Замечательно то, что основы биохимии можно изучить дома, имея в распоряжении обыкновенные продукты да несколько реактивов, которые несложно найти. И совсем уж хорошо, когда исследуемые вещества настолько безопасны, что даже съедобны.
Кулинария — это прикладная химия.
Когда мы готовим пищу, мы имеем дело с химическими соединениями. Основные из них – большие органические полимеры, из которых, в том числе, состоим мы сами. Процессы, которые происходят на кухне, лежат в области soft matter science или физики мягкой материи. Это обобщающее название для исследований физики полимеров (в том числе, биологических), гелей, коллоидных систем (включая эмульсии, пены), мембран, поверхностно активных веществ.
Разбираясь в том, почему застывает желе, темнеет надкушенное яблоко, “вяжет” хурма, съёживается раскатанное тесто, и в том, как приготовить шоколадный кекс с жидкой серединкой, яйцо с коричневым белком, мороженое и заставить “смешаться” масло с водой – мы узнаем о структуре белков, ферментах, диффузии и эмульсиях. Мы начинаем видеть общее между приготовлением мороженого и солью на зимних дорогах, между хлебной коркой и варёным сгущённым молоком, между приготовлением майонеза и самоорганизацией биохимических процессов в наших клетках. Мы не просто на практике познаём основы биохимии и физики мягкой материи – мы развиваем системное мышление, потому что начинаем видеть научную основу в нашем быту и взаимосвязи, которыми всё пронизано.
На курсе “Наука и кулинария” мы будем изучать теорию и исследовать поведение пищевых молекул в экспериментах, часть из которых являются рецептами с красивым и съедобным практическим результатом. В общем, это возможность заинтересовать детей не только наукой, но и готовкой 🙂
______________
“Я считаю прискорбной характеристикой нашей цивилизации то, что, хотя мы можем измерить температуру атмосферы Венеры (и измеряем ее), нам неизвестно, что происходит внутри суфле” [Николас Курти, британский физик].
План* занятий курса «Наука и кулинария» на 1 триместр**
Тема даров осени и зимнего предпраздничного настроения. Будем говорить о растительной клетке в пище, полисахаридах, пигментах, рН, и затем — о шоколаде, сахаре, специях и чае.
Занятие 1. Текстура, вкус/аромат. Четыре основные пищевые молекулы. Зачем мы их съедаем. Незаменимые вещества пищи. Вода. Способы передачи тепла (кондукция, конвекция, излучение) и основные методы нагревания продуктов.
Практика: Обнаружение витамина С в продуктах. Плавление маршмэллоу разными способами.
Занятие 2. Растения: виртуозы химического синтеза (зачем?). Растительная клетка. Клеточная стенка.
Практика: Выделение ДНК банана. Изготовление съедобной модели растительной клетки. Распускающиеся цветы из бумаги.
Занятие 3. Сахара.
Практика: Приготовление реактива Бенедикта и количественная реакция на глюкозу. Фараонова змея из сахарной пудры и соды. Калибровка духовки по сахару. Жеоды из сахара.
Занятие 4. Полисахариды. Крахмал: клейстеризация, ретроградация, дилатантные свойства.
Практика: Выделение крахмала из картофеля. Приготовление крахмального клейстера. Реакция с йодом. Расщепление крахмала амилазой. Готовим моти — пирожные без выпечки из клейкого риса.
Занятие 5. рН и растительные пигменты. Хлорофилл, каротиноиды, антоцианы.
Практика: Выделение + бумажная хроматография пигментов из осенних листьев. Превращение хлорофилла в феофитин. Флуоресценция хлорофилла. Индикаторная бумага из красной капусты. Невидимые чернила, проявляемые куркумой.
Занятие 6. Белки. Вторичная структура. Ферменты.
Практика: Биуретовая качественная реакция на белки. Яблоко (баклажан) — тест на потемнение в разных условиях. Оксидазы и пероксидазы в кочерыжке капусты и яблоке: также ищем оптимум работы ферментов.
Занятие 7. Жиры. Горение vs клеточное дыхание. Видео с техникой безопасности горящее масло + вода. Мембраны клеток. Эмульгаторы. Экстрагирование (запах старых книг) и производство (запах арбуза, травы) ароматических молекул.
Практика: Лавовая лампа. Съедобная свеча из сливочного масла.
Занятие 8. Реакции потемнения. Реакция карамелизации — петля обратной связи. Реакция Майара.
Практика: Готовим «Сливочное пиво» из Гарри Поттера. Проявление молочных невидимых чернил.
Занятие 9. Шоколад. Кристаллические фазы какао-масла и темперирование.
Практика: Конфеты Берти-боттс с любыми вкусами.
Занятие 10. Восприятие вкуса. Танины и чай.
Практика: Чернила из чая и FeCl3. С ним же эксперимент — «химический порез». Бомбочки для чая из изомальта «ёлочные шарики».
Занятие 11 (новогоднее). Загущение с помощью гелей из длинных молекул. Агар и желатин.
Практика: «Красная икра» методом холодной сферификации. Морозные узоры из желатина. Ксерокс из желатина (напечатаем новогодние поздравления).