Det finns tusentals namngivna reaktioner inom kemin, men de flesta av dem kommer inte att berätta någonting för en lekman. Men det finns en reaktion som alla är mycket bekanta med, och det är Maillard-reaktionen. Vi stöter på det när vi dricker aromatiskt kaffe, äter nybakat bröd och stekt biff. Och även när vi dricker öl med vänner. Maillards kemiska reaktion är den "godaste", och det är hon som gör maten doftande och vacker. Och även om hon omger oss överallt - bildandet av humus, torv, terapeutisk lera, kommer vi att prata om hennes magi i köket.
Den första biffen och antropogenesen
Zoologer har länge märkt att människoapor föredrar termiskt bearbetad mat framför rå. Ja, och alla husdjur äter gärna människomat. Eld, spett och grytor har länge varit en integrerad del av mänskligt liv. Och från det ögonblicket började den kulturella bildningen av vår civilisation. Trots allttermisk bearbetning av mat ökade dramatiskt effektiviteten i matsmältningen, vilket frigjorde tid för våra förfäder att tänka och utforska världen. Man kan säga att det inte var arbetskraften som gjorde oss till en rimlig person, utan en varm och god skål med soppa och en stek stekt tack vare den kemiska Maillard-reaktionen.
Socker, fett och protein möts i pannan
Mat innehåller tre huvudkomponenter - proteiner, fetter och kolhydrater (socker). Alla är viktiga för människors liv, men den här artikeln handlar inte om det.
Kolhydrater och fetter har specifika C=O-karbonylgrupper i sin kemiska struktur och även om de har en komplex molekylstruktur är de i allmänhet linjära. Men proteiner är komplexa molekylära föreningar, kedjorna av aminosyror i dem bildar komplexa tertiära och till och med kvartära formationer (kulor). Proteiner innehåller 20 aminosyror, varav 4 (lysin, arginin, tryptofan, histidin) har fri aminogrupp NH2 och guanidingrupp C(NH2)2 vilket gör dem lätta sårbara.
Detta betyder att de lätt reagerar med karbonylgruppen av sockerarter och fetter. Det är denna sackaroaminkondensationsreaktion som bär Maillards namn. Reaktionen fortskrider under ett villkor - temperaturen krävs. Och det är precis vad som händer på vår spis när man steker, kokar eller bakar. Det är den "läckra" Maillard-kemiska reaktionen som vi är skyldiga till utseendet av en gyllene skorpa på kotletter och bullar.
Tangled discovery story
Arbetarunder studiet av proteinsyntesvägar, 1912, blandade en ung fransman, läkare och kemist Louis Camille Maillard aminosyror och sockerarter, värmde lösningar och observerade reaktionen. Maillard märkte bildandet av bruna föreningar i provröret. Men det var inga peptider, utan ämnen som bestämmer färg och lukt på färdigrätter. Vilken typ av ämnen som bildades under reaktionen har Maillard inte fastställt. Han noterade bara deras likhet med jordhuminer.
Scientists S. P. deltog i stafettloppet för att fastställa produkterna från Maillard-reaktionen. Kostychev och V. A. Brilliant från Petersburg University (1914), som studerade jästjäsning. Men reaktionen kallas inte vid namn, eftersom upptäckaren inte stannade där.
Från 1912 till 1913, mer än 30 publikationer och Maillards doktorsavhandling”The Genesis of Proteins. Effekten av glycerol och socker på aminosyror, där författaren fastställde flera stadier under denna interaktion.
Det är synd att vetenskapsmannen inte blev berömmelse under sin livstid, kemister blev mer detaljerade intresserade av Maillards kemiska reaktion 1946. Det var då den amerikanske kemisten John George publicerade en artikel i Journal of Agricultural and Food Chemistry om stadierna och betydelsen av denna reaktion i matlagning. Den här artikeln om Maillard-reaktionen är fortfarande den mest citerade artikeln i tidskriftens historia idag.
Men sackaroaminkondensation bär fortfarande stolt namnet på den franska upptäckaren.
Lite kemi i klartext
Idag är det känt att Maillard-reaktionen är en kaskad av sekventiella och parallella reaktioner somske i stekpanna, gryta eller ugn. Det hela börjar med kondenseringen av sockerarter (glukos, sackaros och fruktos) av de primära aminogrupperna av proteiner och peptider. De resulterande föreningarna genomgår en serie omvandlingar, som ett resultat av vilka acykliska, heterocykliska, polymera ämnen bildas. Det är de som gör den kemiska Maillard-reaktionen "god". De kan vara färglösa och färgade, doftande eller med en obehaglig lukt. Varje hemmafru vet att det beror på förberedelserna.
Karamellisering och biff
Komplexet av reaktioner som upptäckts av vetenskapsmannen Maillard kallas icke-enzymatisk brunfärgning av produkter med bildning av melanoider (färgade ämnen). Kemin i processen är komplex, hundratals kemiska föreningar bildas, varav de flesta ännu inte har identifierats.
Karamellisering - omvandlingen av enkla sockerarter vid upphettning - är inte bara godis. Denna process sker vid grillning av kött och stekning av grönsaker. Den resulterande m altol och isom altol ger lukten av bakat bröd, och 2-H-4-hydroxi-5-metyluretan luktar stekt kött.
Kaskaden av reaktioner leder till att det bildas fler och fler melanoider och skorpan på steken blir mörkare. I vatten är Maillard-reaktionen långsammare, men i olja och på öppen eld går den snabbt. Var bara försiktig så att du inte bränner köttet!
Melanoider dök upp - reaktionen gick
Dessa ämnen, till sin natur, oregelbundna polymera formationer, har en färg frånröd till mörkbrun. Strukturen hos många förblir ett mysterium till denna dag. Vi konsumerar upp till 10 gram melanoider per dag, som finns i kaffe, öl, kvass, vin, bröd, stekt fisk och kött.
Aromatiska ämnen är associerade med deras bildning: furfural, acetaldehyd, aldehyder, diacetyl och många andra. Mat blir inte bara vacker, utan också doftande.
Skada eller nytta?
Det är med närvaron av melanoider som rädsla för farorna med stekt mat är förknippade med. Så är de skadliga eller inte?
Många data har samlats om fördelarna med melanoider, som har antioxiderande, antibakteriella, immunmodulerande egenskaper. De kan också binda tungmetalljoner.
Till exempel är den antimikrobiella effekten av melanoider som finns i kaffe förknippad med bildningen av väteperoxid under Maillard-reaktionen. Det är hon som hämmar reproduktion och tillväxt av bakterier.
Melanoider har använts flitigt i folkmedicin sedan urminnes tider. Kom ihåg att alla läkande örtavkok är bruna och detta beror på närvaron av dessa komplexa kemiska föreningar i dem.
Melanoider absorberas inte i tarmarna och är dåligt mottagliga för enzymatisk klyvning. Således utför de funktionen av prebiotika - liksom kostfiber stimulerar de tillväxten av bifidobakterier i tarmen.
Är det dåligt att äta friterad mat?
Men det finns också nackdelar. För det första, under Maillard-reaktionen, minskar det biologiska värdet av proteiner, som binds av sockerarter och blirmindre tillgänglig för enzymerna i vår kropp. Men är det inte värt doften och smaken av en biff eller en färsk bulle?
För det andra, vid förhöjda temperaturer (över 180 °C) sönderdelas de. Och det är här som giftiga och cancerframkallande ämnen bildas. Det är vid dessa temperaturer som kött steks för att producera giftig akrylamid. Här är varför du inte ska tillaga din mat för mycket.
