Брожение
От неолитического вина до квашеной капусты, от древнего пива до исландских деликатесов из акульего мяса - история брожения переплетена с историей производства пищи и напитков. Археологи обнаружили, что реакции брожения, провоцируемые микроорганизмами, люди применяли задолго до того, как узнали о существовании микроорганизмов.
В 2000 году Патрик Макговерн, бывший студент-химик из университета Пенсильвании, заделавшийся молекулярным археологом, отправился в Китай — повозиться с кое-какой многотысячелетней неолитической керамикой. Керамика как таковая его интересовала мало — его занимал налет на черепках. За следующие пару лет он со своими американскими, китайскими и немецкими коллегами подверг черепки 16 питьевых сосудов и банок, найденных в провинции Хэнань, различным химическим тестам. По их результатам исследователи опубликовали материал в серьезном научном журнале и описали ароматные жидкости, обнаруженные в бронзовом чайнике и склянке с крышкой, закупоренных 3000 лет назад и найденных в двух разных захоронениях.
Состав налета показал, что это один из древнейших питьевых продуктов сбраживания, приготовленный из риса, меда и плодов боярышника или дикого винограда. Нашлось некоторое сходство с составом ингредиентов современного рисового вина. Ароматные жидкости ученые описали как фильтрованные рисовые или пшеничные «вина», которые перебродили, вероятно, при помощи грибка, разрушившего сахара, входившие в состав исходного зерна. Макговерн обнаружил, что древние египтяне получали брожением пиво еще 18 000 лет назад.
«Фермент, помещаемый в напиток, дабы он действовал, и в хлеб, дабы он делался легче и набухал» Определение дрожжей из толкового словаря английского языка 1755 года
Живое свидетельство
Пивоварение, несомненно, древняя традиция, но лишь благодаря современной науке стало понятно, как оно происходит. В середине XIX века небольшое ученое сообщество сформулировало «микробную теорию» болезней: болезни порождаются микробами. В точности так же, как большинство людей не верили, что живые организмы могут вызывать заболевания, не верили они и в то, что живые организмы имеют какое- то отношение к процессам брожения и получения спирта. Хотя дрожжи человек применял издавна — в хлебопечении и сбраживании, — и даже понятно было, что дрожжи и возникновение алкоголя взаимосвязаны, дрожжи всегда считали просто ингредиентом, неживым. Но Луи Пастер — ученый, создавший лекарство от бешенства, —чьим именем назван процесс пастеризации, бросать изучение вина и болезней не желал.
С изобретением более мощных микроскопов взгляд на природу дрожжей начал меняться. И вот в статье 1857 года Memoire sur la fermentation alcoolique Пастер подробно описал свои эксперименты с дрожжами и брожением и однозначно установил: чтобы при брожении получался спирт, дрожжи должны быть живыми и способными к размножению. Пятьдесят лет спустя Эдуард Бюхнер получил Нобелевскую премию по химии за открытие роли ферментов в клетках — а начинал он работу с исследования ферментов, катализирующих реакции выработки алкоголя дрожжами.
Пузырьки и плюшки
Дрожжи питаются сахаром, а ферменты дрожжей действуют как естественный катализатор, благодаря которому происходит превращение фруктовых или зерновых сахаров в этанол — разновидность спирта — и углекислый газ. Тот же вид дрожжей (Saccharomyces cerevisiae), но другая их разновидность применяется в пивоварении. В любой упаковке дрожжей, добавляемой при изготовлении пива, находятся миллиарды дрожжевых клеток, но есть и дикие дрожжи, живущие на зерновых и фруктах, — на яблочной кожуре, например, которую используют при производстве сидра. Одни пивовары пытаются культивировать такие дикие породы, другие их избегают, поскольку они придают продукту неожиданные запахи. И при пивоварении, и при хлебопечении выделяется спирт, но в последнем спирт испаряется.
Именно диоксид углерода — побочный продукт брожения — придает хлебу воздушность: пузырьки застревают в тесте. Пузырьки также — секрет бокала хорошего шампанского. Виноделы, производящие шипучие вина, большую часть выделяющегося газа спускают, однако ближе к концу сбраживания закупоривают бутылки и запирают остаток газа внутри, в результате чего бутылка с шампанским, когда ее открывают, чпокает. Углекислый газ, заточенный в бутылке шампанского, растворяется в жидкости, и получается угольная кислота. Когда бутылку открывают, он вновь превращается в газ и выпирает вместе с жидкостью наружу— в виде пены.
Спирт и кислота
Не стоит впадать в заблуждение, что брожение — это исключительно про пиво и хлеб или что оно бывает только посредством дрожжей. До изобретения холодильника ферментацией удавалось не давать рыбе портиться. В Исландии высушенное ферментированное акулье мясо, называемое kaestur hakarl, и ныне деликатес. А еще оно знаменито тем, что от него стошнило великого повара Гордона Рэмзи. Хотя ферментация часто означает именно сбраживание, то есть превращение сахара в спирт, она же означает и превращение его в кислоту. Квашеная капуста, характерная для немецкой и русской кухонь, — продукт ферментации: капусту подвергают действию бактерий и квасят в образующейся кислоте.
В последние годы продукты ферментации считают очень полезными для здоровья. Исследования показали, что кисломолочные продукты понижают риск сердечных заболеваний, инсульта и диабета. Полагают, что живые микробы в ферментированных продуктах благотворно влияют на бактерии, уже обитающие у вас в кишечнике. Но все же официальные нормативы осторожнее — и не зря, вероятно, поскольку о роли бактерий в человеческом кишечнике мы по-прежнему многого не знаем.
Пусть современные продукты здорового питания и совсем не похожи на вино 9000-летней выдержки, общее у них все же есть — живые микроорганизмы, занятые в химических реакциях получения восхитительных (или отвратительных) пищевых продуктов.
Смертоносные напитки
Химически любой спирт - молекула, в составе которой есть ОН-группа. Этанол (С2Н5OН) часто считают синонимом просто спирта, однако спиртов существует великое множество. Метанол (СН3OН) - простейший из них, в его молекуле содержится лишь один атом углерода. Он также известен под названием «древесный спирт», поскольку получить его можно безвоздушным нагреванием древесины. Метанол гораздо ядовитее этанола и может привести к смерти от отравления, если его примесь случайно употребить с другим алкоголем. Определить его непросто, но обычно в коммерческих продуктах брожения он есть лишь в следовых количествах. Домашнее сбраживание или покупка паленых алкогольных напитков в этом смысле опасны. Метанол смертоносен, потому что при попадании в организм превращается в метановую (муравьиную) кислоту - вещество, ассоциирующееся с муравьиными укусами. В 2013 году трое австралийцев умерли от метанолового отравления, выпив домашней граппы. Как ни парадоксально, лечить метаноловое отравление можно этанолом - приемом внутрь.
Лактобактерии
В йогурте и сыре бактерии превращают сахар, содержащийся в молоке (лактозу), в молочную кислоту. Микроорганизмы, от которых зависит это превращение, называются лактобактериями, и для пищевой ферментации мы их применяем не одну тысячу лет. Похожее преобразование происходит в мышцах, когда они перерабатывают сахар без доступа кислорода. Накопление молочной кислоты провоцирует болезненное жжение в натруженных мышцах.