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蛋清混入蛋黄就打发不起来?全蛋打发呢?蛋清,蛋黄,全蛋,奶油等发泡打发原理科学解析!

泡沫的形成说白了就是乳化过程。你可能听说过制作戚风蛋糕时,制作蛋黄糊的油和水要充分搅拌,其实不用搅拌也行,因为后面加入的面粉也起到乳化作用。为什么面粉也可以起到乳化作用,因为乳化的本质就是讲两种本来不相溶的液体或者物质混合在一起,形成一个稳定状态的物体的过程。蛋黄之所以可以乳化水和油因为蛋黄里面有卵磷脂Lecithin,这东西就像洗洁精一样,有所谓的亲水端和疏水端,一头连接水一头连接油,然后就可以把油和水结合起来,形成稳定物质。我猜这是初中知识吧,应该人人都知道。那么面粉为什么也能乳化呢?换句话说你完全可以不搅拌油和水,直接加入面粉,最后也能形成面糊。因为面粉溶到水里后里面的各种蛋白质分子会强行锁住水和油,使得水和油被分散成小液滴之后无法再融合到一起,于是就稳定了。同理还有打苹果汁,直接用搅拌机打不过滤的话,苹果汁最后会分层,喝起来会有渣的感觉,但是加入浓稠的牛油果之后便形成稳定的液体,原因在于牛油果的粘稠分散了苹果的纤维。如果你打过苹果汁,又打过苹果加牛油果的奶昔,你就知道我在说什么了。

说了那么多,这跟泡沫有什么关系。有!起泡的原理或者说本质就是乳化过程。而且是空气和液体的乳化过程,换句话说就是把空气和液体这两者不相溶的物质混合成一种相对稳定的物质。(油和水的乳化只是乳化的一种)

所有泡沫的形成就是一种乳化过程,这包括几个条件:

第一,要有外力施加,泡沫形成需要做功。

第二,要降低表面张力,否则形成的泡沫会被表面张力”压垮”。表面张力取决于分子的性质,包括化学键,氢键,分子极性等。我不是化学家,关于这个知识就此打住。

第三,泡沫形成的速度要快于泡沫破灭的速度。这取决于第二的表面张力以外,还有液体的黏性(viscosity),越低的表面张力,越高的黏性,泡沫破灭越慢。

所以说,要形成泡沫无非就是降低液体表面张力以及提高他们的黏性。这怎么做到呢?从降低表面张力来讲,很重要的是要加入乳化剂,这里的乳化剂又多指界面活性剂。

我们一个一个说。先说鸡蛋里面的蛋白。

蛋白打发原理

蛋白打发不需要额外的乳化剂,因为它自己就有,这便是里面的蛋白质。接下来就是蛋白质如何乳化蛋清中的水分(蛋清含水8成以上,所以你在配方里加入一个鸡蛋也等于加入不少水分)和空气了。这个过程在On Food and Cooking这本神书里写得很清楚。在外力的施加下蛋清里面的蛋白质就会展开(别忘了蛋白质有各种肽链折叠而成,现在就是他们展开了)。这些展开的蛋白质相互缠绕,在空气泡泡和水的那一层膜那里,形成了一个壁垒的作用,加固了空气和水的那层膜,使得泡沫可以形成且稳定。如图所示

下面说一下有助于蛋白霜稳定的物质。

其一,加入增加粘度或者能够增加蛋白霜结构的物质,最常见的就是面粉,淀粉,巧克力等。

其二,加入的物质能防止蛋白键过度结合。蛋白质之间有很多化学键,蛋白质展开,化学键结合有助于蛋白的稳定,但是如果他们过度结合,反而会结成一块一块影响稳定。所以要防止它们过度结合,这里不得不提蛋白里面的S-H键(s是硫,h是氢)。蛋白里的S-H趋向于分离,并且S喜欢和另一个S结合,形成S-S,然后会影响蛋白霜的稳定。这里有两个方法,第一用铜制锅打发,因为铜能跟硫键结合,从而防止两个硫键结合。第二就是加酸。加酸等于增加H离子,使得S很难摆脱跟H的结合。这就是为什么打发蛋白要加入柠檬汁或者塔塔粉。一个蛋白通常加入2ml柠檬汁或者0.5g塔塔粉。

那么糖呢?糖拿出来单独讲。你经常听说糖既会阻止打发又会增加蛋白霜的强度,这是对的。过早的加入糖会延长打发时间,因为糖会跟蛋白先连接,使得蛋白质难以展开。糖同时会影响最终打发的容量,因为糖水过于粘稠,使得打发难以进行。但是另一方面,糖增加了液体的黏性,使得泡沫更难破灭,并且糖能hold住水分,进一步防止破灭。烘焙过后,水分蒸发,糖就会干化,形成糖丝加固蛋糕的结构(就像棉花糖)。所以,糖要分几步加,不可以一开始就加,这是真的。

蛋黄打发原理

下面讲蛋黄。蛋黄也是可以打发的,只是你不知道而已。蛋黄打发需要借助一些帮助。

蛋黄里有充分的乳化剂,有充分的各种蛋白质,但是单纯的蛋黄很难打发到蛋白的程度。原因在于水太少了。虽然蛋黄含水量也有蛋清的一半,但是绝大部分都是结合水,所以缺少水分的蛋黄就无法形成泡泡圈(泡泡圈的那个圈由水分形成的)。往蛋黄里面加入一些水,蛋黄就能打发得很好,但是不稳定。为什么?因为蛋黄里的蛋白质比较顽固,就算你拼命打他也不能展开。于是法国人发明了Sabayon方法,往蛋黄里加入同等蛋黄质量的糖,水分,最重要的是要去隔水加热到50度左右,蛋黄里的蛋白质便展开了。但是要注意蛋黄的打发的容量是不及蛋清的,所以涉及蛋黄打发或者全蛋打发的蛋糕的膨胀程度都不及蛋清打发的蛋糕,比如戚风蛋糕。

现在问题来了,蛋黄和蛋白都能打发,为什么常说蛋清打发要无水,无油,无蛋黄?

先说无水。其实可以有水,蛋清里有八成的水,要是有一些小水滴那当然无碍,太多水就不行因为会稀释蛋清。事实上,我见过有书说要是你用的蛋清特别粘稠,比如新鲜的鸡蛋,那么你还可以加一些水。

那么油呢?因为油是不溶于水的,你打发的时候油分子扩散到泡沫壁上,加之蛋清里对油起作用的乳化剂较少,油就会隔开蛋白形成的墙,导致泡沫不稳定。但是,有一些油,包括有一些洗洁精的成分不会影响蛋清打发,所以不需要杞人忧天,一般情况下没有肉眼可见的油就可以。

蛋黄呢?蛋黄跟油或者洗洁精一样,蛋黄里面的乳化剂会在泡沫壁上挤开蛋清蛋白,所以会形成不稳地结构(就是把蛋清蛋白的位置抢了)。少量蛋黄不会影响,但是多那么几滴蛋黄就不行了(但不是说不能打发,而是变成全蛋打发那样)。

有国外网友尝试将蛋黄和油分别加入蛋清中,结果显示少量的话两者都没有问题。连接在此大家可以去看点击查看

但是这还是留下一个疑问,蛋清和蛋黄都能打发,尤其是蛋黄含有充分的乳化剂和蛋白,怎么这两个放在一起就不行了呢。根据另外一本神书Modernist Cuisine,里面说两种以上的泡沫乳化剂在一起可能会不起作用,还不如一种。

这又引发另一个问题了,全蛋打发怎么回事?全蛋打发应用于海绵蛋糕,就是把整个鸡蛋一起打发。这里的原理我没有看到相关资料,所以一下只是猜测,如果你知道可以评论告诉我。首先因为蛋黄的卵磷脂,蛋清里面的蛋白算是失效或者效果大减,此时起到打发作用的可能是蛋黄的卵磷脂作为一种界面活性剂(我后面还会讲界面活性剂的作用),对水和空气起到乳化作用,就像你往水里面加入洗洁精,原本不起泡的水随便搅搅就气泡了。当然蛋黄和蛋清应该还是会起到稳定作用的。

说到这,鸡蛋的事算是说完了。总结一下就是,泡沫形成需要乳化剂,乳化剂就是能把空气和水混合的物质,其中乳化剂的重要作用是降低水的表面张力。你可以看到,蛋清里起到乳化剂作用的是蛋白质,蛋黄里起到这个作用的是蛋白质和卵磷脂。

除了蛋白质,能起到乳化效果的物质还有界面活性剂(比如洗洁剂,卵磷脂)和脂肪。

补充一个靠蛋白质起泡的——奶泡,奶泡的稳定依靠牛奶里面的蛋白质。

接着我会先说脂肪乳化效果,最后说界面活性剂。

淡奶油打发原理

脂肪的乳化效果大名鼎鼎的就是淡奶油打发!当你用外力打发的时候,里面原本是小液滴状分散在奶油各个地方的脂肪便会和别的脂肪联合起来最后形成一道坚固的墙,把泡泡围住,这样泡沫就稳定了。如下图

在电子显微镜下,左图可以看到很多脂肪小液滴围住气泡,有图的脂肪液滴已经联合到一起,形成了一股墙。

最后肯定有人会问:为什么淡奶油和蛋清会打发过度?基本上就是成也萧何,败也萧何。淡奶油中相互联结的脂肪球因为过度打发而过度联结,导致过多脂肪球聚集在一起,挤出起泡。要是继续打发,脂肪球会破裂,里面的脂肪分离出来,会聚成黄色固体,这就是黄油。蛋清中打发过度是因为展开的蛋白质相互连接过于紧密,挤出水分,泡沫破裂。连接的原因无非就是蛋白的亲水端疏水端同性相连,或者硫键相连,或者分子中带正负电的部分相吸。总之这两者只能适度打发。

化学打发方法和原理

最后,我们来说界面活性剂(或者表面活性剂)。最常见的界面活性剂就是洗洁精,加入到水中后就会起泡。如果你对分子料理感兴趣,你会发现他们制造泡沫的其中一种方法是加入卵磷脂Lecithin,一般是大豆卵磷脂。比如加入到酱油中,然后搅打形成泡沫。

三文鱼配上酱油泡沫

这里的卵磷脂在蛋黄中大量存在,卵磷脂作为界面活性剂还有另一个用途便是将油和水混合,最常见的便是蛋黄酱/美乃滋的做法,将蛋黄,油和柠檬混合。

所以,当时我感到很困惑,经常看到书上说起泡要乳化,乳化作用不是油和水的混合吗?还有蛋清是怎么打发的?蛋黄是怎么打发的,蛋黄里的卵磷脂又有什么作用。单独油可以起泡吗?水呢?只能加入鸡蛋才能起泡?

显然,前面用了大片篇幅解决了以上不少问题。

基本上,回到这篇文章最开始,我说最重要的便是降低表面张力,而界面活性剂就是干这种事。界面活性剂一头的亲水端连接水,一头疏水端只好接触空气。大概像图那样吧。

这些界面活性剂就会使得泡泡的表面能以一层分子紧密排列的形式存在,同时降低了表面张力,泡泡就可以形成了。

水加入洗洁精肯定可以,那么把洗洁精加入油里面呢?我之所以有这个想法是因为没见过油可以起泡的,当学习到这个知识后,我觉得如果把界面活性剂加入到油中,他们应该会和水一样起泡,只不过洗洁精是疏水端连接油,亲水端连接空气罢了。试了一下,直接把洗洁精加入油中搅打,没有卵用啊!!!查了一下油的表面张力比水低,粘度比水高,原则上比水更容易形成泡泡才对啊!

直到我看到这本书

Foam Engineering: Fundamentals and Applications edited by Paul Stevenson

里面提到界面活性剂在油性液体中的效果将大打折扣。

于是我往油里加入一些水,然后打发,竟然出现泡沫了。为什么稍微加一些水就可以?可能是界面活性剂先乳化水和油,然后因为活性剂对水和空气的乳化效果好,所以界面活性剂连着油和水一起形成了泡泡。相当于油水混合物在界面活性剂的帮助下形成了表面张力小且粘度合适的混合液,所以便可以生泡。

在这里,所有有关知识已经讲完,这便是发泡打发的常见产生办法。可见就算没有加入烘焙中常见的鸡蛋,哪怕是纯水,也能用适当方法发泡。

所以脑洞大开的你可能会想到,有没有可能纯水加乳化剂,然后搅打发泡,然后加入面粉和糖来加固结构,然后拿去烘焙,最后得到一个没有任何鸡蛋成分的蛋糕??(不要提用泡打粉或者小苏打粉做的蛋糕,那种的蓬松原理不同,是靠化学反应生成二氧化碳达到蓬松的)

当然有!不过人家不会拿纯水这种没有味道的东西做。在Modernist Cuisine中就展示了用吉利丁(结构增强作用),黄原胶(乳化剂)和酱油制作的酱油泡沫云。

这口感应该很轻盈吧。

以上便是关于烘焙烹饪常用发泡打发原理的全部介绍了。

关注我便可以获得更多有关烹饪烘焙的知识。谢谢。

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