Hemija na ražnju: da li su naučnici dobri u kuvanju roštilja

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 03:49

Koje se hemijske transformacije dešavaju sa ćevapom u svim fazama njegove pripreme.

Priprema kebaba, sa stanovišta hemičara, složen je proces u kojem se u svakoj fazi odvija veliki broj suptilnih i međusobno povezanih reakcija. Ako mudro pristupite stvari, recept za dobar ćevap će biti uporediv sa pojedinačnim metodama organske sinteze - ili ih čak i nadmašiti. I, kao u punopravnom znanstvenom eksperimentu, u pripremi roštilja postoji mnogo detalja o kojima ovisi optimizacija procesa - a time i okus i aroma konačnog proizvoda.

Dakle, da biste skuhali kebab, morate izvršiti dva glavna koraka: marinirati meso i pržiti ga na drvenom uglju. Ali prvo, hajde da shvatimo šta je meso - u smislu hemije.

Meso

Ono što nazivamo mesom i kupujemo u radnji prerušeno u svinjetinu i govedinu zapravo je skeletna prugasta muskulatura životinja. Osim ako, naravno, nećemo uzeti u obzir iznutrice, poput srca, koje se ne koriste za roštilj. Pored samog mišićnog tkiva, masno i vezivno tkivo, koje se nalazi uz njih, takođe se odnosi na meso.

Mišićno tkivo ima čudnu strukturu. Navikli smo na činjenicu da su ćelije našeg tijela obično vrlo male, nevidljive oku. Strukturna jedinica mišića je mišićno vlakno - a to je jedna velika ćelija dugačka nekoliko centimetara i stotine mikrometara u prečniku. Nastaje fuzijom hiljada drugih ćelija, zbog čega u mišićnom vlaknu može biti nekoliko hiljada jezgara.

Glavno svojstvo mišićnih vlakana je sposobnost kontrakcije. Ovako mi (i druge životinje) pomičemo svoje udove - i više. To osiguravaju posebni proteini - aktin i miozin. To su izdužene molekule koje formiraju dugačke snopove unutar ćelija. Pod utjecajem vanjskih faktora (nervni impuls), ovi snopovi se počinju pomicati jedan prema drugom, povlačeći se prema centru. Cijelo vlakno je podijeljeno na zasebne karike - sarkomere, pričvršćene zajedno.

Osim toga, meso sadrži velike količine proteina elastina i kolagena u vezivnom tkivu. Oni su u velikoj mjeri odgovorni za mehaničke karakteristike mesa (žilavost, itd.). Protein mioglobin je odgovoran za boju mesa. Općenito, meso je u velikoj mjeri proteinski proizvod, ali, naravno, u njemu ima dovoljno masnih slojeva.

Kiseljenje

Meso se marinira kako bi se riješilo nekoliko problema odjednom: da bi postalo mekše, dalo dodatni okus i da bi se izvršila primarna antimikrobna obrada.

Molekuli kolagena, koji određuju tvrdoću mesa, normalno formiraju jaka vlakna, fibrile. Ovo sklapanje se odvija pod uticajem vodoničnih veza – privlačenja između delimično naelektrisanih (polarizovanih) aminokiselinskih fragmenata. Potpuno iste veze nastaju između molekula vode - između atoma vodika jedne molekule i kisika druge molekule.

Mnoge marinade su kisele zbog prisutnosti kiselina u njima - najčešće octene (na primjer, u vinu, majonezu ili octu), limunove i mliječne kiseline. Soja sos i teriyaki sos takođe imaju kiseli medij - sadrže veliku količinu piroglutaminske kiseline, kao i jantarnu, limunsku, mravlju i sirćetnu kiselinu.

To znači da u marinadama ima mnogo vodikovih katjona koji su u stanju da se vežu za proteinske molekule i protoniraju ih. To mijenja raspodjelu naboja u molekulima i narušava finu strukturu vodoničnih veza, što dovodi do promjene geometrije proteinskih molekula. Kao rezultat toga, proteini su denaturirani: kolagena i aktinska vlakna bubre, omekšaju, kolagen se postepeno otapa.

Isti efekat se može postići i bez upotrebe kiselina. Na primjer, neko tropsko voće, poput papaje i ananasa, sadrži enzime koji razgrađuju elastin i kolagen u pojedinačne aminokiseline, a bakterijske i gljivične proteaze mogu na sličan način razgraditi proteine mišićnih vlakana. Postoje fizičke metode omekšavanja mesa - držanje na pritiscima od nekoliko hiljada atmosfera, što takođe dovodi do denaturacije proteina.

Brzina kojom se meso marinira zavisi i od sastava marinade. Na primjer, pokazalo se da prisustvo alkohola u marinadi ubrzava proces mariniranja. To je zbog činjenice da se lipidna membrana stanica bolje otapa u alkoholu nego u vodi. Različite pomoćne tvari, kao što su tanini u vinu i pivu, također igraju ulogu u omekšavanju mesa.

Vrijedi napomenuti da kiseljenje ne dovodi uvijek do omekšavanja mesa. U nekim situacijama, prekomjerno mariniranje (u prisustvu previše kiseline ili alkohola) gubi vodu i postaje previše tvrdo. Isti efekat se može postići i prekuhavanjem mesa - tada će većina vode jednostavno "odletjeti" iz njega.

Drugi najvažniji efekat je antimikrobni. Ali za to nisu odgovorne samo kiseline, već i druge komponente marinade, poput luka. Različitim metodama uništavanja štetnih organizama u mesu posvećeno je dosta studija, a jedan od najradoznalijih autora predložio je dodavanje obrade u ultrazvučnoj kupki standardnoj shemi mariniranja mesa u pivu.

Treba napomenuti da druga faza kuhanja šašlika započinje sintezu nekih kancerogenih tvari - štetnih tvari koje potencijalno mogu uzrokovati rak. Ovo se posebno odnosi na proizvode ugljenisanja masti koja kaplje na ugalj. To uključuje benzo[a]piren i druge poliaromatične ugljovodonike.

Druga klasa kancerogena koji nastaje ugljenisanjem mesa su heterociklični amini. Ove supstance su u stanju da formiraju komplekse sa DNK i utiču na vitalnu aktivnost ćelija. Jedna studija je čak otkrila da dijetetski unos benzoa [a] pirena i rizik od kolorektalnog adenoma povezuju čestu konzumaciju dimljenog ili pečenog mesa sa određenim vrstama raka. U skladu s tim, preporučuje se što je više moguće smanjiti upotrebu takvih supstanci. Ali kiseljenje i tu može pomoći.

Postoji nekoliko studija portugalskih i španjolskih hemičara koje ukazuju da određene vrste marinada smanjuju vjerovatnoću nastanka ovih kancerogenih tvari. Na primjer, mariniranje u tamnom pivu djelomično inhibira učinak pivskih marinada na stvaranje policikličkih aromatičnih ugljovodonika u svinjetini na žaru na drvenom uglju, stvaranje poliaromatičnih ugljovodonika i smanjuje udio formiranih heterocikličnih amina, marinade na bazi vina, piva ili čak i one koje sadrže čaj treba izabrati. Općenito, učinak marinada na stvaranje poliaromatičnih ugljikovodika općenito još uvijek nije dobro shvaćen. Ostali mogući inhibitori uključuju luk, bijeli luk, začine i kisele krastavce limunske kiseline.

Prženje

Mariniranje, zbog denaturacije većine proteina, značajno ubrzava proces kuhanja. Time se izbjegava dugotrajno izlaganje toplini i isparavanje previše vode. Uz ubrzanje denaturacije proteina, prženje na drvenom uglju pokreće mnoge druge kemijske procese u mesu.

Prva od njih je dobro poznata Maillardova reakcija. Upravo je ona odgovorna za stvaranje organskih tvari jakog mirisa, koje daju poseban miris prženom mesu. Aminokiseline koje se nalaze u mesu i šećerima ulaze u ovu reakciju. Kao rezultat nastaju složena heterociklična jedinjenja, derivati furana, tiofena, alkilpiridina i pirazina.

Specifični profil ukusa za svaku vrstu mesa je različit, određen je odnosom koncentracija hiljada aromatičnih supstanci koje nastaju tokom prženja. U slučaju pržene piletine i svinjetine, produkti kondenzacije cisteina sa šećerima, kao što su 2-metil-3-furanetiol i njegov dimer, kao i 2-furilmetanetiol, igraju važnu ulogu u aromi.

Naravno, i druge aminokiseline reaguju sa šećerima. Metionin, na primjer, stupa u interakciju sa šećerima i razgrađuje se u metional, supstancu koja miriše na prženi krompir.

Jasno je da se proteini i šećeri ne nalaze samo u mesu. Stoga Maillardova reakcija igra ulogu i u aromi drugih jela. Na primjer, pekarski proizvodi (i neke vrste riže) mirišu na 2-acetilpirolin, produkt reakcije između prolina i šećera. U malim količinama, ova supstanca se nalazi i u prženom mesu.

Drugi hemijski proces je ugljenisanje masti. Masti su estri glicerola i organskih masnih kiselina kao što su stearinska, palmitinska i tako dalje. Kada se termički obrađuju, hemijski se pretvaraju u aldehide kao što su heksadekanal, heksanal i tako dalje. Zanimljivo je da goveđe pečenje sadrži više aldehida od piletine i svinjetine, što ih čini drugačijim ukusom. A karakterističan miris janjetine je zbog 4-metiloktanske i 4-metilnonanske kiseline.

Treći proces je reakcija između proizvoda karbonizacije masti i proizvoda Maillardove reakcije. To su sve vrste alkanetiola, alkilpiridina, alkil derivata tiofena, pirola, tiopirana, tiazola i tako dalje. Alkilni dio u njima nastaje iz masne komponente, a heterociklični dio iz Mayar komponente.

Osim toga, pri pečenju mesa javljaju se i druge reakcije koje uključuju aminokiseline. Tako cistein i glutation tokom termičke obrade formiraju tritiolane i ditiazine, koji takođe značajno doprinose mirisu.

Okus i aromu ćevapa daju ne samo produkti raspadanja aminokiselina, šećera i masti, već i produkti sagorijevanja uglja. Među njima vrijedi istaknuti syringol (ime mu, inače, dolazi od latinskog naziva za jorgovan, Syringa vulgaris) i guaiacol - nastaju prilikom razgradnje lignina, veziva za molekule celuloze u drvu. Ove supstance daju ćevapu (ili roštilju) karakterističan miris dima.

Deseci tehničkih detalja procesa kuvanja utiču na odnos aromatičnih materija u gotovom ćevapu: temperatura, trajanje pečenja, izbor uglja, mesa, marinade, vreme mariniranja. A ovo je sjajna prilika da, naoružani naučnom metodom, sami pronađete svoj optimalni recept za roštilj i, možda, čak i napišete znanstveni članak o tome – s posebno sočnim opisom eksperimentalnog dijela.