誕生から焼き上がりまで：生地に泡ができる仕組み

この物語は最も古くなったパン少なくとも14,000年前から存在しています。小麦粉を水と混ぜ、発酵剤で膨らませ、焼くという行為は、少なくともそのくらい昔から行われています。このプロセスはよく知られていますが、ほとんどの人はその生地の塊の中で何が起こっているのかあまり知りません。言っておきますが、複雑。

生地やバッターの科学は、何冊もの本にまとめられるほどありますが、それでもその仕組みについて知るべきことのすべてを網羅することはできません。ですから、この記事のように、はるかに大きなストーリーのほんの一面に焦点を当てた比較的短い記事には、必ず穴があることになります。それは当然のことです。なぜなら、ここでの主題はまさにそれ、つまりパンやケーキ、その他数え切れ​​ないほど多くの発酵させた焼き菓子を膨らませる泡の空間だからです。空気を含ませる泡がなければ、パンは唾液で少し溶けることを期待して吸わなければならないほどの固い塊になり、ケーキは密度が高くゴムのような円盤になり、排水口の栓としてしか機能しないでしょう。

生地やバッターに空気泡がどのように形成されるかを尋ねると、イースト菌や重曹などの化学膨張剤がガス泡を生成して空気を含ませる、と答える人が多いでしょう。その答えは部分的には正しいのですが、全体像はもっと複雑で、さらに興味深いものです。ケーキには細かく小さな泡があるのに、パンには大きな空洞があるのはなぜでしょうか。生地やバッターは信じられないほど複雑なシステムであるため、この質問に答えるのは簡単ではありません。

しかし、泡の重要性は、泡自体だけではありません。泡によって何が可能になるかという点にも関係しています。多数の化学的および物理的プロセスの複雑な組み合わせによってのみ、パンやしっとりとしたケーキが生まれるのです。この科学を理解したからといって、自動的にパン職人として上達できるわけではありません (もちろん上達はしますが)。しかし、多くのベーキング レシピがなぜそのように機能するのかを理解するのに役立ちます。

生地やバッター液の中の泡のライフサイクルを直接観察する旅に皆さんをお連れしたいと思います。そのためには、想像力の小型化レーザーを点火し、ミクロキッズ風に自分自身を縮小して、泡の奇妙な世界を直接視覚化します。

しかし、まず、生地と生地とは何でしょうか?

英語の「Baked right」には区別があります。生地とバッターがあります。そして確かに、それらの間には決定的な違いがあります。生地とバッターには基本的な類似点もあります。どちらも小麦粉と水を混ぜた空気を含んだ混合物です。サンドイッチやバースデーケーキをかじって人生を過ごしてきたほとんどの人は気づいていないでしょうが、生地とバッターは泡であり、それらが焼き上がった固形のパンやケーキも泡です。次に歯磨き粉の泡を使って朝のトーストの固まりを奥歯にこすり落とすときは、泡をきれいにするために泡を使用していることの奇妙さを少し考えてみてはいかがでしょうか。

おそらくお気づきかと思いますが、生地はバッターよりも乾燥しています。生地は粘着性があり、非常に伸びやすいですが、バッターははるかに湿っていて流動性があります。これは、生地には水よりも小麦粉が多く、バッターには小麦粉よりも水が多いためです。生地は材料の面でもよりシンプルな傾向があり、多くの場合、小麦粉、水、膨張剤、塩のみで構成されています。多くのバッターには、卵、砂糖、香料、さまざまな脂肪源（バターまたは油、牛乳、卵黄など）など、いくつかの追加材料が含まれています。一方、パン生地はイーストで膨らませることが多く、バッターは重曹などのガス発生化学物質で膨らませる傾向があります。

しかし、これはすべて一般論です。卵と脂肪を含む生地もあります（こんにちは！）、小麦粉と水だけでできた生地もあります。同様に、ベーキングソーダで膨らませた生地もあります（彼らはそれをベーキングソーダとは呼びません）。（無料で）そしてイースト菌がたっぷり入った生地です。

率直に言って、これらの食品のカテゴリーには、ここで説明できる以上の複雑さと微妙な違いがあり、多くのレシピは、最も生地が固い生地と最も生地が固い生地の間のどこかに存在します。そこで、基本的なポイントを理解してもらうために、最も典型的なパン生地とケーキ生地を見ていきます。

構想：バブルライフの始まり

目を閉じて、次のことを想像してください。あなたは、小麦粉、水、イースト、塩の材料を混ぜ合わせたばかりのパン生地の塊の中にいます。グルテンタンパク質の鎖が四方八方に伸びており、何マイルも続いているように見えますが、あまりに長いため、遠くのぼんやりと消えていきます。グルテンタンパク質が互いに結合し始め、次に起こるすべてのことに重要なネットワークを形成していることがわかります。グルテンタンパク質は、このパン生地に強度と弾力性を与えます。これは、後でガス泡を閉じ込めるために不可欠です。

また、水中の網に絡まった岩石のように、グルテンタンパク質の水のマトリックスの中に浮遊するデンプン粒がいたるところに見られます。デンプン粒はやがて水で膨張し、その後熱が加えられるとゲル化して固まり、柔らかい生地がはるかに固いものに変わります。

グルテンタンパク質の鎖があらゆる方向に伸びており、何マイルも続いているように見え、あまりに長く、ぼんやりとした遠くに消えていきます。

酵母細胞が餌を食べ始めているのも見えます。酵母細胞はデンプン粒を食べ、その中のブドウ糖を消化してエネルギーを生成し、その過程でアルコールと二酸化炭素（CO2）を生成します。私たちを非常に小さなスケールで想像しているにもかかわらず、二酸化炭素はそれでもはるかに小さいため、見ることはできません。CO2分子は、酵母細胞壁を通過して周囲の水溶液に拡散しています。ガスの泡としてではなく、水に溶解した分子としてです。酵母はデンプン粒内のブドウ糖を食べ続け、ますます多くのアルコールとCO2を生成しますが、それにはしばらく時間がかかります。酵母の働きは遅く、まだ始まったばかりです。幸いなことに、パン生地の場合、時間は私たちの味方です。酵母には大量の食料があり、生地がオーブンに入れる準備ができるまでにパン職人がやるべきことがたくさんあります。

パン職人といえば、彼らは重要なことをしようとしています。生地をこねるのです。乗り物酔いをする人は、この時点で自分が生地の中にいるなんて想像したくないかもしれませんが、ここでは多くのことが起こります。まず、パン職人は材料をより徹底的に混ぜ、デンプン、タンパク質、塩、酵母を塊全体に均等に分散させます。これにより、後でより均一なパン粉ができます。また、この混ぜ合わせによってグルテンタンパク質がぐるぐると動き、互いに結合しやすくなり、空気を閉じ込めるさらに強力なネットワークが構築されます。しかし、生地をこねる理由の説明で見落とされがちな3つ目のことがあります。それは、生地に空気ポケットと気泡を組み込むことです。

混ぜたりこねたりしないと、イースト入りの生地に空気を含ませるのに時間がかかり、最終的にできる気泡の大きさと分布も不均一になります (パンによっては、大きくて不均一な気泡ができるように、こねる回数を最小限に抑えるものもあります)。 パン職人は、機械的に生地に空気を混ぜ込むことで、空気を含ませるプロセスを早め、生地全体に大きな気泡が形成される場所を提供すると同時に、パンのクラム部分の気泡を均一にします。

同時に、酵母から排出された溶解二酸化炭素は、生地の中の水を通して拡散します。これらの溶解二酸化炭素分子が生地の塊の凹凸に遭遇するところならどこでも（凹凸は、さまざまな形のデンプン粒から生地の不純物、塩のかけらまで、どこにでもあります）、それらは集まって密集し、極小の泡を形成します。これは、ビールやソーダのグラスで起こるのと同じで、グラスの表面の微細な凹凸が、泡が形成される核形成部位（いわゆる）となり、最終的に泡が壊れて上方に浮かび上がります。

ここで知っておくべき重要なことは、生地には泡が形成される経路が 2 つあるということです。生地を混ぜてこねるときに機械的に取り込まれる大気中の空気 (主に窒素と酸素) の大きな泡と、生地全体の核形成部位で形成される CO2 の極小の泡です。溶解した CO2 は、生地の水分のある相を通ってこれらの泡にたどり着き、そこからガスとして泡の中に逃げていきます。

想像力を駆使して、今度は生地に移りましょう。スループ. 私たちは今、ほんの数分前にかき混ぜた濃いスラリーの中に浮かんでいます。ここには、溶けた砂糖、卵（乳化剤を多く含む黄身を含む）、脂肪、香料（これはチョコレートケーキですか？チョコレートケーキだと仮定しましょう。今、間違いなくチョコレートが見えます！）、そしてさらに多くの脂肪、砂糖、牛乳由来のタンパク質など、いくつかの他の成分とともに、より多くの水があります。グルテンタンパク質は私たちと一緒に沼地の混合物に浮かんでいますが、ネットワークを形成するのに苦労しているようです。生地の脂肪はグルテンタンパク質に引き寄せられているようで、生地で見られたようなグルテン同士の結合を邪魔しています。

このぬかるんだ生地にはイースト菌は見当たりません。代わりに、重曹という化学物質が泡立ち、生地の中の酸とすぐに反応しました。副産物は、再び二酸化炭素です。ここでは活動のペースがまったく異なります。先ほどの生地の中のイースト菌のカタツムリのようなペースとは異なり、この生地の中の重曹はまさに狂ったように動いています。ひとつ明らかなのは、このような生地は生地よりもはるかに短い時間スケールで発達しているということです。イースト菌がゆっくりと二酸化炭素の供給を蓄積するのを待つ時間はなく、生地が混ぜられるとすぐに重曹によって二酸化炭素が大量に生成されるのです。

このやや粘性のある生地をかき混ぜると、私たちが投入する直前にパン職人が行った混ぜ合わせの影響が残っているのがわかります。混ぜ合わせたおかげで混合物は均質になり、空気の小さな泡が小麦粉のスープの中に浮かんでいます。このように、生地は生地に非常に似ています。しかし、生地とは異なり、ここではグルテンが形成される機会はあまりありません。生地ほど効果的に空気を閉じ込める小麦タンパク質の弾力性のあるネットワークがないのです。

最初から、これらの生地の泡は生地に見られるものよりも小さい傾向があります。これは、生地に卵黄やその他の成分の乳化剤が豊富に含まれており、これが界面活性剤として働き、泡の周りに安定した殻を形成するためです。乳化剤が多いほど、泡は小さくなります。パン職人が生地の乳化剤の量を減らすと、泡は大きくなります。なぜなら、小さな泡の表面積を増やすのに十分な界面活性剤が利用できなくなるからです。

これらの違いを除けば、生地に見られるプロセスは、生地の生地とほぼ同じです。重曹によって生成された溶解した二酸化炭素が生地の水相に拡散し、物理的な欠陥を核にして極小の泡を形成し、機械的に組み込まれた空気が泡を増強して生地をさらに膨らませます。

泡ができたら、いよいよレース開始です。パンにとっては長距離走、生地にとっては100メートル走のようなものです。でも、ここで勝者を決める必要はありません。最終的には、おいしくてふわふわの焼き菓子が完成します。

バブルの発展: 成長する年月 (または日数、時間、分数…)

しばらく生地の中に留まっておきましょう。焼く前の短い時間で、面白いことが起きるからです。上で述べたように、私たちは卵や小麦のたんぱく質、乳化剤、デンプン、砂糖、重曹、香料、そしてこの時点ではたくさんの小さな泡が入った、より液体状の媒体に浮かんでいます。

生地に比べて生地の粘度が比較的低いため、泡ははるかに簡単に動き回り、浮力によって上昇します。表面では、泡が弾けてガスを空気中に放出します。泥の地熱温泉から硫黄が湧き上がるのと同じです (ありがたいことに、硫黄の部分は除きます)。生地は生地よりもはるかに速くガスを放出します。伸縮性のある生地のように、空気泡を完全に閉じ込める良い方法がないからです。生地は空気泡の動きを遅くすることはできますが、最終的には表面に出て空気中に飛び出します。そのため、生地をできるだけ早く焼く必要があります。

泡は、一連の興味深い相互作用も行っています。いくつかの泡は合体しています。文字通り融合して大きな泡になります。他の泡はオストワルド熟成と呼ばれる奇妙なトリックを行っています。これは、小さな泡が隣接する大きな泡に空気を渡すというものです。合体するのではなく、単にガス分子が液体の境界を越えて大きな泡に逃げ込むことによって、小さな泡が縮んで消滅するまで続きます。常に小さな泡が大きな泡にガスを渡すことになります。これは、大きな泡の圧力が低いためです。簡単に言えば、それが自然が望んでいることです。*

* はいはい、それは言い訳です。なぜ小さい泡のほうが大きい泡よりも圧力が高いのか知りたいですか? ほとんどの場合、その答えは泡の殻の表面張力に関係しています。小さい泡は大きい泡よりも曲率が極端で、曲率が大きければ大きいほど、泡にかかる圧力も大きくなります。これは、小さな風船を膨らませるのが大きな風船よりもずっと難しいのと同じです。

こうした合体と熟成の過程により、泡の構造は泡の大きさの均衡に向かいます。同時に、生地の泡の大きさには上限があります。理由はたくさんあります。その一部は時間の問題です。生地は生地に比べて泡の寿命が短いため、大きな泡を蓄積する時間があまりありません。また、浮力の問題もあります。泡が大きくなると、より早く表面に浮き、生地の表面から出てきます。大きな泡はより早く消えていきます。

しかし、もう 1 つの大きな要因は、生地の周りのスラリーの性質です。ここでも、生地と生地の根本的な違いが明らかになります。生地では、空気は強くて弾力性のあるグルテン ネットワークに閉じ込められ、気泡がガスを集めるにつれて膨らみ続けます。一方、生地には、空気を閉じ込める重要なグルテン ネットワークはありません。代わりに、気泡は湿った生地の乳化剤によって安定しており、生地の気泡がそれ以上大きくならないか、不安定さのために破裂するという閾値があります。ポンポンポンポンここで想像するのに適切な音は、 だと思います。

一方、生地の成長はずっと遅く、イースト菌がどんどん空気を作り出すにつれて、グルテンのネットワークはゴム風船の束のように膨張して、より多くの空気を含むようになります。生地の合体とオストワルド熟成は起こりますが、水分含有量の少ない生地の塊では気泡の動きが鈍いため、その頻度ははるかに低くなります。さらに、グルテンのネットワークは気泡の群れを制御する障壁のような働きをするため、気泡が自由に相互作用することが難しくなります。この時点でのパン作りの大部分はパン職人が担当します。パン職人は、より大きく不均一な気泡を作るための非常に手間のかからない「こねない」方法から、大きな気泡を小さな気泡に分け、その分布の均一性を高めるために、積極的に折りたたんだり、押し下げたり、叩いたりするなどの方法まで、さまざまな技術で気泡のサイズと分布に影響を与えることができます。

ライフステージ: 不死（っぽい）

いよいよ焼き始めます。ありがたいことに、パン生地やケーキ生地の中にいると想像すると、焼いている間、実際に焼け死ぬことなく「中に」いられるという利点があります。生地はケーキ型に移され、パンの形ができ、完全に発酵し、オーブンに入れる準備が整いました。

ケーキ生地の場合、オーブンの温度は通常、それより低い 325°F 程度です。パンは、少なくとも 400°F、時にはもっと高温のオーブンに入れられます (ナポリピザを 800°F のオーブンで焼くことを考えてみてください)。なぜ違うのでしょうか? パンの場合、劇的で急速なオーブン スプリングが求められる傾向があります。劇的なボリュームの増加は、主にパン内の水分が熱で蒸発するときに蒸気によって生じます。外側が十分に乾燥してクラストが形成され始めると、それ以上の膨張は許されません。これは、クラストの形成を遅らせ、オーブン スプリングを促進させるために、パンを蒸気で焼いたり、最初の段階で水を吹きかけたりすることがよくあるのもこのためです。

一方、ケーキはそれほど劇的に膨らむ必要はなく、また堅い皮を形成する必要もないので、オーブンの温度は低めに設定されます。さらに、ケーキは泡のサイズが細かく、パンよりも密度が高い傾向があるため、熱が中心まで浸透するのに時間がかかります。オーブンの温度が高すぎると、ケーキの外側は固くなり、中心は生のままになります。適度な熱でケーキを焼くと、外側が焼きすぎずに中まで火が通ります。

ここでもう一度、立ち止まって、焼き菓子の中の泡の生涯を通じて起こる最も重要な変化の 1 つを理解する必要があります。この時点まで、どちらの場合も泡はいわゆる密閉フォームを形成していました。つまり、各空気ポケットは独立しており、他の空気ポケットから切り離されています。焼く前のパンやケーキを、多数の部屋 (泡) があり、各部屋内に爆発装置がある巨大な家だと考えてください。焼く前は、すべての部屋のドアが閉まっています。1 つの部屋で火をつけると、最終的に爆発装置が燃焼し、ドアが蝶番から吹き飛んで次の部屋へと開いてしまいます。その後、熱が次の部屋に流れ込み、熱が蓄積して次の装置を吹き飛ばし、これが繰り返され、ほとんどすべての部屋にドアがなくなります。

同じことが生地やパン生地の塊でも起こります。熱が外側から中心に向かって入ってくると、水が蒸発して蒸気になり、液体の状態に比べて体積がなんと 2000 倍に膨張します。泡が膨張し、次に隣の空間に飛び散ります。破裂と爆発の連鎖反応により、熱が中心に向かって急速に移動し、調理がスピードアップして、焼き菓子が開いた泡に変わります。

つまり、パンやケーキは焼き上がる頃には、何千、何百万もの小さな泡で満たされているのではなく、むしろ、パンのパン粉の中を蛇のように這い進む 1 つの巨大な泡になっているのです。

焼くまでは、生地や練り粉の中の泡は、一種の内部支持構造として機能していました。つまり、泡はデンプンやタンパク質を含んだ液体を支える堅固な骨組みだったのです。しかし、パンやケーキが焼けるにつれて、デンプンはゲル化し、卵を多く含む生地の場合は卵のタンパク質が変性し、パンのパン粉が固まり、焼き菓子は最終的に固体になります。

ひとたび冷却されると、ほんの数分前に膨張を引き起こした蓄積されたガスと蒸気が大気中に漂い去るので、パンやケーキは崩れません。パンやケーキを形成した気泡は、最終的な鋳造で不滅になりました。まあ、ケーキやパンが最終的にどうなるかはわかりませんが、とにかくお腹が空いているので。一切れお望みですか?