לקצף שלי שלוש פינות

על שלוש דרכים לייצוב קצף חלבון ביצה

קצף חלבון ביצה נפוץ מאוד במטבח הפעיל, בעיקר באפייה. הוא מעניק אווריריות לעוגות, למוס ולסופלה ותורם רבות למרקמם הנימוח. כדי שהקצף יוכל להחזיק את התערובת ולתת לה נפח עליו להיות יציב, לא נוזלי מדי ולא קשה מדי.

החלק הלבן של הביצה ידוע בשם "חלבון", מלשון "חלב", על-שום צבעו הלבן. זאת להבדיל מהמולקולות הנקראות "חלבונים", או בשמם הלועזי פרוטאינים. חלבון הביצה, ה"לבן", הוא תערובת המורכבת מ-90% מים והשאר הוא בעיקר חלבונים שונים, כמו אובאלבומין, קונאלבומין, גלובולין ואובומוצין (ovalbumin, conalbumin, globulin, ovomucin). בתוך המים, החלבונים צפים כפקעות סגורות, כאשר החומצות האמיניות ההידרופיליות, אוהבות המים, פונות כלפי המים, והחומצות האמיניות ההידרופוביות, הפוחדות ממים, מכונסות בתוך הפקעת ומוגנות ממגע עם המים.

הקצפת החלבון מכניסה אוויר אל התערובת, וגם גורמת למשיכת פקעות החלבונים ופתיחתן ולהרס המבנה הטבעי שלהם, כלומר לדנטורציה שלהם. בחלבונים הפתוחים, החומצות האמיניות ההידרופוביות מוצאות את עצמן חשופות למים. על-מנת להקטין את מגען עם המים, הן פונות כלפי האוויר שנכנס לתערובת, ומתיישבות על פני השטח אוויר-מים, או מתחברות לחומצות אמיניות הידרופוביות אחרות בסביבתן, בעוד שהחומצות האמיניות ההידרופיליות פונות אל המים. כך נוצר הקצף: אוסף בועות מצופות במעטפת חלבונים וצמודות זו לזו. ככל שממשיכים בטריפה, נכנס יותר אוויר אל התערובת ויותר חלבונים עוברים דנטורציה ומסתדרים בדפנות הבועות לפי "אהבת" או "אי-אהבת" המים של החומצות האמיניות. גם הבועות נעשות קטנות יותר.

שלושה שלבים ו… קריסה

במהלך ההקצפה עובר הקצף משלב בו התערובת נוזלית ומכילה בועות אוויר גדולות לשלב בו מתקבלות מעין גבעות רכות של קצף, ולבסוף לשלב בו הבועות קטנות וצפופות והקצף נוקשה. בועות גדולות מתמוטטות מהר יותר תחת כובד משקלן. ככל שהבועות קטנות יותר, הקצף יציב יותר. בשלב בו הקצף יציב, אפשר לערבב אותו עם רכיבים אחרים במתכון, והקצף ישמור על אווריריות התערובת. אמנם, קצף יציב מחזיק את האוויר מבלי להתמוטט, אך גם הוא לא מחזיק מעמד לאורך זמן רב ובסופו של דבר קורס, לכן מומלץ להכין את הקצף סמוך ככל האפשר לשימוש בו.

כשממשיכים להקציף מעבר לשלב הקצף היציב, מספר הקשרים בין החלבונים נעשה גבוה מאוד ורשת החלבונים נעשית כה צפופה, שבועות האוויר נדחקות החוצה מן הרשת והחלבונים נקרשים כגושים. בשלב זה הדרך היחידה להציל את הקצף היא להוסיף לבן-ביצה נוסף ולהקציף שוב בזהירות.

סוכר: ייצוב בעזרת חיזוק קירות הבועות

דרך אחת לשלוט על תהליך ההקצפה ולהימנע מהקצפת יתר היא הוספת סוכר. את הסוכר חשוב להוסיף בשלב בו הקצף נראה כמו גבעות רכות. הוא עוזר לייצב את הקצף ולעשות אותו עמיד. הסוכר נמס לתוך המים שבדפנות בועות האוויר והופך אותם לצמיגיים. את הסוכר חשוב להוסיף בהדרגה, שכן אם מוסיפים אותו בבת-אחת, הוא לא יימס באופן אחיד ברחבי התערובת, והבועות לא תהיינה שוות בגודלן וביציבות המעטפת שלהן.

אם מוסיפים את הסוכר לפני שנוצרו גבעות רכות, מולקולות הסוכר מאטות את קצב יצירת הקצף: הן מפריעות לחלבונים בתערובת להיקשר זה לזה לאחר שהחלו להיפתח. בנוסף, כשמוסיפים את הסוכר לפני שנוצרו גבעות רכות, קשה יותר להכניס בין החלבונים מספיק אוויר ליצירת קצף יציב, ויש להקציף זמן ממושך עד שהוא מתחיל להיווצר. (הוספת הסוכר מיד בהתחלת ההקצפה היא יתרון כאשר מקציפים את החלבונים תוך כדי חימום, שכן הודות לסוכר, הדנטורציה אטית יותר וקל יותר להימנע מבישול החלבונים).

נחושת וחומצה: ייצוב בעזרת החלשת רשת החלבונים

שיטות מסורתיות לייצוב קצף ביצים כוללות הקצפה בקערות נחושת או הוספת חומצה. שיטות אלה גורמות להחלשת רשת-החלבונים שנוצרת ועוזרות להימנע מהתוצאות של הקצפת יתר: יצירת גושים, איבוד מים והתפרקות של הקצף עקב יצירת קשרים רבים מדי בין חלבוני הביצים.

במהלך הקצפה בקערות נחושת נוצרים קשרים כימיים בין יוני נחושת מהקערה לבין אטומי גופרית בחלבון קונאלבומין (נקרא גם אובוטרנספרין, ovotransferrin), שמהווה כ- 13% מהחלבונים שבלבן של הביצה. תפקיד מרכזי של קונאלבומין בביצה הוא למנוע בה זיהומים על-ידי כך שהוא נקשר ליוני מתכות, למשל ברזל, וכך המתכת נעשית לא זמינה עבור חיידקים שזקוקים לה לשם צמיחה.

תכונה זו של קונאלבומין עוזרת גם לטבח המקציף. במישור הנראה לעין, הקצף הופך צהבהב. במישור האטומי, נוצרים מבנים כימיים בשם "קומפלקסים" בין יוני נחושת מהקערה לבין אטומי גופרית בקונאלבומין (יש אטומי גופרית בחומצות האמיניות ציסטאין ומתיונין). קומפלקסים הם מולקולות הבנויות מיון מתכת מרכזי, אליו קשורים יונים או מולקולות בשם ליגנדים, שתורמים אלקטרונים ליון המתכת. הקומפלקסים הנפחיים שנוצרים מפריעים לשאר החלבונים הפתוחים בתערובת להיקשר זה לזה ונמנעת היווצרות של רשת צפופה מדי במקרה של הקצפת יתר. הקומפלקס שנוצר הוא צבעוני, ונותן את הגוון לקצף.

שיטה נוספת המפריעה ליצירת רשת חלבונים צפופה היא הוספת חומצה לחלבון המוקצף, למשל מיץ לימון או קרם טרטר. ההסבר לכך נעוץ באופן פיזור האלקטרונים בחומצה ובחלבונים. החומצה מכילה יוני מימן, שהם חלקיקים טעונים במטען חשמלי חיובי. מנגד, בחלבונים ישנן חומצות אמיניות טעונות במטען שלילי ואחרות הטעונות במטען חיובי. יוני המימן, הטעונים חיובית, נמשכים אל אותן חומצות אמיניות שטעונות במטען שלילי ומנטרלים אותן. בעקבות הניטרול, החומצות האמיניות האלה כבר לא יכולות להיקשר לחומצות אמיניות חיוביות בחלבונים אחרים. יוני המימן מהחומצה גם "חוסמים" אטומי גופרית בחומצות האמיניות ציסטאין ומתיונין ומונעים מהם להיות פנויים ליצירת קשרים ביניהם. נוצרים פחות קשרים בין החלבונים, וכאמור, כשיש פחות קשרים, הקצף פחות נוקשה.

כיום ניתן לשלוט בקלות רבה יותר על קצב ומשך ההקצפה בעזרת מטרף חשמלי, ולכן אפשר לקבל קצף יציב גם בקערות העשויות מתכת (stainless steel), זכוכית או פלסטיק איכותי וללא הוספת חומצה.

מלח וטמפרטורה: ייצוב בעזרת הורדת מתח הפנים

גישה אחרת לקבלת קצף יציב ונוקשה יותר היא בעזרת השפעה על מתח-הפנים של המים שבדפנות הבועות, שכן מתח-פנים נמוך הכרחי לקבלת קצף יציב. ניתן לעשות זאת בעזרת הוספת מעט מלח לחלבון הביצה בתחילת ההקצפה או על-ידי הקצפה של חלבון ביצה שנמצא בטמפרטורת החדר.

מתח-פנים הוא תכונה של נוזל המושפעת מכוחות המשיכה ההדדית בין מולקולות הנוזל. אם מקציפים מים נקיים, לא יווצר קצף: מולקולות המים ימצאו זו את זו עד מהרה ויחברו יחדיו, תוך דחיקת האוויר החוצה. בועה היא אוויר לכוד במעטפת של חומר אחר, למשל, חומר שומני או חלבוני. כדי שיווצר קצף יש להוסיף למים חומר שיפריע למשיכה החזקה בין מולקולות המים ויאפשר את יצירת הבועות, כלומר, יוריד את מתח הפנים של המים. בקצף חלבון ביצה, החלבונים הם אלה שמורידים את מתח הפנים של המים ויוצרים מעטפת יציבה לבועות.

המלח שמוסיפים לקצף מתפרק במים ליונים טעונים חשמלית: יוני כלור שליליים ויוני נתרן חיוביים, שמוקפים כל אחד במולקולות מים. כך הוא מפריע לכוחות המשיכה בין מולקולות המים, ומוריד את מתח הפנים של המים במעטפת הבועות. דבר זה מוביל לריכוז גבוה יותר של חלבונים בשטח המגע אוויר-מים, מה שמקשה את הקצף ומחזק אותו. מספיק קמצוץ מלח לשם קבלת קצף יציב ונוקשה. יותר מדי מלח יגרום להיחלשות הקצף, שכן יוני המלח יכולים לפעול בדומה לחומצה ולנטרל את המטען החשמלי של החומצות האמיניות הטעונות. לכן יש המעדיפים להוסיף את המלח לשאר הרכיבים היבשים במתכון, לצרכי טעם, ולערבב אותו עם הקצף רק לאחר שכבר נוצר.

גורם נוסף שמשפיע על מתח הפנים של המים בחלבון הוא טמפרטורת הביצים. בביצה קרה שהוצאה זה עתה מהמקרר, מתח הפנים של המים גבוה, כי המולקולות נעות לאט ויוצרות יותר קשרים ביניהן. ההקצפה תימשך יותר זמן, ואיתה הסיכון להקצפת יתר. לעומת זאת, קל יותר להקציף חלבונים בטמפרטורת החדר, שבהם מתח הפנים של המים נמוך יותר. מאותה סיבה, קל יותר להפריד את הביצים בעודן קרות. לכן מומלץ להפריד את הביצים מיד לאחר הוצאתן מהמקרר, ואז להמתין כ-30 דקות בטרם מקציפים.

תהא אשר תהא שיטת ההקצפה, יש להיזהר משאריות שומן בקערה. השומן מפוצץ את הבועות ומונע יצירת קצף טוב. החומצות האמיניות ההידרופוביות בחלבונים שבדפנות הבועות נמשכות אל השומן, בעוד שהשומן, מצידו, לא תורם לחיזוק מבנה הרשת. מעטפת הבועות נחלשת. טיפה אחת של חלמון ביצה, המכיל שומן, בתוך החלק הלבן של הביצה, יכולה להוריד את הנפח הפוטנציאלי של הקצף בשליש. לכן לא כדאי לדוג טיפת חלמון או קליפת ביצה שנפלו לקערה בעזרת האצבעות, שיש עליהן שומן טבעי.

גם הגיל הוא חלק מהתרגיל

גורמים נוספים המשפיעים על נפח ואיכות הקצף הם גיל הביצה, עונת ההטלה וגיל התרנגולת. ביצה ישנה היא בסיסית יותר ומימית יותר ותקציף פחות טוב, תרנגולות מבוגרות מטילות ביצים שבהם יש פחות חלבונים ביחס למים, ונמצא שביצים שהוטלו באביב או בקיץ הקציפו טוב יותר מאלה שהוטלו בסתיו.

פוסט זה פורסם בקטגוריה בועות, ביצים, קצף, עם התגים , , , , , , . אפשר להגיע ישירות לפוסט זה עם קישור ישיר.

29 תגובות על לקצף שלי שלוש פינות

  1. Alon הגיב:

    תודה!
    מעניין מאוד

  2. yonit הגיב:

    תודה רבה על ההסבר המושקע המעניין והמועיל!

  3. יאיר הגיב:

    תודה
    מעניין מאוד ומועיל

  4. עדי הגיב:

    תודה, זה גם מסביר מתכון מוס שוקולד מבוסס חלבונים ומלח שהיה מוצלח להפתיע….

  5. עודד פישר הגיב:

    תודה!
    תמיד תהיתי לגבי ה'שמועה' על הייתרון של הקצפה בנחושת ועל תפקיד המלח והחומצות בייעול ההקצפה.
    דבר אחד מעניין – אמר לי קונדיטור צרפתי בכיר מאוד (וגם ראיתי את זה בעבודה) שהקצפה במהירות בינונית+ תניב קצף יציב יותר ועמיד יותר לערבובים מאשר הקצפה במהירות מקסימלית. יש לך הסבר לזה?

    • נעמי זיו הגיב:

      הקצפה במהירות גבוהה תגרום לדנטורציה מהירה וליותר קשרים בין החלבונים, וככה מתקרבים מהר יותר אל סף הקצפת-היתר. בהקצפה במהירות מתונה קל יותר לשלוט על קצב היווצרות הקצף ולעצור בזמן.

      • עודד פישר הגיב:

        אז בעצם אין הבדל בחוזק הקשרים, גודל או צפיפות הבועות בין מהירויות ההקצפה השונות, אם אני אכן מפסיק בזמן?

      • נעמי זיו הגיב:

        לדעתי יש חשיבות לקצב ההקצפה. בהקצפה מהירה מדי, אני חוששת שלא יספיק להיכנס מספיק אוויר לתערובת והוא לא יתפזר באופן אחיד, בזמן שבינתיים רשת החלבונים תיעשה צפופה מאד, והקצף שיתקבל יהיה צפוף ונוקשה מדי.

      • ניר הגיב:

        במהירות גבוהה נוצרות בועות גדולות יותר שקורסות יותר מהר. לעומת זאת במהירות בינונית נוצרות בועות קטנות שמקנות לקצף יותר יציבות לאורך זמן. אבל המידע הזה יותר רלוונטי לקצפת משמנת מאשר לקצף חלבונים.

      • נעמי זיו הגיב:

        תודה. יש פה מצד אחד, קצב הכנסת האוויר לתערובת, ומצד שני, קצב הדנטורציה של החלבונים אשר בסופו של דבר מצפים את בועות האוויר ומייצבים את הקצף. נראה שאם מתחילים במהירות גבוהה, עדיין מספיק חלבונים לא עברו דנטורציה ולכן נוצרות מעט בועות גדולות (שקורסות עקב כוח הגרוויטציה שמושך את דפנות הבועות מטה, והוא חזק יותר מכוחות הייצוב של מעטפת החלבונים ומתח הפנים של המים שבדפנות). ככל שממשיכים להקציף, יותר חלבונים עוברים דנטורציה, והקשרים בין החלבונים נעשים צפופים יותר, והקצף נעשה יותר יציב.
        במקרה של שמנת, מעטפת הבועות מורכבת בעיקר משומן. גם פה, עם התקדמות ההקצפה, פיזור השומן המצפה את הבועות צפוי להגיע לאיזון עם קצב וכמות האוויר הנכנס ויתקבל קצף יציב. פה חשוב לעבוד עם שמנת קרה, על-מנת שהשומן לא יינתך וינזול לפני שנוצר הקצף היציב.

  6. טל הגיב:

    כרגיל – מאוד מעניין.
    מה קורה כאשר מחממים את הסוכר יחד עם החלבונים עד להמסת הסוכר לפני ההקצפה? במקרה הזמן נוצר קצף מצויין.
    ואם לא יצא לך לראות את הסרטון הבא – הוא מאוד מעניין

    • נעמי זיו הגיב:

      תודה 🙂 ותודה על הסרטון! אין כמו הרווה תיס. מקווה שמספיק קוראים השתכנעו כמה חשוב ללמוד ולדעת כימיה 🙂 או לפחות, לפתח חשיבה מדעית

      אשר להקצפה תוך חימום: פה הוספת הסוכר בהתחלה דווקא עוזרת לקבלת קצף יציב: חום הוא אחד הדברים שגורם לדנטורציה של חלבונים, ובחום והקצפה גם יחד יותר חלבונים עוברים דנטורציה (ישנם חלבונים, כמו אובאלבומין, שעוברים את עיקר הדנטורציה בחום) ומהר יותר. הקצף נעשה די מהר צפוף ודחוס, והחלבונים גם עלולים להתבשל (להקריש, לעבור קואגולציה) לפני שהוקצפו, או במקביל. מולקולות הסוכר ש"נדחפות" בין החלבונים ובין החומצות האמיניות מפריעות ומאטות את התהליכים האלה, וקל יותר לשלוט על תהליך ההקצפה ולהפסיק אותו בזמן.

  7. אליה הגיב:

    שלום נעמי,כתבת כי הוספת סוכר לאחר הופעת "גבעות רכות" של קצף.
    עד כמה שידוע לי גם אם מוסיפים את הסוכר בהתחלה ומערבבים אותוידנית עם החלבונים עד שהוא נמס יוצרת קצף יציב בהחלט..גם ללא חימום.

    • נעמי זיו הגיב:

      נכון, זה רק לוקח יותר זמן. ואם זה אפשרי בסקלה ביתית, עם מספר קטן של חלבונים, דמיין מה קורה אם מקציפים 20 חלבונים או יותר…

  8. דקלה הגיב:

    מרתק!
    אגב- בקשר להוצאת טיפה של חלמון מהחלבונים, אני קראתי פעם שהשיטה הכי טובה לעשות את זה היא באמצעות קליפה של ביצה- וזה באמת עובד!
    האם את יודעת מה הסיבה?

  9. ptitim הגיב:

    פוסט מרתק, למדתי המון!
    תודה רבה 🙂

  10. פינגבאק: מתכון לפסח: צלחות מרנג עם תותים וקצפת | Internet Mom אמא אינטרנט

  11. פינגבאק: על קצה המזלג: תפקיד הביצים במאפים | מדע בצלחת

  12. פינגבאק: Internet Mom אמא אינטרנט: מכינים מרנג מושלם

  13. פינגבאק: איים צפים (איל פלוטאנט) | פתיתים

  14. נעמי זיו הגיב:

    הנה סרטון של יערה בר על קצף חלבון והכנת מרנג. http://vimeo.com/99486384

  15. אא הגיב:

    עוד אפשר להגיב כאן? נקווה שזה לא מאוחר מדי. הבלוג ממש מעניין!

    שמעת על האפשרות שהתפרסמה לאחרונה ברשת-
    להקציף מי בישול של חומוס ולקבל קצף ממש כמו של ביצים?

    מה דעתך? אשמח מאד להסבר על כך.

  16. פינגבאק: על קצה המזלג: בצק מטוגן, דייסת שיבולת-שועל, טחינה, סטיביה, רויאל אייסינג | מדע בצלחת

  17. פינגבאק: על קצה המזלג: קצף מנוזל שימורי חומוס, קצף בבישול קטניות, קצף מודרניסטי, קצף אספרסו | מדע בצלחת

  18. פינגבאק: נל"פ: טירמיסו | מדע בצלחת

כתיבת תגובה

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת גוגל פלוס

אתה מגיב באמצעות חשבון Google+ שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

מתחבר ל-%s