚硬的块状,我们只能吮吸,希望能被唾液溶解一点,而蛋糕则会变成致密的橡胶状圆盘,可能最适合做排水口。

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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,从而提供通风。他们可能部分正确,但整个故事更复杂,也更有趣。为什么蛋糕上有这么细小的气泡,而面包上却有这么大的空洞呢?这不是一个容易回答的问题,因为面团和面糊是非常复杂的系统。

然而,泡沫的重要性不仅仅在于泡沫本身,还在于它们使什么成为可能。只有经过多种化学和物理过程的精心配合,一块面包或一块湿蛋糕才能存在。了解这门科学不会自动让你成为一个更好的面包师(虽然它当然可以!),但它会帮助你理解为什么这么多烘焙食谱是这样的。华体会体育手机端APP

我想带你们踏上一段旅程,亲眼见证泡在面团和面糊中的生命周期。为了做到这一点,我们要启动我们想象力的微型化激光,把我们自己缩小,就像《宝贝,我缩小了孩子们的体积》那样,去直观地想象这个奇异的泡泡世界。

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但首先,到底什么是面糊和面团?

完全按照英语的说法是有区别的:这里有面团,然后是面糊。事实上,它们之间有很大的不同。面团和面糊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,但他们不太可能意识到,面团和面糊是泡沫,它们烤成的固体面包和蛋糕也是泡沫。下次当你用牙膏泡沫来擦洗臼齿上紧实的面包屑时,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,面团比面糊更干。面团可能很粘,而且可塑性很强,但面糊要湿得多,流动得多。这是因为面团的面粉比水多,而面糊的水比面粉多。面团的配料也更简单,通常只由面粉、水、发酵剂和盐组成。华体会应用下载许多面糊都有一些额外的配料,包括鸡蛋、糖、调味料和各种脂肪来源(黄油或油、华体会应用下载牛奶、蛋黄等)。与此同时,面包团通常是用酵母发酵的,而面糊往往是用碳酸氢钠(小苏打)等产生气体的化学物质发酵的。

一幅拼贴画展示了一个非常潮湿和蓬松的面包面团在一个金属搅拌碗,两只手混合在一起
Vicky沃斯克

然而,所有这些都是一种概括。有鸡蛋和油的面团(你好蛋糕)和面糊,面糊只不过是面粉和水。同样,有些面团是用小苏打发酵的(他们不叫小苏打)苏打面包免费)和充满酵母的面糊。

坦率地说,这些食物种类的复杂性和细微差别超出了我在这里所能解释的范围,许多食谱都存在于最粘稠的面团和最粘稠的面糊之间。华体会体育手机端APP所以,为了让大家了解基本的观点,我们来看看最老套的面包面团和蛋糕面糊。

概念:泡沫生命的开始

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。华体会应用下载面筋蛋白链向四面八方延伸,似乎绵延数英里,如此之长,以至于消失在昏暗的远处。你可以看到面筋蛋白刚刚开始相互结合形成一个网络这对接下来发生的一切至关重要。它们会让面团变得有强度和弹性,这对之后的气泡形成至关重要。

你也可以随处看到淀粉颗粒,悬浮在面筋蛋白的水性基质中,就像缠在水下网里的巨石。它们最终会被水膨胀,然后,当加热时,它们会凝胶化并凝固,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,似乎绵延数英里,如此之长,以至于消失在昏暗的远处。

你也可以看到酵母细胞开始进食。它们吃淀粉颗粒,消化其中的葡萄糖以产生能量,并在此过程中产生酒精和二氧化碳。尽管我们想象自己处于如此微小的尺度,但二氧化碳仍然非常非常小,因此不可能看到。二氧化碳分子穿过酵母细胞壁扩散到它们周围的水溶液中——不是以气泡的形式,而是以溶解在水中的分子的形式。酵母会继续吃掉淀粉颗粒中的葡萄糖,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,在面团中,时间是站在我们这边的:酵母有大量的食物供应,在面团准备好进入烤箱之前,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,你可能不想想象自己在面团里,但这里发生了很多事情。首先,烘焙师将原料混合得更彻底,将淀粉、蛋白质、盐和酵母更均匀华体会应用下载地分布在面团中,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周而复生,帮助它们彼此结合,并建立一个更强大的网络来捕获空气。但是,在解释我们揉面团的原因时,还有第三件经常被忽视的事情:气泡和气泡被揉进了面团。

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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。

如果没有混合和揉捏,发酵的面团需要更长的时间才能充气,最终气泡的大小和分布将更加不均匀(有些面包的揉捏精度最低,以鼓励大而不均匀的气泡)。通过机械地将空气注入面团中,面包师为充气过程提供了一个快速启动,为整个面团形成更大的气泡提供了场所,同时也使面包屑中的气泡均匀化。

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。无论在哪里,这些溶解的二氧化碳分子遇到面团质量的不规则之处——从淀粉颗粒的各种形状到面团中的杂质和少量的盐,到处都有不规则之处——它们就会聚集在一起,形成极小极小的气泡。在一杯啤酒或苏打水中也发生了同样的事情,玻璃表面的微观不规则性为气泡的形成提供了被称为成核的位置,最终气泡破裂,向上漂浮。

这里要知道的一件大事是,在面团中,气泡的形成有两种途径:较大的是大气空气(主要是氮气和氧气),这是在面团混合和揉捏时机械结合的,而微小的二氧化碳是在整个面团的成核位置形成的。额外溶解的二氧化碳会通过面团的水相到达这些气泡,然后以气体的形式逸入其中。

现在让我们用想象力来制作面糊。Sploop。我们现在正泡在刚才搅拌在一起的浓浆里。在这里,你有更多的水和其他一些成分——溶解的糖、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?华体会应用下载让我们假设它是一个巧克力蛋糕——我现在肯定能看到巧克力了!),甚至更多的脂肪、糖和牛奶中的蛋白质。面糊中的脂肪似乎被面糊中的面筋蛋白吸引,它们阻碍了面筋与面筋的结合,就像我们在面团中看到的那样。

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在这个潮湿的面糊里,我们看不到酵母。取而代之的是一种嘶嘶作响的化学物质:碳酸氢钠(小苏打),它迅速地与面糊中的酸发生反应。副产品,又是二氧化碳。这里的整个活动节奏是不同的。不像我们刚刚做的面团里的酵母像蜗牛一样缓慢地发酵,面糊里的小苏打简直是疯了。有一件事是明确的:像这样的面糊比面团的发展时间要短得多——没有时间等待酵母慢慢地积累二氧化碳,面糊一混合,小苏打就会产生更多的二氧化碳。

在这微微粘稠的面糊中游来游去,我们可以看到面包师在我们进去之前所做的搅拌的残余效果:由于所有的搅拌,混合物是均匀的,大气中的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,面筋在这里并没有太多的机会形成——小麦蛋白质没有弹性网络,无法像面团那样有效地吸收空气。

从一开始,这些面糊的气泡就比我们在面团中看到的要小。这是因为面糊中含有丰富的乳化剂,这些乳化剂来自蛋黄和其他成分,可以作为表面活性剂,帮助在气泡周围形成稳定的外壳——乳化剂越多,气泡就越小。华体会应用下载如果我们的面包师减少面糊中乳化剂的数量,我们就会看到更大的气泡,因为没有足够的表面活性剂可以覆盖小气泡增加的表面积。

玻璃碗里的金融家面糊

华体会app入口Serious Eats /阿曼达·苏亚雷斯

除了这些不同之外,我们在面糊中看到的过程与面团非常相似:由小苏打产生的溶解的二氧化碳通过面糊的水相扩散,在物理缺陷上形成核,形成最小的气泡,而机械吸收的空气提供气泡促进,进一步使面糊透气。

气泡形成后,就可以开始比赛了。对于面包来说,这将是一段漫长的旅程。对击球手来说,更像是百米冲刺。但这里没有赢家,我们最终会得到美味和通风的烘焙食品。

泡沫发展:成长的岁月(或日、时、分……)

让我们在面糊里呆一会儿,因为在烘焙前的短暂时间里发生了一些有趣的事情。正如我上面所描述的,我们漂浮在一个更具流动性的介质中,富含鸡蛋和小麦蛋白、乳化剂、淀粉、糖、小苏打、调味品,在这一点上,还有很多很多的小气泡。

因为面糊相对于面团的粘度较低,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留住气泡的好方法。它可以减缓它们的速度,但它们最终会找到到达水面并进入空气的方法。因此,我们需要尽早烘烤面糊。

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这些气泡还参与了一系列迷人的相互作用。一些气泡正在聚合——实际上是融合在一起形成更大的气泡。另一些人则在做一种叫做奥斯特瓦尔德成熟的奇怪把戏,在这种把戏中,一个较小的气泡将空气提供给相邻的较大的气泡,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,就像人们跳过溪流一样,直到较小的气泡缩小到不存在。总是较小的气泡将气体输送给较大的气泡,这是较大的气泡具有较低压力的结果,这是……嗯,简单的说法是,这是大自然的愿望

好吧,好吧,这是逃避。想知道为什么小气泡比大气泡压力大吗?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极端的曲率,而更多的曲率使气泡承受更大的压力,类似于一个小气球比一个大气球更难吹大。

所有这些结合和成熟促使气泡结构在气泡大小上趋于平衡。同时,面糊的气泡大小也有上限。原因有很多。部分原因是时间——与面团相比,面糊是一种寿命较短的泡沫,形成更大气泡的时间更短。部分原因是浮力:当气泡变大时,它们会更快地浮到表面,从面糊表面流出。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的性质,我们再一次发现了面团和面糊之间的根本区别。在面团中,空气被困在一个坚固而有弹性的面筋网络中,随着气泡聚集更多的气体,面筋网络会不断膨胀。然而,在面糊中,没有明显的面筋网络来捕获空气。相反,气泡是由较湿的面糊中的乳化剂保持稳定的,面糊中的气泡是有一个阈值的,超过这个阈值,面糊中的气泡就不能再变大了,否则就会因为不稳定而破裂。Plompfffffffff-blub的声音,我想应该是合适的声音。

与此同时,面团的生长速度要慢得多,面筋网络像一堆橡胶气球一样膨胀,随着酵母产生越来越多的空气,面筋网络就会容纳更多的空气。虽然聚结和奥斯特瓦尔德成熟可以在面团中发生,但由于在低水合质量的面团中气泡缺乏流动性,因此发生的频率要低得多;最重要的是,麸质网络就像气泡人群控制的障碍,使这些气泡更难以自由互动。在这一点上,制作面包的大部分工作都涉及到面包师,他们可以通过各种技术来影响气泡的大小和分布,从非常不用手的不揉法来制造更大、更不均匀的气泡,到包括主动折叠、向下按压、拍打等方法,将更大的气泡分成更小的气泡,同时提高它们分布的均匀性。

生命阶段:不朽(-ish)

烘烤的时间到了。值得庆幸的是,想象自己在面包面团或蛋糕面糊里的好处之一是,我们可以在烘焙过程中呆在“里面”,而不会真的被烤死。我们的面糊现在已经转移到蛋糕盘上,我们的面包已经成型,完全成型,可以进入烤箱了。

对于蛋糕面糊,烤箱温度一般较低325华氏度左右。面包放入温度更高的烤箱,至少400华氏度,有时甚至更高(想想:那不勒斯披萨在800华氏度的烤箱里)。为什么会有不同呢?对于面包,我们往往想要一个剧烈而快速的烤箱弹簧,体积的急剧增加主要是由于面包中的水在高温下蒸发而产生的蒸汽——一旦外部脱水到足以形成外壳,它就不会再进一步膨胀了。这也是为什么面包在开始阶段通常要用蒸汽或水来烤,以避免面包皮的形成,让烤箱有更多的弹性。

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,蛋糕的气泡更小,往往比面包更致密,所以热量需要更长的时间才能渗透到中心;如果烤箱太热,蛋糕的外表就会变硬,而中间还是生的。适中的火可以帮助蛋糕熟透,而不会让蛋糕外部过度烘烤。

热那亚海绵蛋糕

华体会app入口Serious Eats /阿曼达·苏亚雷斯

在这里,再一次,我们需要停下来欣赏在这些烘焙食品中的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。把未烤的面包或蛋糕想象成一个巨大的房子,里面有很多房间(气泡),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,最终会导致爆炸装置燃烧,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,制造并引爆下一个设备,如此循环往复,直到几乎没有房间有门。

在一团面糊或面团中也会发生同样的事情。当热量从外部进入到中心时,水开始蒸发并形成蒸汽,其体积比液态膨胀了2000倍。气泡膨胀,然后它们冲进相邻的空间,在破裂和爆炸的连锁反应中,热量更快地流向中心,加速了烹饪,把烤好的食物变成了开放的泡沫。

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也就是说,在烘焙的时候,面包和蛋糕里不再充满了成千上万的小气泡,而是一个巨大的气泡,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,这些气泡是一个固体框架,支撑着充满淀粉和蛋白质的液体物质。但随着面包和蛋糕的烹饪,淀粉会凝胶化,在富含鸡蛋的面糊中,鸡蛋蛋白会变性,使面包屑凝固,使烘焙出来的食物最终变成固体。

一旦它们冷却下来,在几分钟前积聚的气体和蒸汽就会产生巨大的膨胀,然后飘散到大气中,面包和蛋糕就不会坍塌。形成它们的气泡在最后的浇铸中不朽了。不管怎么说,蛋糕和面包都是最后的,因为我饿了。要不要来一块?

来源

  1. 帕尔马大学软物质和美食物理学教授Cassi, Davide;2022年11月22日,丹尼尔·格里策通过Zoom接受采访。
  2. 王尔德,彼得,教授和研究负责人,Quadram研究所(原食品研究所);2022年11月21日,丹尼尔·格里策通过Zoom接受采访。
  3. Francisco Migoya, modernism Cuisine的主厨;2022年9月1日接受丹尼尔·格里策电话采访。
  4. Dave Arnold,纽约法国烹饪学院(现为烹饪教育学院)前烹饪技术总监;2022年9月16日,丹尼尔·格里策接受电话采访。
  5. 哈罗德·麦基关于食物与烹饪(斯克里布纳尔出版社,2004年)
  6. F.罗纳德·杨,Fizzics:泡泡、水滴和泡沫的科学(约翰霍普金斯大学出版社,2011年)
  7. 西德尼·伯寇维兹宇宙泡沫:探索自然界最神秘物质的科学(Anchor Books, 2000)