Фабрицио Ольмеда (F. Olmeda)

Джакомо Бартолуччи (G. Bartolucci)

Даниэль Мария Бузиелло (D. M. Busiello)

Давид Ревиньяс (D. Revignas)

Иван Ди Терлицци (I. Di Terlizzi)

Шнобелевская премия 2025 по физике

Фазовое поведение соуса Cacio e Pepe (сыр и черный перец)

Джакомо Бартолуччи (G. Bartolucci), Университет Барселоны, Испания, Даниэль Мария Бузиелло (D. M. Busiello), Давид Ревиньяс (D. Revignas), Университет Падуи, Италия, Маттео Чиарки (M. Ciarchi), Альберто Кортичелли (A. Corticelli), Иван Ди Терлицци (I. Di Terlizzi), Винченцо Марии Шимменти (V. M. Schimmenti), Институт физики сложных систем имени Макса Планка, Германия, Фабрицио Ольмеда (F. Olmeda), Институт науки и технологий, Австрия, "Фазовое поведение соуса Cacio e Pepe (сыр и черный перец)", "Физика жидкостей", том. 37, 2025.

Pasta alla Cacio e pepe – традиционное итальянское блюдо, приготовленное из пасты, сыра пекорино и перца. Несмотря на простой состав ингредиентов, достижение идеальной текстуры и кремообразной консистенции соуса может быть непростой задачей. В данном исследовании итальянцы систематически изучили фазовое поведение соуса Cacio e pepe, уделяя особое внимание его стабильности при повышении температуры и различных пропорциях сыра, воды и крахмала. Авторы определяют концентрацию крахмала как ключевой фактор, влияющий на стабильность соуса, что имеет непосредственное значение для практического приготовления. В частности, описывают режим, в котором концентрация крахмала ниже 1% (от массы сыра) приводит к образованию общесистемных комков – состояние, определяющее то, что можно назвать «фазой моцареллы» и соответствующее неприятному расслоению соуса. Кроме того, исследуется влияние концентрации сыра относительно воды при фиксированном уровне крахмала, наблюдая более низкую критическую температуру растворения, которую специалисты теоретически обосновали с помощью модели минимальной эффективной свободной энергии. Далее анализируется влияние менее традиционного стабилизатора, цитрата натрия, и наблюдается резкий переход от фазы моцареллы к совершенно гладкому и стабильному соусу, в отличие от смесей, стабилизированных крахмалом, где переход более плавный. Наконец, представлен научно оптимизированный рецепт, что позволяет неизменно безупречно готовить это классическое блюдо.

Макароны неоднократно служили источником вдохновения для физиков. Наблюдение, что спагетти всегда распадаются на три или более фрагментов, но никогда на две половинки, озадачило даже самого Ричарда Фейнмана, и объяснение этого интригующего явления принесло Одоли и Нойкирху Шнобелевскую премию. Упаковка макаронных изделий представляет собой естественную основу для изучения разделения при встряхивании и вдохновила на создание «трансформирующихся плоских макарон». Кроме того, экспериментально и теоретически исследовались деформация и набухание различных видов макаронных изделий при варке. Наконец, аналогии с формой макаронных изделий оказались полезными в различных областях физики, от полимерных колец до нейтронных звезд.

Вода, используемая для приготовления пасты, также обладает интересными физическими свойствами, в первую очередь благодаря содержанию крахмала. При нагревании растворы крахмала и воды претерпевают гелеобразование, изменяя свою вязкость и структурные свойства. Кроме того, смешивание воды с 1,5–2 частями кукурузного крахмала является хорошо известным методом создания неньютоновской жидкости, часто называемой «ооблеком». Вода, обогащённая крахмалом, также играет решающую роль в стабилизации эмульсий, как это видно на примере классического блюда «спагетти с маслом», где она способствует образованию однородного кремообразного соуса, предотвращая разделение масла на взвешенные капли.

В кулинарии существует множество других примеров, подчёркивающих важность эмульсий, содержащих капли, образовавшиеся в результате разделения фаз. Разделение фаз часто играет решающую роль в определении текстуры пищевых продуктов, как это наблюдается в майонезе, заправках для салатов и различных соусах. В таких эмульсиях однородное состояние, достигаемое путём смешивания или встряхивания, метастабильно и естественным образом переходит в термодинамически стабильное состояние, характеризующееся образованием маслянистых капель, что часто приводит к нежелательной консистенции. Для поддержания однородной текстуры эмульсии необходимо стабилизировать, чтобы замедлить процесс созревания. Необходимость замедления разделения фаз распространяется не только на эмульсии, но и на другие пищевые продукты, такие как шоколад и мороженое, где нежелательное разделение фаз приводит к ухудшению текстуры и сокращению срока годности. Физика капель также играет важную роль в напитках. Известным примером является узо-эффект, наблюдаемый в таких спиртах, как узо, пастис и лимончелло.

В биохимии разделение фаз недавно получило новый импульс благодаря открытию безмембранных компартментов в цитоплазме клеток. Эти компартменты были успешно описаны как капли, образующиеся в результате разделения фаз, и связаны с различными важнейшими функциями клетки. Более того, изменения физиологических свойств безмембранных компартментов могут спровоцировать образование патологических белковых агрегатов. Тем временем, увлекательная идея о том, что разделение фаз могло играть роль в «первичном бульоне», первоначально предложенная Опариным и Холдейном, вновь оживилась, что привело к новым исследованиям смесей, состоящих из коротких олигомеров.

Основываясь на последних теоретических и экспериментальных достижениях в области термодинамики смесей, в данной работе мы исследуем фазовое поведение соуса для пасты Cacio e pepe. Качо э пепе (буквально «сыр и перец») - традиционное блюдо из Лацио, региона в центральной Италии. Оно состоит из лапши тоннарелли, подаваемой в креме из сыра пекорино, перца и воды, обогащённой крахмалом. Предшественник этого блюда восходит к 15 веку. Однако современная версия обычно ассоциируется с длительными путешествиями пастухов, которым приходилось наполнять свои седельные сумки высококалорийными и легко транспортируемыми ингредиентами, чтобы поддерживать силы во время путешествия. Сыр пекорино был идеален благодаря своему необычайному сроку хранения, чёрный перец использовался для стимуляции тепловых рецепторов, а домашняя лапша обеспечивала поступление углеводов.

Несмотря на небольшой список ингредиентов, приготовление этого блюда требует особой осторожности. Это связано с тем, что смеси сыра и воды, как известно, склонны к расслоению при нагревании, как это видно, например, в швейцарском сырном фондю. В контексте Cacio e pepe эта проблема уже была исследована Брессанини. Самый деликатный этап - смешивание воды, обогащённой крахмалом, с тёртым сыром. Сначала макароны варят в кипящей воде, давая им высвободить крахмал, а затем извлекают часть раствора воды и крахмала. Важно подождать некоторое время перед смешиванием воды и сыра, чтобы вода остыла. Это связано с тем, что при высоких температурах белки сыра могут либо образовывать комки при денатурации, либо просто агрегировать, тем самым портя соус.

Однако температура - не единственный физический параметр, который необходимо тщательно контролировать: агрегация и денатурация белков - это процессы, зависящие от концентрации; поэтому смешивание правильного количества сыра, воды и крахмала крайне важно для предотвращения образования белковых агрегатов. Например, при отсутствии крахмала сыр в горячей воде образует огромные комки при температуре около 0 C, что приводит к так называемой «фазе моцареллы». Если сыр смешать с водой для пасты, содержащей небольшое количество крахмала, образование комков уменьшается, а при более высоких температурах образуются крупные белковые агрегаты. Воду для пасты можно приготовить «ризоттатой» (risottata), то есть собрать и нагреть в кастрюле, чтобы часть воды испарилась, а крахмал сконцентрировался. Если сыр смешать с водой для пасты «ризоттатой», наличие комков практически незаметно.

Чтобы избежать образования комков и добиться идеального качо э пепе (Cacio e pepe), в данной работе мы изучаем фазовое поведение раствора, содержащего воду, крахмал и сыр. Мы добиваемся этого, используя обычные кухонные инструменты, гарантируя, что наши результаты легко воспроизводятся не только учёными в лаборатории, но и кулинарами-любителями.

Статья организована следующим образом: в разделе II мы описываем экспериментальную установку и обсуждаем роль крахмала в поведении фаз смеси. В разделе III мы фиксируем процентное содержание крахмала и варьируем количество сыра. В разделе IV обсуждается минимальная теоретическая модель, которая суммирует наши экспериментальные результаты. В разделе V мы также исследуем роль менее традиционного стабилизатора, цитрата натрия, в предотвращении образования комков, анализируем его влияние на стабильность соуса и сравниваем его влияние с влиянием крахмала. Наконец, в разделе VI мы предлагаем рецепт идеального качо э пепе.

За открытия в области физики в процессе изучения соуса для пасты, особенно фазового перехода, способного привести к комкованию, которое может стать причиной неприятных ощущений, Джакомо Бартолуччи, Даниэлю Марии Бузиелло, Маттео Чиарки, Альберто Кортичелли, Ивану Ди Терлицци, Фабрицио Ольмеде, Давиде Ревиньясу и Винченцо Марии Шимменти заслуженно присуждена Шнобелевская премия 2025 года по физике.

---

Когда с неба польется золотой дождь Коровы посетили поле, разбитое на 5х5 квадратов с тикерами (краткое название котируемых инструментов) для каждой из 25 компаний норвежского индекса OBX. Коровы создавали инвестиционный портфель, испражняясь на том или другом квадрате по своему усмотрению подробнее

---

В Финляндии установлен новый мировой рекорд по метанию мобильного телефона Чемпионат по метанию мобильных телефонов проходит в финском городе Савонлинна ежегодно с 2000 г, по словам организаторов, они дарят владельцам устройств беспрецедентную возможность отплатить телефону за все-все расстройства и огорчения, которые он вызвал подробнее

Источник - пресса