Почему можно есть крендельки, вымоченные в щёлочи?

В упомянутых выше источниках в основном рассматриваются конкретные химические изменения, происходящие с компонентами теста и веществами в растворе. В некоторых из них упоминается реакция Майяра как один из факторов происходящих изменений.

Стоит отметить, что реакции Майяра довольно сложны и включают в себя множество промежуточных продуктов. Однако во многих случаях фактором, ограничивающим скорость реакции, является pH компонентов. Реакцию можно ускорить, повысив pH, а если оставить продукты реакции на длительное время или повысить температуру, что ещё больше увеличит скорость реакции, то образуется больше продуктов реакции Майяра. Некоторые люди не верят, что реакция может протекать при температуре ниже 150 °C, однако если добавить немного пищевой соды в луковый суп и готовить его под давлением (130 °C) в течение 40 минут, он приобретёт такой же коричневый оттенок, как при более длительной варке лука классическим способом.

Таким образом, повышение pH с помощью щёлочи (pH 13) по сравнению с карбонатом натрия (pH 10) или бикарбонатом натрия (pH 8) значительно ускорит реакцию Майяра, а если подвергнуть крендель воздействию высокой температуры в духовке, то реакция завершится. То, что происходит с NaOH для его детоксикации, скорее всего, представляет собой сочетание нейтрализации, разбавления и химического преобразования за счёт взаимодействия с другими доступными веществами. Я бы не рекомендовал есть тесто, вымоченное в щёлочи, без предварительной выпечки.

Меня заинтриговала мысль о том, что высокий уровень pH расщепляет белки на более короткие аминокислотные последовательности, что способствует протеканию реакций Майяра, но не влияет на константы скорости.

Безопасность обеспечивается тремя факторами.

Во-первых, концентрация NaOH составляет всего 1 %, а крендельки погружаются в раствор всего на 10 секунд (см. Технологию производства снеков на стр. 180–182), что ограничивает количество гидроксида на один крендель.

Во-вторых, само тесто, например белок в его составе, содержит кислотные группы, такие как боковые цепи аминокислот лизина и тирозина, которые нейтрализуют гидроксид.

Наконец, как объясняется в статье Влияние обработки щелочью на тесто
и качество конечного продукта Journal of Food Science том 71, страницы C209-C215, белок в тесте частично гидролизуется в щелочной среде. В результате высвобождается больше концевых аминокислотных групп, которые также участвуют в нейтрализации.

В книге «Технология производства снеков», упомянутой выше, также объясняется:

Если концентрация щёлочи становится слишком высокой, то в циклах выпечки и сушки не происходит полного преобразования в бикарбонат натрия, и крендельки будут горчить из-за остаточного содержания гидроксида натрия

Щёлочь легко вступает в реакцию либо с аминокислотами (образуя соответствующие натриевые соли), либо с жирами (образуя мыло). Оба реагента легко найти в тесте. Для нейтрализации вам не понадобится CO₂.

Употребление в пищу небольшого количества этих конечных продуктов действительно безопасно, и обычно в процессе используется лишь небольшое количество щёлочи.

Цель окунания в щёлок (или другой щелочной раствор, например, в пищевую соду... или даже в гашеную пищевую соду) заключается в том, чтобы ускорить окрашивание, так как раствор вступает в реакцию с поверхностью теста. Это также ускоряет реакцию Майяра при выпекании теста. В результате тесто равномерно подрумянивается и приобретает характерный щелочной привкус. При выборе щёлока важно убедиться, что он пищевой, так как промышленные сорта могут содержать другие примеси, в том числе тяжёлые металлы. Щёлок чрезвычайно едкий. Поэтому использовать его нужно с осторожностью! При изготовлении кренделей и бейглов раствор обычно довольно слабый... возможно, около 3 % щёлочи в воде. При изготовлении как кренделей, так и бейглов продукт обычно ненадолго погружают в кипящую воду после обработки раствором щёлочи. Кипячение и/или последующая выпечка нейтрализуют щёлочь, делая продукт безопасным для употребления.

По сути, щёлочь вступает в реакцию с CO₂ и влагой, присутствующими во время выпекания, и образует нетоксичный карбонат. Это делает его безопасным для употребления в пищу.

Реакция:

CO₂ (г) + H₂O (ж) ⇄ H₂CO₃ (р-р)

H₂CO₃ (водн.) + 2 NaOH (водн.) → Na₂CO₃ (водн.) + 2 H₂O (водн.)

Отсюда (документ MS)

[ПРАВИТЬ]

Вдохновившись комментариями, я продолжил поиски.

Вкратце: с погружением в щёлочь происходит много всего. Что касается безопасности, то щёлочь используется во многих реакциях, в том числе описанных выше.

• (Во-первых, источник уравнения не был основой моего ответа. Я просто освежил в памяти реакцию, о которой мне рассказывали/читали несколько лет назад. Именно благодаря ей можно безопасно использовать щёлочь при выпечке дрожжевого хлеба — это реакция с угольной кислотой. (Прошу прощения за то, что не проверил баланс должным образом.)


• В ходе моего недавнего поиска я нашёл только одну ссылку на The Kitchn на реакцию щёлочи с угольной кислотой как на причину её безопасного использования. Ссылка также не указана.


• В то же время я нашёл научную статью и запись в блоге Food Chem, в которых упоминалась эта статья и обсуждалось воздействие щелочной ванны на крендельки. Там много всего написано, поэтому я процитирую только аннотацию к статье:

Влияние щелочного раствора на крахмал, белок и изменение цвета твёрдых кренделей никогда не изучалось. Были проведены эксперименты, имитирующие реакции, происходящие на поверхности теста для кренделей. Тесто погружали в воду или 1%-ный раствор гидроксида натрия при различных температурах от 50 до 80 °C. Был проведён анализ содержания белка и крахмала после погружения. Было изучено изменение цвета поверхности кренделей после извлечения пигментов из муки. На экспериментальной установке также были изготовлены образцы теста и кренделей, и их свойства были проанализированы. После погружения в воду желатинизировались только гранулы крахмала на поверхности теста. Амилозно-липидный комплекс диссоциировал при более низкой температуре под воздействием щёлочи, но не диссоциировал даже при высокотемпературном погружении в воду. Обработка теста при температуре 80 °C в щелочном растворе привела к гидролизу белков на более мелкие пептиды, которые не осаждались трихлоруксусной кислотой (ТХУ). Цвет поверхности теста после извлечения пигмента из муки отличался, но после выпекания разница была незначительной. Результаты исследования показывают, что цвет, который появляется на поверхности кренделей, обусловлен не пигментами, содержащимися в муке, а реакцией между производными гидролиза крахмала и белка во время выпекания.

и, как мне кажется, уместная цитата из блога:

Результаты анализа белков (2 в списке выше [воспроизведено ниже]) показывают, что при погружении в щёлочь образуются более мелкие белки, необходимые для реакции Майяра, а при погружении в воду — нет. Мне показалось, что это, пожалуй, самый важный момент.

2. В результате гидролиза белок распался на более мелкие пептиды. Это произошло в небольшой степени в воде или щелочном растворе при температуре 25 °C, в большей степени в воде при температуре 80 °C и в значительной степени в щелочном растворе при температуре 80 °C. Кроме того, более мелкие пептиды в горячем щелочном растворе имели наименьшую молекулярную массу; большинство из них «уходили» с электрофоретической плёнки, не оставляя полос. Авторы объясняют, что в щелочной среде при погружении в щёлочь на поверхности белков возникают одноимённые заряды, которые отталкиваются и приводят к разворачиванию белков. Это делает их более восприимчивыми к гидролизу.

И блог, и статью стоит прочитать.

Мой вывод: щёлочь расходуется в ходе различных реакций и поэтому не представляет опасности.