Обычно нагревание делает вещества мягче: твёрдые превращаются в жидкие, жидкие — в газ. Если процесс не доведен до конца, дополнительное тепло делает твёрдые вещества более мягкими, а жидкости — более текучими. Однако яйца — исключение: внутри они жидкие, но при нагревании твердеют. Причина этого явления связана с тем, почему яйца так ценны в питании человека.
Яйца, вероятно, были частью рациона наших предков и являются излюбленной пищей многих всеядных животных. Люди давно заметили, что нагревание пищи около огня (но не слишком близко) помогает усваивать больше питательных веществ. Возможно, именно яйца были одним из первых термически обработанных продуктов.
Яйца, откладываемые снаружи (вне организма), богаты белками, жирами и другими питательными веществами, необходимыми для роста и развития эмбриона. Этот метод настолько эффективен, что большинство сложных организмов на Земле используют его уже миллионы лет. Однако у такого способа размножения есть недостатки. Поскольку яйца — ценный источник питательных веществ, многие животные с удовольствием их поедают. Поэтому родителям приходится либо тщательно прятать кладку, либо защищать её любой ценой. В некоторых случаях, например у тростниковых жаб, даже сородичи не прочь полакомиться яйцами.
Человек, однако, вероятно, единственный, кто понял, что термическая обработка делает питательные вещества более доступными. При нагревании яйца первым твердеет белок (альбумин). Несмотря на то, что он почти полностью состоит из воды, в нём также содержится множество белков.
Белки представляют собой длинные цепочки аминокислот, соединённых в определённой последовательности, заданной генами. Жидкая консистенция яичного белка объясняется тем, что в нём много воды, а аминокислоты связаны между собой довольно слабо. Однако не все белки обладают такими слабосвязанными структурами. Например, кератин, содержащийся в волосах и ногтях, намного прочнее, но из-за этого он не растворяется в воде. В процессе эволюции для яйца были выбраны белки с более подходящими свойствами.
Обычно нагрев разрушает связи между молекулами, делая вещества мягче. Но с белками всё иначе: при нагреве разрушаются слабые связи между аминокислотами — этот процесс называется денатурацией. В результате белковые цепи разворачиваются. Если бы аминокислоты оставались несвязанными, белок стал бы ещё более жидким, но вместо этого они образуют новые, более прочные связи. Дополнительная энергия, полученная от нагрева, позволяет аминокислотам перемещаться и находить оптимальные точки соединения.
При этом вода, окружающая белковые структуры, вытесняется, и белок становится твёрдым по сравнению с его исходным состоянием. Если температура слишком высокая, связи между аминокислотами становятся ещё крепче, из-за чего яйцо приобретает жёсткую и резиновую текстуру.
Желток денатурируется при более низких температурах, но для этого требуется больше времени. Поэтому в зависимости от продолжительности варки можно получить жидкий, мягкий или твёрдый желток, при этом белок останется плотным.
Яйца можно денатурировать не только с помощью тепла, но и механическим способом — например, взбиванием, или химическим — добавляя различные вещества. Если процесс способствует образованию новых связей, результат также будет более плотным, хотя он может отличаться от эффекта, полученного при термической обработке.
