Ķīmijā ir tūkstošiem nosauktu reakciju, taču vairums no tām nespeciālistam neko nepateiks. Bet ir viena reakcija, kas visiem ir ļoti pazīstama, un tā ir Maillard reakcija. Ar to sastopamies, dzerot aromātisku kafiju, ēdot tikko ceptu maizi un ceptu steiku. Un pat tad, kad dzeram alu ar draugiem. Maillardas ķīmiskā reakcija ir pati "garšīgākā", un tieši viņa padara ēdienu smaržīgu un skaistu. Un, lai gan viņa mūs ieskauj visur - humusa, kūdras, ārstniecisko dūņu veidošanās, par viņas burvību mēs runāsim virtuvē.
Pirmais steiks un antropoģenēze
Zoologi jau sen ir pamanījuši, ka pērtiķi dod priekšroku termiski apstrādātai barībai, nevis jēlai. Jā, un visi mājdzīvnieki labprāt ēd cilvēku pārtiku. Uguns, iesmi un katli jau sen ir cilvēka dzīves neatņemama sastāvdaļa. Un no šī brīža sākās mūsu civilizācijas kultūras veidošanās. Galu galāpārtikas termiskā apstrāde ievērojami palielināja pārtikas gremošanas efektivitāti, atbrīvojot mūsu senčiem laiku domāšanai un pasaules izzināšanai. Var teikt, ka nevis darbs mūs padarīja par saprātīgu cilvēku, bet gan silta un garšīga zupas bļoda un steiks, kas cepts, pateicoties Maillard ķīmiskajai reakcijai.
Cukurs, tauki un olb altumvielas satiekas pannā
Pārtika satur trīs galvenās sastāvdaļas – olb altumvielas, taukus un ogļhidrātus (cukurus). Tie visi ir svarīgi cilvēka dzīvībai, taču šis raksts nav par to.
Ogļhidrātu un tauku ķīmiskajā struktūrā ir specifiskas C=O karbonilgrupas, un, lai gan tiem ir sarežģīta molekulārā struktūra, tie parasti ir lineāri. Bet olb altumvielas ir sarežģīti molekulāri savienojumi, tajos esošās aminoskābju ķēdes veido sarežģītus terciāros un pat ceturtējos veidojumus (globulas). Olb altumvielas satur 20 aminoskābes, no kurām 4 (lizīns, arginīns, triptofāns, histidīns) satur brīvu aminogrupu NH2 un guanidīna grupu C (NH2)2, kas padara tos viegli ievainojamus.
Tas nozīmē, ka tie viegli reaģē ar cukuru un tauku karbonilgrupu. Tieši šai saharoamīna kondensācijas reakcijai ir Maillarda vārds. Reakcija notiek ar vienu nosacījumu - ir nepieciešama temperatūra. Un tieši tas notiek uz mūsu plīts, cepot, vārot vai cepot. Tā ir “garšīgā” Maillard ķīmiskā reakcija, ko mēs parādām zeltainas garozas parādīšanās dēļ uz kotletēm un maizītēm.
Samezglotais atklājumu stāsts
Strādāpētot proteīnu sintēzes ceļus, 1912. gadā jauns francūzis, ārsts un ķīmiķis Luiss Kamils Maillards sajauca aminoskābes un cukurus, karsēja šķīdumus un novēroja reakciju. Maillards pamanīja brūnu savienojumu veidošanos mēģenē. Bet tie nebija peptīdi, bet vielas, kas nosaka gatavo ēdienu krāsu un smaržu. Kādas vielas radās reakcijas laikā, Maillard nenoskaidroja. Viņš tikai atzīmēja to līdzību augsnes humīnam.
Mailāra reakcijas produktu noteikšanas stafetē piedalījās zinātnieki S. P. Kostčevs un V. A. Brilliant no Pēterburgas universitātes (1914), kurš pētīja rauga fermentāciju. Bet reakcija netiek saukta vārdā, jo atklājējs ar to neapstājās.
No 1912. līdz 1913. gadam vairāk nekā 30 publikāciju un Maillarda doktora disertācija “The Genesis of Proteins. Glicerīna un cukuru iedarbība uz aminoskābēm, kur autors šīs mijiedarbības gaitā noteica vairākus posmus.
Žēl, ka zinātnieks dzīves laikā neieguva slavu, ķīmiķi par Mailāra ķīmisko reakciju sāka interesēties sīkāk 1946. gadā. Toreiz amerikāņu ķīmiķis Džons Džordžs žurnālā Journal of Agricultural and Food Chemistry publicēja rakstu par šīs reakcijas posmiem un nozīmi ēdiena gatavošanā. Šis raksts par Maillard reakciju joprojām ir visvairāk citētais raksts žurnāla vēsturē.
Bet saharoamīna kondensācija joprojām lepni nes franču atklājēja vārdu.
Mazliet ķīmijas vienkāršā valodā
Šodien ir zināms, ka Maillard reakcija ir secīgu un paralēlu reakciju kaskāde, kasnotiek pannā, katlā vai cepeškrāsnī. Viss sākas ar cukuru (glikozes, saharozes un fruktozes) kondensāciju proteīnu un peptīdu primārajās aminogrupās. Iegūtie savienojumi tiek pakļauti virknei pārvērtību, kā rezultātā veidojas acikliskas, heterocikliskas, polimēru vielas. Tieši viņi padara Maillard ķīmisko reakciju “garšīgu”. Tie var būt bezkrāsaini un krāsaini, smaržīgi vai ar nepatīkamu smaku. Katra mājsaimniece zina, ka tas būs atkarīgs no gatavošanas apstākļiem.
Karamelizācija un steiks
Zinātnieka Meilāra atklāto reakciju kompleksu sauc par produktu neenzimātisku brūnināšanu, veidojoties melanoīdiem (krāsu vielām). Procesa ķīmija ir sarežģīta, veidojas simtiem ķīmisku savienojumu, no kuriem lielākā daļa vēl nav identificēti.
Karamelizācija – vienkāršo cukuru pārvēršana karsējot – nav tikai konfektes. Šis process notiek, grilējot gaļu un cepot dārzeņus. Iegūtais m altols un izom altols piešķir ceptas maizes smaržu, un 2-H-4-hidroksi-5-metiluretāns smaržo pēc ceptas gaļas.
Reakciju kaskāde noved pie tā, ka veidojas arvien vairāk melanoīdu, un garoza uz steika kļūst tumšāka. Ūdenī Maillard reakcija ir lēnāka, bet eļļā un uz atklātas uguns tā norit ātri. Tikai uzmanieties, lai gaļa nepiedegtu!
Parādījās melanoīdi - reakcija pārgāja
Šīm vielām pēc savas būtības, neregulāri polimēru veidojumi, ir krāsa nosarkans līdz tumši brūns. Daudzu struktūra joprojām ir noslēpums līdz mūsdienām. Dienā uzņemam līdz 10 gramiem melanoīdu, kas ir kafijā, alū, kvasā, vīnā, maizē, ceptās zivīs un gaļā.
Ar to veidošanos ir saistītas aromātiskās vielas: furfurols, acetaldehīds, aldehīdi, diacetils un daudzas citas. Ēdiens kļūst ne tikai skaists, bet arī smaržīgs.
Kaitējums vai labums?
Tieši ar melanoīdu klātbūtni ir saistītas bailes par ceptas pārtikas kaitīgumu. Vai tie ir kaitīgi vai nē?
Ir uzkrāts daudz datu par melanoīdu priekšrocībām, kam piemīt antioksidanta, antibakteriālas, imūnmodulējošas īpašības. Tie spēj arī saistīt smago metālu jonus.
Piemēram, kafijā esošo melanoīdu pretmikrobu iedarbība ir saistīta ar ūdeņraža peroksīda veidošanos Maillard reakcijas laikā. Tieši viņa kavē baktēriju vairošanos un augšanu.
Melanoīdi tautas medicīnā plaši izmantoti kopš seniem laikiem. Atcerieties, ka visi ārstniecisko augu novārījumi ir brūni, un tas ir saistīts ar šo sarežģīto ķīmisko savienojumu klātbūtni tajos.
Melanoīdi neuzsūcas zarnās un ir slikti pakļauti enzīmu šķelšanai. Tādējādi tās pilda prebiotiku funkciju – tāpat kā uztura šķiedras stimulē bifidobaktēriju augšanu zarnās.
Vai ir slikti ēst ceptu ēdienu?
Bet ir arī trūkumi. Pirmkārt, Maillar reakcijas laikā samazinās proteīnu bioloģiskā vērtība, kas saistās ar cukuriem un kļūstmazāk pieejami mūsu ķermeņa fermentiem. Bet vai tas nav steika vai svaigas bulciņas aromāta un garšas vērts?
Otrkārt, paaugstinātā temperatūrā (virs 180 °C) tie sadalās. Un šeit veidojas toksiskas un kancerogēnas vielas. Šādās temperatūrās gaļa tiek cepta, lai iegūtu toksisku akrilamīdu. Lūk, kāpēc jums nevajadzētu pārcept ēdienu.
