Det finnes tusenvis av navngitte reaksjoner i kjemi, men de fleste av dem vil ikke fortelle en lekmann noe. Men det er én reaksjon som alle er veldig kjent med, og det er Maillard-reaksjonen. Vi møter det når vi drikker aromatisk kaffe, spiser nybakt brød og stekt biff. Og selv når vi drikker øl med venner. Maillards kjemiske reaksjon er den mest «deilige», og det er hun som gjør maten velduftende og vakker. Og selv om hun omgir oss over alt - dannelsen av humus, torv, terapeutisk gjørme, vil vi snakke om magien hennes på kjøkkenet.
Den første biffen og antropogenese
Zoologer har lenge lagt merke til at menneskeaper foretrekker termisk bearbeidet mat fremfor rå. Ja, og alle kjæledyr spiser gjerne menneskemat. Bål, spyd og gryter har lenge vært en integrert del av menneskelivet. Og fra det øyeblikket begynte den kulturelle dannelsen av vår sivilisasjon. Tross alttermisk behandling av mat økte effektiviteten av matfordøyelsen dramatisk, og frigjorde tid for våre forfedre til å tenke og utforske verden. Det kan sies at det ikke var arbeidskraft som gjorde oss til en fornuftig person, men en varm og velsmakende skål med suppe og en biff stekt takket være den kjemiske Maillard-reaksjonen.
Sukker, fett og protein møtes i pannen
Mat inneholder tre hovedkomponenter - proteiner, fett og karbohydrater (sukker). Alle er viktige for menneskelivet, men denne artikkelen handler ikke om det.
Karbohydrater og fett har spesifikke C=O-karbonylgrupper i sin kjemiske struktur, og selv om de har en kompleks molekylstruktur, er de generelt lineære. Men proteiner er komplekse molekylære forbindelser, kjedene av aminosyrer i dem danner komplekse tertiære og til og med kvaternære formasjoner (kuler). Proteiner inneholder 20 aminosyrer, hvorav 4 (lysin, arginin, tryptofan, histidin) har fri aminogruppe NH2 og guanidingruppe C(NH2)2 som gjør dem lett sårbare.
Dette betyr at de lett reagerer med karbonylgruppen av sukker og fett. Det er denne sakkaroaminkondensasjonsreaksjonen som bærer Maillards navn. Reaksjonen fortsetter under én betingelse - temperaturen er nødvendig. Og det er nettopp dette som skjer på komfyren vår når du steker, koker eller baker. Det er den "deilige" Maillard kjemiske reaksjonen som vi skylder utseendet til en gylden skorpe på koteletter og boller.
Tangled discovery story
Workingover studiet av proteinsynteseveier, i 1912, blandet en ung franskmann, lege og kjemiker Louis Camille Maillard aminosyrer og sukker, varmet opp løsninger og observerte reaksjonen. Maillard la merke til dannelsen av brune forbindelser i reagensrøret. Men dette var ikke peptider, men stoffer som bestemmer fargen og lukten på ferdigretter. Hva slags stoffer som ble dannet under reaksjonen, slo ikke Maillard fast. Han la bare merke til deres likhet med jordhuminer.
Scientists S. P. deltok i stafettløpet for å bestemme produktene fra Maillard-reaksjonen. Kostychev og V. A. Brilliant fra Petersburg University (1914), som studerte gjærgjæring. Men reaksjonen er ikke k alt ved navn, for oppdageren stoppet ikke der.
Fra 1912 til 1913, mer enn 30 publikasjoner og Maillards doktoravhandling «The Genesis of Proteins. Virkningen av glyserol og sukker på aminosyrer, der forfatteren etablerte flere stadier i løpet av denne interaksjonen.
Det er synd at forskeren ikke ble berømt i løpet av sin levetid, kjemikere ble interessert i den kjemiske reaksjonen fra Maillard mer detaljert i 1946. Det var da den amerikanske kjemikeren John George publiserte en artikkel i Journal of Agricultural and Food Chemistry om stadiene og betydningen av denne reaksjonen i matlaging. Denne artikkelen om Maillard-reaksjonen er fortsatt den mest siterte artikkelen i tidsskriftets historie i dag.
Men sakkaroaminkondensasjon bærer fortsatt med stolthet navnet til den franske oppdageren.
Litt kjemi i klartekst
I dag er det kjent at Maillard-reaksjonen er en kaskade av sekvensielle og parallelle reaksjoner somforegå i en stekepanne, gryte eller ovn. Det hele starter med kondensering av sukker (glukose, sukrose og fruktose) av de primære aminogruppene til proteiner og peptider. De resulterende forbindelsene gjennomgår en rekke transformasjoner, som et resultat av hvilke asykliske, heterosykliske, polymere stoffer dannes. Det er de som gjør den kjemiske Maillard-reaksjonen "velsmakende". De kan være fargeløse og fargede, duftende eller med en ubehagelig lukt. Hver husmor vet at det vil avhenge av forberedelsesbetingelsene.
Karamellisering og biff
Komplekset av reaksjoner oppdaget av forskeren Maillard kalles ikke-enzymatisk bruning av produkter med dannelse av melanoider (fargede stoffer). Kjemien i prosessen er kompleks, hundrevis av kjemiske forbindelser dannes, hvorav de fleste ennå ikke er identifisert.
Karamellisering – transformasjon av enkle sukkerarter når de varmes opp – er ikke bare godteri. Denne prosessen skjer ved grilling av kjøtt og steking av grønnsaker. Den resulterende m altol og isom altol gir lukten av bakt brød, og 2-H-4-hydroksy-5-metyluretan lukter som stekt kjøtt.
Kaskaden av reaksjoner fører til at det dannes flere og flere melanoider og skorpen på biffen blir mørkere. I vann er Maillard-reaksjonen langsommere, men i olje og på åpen ild går den raskt. Bare vær forsiktig så du ikke brenner kjøttet!
Melanoider dukket opp - reaksjonen gikk
Disse stoffene, i sin natur, uregelmessige polymerformasjoner, har en farge frarød til mørk brun. Strukturen til mange er fortsatt et mysterium den dag i dag. Vi inntar opptil 10 gram melanoider per dag, som finnes i kaffe, øl, kvass, vin, brød, stekt fisk og kjøtt.
Asosiert med dannelsen deres er aromatiske stoffer: furfural, acetaldehyd, aldehyder, diacetyl og mange andre. Mat blir ikke bare vakker, men også velduftende.
Skade eller fordel?
Det er med tilstedeværelsen av melanoider at frykt for farene ved stekt mat er forbundet. Så er de skadelige eller ikke?
Mye data har blitt samlet om fordelene med melanoider, som har antioksidant, antibakteriell, immunmodulerende egenskaper. De er også i stand til å binde tungmetallioner.
For eksempel er den antimikrobielle effekten av melanoider i kaffe assosiert med dannelsen av hydrogenperoksid under Maillard-reaksjonen. Det er hun som hemmer reproduksjon og vekst av bakterier.
Melanoider har vært mye brukt i folkemedisin siden antikken. Husk at alle helbredende urteavkok er brune, og dette skyldes tilstedeværelsen av disse komplekse kjemiske forbindelsene i dem.
Melanoider absorberes ikke i tarmene og er dårlig mottagelig for enzymatisk sp altning. Dermed utfører de funksjonen til prebiotika - som kostfiber stimulerer de veksten av bifidobakterier i tarmen.
Er det dårlig å spise stekt mat?
Men det er også ulemper. For det første, under Maillard-reaksjonen, reduseres den biologiske verdien av proteiner, som bindes av sukker og blirmindre tilgjengelig for enzymene i kroppen vår. Men er det ikke verdt duften og smaken av en biff eller en fersk bolle?
For det andre, ved høye temperaturer (over 180 °C) brytes de ned. Og det er her giftige og kreftfremkallende stoffer dannes. Det er ved disse temperaturene at kjøtt stekes for å produsere giftig akrylamid. Her er grunnen til at du ikke bør overkoke maten.
