W chemii istnieją tysiące nazwanych reakcji, ale większość z nich nie powie nic laikowi. Ale jest jedna reakcja, którą wszyscy dobrze znają i jest to reakcja Maillarda. Spotykamy go, gdy pijemy aromatyczną kawę, jemy świeżo upieczony chleb i smażony stek. A nawet gdy pijemy piwo z przyjaciółmi. Reakcja chemiczna Maillarda jest najbardziej „smaczna” i to ona sprawia, że jedzenie jest pachnące i piękne. I choć otacza nas wszędzie – powstawanie humusu, torfu, błota leczniczego, o jej magii porozmawiamy w kuchni.
Pierwszy stek i antropogeneza
Zoologowie już dawno zauważyli, że małpy człekokształtne wolą żywność przetworzoną termicznie od surowej. Tak, a wszystkie zwierzęta chętnie jedzą ludzkie jedzenie. Ogień, szaszłyki i garnki od dawna stanowią integralną część ludzkiego życia. I od tego momentu rozpoczęła się kulturowa formacja naszej cywilizacji. W sumieobróbka termiczna żywności radykalnie zwiększyła wydajność trawienia żywności, dając naszym przodkom czas na myślenie i poznawanie świata. Można powiedzieć, że to nie praca uczyniła z nas rozsądną osobę, ale ciepłą i smaczną miskę zupy oraz smażony stek dzięki reakcji Maillarda.
Cukier, tłuszcz i białko spotykają się na patelni
Żywność zawiera trzy główne składniki - białka, tłuszcze i węglowodany (cukry). Wszystkie są ważne dla ludzkiego życia, ale ten artykuł nie dotyczy tego.
Węglowodany i tłuszcze mają w swojej strukturze chemicznej specyficzne grupy karbonylowe C=O i chociaż mają złożoną strukturę molekularną, są generalnie liniowe. Ale białka są złożonymi związkami molekularnymi, łańcuchy aminokwasów w nich tworzą złożone formacje trzeciorzędowe, a nawet czwartorzędowe (globulki). Białka zawierają 20 aminokwasów, z których 4 (lizyna, arginina, tryptofan, histydyna) mają wolną grupę aminową NH2 i grupę guanidynową C(NH2)2 co sprawia, że są łatwo podatne na ataki.
Oznacza to, że łatwo reagują z grupą karbonylową cukrów i tłuszczów. To właśnie ta reakcja kondensacji sacharoaminy nosi imię Maillarda. Reakcja przebiega pod jednym warunkiem - wymagana jest temperatura. I dokładnie to dzieje się na naszej kuchence podczas smażenia, gotowania czy pieczenia. To właśnie „pyszna” reakcja chemiczna Maillarda zawdzięczamy pojawieniu się złotej skórki na kotletach i bułkach.
Zagmatwana historia odkrycia
Pracanad badaniem szlaków syntezy białek, w 1912 roku młody Francuz, lekarz i chemik Louis Camille Maillard zmieszał aminokwasy i cukry, podgrzał roztwory i obserwował reakcję. Maillard zauważył tworzenie się brązowych związków w probówce. Nie były to jednak peptydy, a substancje, które decydują o kolorze i zapachu gotowych posiłków. Maillard nie ustalił, jakie substancje powstały podczas reakcji. Zauważył jedynie ich podobieństwo do huminów glebowych.
Naukowcy S. P. wzięli udział w sztafecie w celu określenia produktów reakcji Maillarda. Kostychev i V. A. Brilliant z Uniwersytetu Petersburskiego (1914), który badał fermentację drożdży. Ale reakcja nie jest nazywana po imieniu, bo odkrywca nie poprzestał na tym.
Od 1912 do 1913, ponad 30 publikacji i rozprawa doktorska Maillarda „The Genesis of Proteins. Działanie glicerolu i cukrów na aminokwasy, gdzie autor ustalił kilka etapów w przebiegu tej interakcji.
Szkoda, że naukowiec nie zyskał sławy za życia, chemicy zainteresowali się reakcją chemiczną Maillarda bardziej szczegółowo w 1946 roku. Wtedy to amerykański chemik John George opublikował w Journal of Agricultural and Food Chemistry artykuł na temat etapów i znaczenia tej reakcji w gotowaniu. Ten artykuł na temat reakcji Maillarda jest nadal najczęściej cytowanym artykułem w historii czasopisma.
Ale kondensacja sacharoaminy nadal dumnie nosi imię francuskiego odkrywcy.
Trochę chemii prostym językiem
Dziś wiadomo, że reakcja Maillarda jest kaskadą reakcji sekwencyjnych i równoległych, któreodbywać się na patelni, garnku lub piekarniku. Wszystko zaczyna się od kondensacji cukrów (glukozy, sacharozy i fruktozy) przez pierwszorzędowe grupy aminowe białek i peptydów. Powstałe związki przechodzą szereg przekształceń, w wyniku których powstają acykliczne, heterocykliczne, polimerowe substancje. To oni sprawiają, że chemiczna reakcja Maillarda jest „smaczna”. Mogą być bezbarwne i kolorowe, pachnące lub o nieprzyjemnym zapachu. Każda gospodyni wie, że będzie to zależało od warunków przygotowania.
Karmelizacja i stek
Kompleks reakcji odkryty przez naukowca Maillarda nazywany jest nieenzymatycznym brązowieniem produktów z powstawaniem melanoidów (substancji barwnych). Chemia procesu jest złożona, powstają setki związków chemicznych, z których większość nie została jeszcze zidentyfikowana.
Karmelizacja - przemiana cukrów prostych po podgrzaniu - to nie tylko cukierki. Proces ten zachodzi podczas grillowania mięsa i pieczenia warzyw. Powstały m altol i izom altol nadają zapach pieczonego chleba, a 2-H-4-hydroksy-5-metylouretan pachnie jak smażone mięso.
Kaskada reakcji prowadzi do powstawania coraz większej ilości melanoidów, a skórka na steku staje się ciemniejsza. W wodzie reakcja Maillarda przebiega wolniej, ale w oleju i na otwartym ogniu przebiega szybko. Tylko uważaj, aby nie przypalić mięsa!
Pojawiły się melanoidy – reakcja minęła
Te substancje, z natury, nieregularne formacje polimerowe, mają kolor odczerwony do ciemnobrązowego. Struktura wielu do dziś pozostaje tajemnicą. Spożywamy do 10 gramów melanoidów dziennie, które znajdują się w kawie, piwie, kwasie chlebowym, winie, chlebie, smażonej rybie i mięsie.
Z ich powstawaniem związane są substancje aromatyczne: furfural, aldehyd octowy, aldehydy, diacetyl i wiele innych. Jedzenie staje się nie tylko piękne, ale i pachnące.
Szkoda czy korzyść?
To właśnie z obecnością melanoidów wiążą się obawy przed niebezpieczeństwem smażonych potraw. Więc czy są szkodliwe, czy nie?
Zgromadzono wiele danych na temat zalet melanoidów, które mają właściwości przeciwutleniające, przeciwbakteryjne i immunomodulujące. Są również zdolne do wiązania jonów metali ciężkich.
Na przykład działanie przeciwbakteryjne melanoidów zawartych w kawie jest związane z tworzeniem się nadtlenku wodoru podczas reakcji Maillarda. To ona hamuje rozmnażanie i rozwój bakterii.
Melanoidy są szeroko stosowane w medycynie ludowej od czasów starożytnych. Pamiętaj, że wszystkie lecznicze wywary ziołowe są brązowe, a to ze względu na obecność w nich tych złożonych związków chemicznych.
Melanoidy nie są wchłaniane w jelitach i są słabo podatne na rozszczepienie enzymatyczne. Tym samym pełnią funkcję prebiotyków – podobnie jak błonnik pokarmowy stymulują wzrost bifidobakterii w jelicie.
Czy źle jest jeść smażone potrawy?
Ale są też wady. Po pierwsze, podczas reakcji Maillarda zmniejsza się wartość biologiczna białek, które są wiązane przez cukry i stają sięmniej dostępny dla enzymów naszego organizmu. Ale czy nie jest wart aromatu i smaku steku lub świeżej bułki?
Po drugie, w podwyższonej temperaturze (powyżej 180 °C) ulegają rozkładowi. I tutaj powstają substancje toksyczne i rakotwórcze. To w tych temperaturach mięso jest smażone, aby wytworzyć toksyczny akrylamid. Oto dlaczego nie należy rozgotowywać jedzenia.
