维多利亚海绵蛋糕的科学

简介及目的

英国下午茶的传统习俗大约始于1840年。这是贝德福德公爵夫人安娜·玛丽亚·拉塞尔的创意，她是维多利亚女王一生的朋友。据报道，她提出这个想法是为了满足女王下午晚些时候想吃点东西的需要。

下午4点左右，朋友们被邀请和她一起享用精选的手指三明治、烤饼、糕点和花式蛋糕。在提供的美味佳肴中，有一种“新的”轻而蓬松的蛋糕，这多亏了当时新颖的化学发酵剂。

化学发酵剂的目的是在面糊中进行酸碱反应，产生二氧化碳气泡，帮助蛋糕发酵。面包师在19世纪30年代首次尝试了这个想法，使用了碳酸氢钠(小苏打，NaHCO)的组合_3.)和乳酸(以酸牛奶的形式)。

然而，今天，大多数蛋糕食谱都选择了一种方便的综合化学发酵剂:烘焙粉。伯明翰药剂师、化学学会会员阿尔弗雷德·伯德(因制作蛋奶而声名鹊起)在1843年迈出了第一步，用酿酒的副产品——酒石奶油(粉状的酒石酸氢钾)取代了酸奶。酸和碱是分开包装的，以防止水分在添加到食谱之前引发二氧化碳的产生。

其目的是制造一种液体材料，在烘烤时会变成轻的固体泡沫

另一位化学家，美国哈佛大学的埃本·霍斯福德(Eben Horsford)，生产出了第一个含有碳酸氢钠、酸性磷酸二氢钙和玉米淀粉(用来吸收储存过程中存在的水分)的全能泡打粉。多年来，泡打粉的配方一直在调整，但这种三组分设计——基础、酸和吸湿剂——一直没有改变。

据报道，维多利亚女王特别喜欢一种化学发酵的甜食:一种普通的海绵蛋糕，里面填充了果酱，有时还有奶油或奶油。这个食谱后来被称为维多利亚海绵或维多利亚三明治。在这篇文章中，化学家、专业面包师和食品制造商的混合告诉我们manbetx手机客户端3.0更多关于这种至今仍是英国最受欢迎的蛋糕背后的科学知识。

当然，任何优秀的科学家在进行实验之前都需要知道实验的主要目的。食品科学作者解释说:“我们的目标是制造一种液体材料，一种面糊，在烘烤时可以变成轻的固体泡沫。哈罗德·麦基来自美国旧金山。

过程

起始原料

传统的维多利亚海绵食谱有五种核心成分:脂肪、糖、鸡蛋、小麦粉和化学发酵剂。因此，这些初始材料中的大多数在最终产品中扮演着多种角色。在维多利亚海绵蛋糕烘焙过程的各个阶段，到底发生了什么，为什么要这样做，我们不得而知。然而，我们确实知道很多事情。

把脂肪和糖搅拌在一起

在传统制作的维多利亚海绵蛋糕中，第一步是将脂肪和糖混合。“当你用糖搅拌黄油时，你是在机械地向第一步的混合物中加入空气，这将导致更轻的最终产物，”他说贾尼斯Lawandi她是一名自由食品科学顾问，拥有化学博士学位，现居加拿大蒙特利尔，并在博客上发表有关烘焙科学的文章。

如果使用固体脂肪，如黄油，应该在室温下，使其更柔韧，“更容易均匀地混合在蛋糕糊中”，解释说阿里Bouzari他是美国加州食品发展咨询公司Pilot R+D的食品生物化学博士。

加入鸡蛋

然后将鸡蛋混合到脂肪和糖的混合物中形成乳状液。蛋黄中的两亲性磷脂卵磷脂赋予了鸡蛋乳化的特性。

鸡蛋也应该是室温的。拉万迪说:“如果你在室温的面糊中加入冷鸡蛋，你的黄油会变硬，然后你的蛋糕面糊中就会有大块的黄油。”她补充说，大块的黄油会导致蛋糕上出现洞。

加入面粉和发酵剂

干燥的原料被添加到混合物中。拉万迪解释说，自发粉(在美国被称为自发粉)已经含有足够制作维多利亚海绵蛋糕的泡打粉。她补充说:“添加额外的化学发酵剂会导致面糊过度发酵，”这意味着蛋糕从烤箱中拿出来时可能会塌陷。

大多数食谱建议在这个阶段用手搅拌，以避免面粉搅拌过度，从而形成过多的面筋。与普遍的看法相反，小麦面粉(和许多其他面粉)中并不天然存在麸质。但它的前体蛋白——谷蛋白和麦胶蛋白——却被取代了。在英国爱丁堡大学教授食品化学课程的化学家James Cumby解释说，当这对蛋白质被水化并机械地推到一起时，它们在蛋白质的氨基酸之间形成氢键。他补充说，由此产生的面筋网络“你可以把它想象成一种共聚物”。

面筋提供了食谱的强度和弹性，虽然在面包制作中非常重要，但在蛋糕中并不可取。这就是为什么用于蛋糕的面粉蛋白质含量远低于用于制作面包的面粉。在面粉掺入过程中过度搅拌会导致过多的面筋形成，并可能导致蛋糕过于坚硬。令人欣慰的是，布扎里指出，蛋糕糊并不像许多食谱所说的那么珍贵。他说:“你可以比大多数人表现出来的更过分一点。”

在烤箱里烤

然后将蛋糕糊分成两个圆形烤盘，放入预热好的烤箱中。在这里，面糊将变成固体泡沫——一种由固体框架包围充满气体的空隙组成的材料类型。维多利亚海绵蛋糕的成品框架有两种不同的积木:一种是蛋清，另一种是小麦粉中的淀粉。麦基说:“它们是蛋糕成品的砖瓦和灰泥。”

蛋清含有紧密折叠成近似球形的球状蛋白质。Cumby说:“当你加热它们时，它们会散开，然后开始形成氢键，并彼此形成二硫键。”这个过程叫做凝固，会形成固体结构。麦基解释说:“随着温度升高，(面糊中)鸡蛋蛋白的细丝开始凝固，形成了我们油炸或煮鸡蛋时看到的那种非常细腻的形态。”

面筋的弹性可以让它在烘焙过程中抓住气泡并向上膨胀

小麦粉淀粉含有两种葡萄糖基多糖:直链淀粉和支链淀粉。氢键将两种聚合物紧紧地缠绕在一起。但一旦水合和加热，它们就会吸收水分，膨胀并失去紧密的结构。Cumby说:“一旦它被解开，不同的糖单位之间就会有更多的氢键相互作用，直到形成凝胶。”这个过程被称为淀粉糊化．他补充说:“然后，当你把水加热得更多时，就会把更多的水排出体外，留下一个坚固的网络。”

充满气体的空隙中含有三种不同来源的气体:在糖-脂肪奶油化步骤中机械添加的空气;化学发酵剂酸碱反应产生的二氧化碳;在烘焙过程中，面糊中的水分蒸发，形成水蒸气。

维多利亚海绵的烘烤过程是精心安排的，以防止气泡逸出。在烘焙过程的不同阶段使用不同的工具。在烘焙过程的开始，面筋就起到了这个作用。布扎里解释说:“面筋的弹性可以让它在烘焙过程中抓住气泡，并像热气球一样向上膨胀，让产品膨胀。”然后，蛋糕外部新形成的淀粉和鸡蛋蛋白网络就会加速，诱捕想要逃跑的人。

在蛋糕框架构建过程中，蛋清蛋白、面粉淀粉和面筋的构建效果不断受到糖和脂肪的破坏。这就是所谓的嫩化，如果没有这些相互作用，蛋糕就会像面包一样更硬更有嚼劲。糖和脂肪分子被认为会破坏并削弱框架上的横梁。麦基说:“制作蛋糕的诀窍在于保持平衡，这样你就有足够的结构材料来维持蛋糕的结构，而其他材料会让蛋糕变得美味，但也会削弱蛋糕的结构。”

烘焙过程接近尾声时，饼皮上的两种化学反应会被触发，产生与蛋糕部分相关的美味分子。麦基说:“它们能产生美妙、浓郁、焦糖般的棕色香气。”

首先，蛋白质中的各种氨基酸和单糖(如葡萄糖)之间发生一组两步反应。这些统称为美拉德反应．氨基酸和糖反应形成酮胺，然后继续反应产生各种风味分子，如吡嗪、吡咯和呋喃。

制作蛋糕的诀窍就是要保持平衡

在更高的温度下，复杂的糖分子和水之间会发生多步骤的焦糖化反应。复糖分解成单糖，然后寡聚，最后自组装成小颗粒。Cumby说:“我们知道这些颗粒的大小，也知道它们含有一定比例的碳、氢和氧，但这就是关于焦糖的全部科学知识。”

这篇文章只介绍了蛋糕的每个成分的主要作用;它们在最终的制作中都有额外的支持部件。当你考虑到在维多利亚海绵蛋糕的混合和烘焙过程中，他们所做的是一场多么复杂的舞蹈时，对于那些想要避免使用麸质、乳制品蛋白或鸡蛋的面包师来说，替换掉一些起始材料是非常具有挑战性的，这并不奇怪(见框起始材料替代品)。

冷却

一旦煮好，蛋糕应该留在罐头里几分钟，让框架完全变硬。“这是因为蛋糕刚出炉的前两到四分钟是它支撑最少、最摇晃的时候。在它冷却凝固几分钟之前，你要尽可能少地操纵它，”布扎里说。

然后把蛋糕翻出来，上下颠倒，冷却至室温。布扎里说:“这有助于均匀蛋糕内部的水分分布，因为蛋糕内部的水分只有在烘焙时才会从顶部溢出。”“直接从烤箱出来的蛋糕，大多数蛋糕的底部会比顶部更湿润，所以在蛋糕冷却时把蛋糕翻过来，可以让蛋糕的底部有时间吸收，排出多余的蒸汽。”

制作馅料

英国埃塞克斯郡Tiptree果酱生产商Wilkin & Sons董事长、食品科学家沃尔特·斯科特说:“传统的果酱配方是等量的水果和糖，然后煮到凝固。”

它是淀粉果胶，一种天然存在于水果中的多糖，它使这种混合物凝固成胶状凝胶，我们称之为果酱。它在果酱的凝固点(约104°C)从水果中释放出来。然后，它的长链通过分子间的相互作用结合在一起，形成凝胶框架，然后捕获含糖液体，支撑悬浮的水果块。

然而，正如许多业余果酱制作师所证明的那样，事情很少这么简单。通常是由于果胶缺乏或pH值过高。

不同水果的果胶浓度不同。草莓和覆盆子的果胶含量较低，而黑醋栗和柑橘类水果的果胶含量较高。为了克服这个问题，可以添加额外的果胶或使用含有添加果胶的特殊果酱糖。沃尔特•斯科特(Walter Scott)说:“水果中果胶的含量随着季节的变化而变化。”这意味着水果的配方必须在一年中不断调整。哈特利果酱的生产商、英国剑桥海恩丹尼尔斯集团的技术食品部主管乔尔·斯科特解释说:“这是在烹饪过程中反复试验的结果，因为从原材料中提取是一项非常昂贵且缓慢的测试。”

为了让果酱凝固，它的pH值需要在3左右。果胶链上的羧酸基团带有轻微的负电荷，这意味着它们相互排斥。在微酸性环境中，这些基团被质子化，排斥力就不是什么问题了。然而，如果它太酸，果胶就会受损。可以用柠檬汁、柠檬酸或酒石酸来降低pH值，反复试验是关键。

另一个关键参数是沸腾时间。它比许多人想象的要短，沃尔特·斯科特解释道。混合物需要煮沸足够长的时间，使果胶形成，但不能太长，以至于它燃烧。在家里和蒂普特里果酱工厂，果酱都是在常压下煮沸的。“这会导致一定程度的焦糖化，”沃尔特·斯科特说，反应过程和蛋糕本身是一样的。然而，在哈特利，沸腾是在更低的压力下进行的，因此温度更低，从而产生不同的风味。

讨论与结论

现在，海绵蛋糕的所有成分都准备好了，两层蛋糕的下面应该涂上果酱，如果需要的话，还可以涂上奶油或奶油，然后再夹在一起。剩下的就是召集你的朋友们——如果目前的疫情规则允许的话——坐下来享受蛋糕女王。

每次烘焙都像是在设计自己的实验

烘焙有这么多的科学基础，了解这些科学背景故事会让你成为更好的烘焙师吗?是的，这是专家们给出的普遍答案。乔安娜·巴克利是一名化学博士和科学传播者，她曾在电视上解释食品化学，目前担任英国皇家化学学会的教育协调员，她解释说:“确实，化学家是最好的厨师之一——我们在实验室学到的所有可转移的技能都可以用在厨房里。”万博代理“了解每种原料在烘焙中的作用，你就能更好地调整食谱，提高技能。”这本质上就像每次你烘焙时设计自己的实验。它还能帮助你理解那些平淡无奇的产品。”

Bouzari赞同的。“当然，我认为每个拿起抹刀的人都应该大致知道为什么要打奶油，为什么面粉很重要。无论你是否使用科学术语，只要理解这些基本机制，就可能是提高你的成绩、自信和创造力的头号有用方法，在家烘焙或烹饪美味的东西。”

所以，无论你是烘焙大赛级别的烘焙专家，还是受禁闭启发的新手，把你的化学知识和实用技能带到厨房里，都会帮助你烘焙出一场风暴。

妮娜·诺特曼，英国索尔兹伯里科普作家