Увлекательная химия. Какие процессы происходят на кухне?

  • 147
Увлекательная химия. Какие процессы происходят на кухне?

Как вы думаете, почему перед пирогами, жареной картошечкой или стейком так сложно устоять? Все дело в сложных химических реакциях, которые происходят во время приготовления этих блюд и делают их особенно вкусными. Многие из этих процессов до сих пор остаются неизученными, но о нескольких рассказать все же можно.

Реакция Майяра

Для многих это самая вкусная часть стейка и жареного картофеля - темная корочка с характерным хрустом. С точки зрения химии, это результат реакции Майяра. Ее также называют сахароаминной конденсацией. Кстати манящий аромат свежей выпечки имеет ту же природу. Изучение реакции Майяра все еще продолжается. Это совокупность огромного количества химических процессов, происходящих с аминокислотами и сахарами. Ферменты в них не участвуют.

Реакция получила свое название в честь ученого Луи-Камиля Майяра, жившего во Франции. Он первым дал ей описание в самом начале 20-го века, столкнувшись с сахароаминной конденсацией, когда пытался создать биологический белок.

Если углеводы состоят из гидроксильных групп -OH и карбонильных C=O, то белки более сложные по строению. Цепи этих веществ построены из аминокислот, имеющих в составе аминогруппу –NH2. Это именно она при повышении температуры начинает взаимодействие с C=O. В результате получается гликозиламин, который свободно перегруппируется и образует кетозамины. Дальше происходят сложные последовательные и одновременные процессы, превращающие кетозамины в соединения, которые дают основные характеристики готового блюда: цвет, приятный запах и его вкус. Они также известны под названием “конечные продукты гликирования”.

Коричневый цвет - это меланоидины. В момент их образования появляются альдегиды - это ароматические вещества, в том числе фурфурол, метилглиоксаль, ацетальдегид и формальдегид. За аромат жареного стейка отвечают пиразины, а неповторимый запах карамели создают фураноны. Поскольку масло, по сравнению с водой, например, нагревается до более высоких температур, на сковороде реакция Майяра происходит активнее, чем в кастрюле. Вот почему жареная пища наиболее ароматнее и вкуснее. А вот если пища на сковороде подгорела и начала горчить - это значит образовались алкилпиридины.

На самом деле реакцию Майяра можно наблюдать и вне кухни. Гликирование, происходящее в живых организмах, - тоже ее результат. Просто при низких температурах процедура замедляется и ее продукты быстрее исчезают. Но только в том случае, если уровень глюкозы в крови нормальный. Повышенный, как при заболевании сахарным диабетом, ускоряет реакцию настолько, что образовавшиеся продукты накапливаются и вызывают сбои в работе организма.

Результат реакции Майяра - тот же гумус почв, а также уголь и торф. Даже последствия применения автозагара базируются на взаимодействии активного компонента - дигидроксиацетона - с аминокислотами белков кожи, что также является сахароаминной конденсацией.

Карамелизация сахаров

На первый взгляд карамелизацию сахара легко спутать с описанной выше реакцией Майяра. В результате обоих процессов мы получаем приятный запах и карамельный цвет пищи. Но при более детальном изучении становится ясно, что это совершенно разные процедуры.

Карамелизация - это разложение соединений при высоких температурах. Оно требует выполнения нескольких условий, самое важное из которых - отсутствие влаги. Карамелизовать можно только сухой продукт, жидкость не даст нагреть сахара до нужных температур.

Денатурация и деструкция белка

Яркий пример этого химического процесса - жареная яичница и кипяченое молоко. Высокие температуры разрушают пространственную структуру белка, при этом последовательность аминокислот сохраняется. Вещества утрачивают свою биологическую активность. Они больше не могут растворяться в воде. Денатурация белка собирает его частицы в более осязаемые структуры: жидкий яичный белок становится плотным, а молоко покрывается пенкой. По этой же причине бульон из мяса или рыбы затягивается тонкой пленкой сверху. Все это результат денатурированного лактоальбумина. Разница лишь в температурах, необходимых для осуществления реакции. Рыбе хватит и 30 градусов, яичному белку нужны будут уже 50, а мясу - 60 градусов. При нагревании до 100 градусов и более начинается разрушение структуры белка: вещество распадается на полипептиды. Под действием воды они деструктизируются до аминокислот и прочих низкомолекулярных азотистых соединений.

Деградация тиамина

Тиамин - это витамин B1. Он содержится в мясе, но не обладает запахом. Зато при воздействии повышенных температур тиамин начинает разлагаться, в результате чего образуются ароматические вещества. Именно они придают характерный мясной аромат. Одним из таких веществ является 2-метил-3-фурантиол.

Окисление и гидролиз липидов

Эти процедуры отрицательно влияют на сохранность продуктов. Окисление и гидролиз жиров оборачиваются прогорклым вкусом и отталкивающим запахом. В продукте также могут появиться токсичные соединения.

Происходить реакция может по нескольким причинам. Например, под воздействием света и кислорода, которые активизируют микроорганизмы, выделяющие специфические ферменты. Вода и фермент липоксигеназы привращают жиры в жирные кислоты, которые окисляются до гидропероксидов. А те уже распадаются на кетоны и альдегиды, которые вызывают изменения в основных характеристиках продукта.

Свободные радикалы, ускоряющие окислительные процессы, образуются под воздействием кислорода, содержащегося в воздухе. В результате сложных химических реакций образуются те же кетоны и альдегиды. Замедлить процесс помогают ингибиторы и герметичное хранение. Жиры также могут окисляться и в процессе приготовления, но в небольших количествах образующиеся вещества придают блюду приятный аромат.