Теория и практика: сахар

Чем больше я работаю, тем больше ощущаю “информативный голод” относительно базовых знаний. Мы  можем делать муссы, создавать “эмульсии”, апеллировать словами “кремю”, “намелака”, “кристаллическая решетка”, но что мы на самом деле знаем обо всем этом? Сможем ли мы объяснить работу сахара в том или ином химическом процессе? Сможем ли мы заменить один вид на другой или просто уменьшив количество, сохранить достойную текстуру? Почему в одном случае у нас получается плотный крем, а в другом, когда взяли и заменили белый саха на коричневый, не получилось ничего? Почему нельзя в слепую заменить инертный сахар на глюкозу и вообще, что это такое и из чего оно делается?

Не правда ли, такой простой повседневный продукт, а вдруг столько возникает вопросов в считанные секунду.

Попробуем разобраться в некоторых химических процессах, основываясь на мой опыт и на литературу:

How Baking Works: Exploring the Fundamentals of Baking Science. By: Paula I. Figoni (2010).

The Fundamental Techniques of Classic Pastry Arts by French Culinary Institute, Judith Choate Published by Stewart, Tabori & Chang Inc (2009).

А так же Большую Советскую Энциклопедию и Wikipedia!

Са́хар — бытовое название сахарозы (12C * 11 H2O). Тростниковый и свекловичный сахар (сахарный песок, рафинад) является важным пищевым продуктом. Обычный сахар относится к углеводам, которые считаются ценными питательными веществами, обеспечивающими организм необходимой энергией. Крахмал также принадлежит к углеводам, но усвоение его организмом происходит относительно медленно. Сахароза же быстро расщепляется в пищеварительном тракте на глюкозу и фруктозу, которые затем поступают в кровоток. И хотя сахар в основном происходит из тростника и свеклы, он также может быть в других формах, например, дектрозы (кукурузный и виноградный сироп), фруктозы (левулоза), мальтозы (мальтозный сахар) и лактозы (молочный сахар).

Глюкоза обеспечивает более половины энергетических затрат организма. Нормальная концентрация глюкозы в крови поддерживается на уровне 80—120 миллиграммов сахара в 100 миллилитрах (0,08~0,12 %). Глюкоза обладает способностью поддерживать барьерную функцию печени против токсических веществ благодаря участию в образовании в печени так называемых парных серных и глюкуроновых кислот. Вот почему приём сахара внутрь или введение глюкозы в вену рекомендуется при некоторых заболеваниях печени, отравлениях.

Сахар не только делает изделия слаще, но он также сохраняет еду, карамелизирует поверхность приготовленных и испеченных продуктов, уменьшает коагуляцию в яичных смесях (продлевает “жизнь” нашим яйцам, когда мы делаем заварной или английский крем, т.е. увеличивает время и температуру нагревания до того момента, пока яйца не начнут сворачиваться) и делает тесто стабильным, пластичным. Но избыток сахара делает тесто расплывчатым и липким. При добавлении сахарного песка к муке – уменьшается способность белков этой муки к набуханию. Количество сахара в тесте может колебаться от 3% до 35% массы муки. Тесто с небольшим количеством жира и большим количеством сахара приобретает твердость, плотность.

Немного истории:

Родина сахара — Индия (др.-инд. शर्करः (śarkaraḥ IAST) «песчинка, гравий, сахар»), в русский язык это слово было заимствовано через греч. σάκχαρον[2] (сакхарон). В Европе сахар был известен ещё римлянам. Коричневые сахарные крупицы приготавливали из сока сахарного тростника и ввозили в Европу из Индии. Египет, провинция Римской империи, был посредником в торговле с Индией. Позднее сахарный тростник появился на Сицилии и в Южной Испании, но с падением Римской империи эта традиция была утрачена.

История сахара в России начинается примерно с XI—XII веков. Когда сахар впервые завезли, пробовать его могли только князь и его приближённые. Первая в России «сахарная палата» была открыта Петром I в начале XVIII века, и сырьё для сахара ввозилось из-за границы. В 1809 году стало налаживаться производство сахара из отечественного сырья — сахарной свёклы.

Среднее годовое потребление сахара на человека в Европе: середина XIX века — 2 кг, 1920 год — 17 кг, 2000-е — 37 кг.

(Wiki)

По данным Союза сахаропроизводителей России, 30% сахара во всём мире производится из сахарной свёклы, которая выращивается в промышленных масштабах в нашей стране и Европе. Оставшиеся 70% приходятся на сахарный тростник — лидерами по производству тростникового сахара являются Индия, Маврикий, Таиланд, а также Бразилия и Куба.

Кстати, один забавный факт: в США выпускается интересное лекарство в таблетках под названием Obecalp. Основным его компонентом является сахар, а назначают такие таблетки детям при несущественных жалобах на здоровье. В чем особенность этого лекарства? Прочитайте название наоборот.

Белый сахар

Белый сахар (свекольный, тросниковый), самый нам привычный, высоко очищен посредством извести (дефекация) и затем угольной кислоты (сатурация), обесцвечен, чтобы получить белые кристаллы или гранулы. Большая часть сахара, потребляемая в современном мире, производится из сахарного тростника.

Обычный сахар (regular sugar): сахар в гранулах, который предназначен для домашнего использования.

Фруктовый сахар (fruit sugar): Используется в смесях, таких как десерты на желатине и пудинги. Является чуть мельче обычного сахара. Этот сахар имеет одинаковые кристаллические размеры, которые предотвращают разделение и не позволяют маленьким кристаллам оседать на дно смеси.

Специальный пекарский сахар (bakers special): Мельче по размеру, чем фруктовый сахар. Нужен для покрытия пончиков, печений, а также тортов, чтобы обеспечить хрустящую текстуру.

Сверхмелкий сахар (superfine, ultrafine or bar sugar): Самый мелкий гранулированный сахар, который быстро растворяется. Используется для тортов, меренг, а также для фруктов и ледяных напитков.

Сахарная пудра (confectioner’s or powdered sugar): Перемолотый обычный сахар в пудру, просеянный и смешанный с 3% крахмала, чтобы предотвратить образование комков. 10Х – обычно называется powdered sugar –  сахар в порошке, а 12Х – icing sugar – сахар для айсинга (самая мелкая сахарная пудра). Обычно в магазинах продается 10Х. Часто используется для глазурей, конфет, для того, чтобы сделать наши крема слаще.

Кристаллический сахар (coarse or crystal sugar): Кристаллы больше, чем у обычного сахара. Этот сахар обычно образуется из сахарного ликера. Он не меняет цвет и не может быть инвертирован (процесс перехода сахарозы в глюкозу и фруктозу) при высоких температурах. Он используется как подсластитель для фонданов, конфет, ликеров. Также используется для украшений испеченных изделий (печенья, пряники)

Сахар для глазирования (glazing sugar): 12Х сахар, смешанный с мальтодекстрином для стабилизации и впитывании влаги.

Песочный сахар (sanding sugar): Используется в коммерческих пекарнях, для посыпки на выпечку и конфет. Большие кристаллы отражают красиво свет и придают мерцающую поверхность.

Сахар-рафинад (cube sugar): Обычный сахар, который был намочен и прессован в формы и нарезать на специфические формы, обычно, в виде куба. Хотя сейчас можно встретить большое изобилие форм – ромбики, шарики, сердечки и т.п., а так же ароматизированные и подкрашенные.

Коричневый сахар

Коричневый сахар — это тростниковый нерафинированный сахар. Коричневый сахар состоит из кристаллов сахара, покрытых тростниковой мелассой с естественным ароматом и цветом. Производится увариванием сахарного сиропа по специальной технологии. Существует большое количество разновидностей коричневого сахара, которые различаются между собой главным образом по количеству содержащейся патоки мелассы. Тёмный тростниковый сахар имеет более интенсивный цвет и более сильный аромат патоки, чем светлый. Иногда коричневый сахар называют «чайный» или «кофейный». Производителями коричневый сахар позиционируется как элитный экологически чистый деликатесный продукт. В то время как диетологи отмечают, что неочищенный сахар может содержать нежелательные примеси и имеет большую калорийность.

Визуально коричневым сахаром также является измельченный утфель (промежуточный продукт при производстве сахара), производящийся из сахарной свеклы или тростника. Имеет сладкий вкус и сильно выраженный аромат патоки и мелассы. Чаще продается как светлый и темный. Светлый коричневый сахар имеет более деликатный вкус.

Коричневый сахар (светлый и темный) (brown sugar): Так как он содержит больше влаги, чем обычный гранулированный, то коричневый сахар склонен образовать комки и твердеть на воздухе. Темный коричневый сахар имеет более темный цвет и сильный вкус патоки, чем светлый варианты. Богатый вкус темного коричневого сахара используется в имбирных печеньях, сливовых пудингах, в соусах с сильным вкусом. Светлый сахар используется в выпечке и изготовлении ирисок, конфет и глазирования.

Мусковадо или барбадоский сахар (Muskovado): продукт, получаемый после первого уваривания сока. Имеет сильный аромат мелассы, нерафинированный, в виде липких кристаллов. Также известен, как влажный сахар. Хотя имеет сильный запах патоки, но не является результатом добавления патоки. Это естественный продукт переработки сахара.

Темный мусковадо содержит 13% патоки и обладает очень насыщенным вкусом и ароматом. Светлый мусковадо содержит 6% патоки, более светлого цвета и мягче на вкус.

Существует тёмный мусковадо (чёрный барбадосский), отличающийся самым высоким содержанием мелассы, из-за чего он имеет почти чёрный цвет и влажную консистенцию и обладает терпким вкусом и ароматом. Его противоположность — светлый мусковадо — сахар в виде мелких кристаллов тёплого медового цвета, со вкусом ирисок. И тот, и другой используются в кулинарии.

Сыпучий коричневый сахар или суканат (free flowing brown sugar, Sucanat – sugar CAne NATural): Содержит 13%  патоки на поверхности. Несмотря на содержание патоки, сходное с содержанием в сахаре муководо. Этот сахар медленно перемешивают при сушке, поэтому он больше формирует гранулы, чем кристаллы. Этот сахар не образует комков и может рассыпаться, как обычный сахар.

Турбинадо (Turbinado): Менее рафинированный тип гранулированного сахара, с меньшим содержанием патоки в кристаллах и на поверхности.  Имеет светло-коричневый цвет и нежный аромат патоки. Это частично рафинированный сахар. В начале сахар-сырец очищают на пару, потом его промывают и центрифугируют, чтобы убрать патоку, пока он не успел закристаллизоваться и подсохнуть. Турбинадо содержит 2% патоки. Название произошло от использования центрифуги или турбины.

Демерара (Demerara): Этот вид тростникового сахара имеет крупные золотистые кристаллы. Это разновидность сахара турбинадо. Часто используется для добавления в кофе. Так как имеет крупные кристаллы, то используется для украшения.

Так же…

Есть такие сахара, как:

Сахар кленовый: традиционный сахар в восточных провинциях Канады, добываемый с XVII столетия из сока сахарного клёна, для чего стволы в феврале и в марте просверливают, и тогда из отверстий начинает вытекать сок, содержащий до 3 % сахара. Течение сока продолжается несколько недель, так что из каждого дерева его получается большое количество. Сок выпаривают, получают «кленовый сироп», а затем из сиропа добывают сахар (до 3—6 фунтов ежегодно из каждого дерева). Он употребляется местным населением вместо обыкновенного тростникового сахара. Индустрия кленового сиропа в 1989 году принесла более 100 млн долларов прибыли.

Аборигены Северной Америки добывали сок из местного клёна и готовили его очень просто: разливали в горшки из глины и оставляли на ночь на холоде — так получалось своего рода мороженое, которое европейцы прозвали сладким льдом. Правда, позднее из клёна стали получать сахар тем же путём, что и из тростника — собирая и выпаривая сок. Из 40 литров кленового сока получается всего 1 литр сиропа. А ещё из сока клёна можно сделать масло или мёд. Если говорить о полезных веществах, кленовый сахар, помимо глюкозы, содержит калий, железо, цинк, марганец и кальций.

Пальмовый сахар (ягре, джаггери) — в странах Юго-Восточной Азии: Индонезия, Индия, Малайзия, Мьянма, Таиланд, Филиппины, получают из сока сахарной пальмы, вытекающего в большом количестве из надрезов на молодых цветочных початках различных видов пальм. В Индии на Коромандельском берегу, на Мальдивских и Молуккских островах, а отчасти и на Шри-Ланке его получают, главным образом, из сока кокосовой пальмы (так называемый кокосовый сахар). Одна кокосовая пальма в состоянии дать в год более 250 кг сока, содержащего до 20 % сахарозы, и при умелом пользовании, не нанося деревьям значительный вред, можно получать хорошие выходы сока в течение многих лет. Сахар, получаемый из пальмового сока выпариванием, формуется в скорлупах кокосовых орехов и в виде круглых караваев поступает на рынок. Потребление его ограничивается по преимуществу местами производства. Добывают пальмовый сахар также и из финиковой пальмы, аренги и других пальм.

Цвет джаггери — золотисто-бурый, вкус напоминает тягучий мёд или карамель. Продаётся либо в виде плиток, либо в виде густого мёда. Содержит кальций, калий, фосфор, цинк, а также глюкозу, пектин и витамины для укрепления иммунитета.

Сахар сорговый. Добывание сахара из стеблей сорго сахарного (Sorghum saccharatum (L.) Pers.) практиковалось ещё с глубокой древности в Китае, Индии, Африке позднее получило распространение в северных штатах США во время гражданской войны, когда подвоз тростникового сахара по морю блокировался Англией, но сорговый сахар не получил широкого распространения, так как сорго не оправдало возлагаемых ожиданий как удобный сырьевой материал для добычи сахара. Объясняется это тем, что хотя сорговый сок и весьма богат сахарозой, извлечение из него последней в чистом виде сопряжено со значительными трудностями ввиду большого содержания в соке минеральных солей, камедеобразных веществ и инвертированного сахара; вследствие этого выход чистого кристаллического сахара весьма мал. Для извлечения сахара из сорго применяют, между прочим, и диффузионный способ. Сорговая резка содержит 5-11 % обыкновенного и 1-9 % инвертированного сахара; состав одного утфеля, например, был следующим: сахарозы – 53,5 %, инвертированного сахара – 13,6 %, органических веществ (не сахара) – 5,1 %, золы – 4,7 % и воды – 23,1 %. Гораздо большую выгоду сорго приносит в винокурении. Однако культура сорго для получения сахара сохраняет свой сельскохозяйственный потенциал, поскольку сорго может возделываться в засушливых районах, где выращивание прочих сахарных культур либо невозможно, либо невыгодно. Также сахарное сорго не требует специальных машин и особых приёмов возделывания, для его культивирования пригодны те же методы и механизмы, которые используются для кукурузы.

Его изготовление считается нерентабельным, так что в виде сахара его практически не найти на полках магазинов. А вот сорговый сироп встретить можно, но тоже не так часто, как другие виды сиропов. Сорговый сахар содержит полезные минералы, в нём нет белков и жиров, невысоко содержание фруктозы и сахарозы.

Сахар кокосовый: Кокосовый сахар получают из нектара кокосовой пальмы. Чтобы его добыть цветущие почки пальмы надрезают и собирают текущий из них сок. Сок называют тубой или пуншом. Это сладкая белая жидкость, которая выделяется в объемах до 2 литров в сутки. Сок кокосовой пальмы нагревают под солнцем в больших открытых емкостях до тех пор, пока не образуется густой сироп. Затем его охлаждают в тени. При остывании сироп кристаллизуется. Образовавшиеся кристаллы сахара сушатся, просеиваются и упаковываются.

В 100 граммах продукта содержится 366 кКал. В состав кокосового сахара входят белки, углеводы (до 86,91% сахарозы, 2,7% фруктозы и 1,88% глюкозы), а также минеральные элементы (фосфор, азот, калий, кальций, натрий, магний, железо), витамины С, В2, В3, В6, 16 аминокислот. Кокосовый сахар добавляют при выпекании, в горячие напитки, каши, десерты, мороженое, коктейли, карамель, конфеты и пр.

Кокосовый сахар наполняет организм энергией, являясь источником углеводов, он поддерживает работу сердца, помогает бороться с депрессией. Сахар, полученный от кокосовой пальмы, имеет низкий гликемический индекс – 35.

Виноградный сахар — второе название глюкозы. То есть это, по сути, обычный сахар, только без фруктозы. Он содержится в соке многих фруктов и ягод, но получают его из винограда — отсюда и название. Виноградный сок сгущают, пропускают через центрифугу и особые сорбенты, которые удаляют из него примеси. На выходе — густая прозрачная жидкость без запаха. Дальше всё зависит от производителя: сахар либо оставляют в жидком виде, либо высушивают до мелкого белого порошка. Виноградный сахар менее сладкий, чем обычный, примерно на треть, но количество калорий в нём то же — 387 ккал на 100 г. Тут-то и кроется подвох: с непривычки человек, не чувствуя сладости, добавляет больше виноградного сахара. Если говорить о других свойствах, необработанная глюкоза быстро всасывается в кровь, заряжая организм энергией. Виноградный сахар используют в качестве подсластителя каши, напитков, добавляют в детское питание, пюре, компоты.

Солодовый сахар – Японцы уже более двух тысячелетий добывают солодовый сахар из ячменя, риса и просо. Продукт используется для производства пива, поскольку он улучшает вкус и ускоряет процесс брожения. Кроме того, сахар из солода — это натуральный пищевой краситель.

Внимательно:

Когда говорят – сделайте мне десерт без сахара. Или такой десерт называют “ПП” (правильное или полезное питание), куда в состав десерта входит мед, глюкоза, сироп агавы… Имейте ввиду – это все сахар. Любой фрукт или ягода – тоже содержат свои сахара.

Функции сахаров

Как и другие важные ингредиенты в выпечке, подсластители обладают множеством функций. Некоторые свойства подсластителей связаны с гидроскопическими свойствами – их способностью притягивать и задерживать воду.

Основные функции сахаров:

Сладость. Все сахара и сиропы сладкие, но не в одинаковой мере. Фруктоза обычно слаще, чем сахароза. Другие обычные сахара являются менее сладкими. Хотя следующее сравнение является только приблизительным (относительная сила сладости зависит от концентрации, рН и др. факторов), она указывает на то, как замена одного сахара может изменить сладость конечного продукта.

Фруктоза> сахароза > глюкоза > мальтоза > лактоза. И Клеверный мед > инвертный сахар> глюкозный сироп средней конвертации.

Смягчение. Растворенный сахар препятствует образованию глютена, коагуляции белков и желатинизации крахмала. Другими словами, сахар замедляет образование структуры и смягчает ее. Чем больше сахар положить в тесто, тем мягче оно будет. Если положить слишком много сахара, то тесто плохо будет держать форму, не поднимется или поднимется, но тут же осядет при остывании.

Сохраняет влажность и продлевает срок годности. Гидроскопическая природа сахаров увеличивает мягкость и влажность в свежих изделиях. Также продлевает срок годности, предотвращая продукты от высыхания.

Фруктоза являет самым гидроскопичным сахаром, который обеспечивает больше влажности и более длительный срок хранения, чем другие сахара. Сиропы, содержащие большое количество фруктозы, такие как инвертный сахар, мед, кукурузный сироп с большим содержанием фруктозы и сироп агавы обеспечивают больше влажности, чем другие сиропы или гранулированные сахара. Разница ощутима через несколько дней хранения.

Обеспечивают коричневый цвет и карамелизацию или вкус. Хотя некоторые подсластители имеют коричневый цвет, но большинство других подсластителей обеспечивают этот коричневый цвет с помощью процесса карамелизации и реакции Майяра. Так как карамелизация и реакция Майяра имеют один и тот же конечный результат, их часто путают. Если говорить строго, то карамелизация – это процесс, при котором сахар изменяется при нагревании на высоких температурах. Реакция Майяра – это похожий процесс, но с белками и сахарами. Реакция Майяра может наступить и при комнатной температуре, если достаточно времени. Например, сахароза должна быть нагрето до 160-170С, чтобы начать карамелизоваться, но сухое молоко подвергается реакции Майяра через год хранения при комнатной температуре.

—–

Реакция Майяра (англ. Maillard reaction) — химическая реакция между аминокислотой и сахаром, которая, как правило, происходит при нагревании. Примером такой реакции является жарка мяса или выпечка хлеба, когда в процессе нагревания пищевого продукта возникает типичный запах, цвет и вкус приготовленной пищи. Эти изменения вызваны образованием продуктов реакции Майяра. Вместе с карамелизацией реакция Майяра является формой неферментативного потемнения (побурения). Названа в честь французского химика и врача Луи Камилла Майяра, который одним из первых исследовал реакцию в 1910-х годах.

—–

Коричневый цвет сахара усиливается в присутствии соли и определенных минералов, включая медь, железо. Они нужны в очень маленьких количествах. Кислоты также влияют на образование коричневого цвета сахара. Маленькие количества соды, которые увеличивают рН, которая часто добавляется в выпечку, увеличивает образование коричневого цвета. Цельное молоко, которое уменьшает рН, уменьшает образование коричневого цвета, также уменьшает крем тартар.

Разрыхление. Между кристаллами сахара есть воздух. Когда сухой сахар добавляется в масло и тесто, воздух тоже добавляется. Поэтому жиры взбиваются в крем с сахаром. Только сухой сахар, но не сироп, помогает разрыхлению таким образом.

Придает массу и является субстратом для помадки и сахарных конфет. Помадка состоит из 90% кристаллизованного сахара. Без этих твердых сахарных кристаллов помадка будет консистенции сиропа.

Стабилизация взбитых белков. Добавление сахара стабилизирует взбитые белки. Сахар также стабилизирует взбитые цельные яйца и желтки в таких бисквитах, как женуаз и шифон.

Является питательной средой для дрожжей. Почти все сахара, кроме лактозы, ферментируются дрожжами. При этом образуется углекислый газ для разрыхления теста. Сахароза, фруктоза и глюкоза ферментируются быстро, мальтоза –довольно медленно.

Дополнительные функции сахаров:

Добавляет вкус. Коричневый сахар, мед, кленовый сироп, мальтозный сироп, рисовый сироп, темный сироп агавы, меласса и темная глюкоза придают определенный вкус. Другие подсластители довольно нейтральны по вкусу, обеспечивающие только сладость.

Уменьшают образование льда в замороженных десертах. Сахара понижают точку замерзания замороженных десертов, содержащих воду, и тем самым, предотвращая образование льда. Фруктоза, глюкоза, глюкозный сироп низкой конвертации предотвращают образование льда.

Источник кислоты для разрыхления. Многие сиропы содержат кислоты, тогда как сухие сахара их не содержат. Кислота в сиропе, когда соединяется с содой в выпечке, приводит к образованию углекислого газа, способствуя разрыхлению. Например рН меда 3.5-4.5, что делает мед кислотой. Рекомендуют использовать 0.5 ч.л. соды, чтобы нейтрализовать кислоту в 340 г меда. Это приводит к образованию такого же количества углекислого газа, как  от 1 ч.л. разрыхлителя.

Предотвращает развитие микробов. Высокое количество сахара действует как консервант, предотвращая рост микроорганизмов.

Придает блеск мороженому и конфетам. Сиропы добавляют блеск мороженому и конфетам. Они формируют гладкую поверхность, похожую на зеркало, сахарных кристаллов.

Придает хрустящий эффект. Делают корочку у изделий хрустящей. Это происходит из-за того, что жидкость испаряется, а сахар кристаллизуется. Гидроскопичные сиропы, наоборот, делают выпечку мягкой, влажной и не дают хрустящей корочки.

Добавляет “текучесть” тесту. Когда сахар растворяется, то происходит растекание. Например печенья. Сахар защищает белки и крахмал от поглощения воды и конкурирует с ними за формирование структуры. Только растворенный сахар смягчает тесто и делает его тоньше. Если взять сахарную пудру, когда она соприкасается с крахмалом, то она предотвращает растекание вашего теста.

Обеспечение энергии организму. Сахара являются углеводами. Их потребление пополняет запасы внутренней энергии организма.

А так же… Если смешать глюкозу, кукурузный сироп и селитру, получится один из видов ракетного топлива, которое используется любителями модельного ракетостроения. Сахар вообще является топливом в прямом смысле слова – для многих организмов на Земле преобразовать в энергию проще всего какую-нибудь разновидность сахара. Уже созданы органические топливные элементы, которые прочат на замену обычным аккумуляторам в ноутбуках, мобильных, etc, и они используют именно сладкий раствор.