Kemia vartaassa: ovatko tiedemiehet hyviä grillaamaan

2024 Kirjoittaja: Malcolm Clapton | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 03:55

Mitä kemiallisia muutoksia tapahtuu kebabin kaikissa valmistusvaiheissa.

Kebabin valmistus on kemistin näkökulmasta monimutkainen prosessi, jonka jokaisessa vaiheessa tapahtuu suuri määrä hienovaraisia ja toisiinsa liittyviä reaktioita. Jos lähestyt asiaa viisaasti, hyvän kebabin resepti on verrattavissa yksittäisiin orgaanisen synteesimenetelmiin - tai jopa ylittää ne. Ja kuten täysimittaisessa tieteellisessä kokeessa, grillin valmistuksessa on monia yksityiskohtia, joista prosessin optimointi riippuu - ja siten lopputuotteen maku ja aromi.

Joten kebabin keittämiseksi sinun on suoritettava kaksi päävaihetta: marinoida liha ja paistaa se hiilellä. Mutta ensin selvitetään, mitä liha on - kemian kannalta.

Liha

Se, mitä me kutsumme lihaksi ja ostamme kaupasta sian- ja naudanlihaksi naamioituna, on itse asiassa eläinten luurankojuovainen lihaksisto. Ellemme tietenkään ota huomioon muita eläimenosia, kuten sydäntä, joita ei käytetä grillaukseen. Lihaksi kutsutaan itse lihaskudoksen lisäksi niiden viereistä rasva- ja sidekudosta.

Lihaskudoksella on utelias rakenne. Olemme tottuneet siihen, että kehomme solut ovat yleensä hyvin pieniä, silmälle näkymättömiä. Lihaksen rakenneyksikkö on lihaskuitu - ja tämä on yksi suuri solu, jonka pituus on useita senttejä ja halkaisijaltaan satoja mikrometrejä. Se muodostuu tuhansien muiden solujen fuusiossa, minkä vuoksi lihaskuidussa voi olla useita tuhansia ytimiä.

Lihaskuitujen tärkein ominaisuus on kyky supistua. Näin me (ja muut eläimet) liikutamme raajojamme - ja paljon muuta. Tämän tarjoavat erityiset proteiinit - aktiini ja myosiini. Ne ovat pitkänomaisia molekyylejä, jotka muodostavat pitkiä nippuja solujen sisällä. Ulkoisten tekijöiden (hermoimpulssin) vaikutuksesta nämä kimput alkavat liikkua suhteessa toisiinsa vetäen kohti keskustaa. Koko kuitu on jaettu erillisiin linkkeihin - sarkomeereihin, jotka on kiinnitetty yhteen.

Lisäksi liha sisältää suuria määriä sidekudoksen proteiineja elastiinia ja kollageenia. Ne ovat suurelta osin vastuussa lihan mekaanisista ominaisuuksista (sitkeys jne.). Proteiinimyoglobiini on vastuussa lihan väristä. Yleensä liha on suurelta osin proteiinituote, mutta siinä on tietysti riittävästi rasvakerroksia.

Peittaus

Liha marinoidaan useiden ongelmien ratkaisemiseksi kerralla: pehmentää sitä, antaa sille lisämakua ja suorittaa ensisijainen antimikrobinen käsittely.

Lihan kovuuden määräävät kollageenimolekyylit muodostavat normaalisti vahvoja kuituja, fibrillejä. Tämä kokoonpano tapahtuu vetysidosten vaikutuksen alaisena - vetovoiman osittain varautuneiden (polarisoituneiden) aminohappofragmenttien välillä. Täsmälleen samat sidokset syntyvät vesimolekyylien välillä - yhden molekyylin vetyatomin ja toisen hapen välillä.

Monet marinaadit ovat happamia, koska niissä on happoja - useimmiten etikkahappoa (esimerkiksi viinissä, majoneesissa tai etikassa), sitruunaa ja maitohappoa. Soijakastikkeessa ja teriyaki-kastikkeessa on myös hapan väliaine - ne sisältävät suuren määrän pyroglutamiinihappoa sekä meripihka-, sitruuna-, muurahais- ja etikkahappoa.

Tämä tarkoittaa, että marinadeissa on monia vetykationeja, jotka pystyvät sitoutumaan proteiinimolekyyleihin ja protonoimaan niitä. Tämä muuttaa varausten jakautumista molekyyleissä ja häiritsee vetysidosten hienorakennetta, mikä johtaa proteiinimolekyylien geometrian muutokseen. Tämän seurauksena proteiinit denaturoituvat: kollageeni- ja aktiinikuidut turpoavat, pehmenevät, kollageeni liukenee vähitellen.

Sama vaikutus voidaan saavuttaa ilman happojen käyttöä. Esimerkiksi jotkut trooppiset hedelmät, kuten papaija ja ananas, sisältävät entsyymejä, jotka hajottavat elastiinin ja kollageenin yksittäisiksi aminohapoiksi, ja bakteerien ja sienten proteaasit voivat samalla tavalla hajottaa lihaskuituproteiineja. On olemassa fysikaalisia menetelmiä lihan pehmentämiseksi - useiden tuhansien ilmakehän luokkaa olevien paineiden pitäminen, mikä johtaa myös proteiinien denaturoitumiseen.

Lihan marinointinopeus riippuu myös marinadin koostumuksesta. Esimerkiksi alkoholin läsnäolon marinadissa on osoitettu nopeuttavan marinointiprosessia. Tämä johtuu siitä, että solujen lipidikalvo liukenee paremmin alkoholiin kuin veteen. Myös erilaiset apuaineet, kuten viinin ja oluen tanniinit, vaikuttavat lihan murenemiseen.

On syytä huomata, että peittaus ei aina johda lihan pehmenemiseen. Joissakin tilanteissa liiallinen marinointi (liian paljon happoa tai alkoholia) menettää vettä ja muuttuu liian kovaksi. Sama vaikutus voidaan saavuttaa ylikypsentämällä liha - silloin suurin osa vedestä "lentää" siitä pois.

Toiseksi tärkein vaikutus on antimikrobinen. Mutta hapot eivät ole vastuussa siitä, vaan myös muut marinadin komponentit, kuten sipulit. Melko paljon tutkimuksia on omistettu erilaisille menetelmille haitallisten organismien tuhoamiseksi lihassa; eräässä uteliaisimmista kirjoittajista he ehdottivat ultraäänihauteessa käsittelyn lisäämistä lihan oluessa marinoinnin vakiojärjestelmään.

On huomattava, että shashlikin kypsennyksen toinen vaihe käynnistää joidenkin syöpää aiheuttavien aineiden synteesin - haitalliset aineet, jotka voivat aiheuttaa syöpää. Tämä koskee erityisesti hiilelle tippuvan rasvan hiiltymisen tuotteita. Näitä ovat bentso[a]pyreeni ja muut polyaromaattiset hiilivedyt.

Toinen lihan hiiltymisestä syntyvien syöpää aiheuttavien aineiden luokka ovat heterosykliset amiinit. Nämä aineet pystyvät muodostamaan komplekseja DNA:n kanssa ja vaikuttamaan solujen elintärkeään toimintaan. Eräässä tutkimuksessa havaittiin jopa, että ruokavalion bentso [a] Pyreenin saanti ja kolorektaalisen adenooman riski korreloivat savustetun tai grillatun lihan usein syömisen ja tiettyjen syöpien kanssa. Sen vuoksi on suositeltavaa vähentää tällaisten aineiden käyttöä niin paljon kuin mahdollista. Mutta peittaus voi auttaa tässäkin.

On olemassa useita portugalilaisten ja espanjalaisten kemistien tutkimuksia, jotka osoittavat, että tietyntyyppiset marinaadit vähentävät näiden karsinogeenien muodostumisen todennäköisyyttä. Esimerkiksi tummassa oluessa marinointi estää osittain olutmarinadien vaikutusta polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen muodostumiseen hiiligrillatussa sianlihassa, polyaromaattisten hiilivetyjen muodostumista sekä muodostuvien heterosyklisten amiinien osuuden vähentämiseksi viiniin, olueen tai olueseen perustuvia marinaatteja. myös teetä sisältävät tulisi valita. Yleisesti ottaen marinaattien vaikutusta polyaromaattisten hiilivetyjen muodostumiseen ei yleensä vieläkään ymmärretä hyvin. Muita mahdollisia estäjiä ovat sipulit, valkosipuli, mausteet ja sitruunahappokurkku.

Paistaminen

Marinointi nopeuttaa merkittävästi kypsennysprosessia useimpien proteiinien denaturoitumisen vuoksi. Tämä välttää pitkäaikaisen altistuksen lämmölle ja liian suuren veden haihtumisen. Proteiinien denaturaation kiihtymisen ohella hiilen paistaminen käynnistää lihassa monia muita kemiallisia prosesseja.

Ensimmäinen näistä on hyvin tunnettu Maillardin reaktio. Hän on vastuussa voimakkaiden hajuisten orgaanisten aineiden muodostumisesta, jotka antavat paistetulle lihalle erityisen tuoksun. Lihassa ja sokereissa olevat aminohapot osallistuvat tähän reaktioon. Tämän seurauksena muodostuu monimutkaisia heterosyklisiä yhdisteitä, furaanin, tiofeenin, alkyylipyridiinien ja pyratsiinien johdannaisia.

Jokaisen lihalajin erityinen makuprofiili on erilainen, se määräytyy paistamisen aikana muodostuneiden tuhansien aromaattisten aineiden pitoisuuksien suhteen. Paistetun kanan ja sianlihan tapauksessa kysteiinin ja sokereiden kondensaatiotuotteet, kuten 2-metyyli-3-furaanitioli ja sen dimeeri sekä 2-furyylimetaanitioli, ovat tärkeässä roolissa aromissa.

Tietysti myös muut aminohapot reagoivat sokereiden kanssa. Esimerkiksi metioniini on vuorovaikutuksessa sokereiden kanssa ja hajoaa metionaaliksi, aineeksi, joka haisee paistetulle perunalle.

On selvää, että proteiineja ja sokereita ei löydy vain lihasta. Siksi Maillardin reaktio vaikuttaa myös muiden ruokien aromiin. Esimerkiksi leivonnaiset (ja tietyt riisityypit) haisevat 2-asetyylipyrroliinilta, proliinin ja sokereiden väliseltä reaktiotuotteelta. Pieninä määrinä tätä ainetta esiintyy myös paistetussa lihassa.

Toinen kemiallinen prosessi on rasvan hiiltyminen. Rasvat ovat glyserolin ja orgaanisten rasvahappojen, kuten steariini-, palmitiinihappo ja niin edelleen, estereitä. Lämpökäsiteltynä ne muuttuvat kemiallisesti aldehydeiksi, kuten heksadekanaaliksi, heksanaaliksi ja niin edelleen. Mielenkiintoista on, että paahtopaisti sisältää enemmän aldehydejä kuin kana ja sianliha, mikä tekee niistä erilaisia. Ja ominainen karitsan tuoksu johtuu 4-metyylioktaani- ja 4-metyylinonaanihapoista.

Kolmas prosessi on reaktio rasvojen hiiltymistuotteiden ja Maillardin reaktion tuotteiden välillä. Nämä ovat kaikenlaisia alkaanitioleja, alkyylipyridiinejä, tiofeenien alkyylijohdannaisia, pyrroleja, tiopyraaneja, tiatsoleja ja niin edelleen. Niiden alkyyliosa syntyy rasvakomponentista ja heterosyklinen osa Mayar-komponentista.

Lisäksi lihaa paahdettaessa tapahtuu muita aminohappoja sisältäviä reaktioita. Siten kysteiini ja glutationi muodostavat lämpökäsittelyn aikana tritiolaaneja ja ditiatsiineja, jotka myös vaikuttavat merkittävästi hajuun.

Kebabin maun ja aromin antavat paitsi aminohappojen, sokereiden ja rasvojen hajoamistuotteet, myös hiilen palamistuotteet. Niistä kannattaa korostaa syringolia (sen nimi tulee muuten lilan latinankielisestä nimestä Syringa vulgaris) ja guaiakoli - ne muodostuvat ligniinin, puussa olevien selluloosamolekyylien sideaineen, hajoamisen aikana. Nämä aineet antavat kebabille (tai grillille) sen ominaisen savun hajun.

Kymmenet kypsennysprosessin tekniset yksityiskohdat vaikuttavat aromaattisten aineiden suhteeseen valmiissa kebabissa: lämpötila, paahtamisen kesto, hiilen valinta, liha, marinadi, marinointiaika. Ja tämä on loistava tilaisuus tieteellisellä menetelmällä aseistettuna löytää itse oma optimaalinen grillireseptisi ja ehkä jopa kirjoittaa siitä tieteellinen artikkeli - erityisen mehukas kuvaus kokeellisesta osasta.