Приготовление пищи с использованием тепла

Введение

Приготовление пищи с использованием тепла – это процесс обработки продуктов питания посредством нагревания.

Кулинария, также известная как кулинарное искусство, представляет собой искусство, науку и ремесло использования тепла для улучшения вкуса, усвояемости, питательности или безопасности продуктов. Методы и ингредиенты, используемые в кулинарии, значительно различаются: от жарки на открытом огне до использования электрических плит и выпечки в различных типах печей, что отражает местные условия. Кулинария является неотъемлемой частью всех человеческих обществ и культурным универсалией. Разнообразие кулинарных техник также зависит от уровня мастерства и подготовки поваров. Приготовление пищи осуществляется как людьми в домашних условиях, так и профессиональными поварами и шеф-поварами в ресторанах и других предприятиях общественного питания. Обработка пищи теплом или огнем – это уникальная для человека деятельность. Археологические данные свидетельствуют об использовании огня для приготовления пищи как минимум 300 000 лет назад, хотя некоторые исследователи предполагают, что люди начали готовить пищу до 2 миллионов лет назад. Развитие сельского хозяйства, торговли и транспорта между различными цивилизациями предоставило поварам доступ к новым ингредиентам. Новые изобретения и технологии, такие как создание керамической посуды для хранения и кипячения воды, расширили кулинарные возможности. Некоторые современные повара применяют передовые научные методы для дальнейшего улучшения вкусовых качеств блюд.

История

Филогенетический анализ предполагает, что ранние гоминиды могли начать использовать приготовление пищи от 1 до 2 миллионов лет назад. Повторный анализ обгоревших фрагментов костей и растительного пепла из пещеры Вондерверк в Южной Африке предоставил доказательства контроля над огнем ранними людьми уже 1 миллион лет назад. В своей основополагающей работе «Поймать огонь: как приготовление пищи сделало нас людьми» Ричард Врангем предположил, что эволюция двуногости и большой объем мозга означали, что ранний Homo habilis регулярно готовил пищу. Однако, однозначные свидетельства контролируемого использования огня в археологических находках датируются 400 000 годом до нашей эры, спустя долгое время после Homo erectus. Археологические свидетельства, датируемые 300 000 лет назад, в виде древних очагов, земляных печей, обожженных костей животных и кременя, обнаружены по всей Европе и на Ближнем Востоке. Самые древние свидетельства (по нагретым зубам рыб из глубокой пещеры) контролируемого использования огня для приготовления пищи архаичными людьми датируются примерно 780 000 лет назад. Антропологи полагают, что широкое распространение костров началось около 250 000 лет назад, когда впервые появились очаги. Недавно сообщалось, что возраст древнейших очагов составляет не менее 790 000 лет. Обмен между Старым и Новым Светом в период Колумбийского обмена оказал влияние на историю кулинарии. Перемещение через Атлантику из Нового Света таких продуктов, как картофель, помидоры, кукуруза, бобы, перец, чили, ваниль, тыква, маниок, авокадо, арахис, пекан, кешью, ананас, черника, подсолнечник, шоколад, кабачки и цуккини, оказало глубокое воздействие на кухню Старого Света. Перемещение через Атлантику из Старого Света таких продуктов, как крупный рогатый скот, овцы, свиньи, пшеница, овес, ячмень, рис, яблоки, груши, горох, нут, зеленая фасоль, горчица и морковь, также изменило кулинарию Нового Света. В 17-м и 18-м веках еда была классическим маркером идентичности в Европе. В 19-м веке, в «эпоху национализма», кухня стала определяющим символом национальной идентичности. Промышленная революция привела к массовому производству, массовому маркетингу и стандартизации продуктов питания. На фабриках перерабатывали, сохраняли, консервировали и упаковывали широкий ассортимент продуктов, а обработанные зерновые быстро стали характерной чертой американского завтрака. В 1920-х годах появились методы заморозки, столовые и рестораны быстрого питания.

Phylogenetic analysis suggests that early hominids may have adopted cooking 1 million to 2 million years ago. Re analysis of burnt bone fragments and plant ashes from the Wonderwerk Cave in South Africa has provided evidence supporting control of fire by early humans by 1 million years ago. In his seminal work Catching Fire: How Cooking Made Us Human, Richard Wrangham suggested that evolution of bipedalism and a large cranial capacity meant that early Homo habilis regularly cooked food. However, unequivocal evidence in the archaeological record for the controlled use of fire begins at 400,000 BCE, long after Homo erectus. Archaeological evidence from 300,000 years ago, in the form of ancient hearths, earth ovens, burnt animal bones, and flint, are found across Europe and the Middle East. The oldest evidence (via heated fish teeth from a deep cave) of controlled use of fire to cook food by archaic humans was dated to ~780,000 years ago. Anthropologists think that widespread cooking fires began about 250,000 years ago when hearths first appeared. Recently, the earliest hearths have been reported to be at least 790,000 years old. Communication between the Old World and the New World in the Columbian Exchange influenced the history of cooking. The movement of foods across the Atlantic from the New World, such as potatoes, tomatoes, maize, beans, bell pepper, chili pepper, vanilla, pumpkin, cassava, avocado, peanut, pecan, cashew, pineapple, blueberry, sunflower, chocolate, gourds, and squash, had a profound effect on Old World cooking. The movement of foods across the Atlantic from the Old World, such as cattle, sheep, pigs, wheat, oats, barley, rice, apples, pears, peas, chickpeas, green beans, mustard, and carrots, similarly changed New World cooking. In the 17th and 18th centuries, food was a classic marker of identity in Europe. In the 19th century "Age of Nationalism", cuisine became a defining symbol of national identity. The Industrial Revolution brought mass production, mass marketing, and standardization of food. Factories processed, preserved, canned, and packaged a wide variety of foods, and processed cereals quickly became a defining feature of the American breakfast. In the 1920s, freezing methods, cafeterias, and fast food restaurants emerged.

Ингредиенты

Большинство ингредиентов в кулинарии происходят из живых организмов. Овощи, фрукты, злаки и орехи, а также травы и специи – это продукты растений, в то время как мясо, яйца и молочные продукты – продукты животного происхождения. Грибы и дрожжи, используемые в выпечке, относятся к царству грибов. Повара также используют воду и минералы, такие как соль. Также могут использоваться вино или крепкие спиртные напитки. Натуральные ингредиенты содержат различное количество молекул, называемых белками, углеводами и жирами. Они также содержат воду и минералы. Приготовление пищи связано с изменением химических свойств этих молекул.

Углеводы

Углеводы включают в себя обычный сахар, сахарозу (столовый сахар), дисахарид, а также такие простые сахара, как глюкоза (получаемая при ферментативном расщеплении сахарозы) и фруктоза (содержащаяся во фруктах), и крахмалы, извлеченные из таких источников, как зерновая мука, рис, маранта и картофель. Взаимодействие тепла и углеводов – процесс сложный. Длинноцепочечные сахара, такие как крахмал, склонны расщепляться на более легкоусвояемые простые сахара. Если сахара нагреваются до полного удаления воды кристаллизации, начинается карамелизация: сахар подвергается термическому разложению с образованием углерода и других продуктов распада, формирующих карамель. Подобным образом, нагревание сахаров и белков вызывает реакцию Майяра, базовую технологию усиления вкуса. Эмульсия крахмала с жиром или водой при умеренном нагревании может загустить блюдо. В европейской кухне для загущения жидкостей при приготовлении тушеных блюд или соусов используется смесь сливочного масла и муки, называемая ру. В азиатской кухне аналогичный эффект достигается при использовании смеси рисового или кукурузного крахмала и воды. Эти методы основаны на свойствах крахмалов, которые в процессе приготовления образуют простые муцилистые сахара, вызывающие привычное загущение соусов. Однако при дальнейшем нагревании это загущение разрушается.

Жиры

К видам жиров относятся растительные масла, продукты животного происхождения, такие как сливочное масло и смалец, а также жиры из зерновых, включая кукурузное и льняное масла. Жиры используются в кулинарии и выпечке для различных целей. При приготовлении жареного риса, жареного сыра или блинов сковороду или гриль часто смазывают жиром или маслом. Жиры также используются в качестве ингредиента в выпечке, такой как печенье, торты и пироги. Жиры могут нагреваться до температур выше точки кипения воды и часто используются для передачи тепла другим ингредиентам, например, при жарке, фритюре или тушении. Жиры используются для придания вкуса пище (например, сливочное масло или жир от бекона), предотвращения прилипания продуктов к посуде и создания желаемой текстуры. Жиры – одна из трех основных групп макронутриентов в рационе человека, наряду с углеводами и белками, и основные компоненты распространенных продуктов питания, таких как молоко, сливочное масло, говяжий жир, смалец, соленое сало и растительные масла. Они являются основным и концентрированным источником пищевой энергии для многих животных и выполняют важные структурные и метаболические функции в большинстве живых организмов, включая запасание энергии, водонепроницаемость и теплоизоляцию. Человеческий организм способен производить необходимое количество жира из других пищевых ингредиентов, за исключением нескольких незаменимых жирных кислот, которые необходимо получать с пищей. Пищевые жиры также являются носителями некоторых ароматических и вкусовых веществ, а также витаминов, не растворимых в воде.

Белки

Съедобный животный материал, включая мышцы, субпродукты, молоко, яйца и яичные белки, содержит значительное количество белка. Почти вся растительная материя (в частности, бобовые и семена) также содержит белки, хотя обычно в меньших количествах. Грибы обладают высоким содержанием белка. Любой из этих продуктов может быть источником незаменимых аминокислот. При нагревании белки денатурируют (разворачиваются) и изменяют текстуру. Во многих случаях это приводит к тому, что структура материала становится мягче или более рыхлой – мясо становится приготовленным, более рыхлым и менее эластичным. В некоторых случаях белки могут образовывать более жесткие структуры, такие как коагуляция альбумина в яичных белках. Образование относительно жесткой, но гибкой матрицы из яичного белка является важным компонентом при выпечке тортов, а также лежит в основе многих десертов на основе безе.

Вода

Приготовление пищи часто включает в себя воду и жидкости на водной основе. Их можно добавлять, чтобы покрыть продукты, которые готовятся (обычно для этого используют воду, бульон или вино). Альтернативно, сами продукты могут выделять воду. Популярный способ усилить вкус блюд – сохранять жидкость для использования в других рецептах. Жидкости настолько важны в кулинарии, что название метода приготовления часто зависит от способа их сочетания с продуктами, как, например, при приготовлении на пару, тушении, варке, бразировании и бланшировании. Нагревание жидкости в открытой посуде приводит к быстрому испарению, которое концентрирует оставшийся вкус и ингредиенты; это важнейший элемент как тушения, так и приготовления соусов.

Витамины и минералы

Витамины и минералы необходимы для нормального обмена веществ, а то, что организм не может вырабатывать самостоятельно, должно поступать из внешних источников. Витамины содержатся в различных продуктах, включая свежие фрукты и овощи (витамин С), морковь, печень (витамин А), зерновые отруби, хлеб, печень (витамины группы В), масло из печени трески (витамин D) и свежие зеленые овощи (витамин К). Многие минералы также необходимы в небольших количествах, в том числе железо, кальций, магний, хлорид натрия и сера, а также в очень малых количествах – медь, цинк и селен. Микроэлементы, минералы и витамины во фруктах и овощах могут разрушаться или вымываться при термической обработке. Витамин С особенно склонен к окислению во время приготовления и может быть полностью разрушен при длительном кипячении. Биодоступность некоторых витаминов, таких как тиамин, витамин B6, ниацин, фолиевая кислота и каротиноиды, повышается при приготовлении пищи, поскольку они высвобождаются из структуры растительных тканей. Бланширование или приготовление овощей на пару позволяет минимизировать потерю витаминов и минералов при готовке.

Загрязнение воздуха в помещениях

По состоянию на 2021 год более 2,6 миллиарда человек готовят пищу на открытом огне или с использованием неэффективных плит, работающих на керосине, биомассе и угле. Эти способы приготовления пищи используют топливо и технологии, которые приводят к высокому уровню загрязнения воздуха в помещениях и являются причиной 3,8 миллиона преждевременных смертей ежегодно. Среди этих смертей 27% обусловлены пневмонией, 27% – ишемической болезнью сердца, 20% – хронической обструктивной болезнью легких, 18% – инсультом и 8% – раком легких. Женщины и маленькие дети страдают непропорционально сильно, поскольку проводят больше всего времени вблизи очага.

Безопасность пищевых продуктов

Приготовление пищи может предотвратить многие пищевые отравления и заболевания, которые в противном случае возникли бы при употреблении сырой пищи. При использовании тепла в процессе приготовления пищи, оно может уничтожать или инактивировать вредные микроорганизмы, такие как бактерии и вирусы, а также различных паразитов, например, ленточных червей и Toxoplasma gondii. Пищевые отравления и другие заболевания, вызванные употреблением недоваренной или плохо приготовленной пищи, могут быть вызваны бактериями, такими как патогенные штаммы Escherichia coli, Salmonella typhimurium и Campylobacter, вирусами, такими как норовирусы, и простейшими, такими как Entamoeba histolytica. Бактерии, вирусы и паразиты могут попадать в организм через салаты, сырое или недостаточно прожаренное мясо, а также некипяченую воду. Стерилизующий эффект приготовления пищи зависит от температуры, времени приготовления и используемой технологии. Некоторые бактерии, вызывающие порчу продуктов, такие как Clostridium botulinum или Bacillus cereus, способны образовывать споры, которые выживают при кипячении, а затем прорастают и размножаются после охлаждения пищи. Это делает повторный разогрев приготовленной пищи небезопасным. Приготовление пищи повышает усвояемость многих продуктов, которые в сыром виде несъедобны или ядовиты. Например, сырые злаки трудно перевариваются, а сырая или неправильно приготовленная фасоль содержит фитогемагглютинин, который токсичен, но инактивируется при варке не менее десяти минут. Безопасность пищевых продуктов зависит от правильной подготовки, обработки и хранения. Бактерии, вызывающие порчу продуктов, активно размножаются в температурном диапазоне "опасной зоны" от , поэтому пищу не следует хранить в этом диапазоне. Мытье рук и поверхностей, особенно при работе с разными видами мяса, а также раздельное хранение сырых и приготовленных продуктов для предотвращения перекрестного загрязнения – важные правила при приготовлении пищи. На пластиковых разделочных досках бактерии могут размножаться медленнее, чем на деревянных. Мытье и дезинфекция разделочных досок, особенно после контакта с сырым мясом, птицей или морепродуктами, снижает риск загрязнения. Однако исследования показали, что в случае каротиноидов, их усвоение из приготовленных овощей выше, чем из сырых. Хотя были проведены некоторые исследования о потенциальном благотворном воздействии сульфорафана на организм, нет убедительных доказательств его эффективности при лечении заболеваний человека. Министерство сельского хозяйства США исследовало содержание 16 витаминов, 8 минералов и алкоголя в примерно 290 продуктах, приготовленных различными способами.

Cooking can prevent many foodborne illnesses that would otherwise occur if raw food is consumed. When heat is used in the preparation of food, it can kill or inactivate harmful organisms, such as bacteria and viruses, as well as various parasites such as tapeworms and Toxoplasma gondii. Food poisoning and other illness from uncooked or poorly prepared food may be caused by bacteria such as pathogenic strains of Escherichia coli, Salmonella typhimurium and Campylobacter, viruses such as noroviruses, and protozoa such as Entamoeba histolytica. Bacteria, viruses and parasites may be introduced through salad, meat that is uncooked or done rare, and unboiled water. The sterilizing effect of cooking depends on temperature, cooking time, and technique used. Some food spoilage bacteria such as Clostridium botulinum or Bacillus cereus can form spores that survive boiling, which then germinate and regrow after the food has cooled. This makes it unsafe to reheat cooked food more than once. Cooking increases the digestibility of many foods which are inedible or poisonous when raw. For example, raw cereal grains are hard to digest, while kidney beans are toxic when raw or improperly cooked due to the presence of phytohaemagglutinin, which is inactivated by cooking for at least ten minutes at
Food safety depends on the safe preparation, handling, and storage of food. Food spoilage bacteria proliferate in the "Danger zone" temperature range from , food therefore should not be stored in this temperature range. Washing of hands and surfaces, especially when handling different meats, and keeping raw food separate from cooked food to avoid cross contamination, are good practices in food preparation. Foods prepared on plastic cutting boards may be less likely to harbor bacteria than wooden ones. Washing and disinfecting cutting boards, especially after use with raw meat, poultry, or seafood, reduces the risk of contamination. However, research has shown that in the specific case of carotenoids a greater proportion is absorbed from cooked vegetables than from raw vegetables. Although there has been some basic research on how sulforaphane might exert beneficial effects in vivo, there is no high quality evidence for its efficacy against human diseases. The United States Department of Agriculture has studied retention data for 16 vitamins, 8 minerals, and alcohol for approximately 290 foods across various cooking methods.

Карциногены

В эпидемиологическом анализе, проведенном Ричардом Доллом и Ричардом Пето в 1981 году, было установлено, что диета является причиной значительного процента случаев рака. Исследования показывают, что около 32% смертей от рака можно было бы предотвратить, изменив рацион питания. Некоторые из этих видов рака могут быть вызваны канцерогенами, образующимися в пище в процессе приготовления, хотя часто бывает трудно определить конкретные компоненты диеты, повышающие риск развития рака. Ряд исследований, опубликованных после 1990 года, указывают на то, что приготовление мяса при высоких температурах приводит к образованию гетероциклических аминов (ГЦА), которые, как считается, увеличивают риск рака у людей. Исследователи Национального института рака обнаружили, что у людей, употреблявших говядину с кровью или средней прожарки, риск развития рака желудка был менее чем в три раза ниже, чем у тех, кто ел говядину средней или полной прожарки. Хотя полный отказ от мяса или употребление его в сыром виде – единственные способы полностью избежать ГЦА в мясе, Национальный институт рака утверждает, что приготовление мяса при более низкой температуре приводит к образованию "пренебрежимо малого" количества ГЦА. Кроме того, предварительное приготовление мяса в микроволновой печи может снизить содержание ГЦА на 90%, сокращая время, необходимое для его приготовления при высокой температуре. Запекание, жарка на гриле или обжаривание продуктов, особенно крахмалистых, до образования поджаристой корочки приводит к образованию значительных концентраций акриламида. Это открытие, сделанное в 2002 году, вызвало международную обеспокоенность в области здравоохранения. Однако последующие исследования показали, что акриламид в подгоревшей или хорошо прожаренной пище вряд ли вызывает рак у людей; Cancer Research UK характеризует утверждение о том, что подгоревшая пища вызывает рак, как "миф".

Научные аспекты

Научное изучение кулинарии получило название молекулярная гастрономия. Это поддисциплина пищевой науки, изучающая физические и химические превращения, происходящие в процессе приготовления пищи. Значительный вклад внесли ученые, повара и авторы, такие как Эрве Тис (химик), Николас Курти (физик), Питер Бархам (физик), Гарольд Макги (автор), Ширли Корриер (биохимик, автор), Роберт Волк (химик, автор). Она отличается от применения научных знаний к приготовлению пищи, которое называется "молекулярной кулинарией" (для техники) или "молекулярной кухней" (для кулинарного стиля), и представлено такими шеф-поварами, как Раймонд Блан, Филипп и Кристиан Контичини, Ферран Адрия, Хестон Блюменталь, Пьер Ганьер. Ключевыми химическими процессами в кулинарии являются гидролиз (в частности, бета-элиминирование пектинов при термической обработке растительных тканей), пиролиз и реакции гликации, ошибочно именуемые реакциями Майяра. Приготовление пищи с использованием тепла зависит от множества факторов: удельной теплоемкости объекта, теплопроводности и (возможно, наиболее важного) разницы температур между двумя объектами. Термическая диффузия – это комбинация удельной теплоемкости, теплопроводности и плотности, определяющая время, необходимое пищевому продукту для достижения определенной температуры.

Домашняя и коммерческая кухня

Домашняя кухня традиционно была неформальным процессом, осуществляемым дома или у общего костра, и ею могут наслаждаться все члены семьи, хотя во многих культурах основная ответственность за это лежит на женщинах. Приготовление пищи часто происходит и за пределами жилых помещений, например, в ресторанах или школах. Пекарни были одной из первых форм приготовления пищи вне дома, и в прошлом пекарни часто предлагали своим клиентам приготовление блюд из принесенной ими посуды в качестве дополнительной услуги. В настоящее время широко распространено фабричное производство продуктов питания, многие продукты выпускаются в виде "готовых к употреблению" и "готовых к приготовлению", производятся и готовятся на фабриках, а домашние повара используют смесь продуктов собственного приготовления и фабричных для создания блюд. Было установлено, что питательная ценность коммерчески приготовленных продуктов ниже, чем у домашних. Домашние блюда, как правило, полезнее, содержат меньше калорий, насыщенных жиров, холестерина и натрия на калорию, при этом обеспечивая большее количество клетчатки, кальция и железа. Ингредиенты также закупаются напрямую, что позволяет контролировать их подлинность, вкус и питательную ценность. Следовательно, более высокое качество питания домашних блюд может играть роль в профилактике хронических заболеваний. Когортные исследования пожилых людей, проводившиеся в течение 10 лет, показывают, что у взрослых, готовящих себе еду, значительно ниже смертность, даже с учетом влияющих факторов. "Домашняя кухня" часто ассоциируется с комфортной едой, а некоторые коммерчески произведенные продукты и ресторанные блюда рекламируются или упаковываются как "домашние", независимо от их фактического происхождения. Эта тенденция началась в 1920-х годах и объясняется тем, что жители городских районов США хотели домашней еды, несмотря на то, что их плотный график и небольшие кухни затрудняли приготовление пищи.