Chémia na ražni: sú vedci dobrí vo varení grilovačky

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 04:09

Aké chemické premeny sa vyskytujú s kebabom vo všetkých fázach jeho prípravy.

Príprava kebabu je z pohľadu chemika zložitý proces, v každom štádiu ktorého prebieha veľké množstvo jemných a vzájomne súvisiacich reakcií. Ak k veci pristúpite s rozumom, recept na dobrý kebab bude porovnateľný s jednotlivými metódami organickej syntézy – alebo ich dokonca predčí. A ako v plnohodnotnom vedeckom experimente, aj pri príprave grilovania je veľa detailov, od ktorých závisí optimalizácia procesu – a teda aj chuť a vôňa konečného produktu.

Takže, aby ste uvarili kebab, musíte vykonať dva hlavné kroky: marinovať mäso a smažiť ho na drevenom uhlí. Najprv si však ujasnime, čo je mäso – z hľadiska chémie.

Mäso

To, čo nazývame mäsom a kupujeme v obchode v prezlečení za bravčové a hovädzie mäso, je v skutočnosti kostrové priečne pruhované svalstvo zvierat. Ak, samozrejme, nebudeme brať do úvahy vnútornosti, ako napríklad srdce, ktoré sa nepoužívajú na grilovanie. Okrem samotného svalového tkaniva sa pod mäso označuje aj tukové a spojivové tkanivo, ktoré k nim prilieha.

Svalové tkanivo má zvláštnu štruktúru. Sme zvyknutí na to, že bunky nášho tela sú väčšinou veľmi malé, okom neviditeľné. Štrukturálnou jednotkou svalu je svalové vlákno – a to je jedna veľká bunka dlhá niekoľko centimetrov a priemer stoviek mikrometrov. Vzniká fúziou tisícok ďalších buniek, vďaka čomu môže byť vo svalovom vlákne niekoľko tisíc jadier.

Hlavnou vlastnosťou svalových vlákien je schopnosť kontrahovať. Takto hýbeme končatinami my (a iné zvieratá) – a nielen to. Tú zabezpečujú špeciálne bielkoviny – aktín a myozín. Sú to predĺžené molekuly, ktoré tvoria dlhé zväzky vo vnútri buniek. Pod vplyvom vonkajších faktorov (nervový impulz) sa tieto zväzky začnú navzájom pohybovať a ťahajú sa smerom k stredu. Celé vlákno je rozdelené na samostatné články - sarkoméry, navzájom spojené.

Okrem toho mäso obsahuje veľké množstvo bielkovín elastínu a kolagénu v spojivovom tkanive. Sú vo veľkej miere zodpovedné za mechanické vlastnosti mäsa (húževnatosť atď.). Proteínový myoglobín je zodpovedný za farbu mäsa. Vo všeobecnosti je mäso z veľkej časti bielkovinový produkt, ale samozrejme, že je v ňom dostatok tukových vrstiev.

Morenie

Mäso sa marinuje, aby sa vyriešilo niekoľko problémov naraz: aby bolo mäkšie, aby získalo ďalšiu chuť a aby sa vykonalo primárne antimikrobiálne ošetrenie.

Molekuly kolagénu, ktoré určujú tvrdosť mäsa, bežne tvoria pevné vlákna, fibrily. Toto zostavenie prebieha pod vplyvom vodíkových väzieb – príťažlivosti medzi čiastočne nabitými (polarizovanými) fragmentmi aminokyselín. Presne rovnaké väzby vznikajú medzi molekulami vody – medzi atómom vodíka jednej molekuly a kyslíkom druhej.

Mnohé marinády sú kyslé kvôli prítomnosti kyselín v nich – najčastejšie octovej (napríklad vo víne, majonéze alebo octe), citrónu a kyseliny mliečnej. Sójová omáčka a teriyaki omáčka majú tiež kyslé médium - obsahujú veľké množstvo kyseliny pyroglutámovej, ako aj kyseliny jantárovej, citrónovej, mravčej a octovej.

To znamená, že v marinádach je veľa vodíkových katiónov, ktoré sú schopné viazať sa na molekuly bielkovín a protónovať ich. Tým sa mení rozloženie nábojov v molekulách a narúša sa jemná štruktúra vodíkových väzieb, čo vedie k zmene geometrie molekúl bielkovín. V dôsledku toho dochádza k denaturácii bielkovín: kolagénové a aktínové vlákna napučiavajú, zmäkčujú, kolagén sa postupne rozpúšťa.

Rovnaký účinok možno dosiahnuť aj bez použitia kyselín. Napríklad niektoré tropické ovocie, ako je papája a ananás, obsahujú enzýmy, ktoré štiepia elastín a kolagén na jednotlivé aminokyseliny, a bakteriálne a plesňové proteázy môžu podobne rozkladať proteíny svalových vlákien. Existujú fyzikálne metódy zmäkčovania mäsa – udržiavanie pri tlakoch rádovo niekoľko tisíc atmosfér, čo vedie aj k denaturácii bielkovín.

Rýchlosť marinovania mäsa závisí aj od zloženia marinády. Napríklad sa ukázalo, že prítomnosť alkoholu v marináde urýchľuje proces marinovania. Je to spôsobené tým, že lipidová membrána buniek sa lepšie rozpúšťa v alkohole ako vo vode. Pri zmäkčovaní mäsa zohrávajú úlohu aj rôzne pomocné látky, ako sú triesloviny vo víne a pive.

Stojí za zmienku, že morenie nie vždy vedie k zmäkčeniu mäsa. V niektorých situáciách nadmerné marinovanie (v prítomnosti príliš veľkého množstva kyseliny alebo alkoholu) stráca vodu a stáva sa príliš tvrdým. Rovnaký efekt sa dá dosiahnuť aj prepečením mäsa – vtedy z neho väčšina vody jednoducho „odletí“.

Druhým najdôležitejším účinkom je antimikrobiálny účinok. Ale nie sú za to zodpovedné len kyseliny, ale aj ďalšie zložky marinády, napríklad cibuľa. Rôznym metódam ničenia škodlivých organizmov v mäse sa venovalo pomerne veľa štúdií, jeden z najkurióznejších autorov navrhol k štandardnej schéme marinovania mäsa v pive pridať spracovanie v ultrazvukovom kúpeli.

Treba si uvedomiť, že druhá etapa varenia šašlika naštartuje syntézu niektorých karcinogénov – škodlivých látok, ktoré môžu potenciálne spôsobiť rakovinu. To platí najmä pre produkty zuhoľnatenia tuku kvapkajúceho na uhlie. Patria sem benzo[a]pyrén a iné polyaromatické uhľovodíky.

Ďalšou triedou karcinogénov vznikajúcich pri zuhoľnatení mäsa sú heterocyklické amíny. Tieto látky sú schopné vytvárať komplexy s DNA a ovplyvňovať životnú aktivitu buniek. Jedna štúdia dokonca zistila, že príjem benzo[a]pyrénu v strave a riziko kolorektálneho adenómu korelujú medzi častou konzumáciou údeného alebo grilovaného mäsa s určitými druhmi rakoviny. V súlade s tým sa odporúča čo najviac obmedziť používanie takýchto látok. Ale aj tu môže morenie pomôcť.

Existuje niekoľko štúdií portugalských a španielskych chemikov, ktoré naznačujú, že určité typy marinád znižujú pravdepodobnosť tvorby týchto karcinogénov. Napríklad marinovanie v tmavom pive čiastočne inhibuje vplyv pivných marinád na tvorbu polycyklických aromatických uhľovodíkov v bravčovom mäse grilovanom na drevenom uhlí, tvorbu polyaromatických uhľovodíkov a na zníženie podielu vznikajúcich heterocyklických amínov marinády na báze vína, piva, príp. mali by sa vyberať aj tie, ktoré obsahujú čaj. Vo všeobecnosti nie je účinok marinád na tvorbu polyaromatických uhľovodíkov vo všeobecnosti stále dobre známy. Medzi ďalšie možné inhibítory patrí cibuľa, cesnak, korenie a kyslé uhorky.

Vyprážanie

Marinovanie v dôsledku denaturácie väčšiny bielkovín výrazne urýchľuje proces varenia. Tým sa zabráni dlhodobému pôsobeniu tepla a vyparovaniu príliš veľkého množstva vody. Spolu so zrýchlením denaturácie bielkovín spúšťa smaženie na drevenom uhlí mnoho ďalších chemických procesov v mäse.

Prvou z nich je známa Maillardova reakcia. Práve ona je zodpovedná za tvorbu silne zapáchajúcich organických látok, ktoré dodávajú vyprážanému mäsu zvláštnu vôňu. Do tejto reakcie vstupujú aminokyseliny nachádzajúce sa v mäse a cukroch. V dôsledku toho vznikajú zložité heterocyklické zlúčeniny, deriváty furánu, tiofénu, alkylpyridínov a pyrazínov.

Špecifický chuťový profil pre každý druh mäsa je odlišný, je daný pomerom koncentrácií tisícov aromatických látok vznikajúcich pri vyprážaní. V prípade vyprážaného kuracieho a bravčového mäsa hrajú dôležitú úlohu vo vôni kondenzačné produkty cysteínu s cukrami, ako je 2-metyl-3-furántiol a jeho dimér, ako aj 2-furylmetántiol.

S cukrami samozrejme reagujú aj iné aminokyseliny. Napríklad metionín interaguje s cukrami a rozkladá sa na metionál, látku, ktorá vonia ako vyprážané zemiaky.

Je jasné, že bielkoviny a cukry sa nenachádzajú len v mäse. Maillardova reakcia preto zohráva úlohu aj vo vôni iných jedál. Napríklad pečivo (a niektoré druhy ryže) vonia ako 2-acetylpyrolín, reakčný produkt medzi prolínom a cukrami. V malom množstve sa táto látka vyskytuje aj vo vyprážanom mäse.

Druhým chemickým procesom je zuhoľnatenie tuku. Tuky sú estery glycerolu a organických mastných kyselín, ako je stearová, palmitová a tak ďalej. Pri tepelnom spracovaní sa chemicky premieňajú na aldehydy, ako je hexadekanal, hexanal atď. Zaujímavosťou je, že pečené hovädzie mäso obsahuje viac aldehydov ako kuracie a bravčové mäso, vďaka čomu majú inú chuť. A charakteristickú vôňu jahňaciny majú na svedomí kyseliny 4-metyloktánová a 4-metylnonánová.

Tretím procesom je reakcia medzi produktmi karbonizácie tukov a produktmi Maillardovej reakcie. Sú to všetky druhy alkánetiolov, alkylpyridínov, alkylderiváty tiofénov, pyroly, tiopyrány, tiazoly atď. Alkylová časť v nich pochádza z mastnej zložky a heterocyklická časť z mayskej zložky.

Okrem toho sa pri pečení mäsa vyskytujú ďalšie reakcie zahŕňajúce aminokyseliny. Cysteín a glutatión tak pri tepelnej úprave tvoria tritiolány a ditiazíny, ktoré tiež výrazne prispievajú k zápachu.

Chuť a arómu kebabu dávajú nielen produkty rozkladu aminokyselín, cukrov a tukov, ale aj produkty spaľovania uhlia. Spomedzi nich treba vyzdvihnúť syringol (mimochodom jeho názov pochádza z latinského názvu orgovánu Syringa vulgaris) a guajakol – vznikajú pri rozklade lignínu, spojiva pre molekuly celulózy v dreve. Tieto látky dodávajú kebabu (alebo grilu) charakteristický dymový zápach.

Desiatky technických detailov procesu varenia ovplyvňujú pomer aromatických látok v hotovom kebabe: teplota, dĺžka pečenia, výber uhlia, mäso, marináda, čas marinovania. A to je skvelá príležitosť, ako vyzbrojení vedeckou metódou sami nájsť svoj optimálny recept na grilovanie a možno o ňom aj napísať vedecký článok – s obzvlášť šťavnatým popisom experimentálnej časti.