ساختار شیمیایی شیر

ساختار شیمیایی شیر

بافت نوشیدنی‌هایی مانند کاپوچینو، لاته و فلت وایت حاصل ترکیب قهوه با شیر است. بدون شیر فوم‌گیری‌شده احساس دهانی لطیف و تن‌واری غنی و لذت‌بخش این نوشیدنی‌های ترکیبی به دست نمی‌آید. اما آیا می‌دانید هنگام استفاده از نازل بخار چه فعل و انفعالاتی رخ می‌دهد؟

زمانی که فرایند فوم‌گیری از شیر اتفاق می‌افتد، تغییراتی در ساختار شیمیایی آن رخ می‌دهد؛ این مطلب را بخوانید تا با روند این تغییرات آشنا شوید.

ترکیبات شیمیایی موجود در شیر

شیر ماده اولیه‌ی کلیدی در بسیاری از کافی شاپ‌هاست که بخش قابل توجهی از نوشیدنی‌های بر پایه اسپرسو را تشکیل می‌دهد. اگر بدانیم هنگام فوم‌گیری از شیر چه اتفاقی رخ می دهد، می‌توانیم در آماده‌سازی نوشیدنی‌های ترکیبی با شیر نتیجه‌ی بهتری به دست آوریم.

شیر گاو مایعی است بر پایه‌ی آب، سرشار از مواد مغذی و پیچیده که هزاران ترکیب شیمیایی دیگر را نیز در خود جای داده است. این ترکیبات به ۴ دسته تقسیم می‌شوند: پروتئین‌ها (۱-۲۰٪)، لیپیدها (۲-۵۵٪)، کربوهیدرات‌ها یا قندها (لاکتوز ۰-۱۰٪) و مواد معدنی.

 پروتئین‌های شیر

شیر از پروتئین‌هایی با ساختار و ابعاد متفاوت تشکیل شده که در سراسر مایع پراکنده هستند. پروتئین‌ها بیشتر از سایر ترکیبات، تحت تأثیر حرارت قرار می‌گیرند و بیشترین نقش را در کیفیت فوم‌گیری شیر دارند.

پروتئین‌ها مولکول‌هایی هستند متشکل از یک یا چند زنجیره‌ی بلند آمینو اسیدی با ‌پیوندهای پلی پپتیدی.

دو گروه پروتئین در شیر وجود دارد: کازئین‌ها و پروتئین‌های آب پنیر. ساختار این پروتئین‌ها متفاوت است و در شرایط تنش رفتارهای متفاوتی دارند؛ پس با گرم کردن و فوم‌گیری نیز واکنش‌های متفاوتی نشان خواهند داد.

اتم‌های پروتئین‌ به طور منظم در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. کازئین چهار زیر گروه اصلی آلفا، بتا، کاپا و گاما دارد که تفاوت آنها در تعداد اسید آمینه است. پروتئین‌های کازئین در شیر به شکل میسل وجود دارند؛ میسل به تعداد زیادی ذرات کروی می‌گویند که به وسیله فسفات کلسیم به یکدیگر متصل شده‌اند.

پروتئین‌های آب پنیر (بتا-لاکتوگلوبولین و آلفا – لاکتالبومین)  پروتئین‌هایی کروی با ساختارهای ثانویه و ثالث هستند.

به طور خلاصه، ساختار کازئین نسبت به پروتئین آب پنیر کوچک‌تر است؛ این تفاوت، بر رفتار این دو گروه پروتئین در مواجهه با نازل بخار تأثیر مستقیم می‌گذارد.

کازئین‌ها در مواجهه با حرارت بسیار پایدارتر از پروتئین‌های آب پنیر هستند؛ به عبارت دیگر، ساختار خود را در مقابل حرارت بهتر حفظ می‌کنند.

پروتئین‌های آب پنیر ساختار سه بعدی پیچیده‌تری دارند که با حرارت دادن گشوده می‌شود. این گسست از دمای حدود ۴۰ درجه سانتی‌گراد آغاز می‌گردد.

در طول این فرایند که دناتوره شدن یا واسرشتن (تغییر ماهیت دادن) نامیده می‌شود، پروتئین‌های آب پنیر تغییر ساختاری برگشت‌ناپذیر خواهند داشت و پس از آن رفتاری متفاوت نشان می‌دهند.

تأثیر حرارت بر شیر

تأثیر گرما بر ساختار شیمیایی پروتئین‌های شیر بستگی به درجه حرارت و مدت زمان گرمادهی دارد.

در کافی‌شاپ‌ها اغلب از شیر پاستوریزه استفاده می‌شود. فرایند پاستوریزه کردن بدین معناست که شیر در دمای ۷۲-۸۰ درجه سانتی‌گراد به مدت ۱۵-۳۰ ثانیه حرارت دیده است.

پاستوریزاسیون ماهیت برخی پروتئین‌های آب پنیر را تغییر می‌دهد، اما به دلیل کوتاه بودن فرایند گرمادهی، بر تمامی آنها تأثیر نمی‌گذارد.

علت طعم متفاوت شیرهای بیش‌گرمادیده یا سوخته، گسترش طعم‌های گوگردی در طول گرمادهی است.

پروتئین‌ها نقش اصلی را در تعیین کیفیت فوم دارند؛ در حالت طبیعی گروه‌های شیمیایی واکنش‌پذیر میان ساختار‌های پیچیده‌ی پروتئین آب پنیر پنهان هستند. این گروه‌ها با گشایش پروتئین‌های آب پنیر در طول گرمادهی نمایان می‌شوند و به علت واکنش‌پذیری بالای آنها، در میان ساختارهای گشوده‌شده، با سایر اجزای شیر پیوندهای جدیدی تشکیل می‌دهند و چگونگی تشکیل فوم را تعیین می‌کنند.

مقالات مرتبط:

۱) چرا تن‌واری در چرخه طعمی وجود ندارد؟

۲) بررسی قهوه سرددم

۳) اسپرسوی تک‌شات و طراحی‌های مختلف سبدهای آن

اثر تغییرات ساختاری بر روند فوم‌گیری

در فرایند فوم‌گیری از شیر، در طول گرمادهی، بخار آب به همراه هوا به شیر وارد می‌شود؛ پروتئین‌ها اطراف هوا کره‌هایی تشکیل می‌دهند و به صورت حباب‌های هوا تثبیت می‌شوند.

زنجیره‌های پروتئین در شیر خاصیت قطبی دارند؛ یعنی یک سر آنها آب‌دوست و سر دیگر آب‌گریز است. هنگامی که پروتئین‌ها در طول تغییر ماهیت گشوده می‌شوند، انتهای آنها باز می‌شود و سر آب‌گریز آنها از آب موجود درون شیر دوری می‌کند.

این بدین معناست که در هر حباب هوا، مقاطع آب‌گریز به درون آن یعنی فضای داخلی بدون آب تمایل دارند. مقاطع آب‌دوست به سوی فضای آب‌دار شیر گشوده می‌شوند که حباب‌ها در آن معلق هستند. این ساختار به تثبیت حباب‌های هوا کمک می‌کند.

فومی که در دمای ۳۰ تا ۴۰ درجه سانتی‌گراد شکل می‌گیرد، به علت بزرگی حباب‌های هوایی که در چند ثانیه ایجاد می‌شوند ناپایدار است. با افزایش دما تا ۶۰ درجه به دلیل بهبود بافت و چگالی، فوم حاصل پایداری بیشتری خواهد داشت.

حباب‌های هوای کوچک‌تر با پراکندگی بهتر در دماهای بالاتر تشکیل می‌شوند.

از سوی دیگر، چربی به تثبیت این حباب‌ها کمک می‌کند. در دمای بالای ۴۰ درجه تمام چربی‌ درون شیر ذوب می‌شود. این چربی مانع ادغام حباب‌های هوا (به هم پیوستن حباب‌ها و تشکیل حباب‌های بزرگ‌تر) شده و با تشکیل غشایی بر سطح حباب‌ها به حفظ ثبات آنها کمک می‌کند.

اما لازم است مراقب افزایش بیش از اندازه‌ی دمای شیر باشید. فقط شیر سوخته نیست که طعم گوگردی دارد؛ فوم‌گیری اشتباه نیز همین طعم را ایجاد می‌کند.

پروتئین‌ها در حالت طبیعی حباب‌های هوا را می‌پوشانند و از آنها در مقابل ادغام و انعقاد محافظت می‌کنند. اگر به گرم کردن شیر ادامه دهید، بیشتر پروتئین‌ها تغییر ماهیت می‌دهند و مقدار پروتئین کافی برای تثبیت حباب‌های هوا باقی نمی‌ماند.

به همین دلیل است که نمی‌توان شیر را دوباره فوم‌گیری کرد؛ زیرا پس از گرمادهی مجدد، پروتئین‌های لازم برای تشکیل لایه‌ی تثبیت‌کننده باقی نخواهد ماند.

به نظر می‌رسد وجود چربی بیشتر در شیر برای دستیابی به فومی پایدار و یکنواخت بهتر خواهد بود اما چربی اصلی که در شیر یافت می‌شود، گلبول‌های بزرگ و سنگینی دارد.

بیش از ۹۵٪ چربی شیر، گلبول‌هایی با قطر ۰.۱ تا ۱۵ میکرومتر است. محتوای چربی می‌تواند به قدری سنگین و بزرگ باشد که موجب سنگینی حباب‌های هوا و فروپاشی آنها و در نهایت فروپاشی فوم شود. همچنین چربی می‌تواند سایر طعم‌ها را پوشش دهد؛ بدین معنا که ممکن است برخی طعم‌یادهای قهوه‌ی تخصصی در ترکیب آن با شیر پرچرب از دست برود.

اما پیش از انتخاب شیر کم‌چرب به خاطر داشته باشید، چربی همان بخش از شیر است که احساس دهانی مطلوب و لطیف در کاپوچینو یا لاته را ایجاد می‌کند.

جمع‌بندی

نکته‌ی اصلی در انتخاب شیر برای نوشیدنی‌های بر پایه‌ی اسپرسو، میزان پروتئین موجود در آن است. بدون پروتئین‌ها فوم‌گیری اتفاق نخواهد افتاد. شیر باریستا محصول ویژه‌ای است که به همین منظور تهیه شده و میزان پروتئین بالایی دارد؛ اما با کنترل حرارت می‌توانید از شیر معمولی نیز استفاده کنید.

حرارت ایده‌آل برای فوم‌گیری شیر۶۰ تا ۶۳ درجه‌ی سانتی‌گراد است. در دمای پایین‌تر فومی ناپایدار متشکل از حباب‌هایی بزرگ خواهید داشت و در دمای بالاتر پروتئین‌های موجود در شیر حالت طبیعی خود برای تثبیت حباب‌ها را از دست می‌دهند.

شیر کم‌چرب به شما پایدارترین فوم را خواهد داد، اما احساس دهانی خامه‌ای مورد انتظار را نخواهد داشت. با استفاده از شیر نیم‌چرب می‌توان فومی مناسب به همراه احساس دهانی غنی به‌ دست آورد.

با آگاهی از نحوه‌ی عملکرد پروتئین‌های شیر، می‌توانید از تخت شدن فوم جلوگیری و نوشیدنی‌های ترکیبی بهتری تهیه کنید.

منبع:  وبسایت Perfect Daily Grind