1. 豆腐制作
1.1. 本草纲目
明李时珍《本草纲目》谷部卷25"豆腐”:“凡黑豆、黄豆及白豆、泥豆、豌豆、绿豆之类,皆可为之。水浸,硙碎。滤去渣,煎成。以卤汁或山矾叶或酸浆醋淀,就釜收之。”其生产过程是:选豆一浸豆→磨豆→滤浆→煮浆→点浆→成型,这也就是传统豆腐生产的基本过程。生豆浆有毒,必须煮沸(“煎成”)使蛋白质变性才能消去其毒性而可食用。《本草纲目》中亦说:“豆腐之法,始于前汉刘安”。(汉高祖刘邦之孙,淮南王)
1.2. 主要原理
最关键一步是豆浆→(卤水)→豆腐。
在北方用盐卤氯化镁(MgCl)、硫酸镁(MgSO4)和氯化钠(NaCl),
盐卤是将海水或盐湖水制盐后残留于盐池内的母液蒸发冷却后析出氯化镁结晶而形成的卤块。
即海水→蒸发结晶→食盐、母液(盐卤原料)。
南方用石膏硫酸钙(CaSO4)等。(不知是否是巧合,这里提到的四种物质都可以作为干燥剂。)
豆浆是豆子蛋白质的胶体(也说豆浆成分复杂不都为胶体),因为蛋白质胶粒带负电,之间负电荷互相排斥,形成稳定的非均相(粒子直径<1nm为溶液可以通过半透膜,粒子在1nm~100nm为胶体可以通过滤纸)状态。
此时加入胶粒带正电荷的Mg4+和Ca4+会跟豆蛋白胶粒的负电荷中和,失去静电斥力发生聚沉。
1.2.1. 胶体聚沉
胶体粒子是带电的。当胶体中加入少量电解质溶液(游离着自由离子而导电的溶液)时,加入的阳离子或阴离子会中和胶粒所带的电荷,之后胶体粒子会聚集成为更大的颗粒,形成沉淀。同样地,当带有相反电荷的胶体粒子相混合时,也会发生聚沉。加热或搅拌也能使胶体聚沉。明矾净水就是用氢氧化铝胶体带正电荷的胶粒,中和了带负电荷的泥沙胶粒发生聚沉。
因此实际上其他电解质溶液比如NaCl盐水,CH3COOH醋酸也可以让豆浆发生胶体聚沉,前者太咸一般不用,后者叫酸浆豆腐,食盐食醋相比盐卤和石膏,缺点是没有钙或镁等补充人体必需的金属元素。
盐卤是白色片状的,左下就是刚点完的豆花,右边则是析水后的豆腐。
1.3. 工艺
本草纲目一言以蔽之:凡黑豆、黄豆及白豆、泥豆、豌豆、绿豆之类,皆可为之。水浸,硙(wèi, 磨)碎。滤去渣,煎成。以卤汁或山矾叶或酸浆醋淀,就釜收之。
- 把豆去壳筛净,浸泡,加水磨成生豆浆。(水浸,硙碎。)
- 用布袋将浆液装好,用力挤压,将豆浆榨出布袋。(滤去渣,)
- 生豆浆放入锅内煮沸一段时间,撇浮沫。保持九十至一百一十摄氏度之间。(煎成。)
- 煮好豆浆后点卤,盐卤就像上面的图里直接分几次往锅里加,石膏则要焙烧后碾成粉加水调成石膏浆加入豆浆。不久之后,豆浆就会凝结成豆腐花。(以卤汁或山矾叶或酸浆醋淀,就釜收之。)
- 在豆腐花聚沉的约15分钟内,转移到类似下图容器里,用布包起豆花,盖上木板,压10至20分钟,即成水豆腐(即豆腐)。
- 若要制豆腐干,则在容器的板上堆石头,压尽水分。
2. 膨松剂(Leavening agent)
/ˈlev.ən/ It is from levare "to raise" (from PIE root *legwh- "not heavy, having little weight").
小苏打、泡打粉、酵母。
常见的面食比如油条、面包的制作过程里,加这三种物质的原理均是化学反应产生二氧化碳导致膨松。
2.1. 小苏打
碳酸氢钠(英语:sodium bicarbonate、IUPAC名:sodium hydrogen carbonate、baking soda)是一种无机化合物,化学式为NaHCO3,俗称小苏打,为白色细小晶体,在水中的溶解度小于碳酸钠,呈弱碱性(所以发出面来碱味最大)。
sodium钠, bicarbonate(carbonate containing two equivalents of carbonic acid to one of a base, 碳酸氢盐, 这里base指碱?) = bi+carbonate(/ˈkɑː.bən.eɪt/, compound formed by the union of carbonic acid with a base, from carbon碳酸盐)
还是sodium hydrogen carbonate好一些,钠+氢+碳酸=碳酸氢钠。
hydrogen = hydro(water) + gen(producing), from Greek hydr-, stem of hydor "water" (from suffixed form of PIE root wed- (1) "water; wet") + French *-gène "producing" (see -gen). 产生水的物质,氢。
BTW,bi和di都是表示two的前缀,比如二氧化碳carbon dioxide。
The English prefixes bi-, derived from Latin, and its Greek variant di- both mean “two.”
127℃以上开始逐渐分解生成碳酸钠、二氧化碳和水,270℃时完全分解。
2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2↑
利用这个反应生成的二氧化碳起膨松作用。
有很多反应可以制得NaHCO3,比如侯氏制碱法: NaCl+NH3·H2O+CO2==NaHCO3+NH4Cl 向吸满氨气的饱和食盐水中通二氧化碳,碳酸氢钠溶解度较低,不久后便会沉淀下来。
2.2. 泡打粉
复配膨松剂(英语:baking powder,“泡打粉”这个名字的来源估计就是powder音译,但powder是粉末的意思,也有火药的意思,这音译有语病),又称发粉、泡打粉、发酵粉、发泡粉,是一种以碳酸氢钠等化合物为主要成分的化学膨松剂,主要作用机制是通过碳酸氢钠与酸性物质的酸碱反应来制造二氧化碳。
发酵粉=碱性剂 + 酸性剂 + 填充剂。
碱性剂的主要成分为碳酸盐和碳酸氢盐,主要作用是用来产生二氧化碳气体。
酸性剂的主要成分为硫酸铝钾(KAl(SO4)2·12H2O,明矾、钾铝矾、钾矾)、酒石酸氢钾(KC4H5O6),和碳酸盐反应可以释放二氧化碳,同时降低复合制品的碱性。
填充剂则是由淀粉等物质组成,主要目的是为了控制酸碱反应的时间、气体释放量。
为使食品的酸碱度中和,明矾是常见的添加剂,可以用于中和食用碱带来的碱性(味道和外观问题),但摄入量过多会对人体造成伤害,铝摄入过多也会对人体造成伤害。
2.3. 酵母Yeast
from PIE root *yes- "to boil, foam, froth"
真核生物域真菌界,也有人认为是原生生物(虽然我已经忘记二者的区别,后者不属于植物动物真菌),泛指能发酵糖类的各种单细胞微生物。酵母菌种类很多,已知的约有56属1500多种。是一种兼性厌氧菌。(兼性厌氧菌是一类既可以进行有氧呼吸,也能够进行无氧呼吸或发酵的微生物。在氧气充足时,它们会通过有氧呼吸来产生ATP(三磷酸腺苷),但当氧气缺乏时,它们的呼吸方式就会变为无氧呼吸。)
酵母菌广泛生活于潮湿且富含糖分的物体表层,例如果皮表层、土壤、植物表面、植物分泌物(如仙人掌的汁),甚至空气中也有分布。
酵母菌能够直接吸收利用多种单糖分子,比如葡萄糖、果糖等。一些酵母菌还能代谢利用五碳糖、乙醇或者有机酸。一部分双糖,例如蔗糖,能在胞外酶作用下水解为单糖被吸收利用。酵母菌不能直接利用淀粉等多糖类物质。因此,在啤酒酿制过程中,原料麦必须经过糖化才能被酿酒酵母进一步发酵利用。
2.3.1. 淀粉糖化mashing
在酿酒和蒸馏工艺中,糖化是指将碾磨后的谷物(通常是混合有玉米、高粱、黑麦或小麦的大麦芽)与水混合,并将混合物加热并保持在恒定温度(常见温度有45℃、62℃和73℃),以使麦芽中的酶将淀粉分解为食糖(通常为麦芽糖),进而产生麦芽汁的过程。
即催化多糖水解,
$$ (C6H{10}O5)_n+nH_2O→nC_6H{12}O_6
$$
2.3.2. 酵母反应方程
缺氧:
$$ C6H{12}O_6 →2C_2H_5OH + 2CO_2 + 2ATP
$$
- 通过糖酵解作用将葡萄糖转化成丙酮酸C3H4O3;
- 其后丙酮酸经脱碳作用脱去碳原子,形成乙醛CH3CHO,同时释出CO2;
- 乙醛再被于糖酵解作用产生的NADH2还原成乙醇并产生能量(ATP)。
在酿酒过程中,乙醇被保留下来;在烤面包或蒸馒头的过程中,CO2将面团发起,而酒精则挥发。
有氧: 糖酵解→三羧酸循环,C6H12O6 + 6O2→6CO2 + 6H2O + 30(32)ATP
3. 发酵剂(Fermentation starter)
3.1. 发酵ferment
/fəˈment/重音在m fervere "to boil, seethe" (from PIE root *bhreu- "to boil, bubble, effervesce, burn").
通用定义是通过酶使有机底物发生化学分解的代谢过程。
在生物化学界、生理学界,它被狭义地定义为:生物体内在无氧条件下,借由酶催化一系列氧化还原反应,降解碳水化合物从中释放少量能量的代谢过程。在食品生产界、生物技术界,它可更广泛地指利用微生物的酶催化,并控制适宜的工艺条件,使食品或饮料产生人类所需的或满足口感的变化。
3.1.1. 酶
酶(Enzyme /ˈen.zaɪm/),又称酵素,是一类大分子生物催化剂。酶能加快化学反应的速度(即具有催化作用)。由酶催化的反应中,反应物称为底物,生成的物质称为产物。
enzyme: any of a group of chemical substances that are produced by living cells and cause particular chemical reactions to happen while not being changed themselves.
目前已知酶可以催化超过5000种生化反应。大部分酶是蛋白质,有少部分酶是具有催化活性的RNA分子,这些酶被称为核酶。和所有的催化剂一样,酶通过降低反应激活能加快化学反应的速率。
3.2. 酵母
同样的酵母菌无氧呼吸(即发酵)反应,
$$ C6H{12}O_6 →2C_2H_5OH + 2CO_2 + 2ATP
$$
在酿酒过程中,乙醇被保留下来;在烤面包或蒸馒头的过程中,CO2将面团发起,而酒精则挥发。
3.2.1. 老面
指任何以非面包酵母菌在面粉为成分的培养基中发酵而成的酵母,亦称老面种、酸面团(sourdough)、或坊间所称“天然酵母”。
3.3. 酒曲,麴qū
曲,又称曲糵(niè, 发芽的米),酿酒中称酒母,是米、糯米、小麦、大麦、黑麦、燕麦、豆类等粮食作物,及其外皮碾磨而成的白色粉末米糠或麦麸受到曲霉菌等微生物感染,经发酵使微生物有效繁殖而得到的产品,广泛应用于白酒、黄酒、清酒、醋、酱油、甜面酱、湿仓普洱茶、味噌、泡盛和醪糟等发酵食品中,是东亚、东南亚及喜马拉雅地区特有的发酵技术。
粮食天然发酵后包含多种包括酵母、曲霉菌在内的微生物,进一步用来做其他发酵。
4. 包浆豆腐和碳酸氢钠其他用途
其实起因是女友做用小苏打泡豆腐做包浆豆腐,让我联想了这么多。
弱碱性的NaHCO3至少会跟蛋白质上的-COOH羧基反应,能否跟氨基-NH2反应则不知道,但这种化学反应生成的盐包裹在原本的豆腐表面就成了包浆豆腐。
实际上用作膨松、用作发酵都是借用了这类物质某方面的化学性质,它可能还可以跟很多物质发生反应,进而有其他应用,除了这个包浆豆腐以外,
- 碳酸氢钠与油脂直接混合时会产生皂化,会有肥皂味。
- 碳酸氢钠经常被用作中和剂,例如平衡巧克力的酸性。
- 在食物里加入过量碳酸氢钠,会导致碱味过重,也会令食用者出现心悸、嘴唇发麻、短暂失去味觉等征状。
除了食物,因油腻、污渍或难闻气味,大多属于酸性物质(H+,如脂肪酸),小苏打应用于家庭清洁,可以去污、除臭。