Υπάρχουν χιλιάδες επώνυμες αντιδράσεις στη χημεία, αλλά οι περισσότερες από αυτές δεν θα πουν τίποτα σε έναν λαϊκό. Αλλά υπάρχει μια αντίδραση που όλοι γνωρίζουν πολύ καλά, και αυτή είναι η αντίδραση Maillard. Το συναντάμε όταν πίνουμε αρωματικό καφέ, τρώμε φρεσκοψημένο ψωμί και τηγανητή μπριζόλα. Και ακόμα και όταν πίνουμε μπύρα με φίλους. Η χημική αντίδραση της Maillard είναι η πιο «νόστιμη», και είναι αυτή που κάνει το φαγητό αρωματικό και όμορφο. Και παρόλο που μας περιβάλλει παντού - τον σχηματισμό χούμου, τύρφης, θεραπευτικής λάσπης, θα μιλήσουμε για τη μαγεία της στην κουζίνα.
Η πρώτη μπριζόλα και ανθρωπογένεση
Οι ζωολόγοι έχουν από καιρό παρατηρήσει ότι οι μεγάλοι πίθηκοι προτιμούν τα θερμικά επεξεργασμένα τρόφιμα από τα ωμά. Ναι, και όλα τα κατοικίδια είναι ευτυχισμένα να τρώνε ανθρώπινη τροφή. Η φωτιά, τα σουβλάκια και οι γλάστρες είναι από καιρό αναπόσπαστο κομμάτι της ανθρώπινης ζωής. Και από εκείνη τη στιγμή άρχισε η πολιτιστική διαμόρφωση του πολιτισμού μας. Παρά όλα αυτάΗ θερμική επεξεργασία των τροφίμων αύξησε δραματικά την αποτελεσματικότητα της πέψης των τροφίμων, ελευθερώνοντας χρόνο στους προγόνους μας να σκεφτούν και να εξερευνήσουν τον κόσμο. Μπορούμε να πούμε ότι δεν ήταν η εργασία που μας έκανε λογικούς ανθρώπους, αλλά ένα ζεστό και νόστιμο μπολ με σούπα και μια μπριζόλα τηγανισμένη χάρη στη χημική αντίδραση Maillard.
Ζάχαρη, λίπος και πρωτεΐνη συναντώνται στο τηγάνι
Τα τρόφιμα περιέχουν τρία κύρια συστατικά - πρωτεΐνες, λίπη και υδατάνθρακες (σάκχαρα). Όλα αυτά είναι σημαντικά για την ανθρώπινη ζωή, αλλά αυτό το άρθρο δεν αφορά αυτό.
Οι υδατάνθρακες και τα λίπη έχουν συγκεκριμένες ομάδες καρβονυλίου C=O στη χημική τους δομή και, αν και έχουν πολύπλοκη μοριακή δομή, είναι γενικά γραμμικές. Αλλά οι πρωτεΐνες είναι σύνθετες μοριακές ενώσεις, οι αλυσίδες αμινοξέων σε αυτές σχηματίζουν σύνθετους τριτογενείς και ακόμη και τεταρτοταγείς σχηματισμούς (σφαιρίδια). Οι πρωτεΐνες περιέχουν 20 αμινοξέα, 4 από τα οποία (λυσίνη, αργινίνη, τρυπτοφάνη, ιστιδίνη) έχουν ελεύθερη αμινομάδα NH2 και ομάδα γουανιδίνης C(NH2)2 που τα καθιστούν εύκολα ευάλωτα.
Αυτό σημαίνει ότι αντιδρούν εύκολα με την καρβονυλική ομάδα σακχάρων και λιπών. Είναι αυτή η αντίδραση συμπύκνωσης σακχαροαμίνης που φέρει το όνομα του Maillard. Η αντίδραση προχωρά υπό μία προϋπόθεση - απαιτείται η θερμοκρασία. Και αυτό ακριβώς συμβαίνει στη σόμπα μας όταν τηγανίζουμε, βράζουμε ή ψήνουμε. Είναι η «νόστιμη» χημική αντίδραση Maillard που οφείλουμε στην εμφάνιση μιας χρυσής κρούστας σε κοτολέτες και ψωμάκια.
Μπλεγμένη ιστορία ανακάλυψης
Εργασίακατά τη μελέτη των οδών πρωτεϊνοσύνθεσης, το 1912, ένας νεαρός Γάλλος, γιατρός και χημικός Louis Camille Maillard αναμείγνυε αμινοξέα και σάκχαρα, θερμάνθηκε διαλύματα και παρατήρησε την αντίδραση. Ο Maillard παρατήρησε τον σχηματισμό καφέ ενώσεων στον δοκιμαστικό σωλήνα. Όμως αυτά δεν ήταν πεπτίδια, αλλά ουσίες που καθορίζουν το χρώμα και τη μυρωδιά των έτοιμων γευμάτων. Τι είδους ουσίες σχηματίστηκαν κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, ο Maillard δεν απέδειξε. Σημείωσε μόνο την ομοιότητά τους με τα χούμινια του εδάφους.
Οι επιστήμονες S. P. συμμετείχαν στον αγώνα ρελέ για τον προσδιορισμό των προϊόντων της αντίδρασης Maillard. Kostychev και V. A. Λάμπρος από το Πανεπιστήμιο της Πετρούπολης (1914), που μελέτησε τη ζύμωση ζύμης. Αλλά η αντίδραση δεν λέγεται με το όνομα, γιατί ο ανακάλυψε δεν σταμάτησε εκεί.
Από το 1912 έως το 1913, περισσότερες από 30 δημοσιεύσεις και η διδακτορική διατριβή του Maillard «The Genesis of Proteins. Η δράση της γλυκερίνης και των σακχάρων στα αμινοξέα, όπου ο συγγραφέας καθιέρωσε πολλά στάδια στην πορεία αυτής της αλληλεπίδρασης.
Είναι κρίμα που ο επιστήμονας δεν απέκτησε φήμη κατά τη διάρκεια της ζωής του, οι χημικοί ενδιαφέρθηκαν για τη χημική αντίδραση Maillard με περισσότερες λεπτομέρειες το 1946. Τότε ήταν που ο Αμερικανός χημικός John George δημοσίευσε ένα άρθρο στο Journal of Agricultural and Food Chemistry σχετικά με τα στάδια και τη σημασία αυτής της αντίδρασης στη μαγειρική. Αυτό το άρθρο για την αντίδραση Maillard εξακολουθεί να είναι το άρθρο με τις περισσότερες αναφορές στην ιστορία του περιοδικού σήμερα.
Αλλά η συμπύκνωση σακχαροαμίνης εξακολουθεί να φέρει περήφανα το όνομα του Γάλλου ανακάλυψε.
Λίγη χημεία σε απλή γλώσσα
Σήμερα είναι γνωστό ότι η αντίδραση Maillard είναι ένας καταρράκτης διαδοχικών και παράλληλων αντιδράσεων πουτοποθετούνται σε τηγάνι, κατσαρόλα ή φούρνο. Όλα ξεκινούν με τη συμπύκνωση των σακχάρων (γλυκόζη, σακχαρόζη και φρουκτόζη) από τις πρωτεύουσες αμινομάδες πρωτεϊνών και πεπτιδίων. Οι προκύπτουσες ενώσεις υφίστανται μια σειρά μετασχηματισμών, ως αποτέλεσμα των οποίων σχηματίζονται άκυκλες, ετεροκυκλικές, πολυμερείς ουσίες. Είναι αυτοί που κάνουν τη χημική αντίδραση Maillard «γευστική». Μπορεί να είναι άχρωμα και έγχρωμα, αρωματικά ή με δυσάρεστη οσμή. Κάθε νοικοκυρά ξέρει ότι θα εξαρτηθεί από τις συνθήκες προετοιμασίας.
Καραμελοποίηση και μπριζόλα
Το σύμπλεγμα αντιδράσεων που ανακάλυψε ο επιστήμονας Maillard ονομάζεται μη ενζυματικό καφέ χρώμα των προϊόντων με το σχηματισμό μελανοειδών (έγχρωμες ουσίες). Η χημεία της διαδικασίας είναι πολύπλοκη, σχηματίζονται εκατοντάδες χημικές ενώσεις, οι περισσότερες από τις οποίες δεν έχουν ακόμη αναγνωριστεί.
Η καραμελοποίηση - η μετατροπή των απλών σακχάρων όταν θερμαίνονται - δεν είναι μόνο καραμέλα. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει κατά το ψήσιμο κρέατος και το ψήσιμο λαχανικών. Η μαλτόλη και η ισομαλτόλη που προκύπτουν δίνουν τη μυρωδιά του ψημένου ψωμιού και η 2-H-4-υδροξυ-5-μεθυλουρεθάνη μυρίζει σαν τηγανητό κρέας.
Ο καταρράκτης των αντιδράσεων οδηγεί στον σχηματισμό ολοένα και περισσότερων μελανοειδών και η κρούστα της μπριζόλας γίνεται πιο σκούρα. Στο νερό, η αντίδραση Maillard είναι πιο αργή, αλλά σε λάδι και σε ανοιχτή φωτιά, προχωρά γρήγορα. Προσέξτε μόνο να μην καεί το κρέας!
Εμφανίστηκαν μελανοειδή - η αντίδραση πέρασε
Αυτές οι ουσίες, από τη φύση τους, ακανόνιστοι πολυμερικοί σχηματισμοί, έχουν χρώμα απόκόκκινο έως σκούρο καφέ. Η δομή πολλών παραμένει ένα μυστήριο μέχρι σήμερα. Καταναλώνουμε έως και 10 γραμμάρια μελανοειδή την ημέρα, τα οποία βρίσκονται στον καφέ, την μπύρα, το kvass, το κρασί, το ψωμί, το τηγανητό ψάρι και το κρέας.
Συσχετίζονται με τον σχηματισμό τους αρωματικές ουσίες: φουρφουράλη, ακεταλδεΰδη, αλδεΰδες, διακετύλιο και πολλές άλλες. Το φαγητό γίνεται όχι μόνο όμορφο, αλλά και αρωματικό.
Βλάβη ή όφελος;
Είναι με την παρουσία μελανοειδών που συνδέονται οι φόβοι για τους κινδύνους των τηγανητών τροφίμων. Είναι λοιπόν επιβλαβή ή όχι;
Έχουν συσσωρευτεί πολλά δεδομένα για τα οφέλη των μελανοειδών, τα οποία έχουν αντιοξειδωτικές, αντιβακτηριακές, ανοσοτροποποιητικές ιδιότητες. Είναι επίσης ικανά να δεσμεύουν ιόντα βαρέων μετάλλων.
Για παράδειγμα, η αντιμικροβιακή δράση των μελανοειδών που περιέχονται στον καφέ σχετίζεται με το σχηματισμό υπεροξειδίου του υδρογόνου κατά την αντίδραση Maillard. Είναι αυτή που αναστέλλει την αναπαραγωγή και την ανάπτυξη των βακτηρίων.
Τα μελανοειδή χρησιμοποιούνται ευρέως στη λαϊκή ιατρική από την αρχαιότητα. Θυμηθείτε, όλα τα θεραπευτικά αφεψήματα βοτάνων είναι καφέ και αυτό οφείλεται στην παρουσία αυτών των πολύπλοκων χημικών ενώσεων σε αυτά.
Τα μελανοειδή δεν απορροφώνται στα έντερα και είναι ελάχιστα επιδεκτικά σε ενζυματική διάσπαση. Έτσι, εκτελούν τη λειτουργία των πρεβιοτικών - όπως οι διαιτητικές ίνες, διεγείρουν την ανάπτυξη των bifidobacteria στο έντερο.
Είναι κακό να τρώτε τηγανητά;
Αλλά υπάρχουν και μειονεκτήματα. Πρώτον, κατά την αντίδραση Maillard, η βιολογική αξία των πρωτεϊνών μειώνεται, οι οποίες δεσμεύονται από σάκχαρα και γίνονταιλιγότερο προσιτό στα ένζυμα του σώματός μας. Αλλά δεν αξίζει το άρωμα και τη γεύση μιας μπριζόλας ή ενός φρέσκου κουλούρι;
Δεύτερον, σε υψηλές θερμοκρασίες (πάνω από 180 °C) αποσυντίθενται. Και εδώ σχηματίζονται τοξικές και καρκινογόνες ουσίες. Σε αυτές τις θερμοκρασίες το κρέας τηγανίζεται για να παραχθεί τοξικό ακρυλαμίδιο. Να γιατί δεν πρέπει να μαγειρεύετε υπερβολικά το φαγητό σας.
