Молоко является ключевым ингредиентом в кофейнях по всему миру, а также и в торговых автоматах. Гладкая и блестящая пена делает молочные напитки на основе эспрессо очень привлекательными для покупателей. Сочетание шелковистого молока с кофе помогло популяризировать кофе во всем мире. Давайте подробнее рассмотрим химический состав молока и все изменения, которые происходят при нагревании и вспенивании, в этой статье, любезно предоставленной The Coffee Knowledge Hub.

Молоко состоит из трех основных групп ингредиентов: белков, жиров и углеводов или, проще говоря, сахаров. Каждый компонент играет достаточную роль в образовании пены, аромата и вкуса.

Белки в основном отвечают за образование и стабильность молочной пены. Однако следует иметь в виду, что в натуральном молоке есть две основные группы белков — сывороточные белки и казеины, и мы собираемся сосредоточиться в основном на «сыворотках», потому что казеины из-за своей мицеллярной структуры более устойчивы к температуре. Напротив, сывороточные белки, а именно лактоглобулин и лактальбумин, присутствуют в молоке в виде высокоорганизованных глобул.

Благодаря своей структуре они чувствительны к высоким температурам, которые вызывают денатурацию сывороточных белков. Денатурация — это процесс, при котором белок теряет свою первоначальную структуру и свойства в экстремальных условиях, таких как нагревание или изменение уровня pH.

Как сывороточный протеин приводит к образованию пены?

Итак, что происходит, когда бариста вспенивает натуральное молоко? Молоко, используемое в кофейнях, должно соответствовать правилам безопасности. Для этого производители подвергают сырое молоко термической обработке, что делает его микробиологически безопасным.

Пастеризация и ультравысокотемпературная обработка, или просто УВТ, — два основных процесса, которые делают натуральное молоко безопасным для потребления человеком. Однако УВТ подразумевает более сильное нагревание, которое вызывает серьезные изменения в структуре сывороточного белка. На этом этапе бариста решает, какой тип молока он хотел бы использовать в кофейне, учитывая, что пастеризованное молоко, естественно, содержит больше сывороточных белков, доступных для стабилизации пены.

Белки молочной сыворотки имеют амфифильную структуру. Это означает, что молекула сывороточного протеина, например лактоглобулина, в воде будет одновременно гидрофильной (будет «любить» воду) и гидрофобной («ненавидеть» воду). Это происходит потому, что молекулы белков молочной сыворотки содержат аминокислоты как с гидрофобными, так и с гидрофильными радикалами.

Радикал — это часть белковой молекулы, которая позволяет аминокислотам отличать одну от другой. Некоторые радикалы растворимы в воде, а некоторые нет. Поскольку молекулы белков содержат множество различных аминокислот, некоторые из них будут гидрофильными, а другие гидрофобными. Благодаря этому свойству белки молочной сыворотки могут связываться на поверхности пузырьков воздуха, образуя на их поверхности тонкую пленку и, таким образом, стабилизируя их. Короче говоря, сывороточные белки действуют как натуральные поверхностно-активные вещества, точно так же как и химические молекулы в бытовых моющих средствах, которые образуют пену.

Еще одно явление, которое приводит к образованию и стабилизации пены — денатурация сывороточных белков. Обычно термин денатурация белков означает потерю их исходной структуры и свойств. Денатурация может происходить в различных условиях, например, при термообработке, изменении pH, добавлении органических растворителей. В случае с кофе актуальнее всего сосредоточиться на термической обработке.

Итак, когда молоко нагревается (на производстве или позже в кофейне), высокоорганизованная третичная структура сывороточных белков начинает разворачиваться. Первоначально в структуре белка скрыты высокореактивные тиоловые группы, которые оказываются обнаженными на поверхности. Это приводит к образованию новых перекрестных соединений, что делает процесс денатурации необратимым. Температура 70 ° C — это точка, когда начинается денатурация, однако даже при 60 градусах лактоглобулин начинает реагировать с белком, обнаруженным на поверхности глобулы at, таким образом теряя свое исходное состояние.

Почему это должно быть мне интересно?

При температуре 60-65ºC, рекомендованной для приготовления капучино, начинается денатурация сывороточных белков, однако она не вызывает серьезных повреждений молекул. Вязкость молока и пены немного увеличивается, что приводит к образованию «сетки» вокруг пузырьков воздуха. Частично денатурированные белки также обладают большей поверхностной активностью.

При высоких уровнях денатурации белки в основном теряют свою первоначальную структуру, в результате чего остается меньше белков для создания стабилизирующей пленки вокруг пузырьков воздуха. Мы наблюдали подобное поведение во время наших экспериментов. Пена при температурах выше 70 ° C сухая, густая, имеет тенденцию стекать и быстрее разрушаться. Это подтверждает рекомендацию не превышать 65 градусов при приготовлении капучино.

Промышленная термообработка также влияет на структуру белка, поэтому пастеризованное и ультрапастеризованное молоко пенится по-разному. Поскольку UHT-молоко подвергается воздействию более высоких температур, белки в молочной бутылке уже не находятся в исходном состоянии. Когда бариста вспенивает ультрапастеризованное молоко с помощью пароварки, это приводит к образованию менее устойчивой пены. Следовательно, чем меньше подвергается термической обработке протеин, тем легче бариста запарить микропену.

Иногда молоко не пенится. В чем проблема?

В первую очередь, качество и состав молока сильно зависят от сезона и кормов для животных. Также существует процесс, называемый липолизом. В молоке присутствуют свободные жирные кислоты, моноглицериды и диглицериды. Эти соединения образуются при взаимодействии бактерий или ферментов с молочными жирами (пастеризованное молоко не стерильно, поэтому могут быть обнаружены непатогенные бактерии). Если в молоке присутствует много из этих соединений, они будут дестабилизировать пузырьки воздуха в молочной пене, поскольку пузырьки также окружены жировой пленкой, а не только белками. Это приведет к разрушению пены.

Несколько условий могут привести к липолизу: корм для коров, фаза их лактации, плохие погодные условия или плохое хранение (до термической обработки) молока на ферме. Липолиз также может происходить из-за плохого хранения уже нагретого молока; таким образом, чем дольше хранится молоко, тем хуже его пенообразующие свойства. Это может происходить с UHT-молоком, которое, например, может храниться в течение года.

Таким образом, молоко пенится из-за амфифильной природы белков молочной сыворотки, в основном -лактоглобулина и лактальбумина, и их частичной денатурации. Жиры и лактоза играют второстепенную роль в образовании пены. Мы можем успешно вспенить молоко без жиров и лактозы, но не без белков.

Связывание (абсорбция) белков на поверхности пузырьков воздуха стабилизируется. Термическая обработка вызывает многочисленные обратимые и необратимые изменения структуры белка. При высоких температурах они денатурируют, и исходная структура разворачивается. Однако, когда молоко просто не удерживает стабильную пену, это может быть результатом липолиза. Этот процесс может быть причиной того, что впервые было доказано как Flat white. Как цитирует историк Джонатан Моррис, первое задокументированное упоминание относится к кафе Мельбурна, когда свежее молоко не вспенивалось для создания пены в капучино.

Центр знаний о кофе (CKH) — это совершенно новая платформа, на которой кофейное сообщество может изучать, общаться и открывать для себя новейшие образовательные, исследования и тенденции в кофейной индустрии. Благодаря партнерству с ведущими отраслевыми поставщиками, такими как Cup of Excellence, Coffee Sensorium, CQI, SCA и другими, платформа предлагает более 30 курсов, включая научные, бизнес-навыки, навыки бариста, сенсорные навыки, обжарку и технические навыки.

CKH увеличивает доступность высококачественного образования и программ. Курсы проводятся онлайн и лично через сеть учебных центров по всему миру. CKH имеет полнофункциональную систему управления обучением (LMS), встроенную в платформу. LMS позволяет нам оптимизировать курсы, чтобы сделать их более интересными.

CKH объединяет мировое кофейное сообщество, создавая связи во всем мире кофе и развивая кофейные карьеры. На CKH вы можете найти исследования и идеи от лидеров отрасли и ученых. Вы можете читать, смотреть и слушать новости, людей и исследования, которые формируют нашу отрасль.