Kemija na nabodalu: ali so znanstveniki dobri pri kuhanju žara

2024 Avtor: Malcolm Clapton | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 04:10

Kakšne kemične preobrazbe se pojavijo pri kebabu v vseh fazah njegove priprave.

Priprava kebaba je z vidika kemika kompleksen proces, v katerem se na vsaki stopnji odvija veliko subtilnih in medsebojno povezanih reakcij. Če k zadevi pristopite pametno, bo recept za dober kebab primerljiv s posameznimi metodami organske sinteze – ali pa jih bo celo presegel. In tako kot v polnopravnem znanstvenem eksperimentu je tudi pri pripravi žara veliko podrobnosti, od katerih je odvisna optimizacija postopka - in s tem okus in aroma končnega izdelka.

Torej, če želite skuhati kebab, morate izvesti dva glavna koraka: marinirati meso in ga ocvrti na oglju. Toda najprej ugotovimo, kaj je meso - v smislu kemije.

Meso

Kar imenujemo meso in kupujemo v trgovini preoblečeno v svinjino in goveje meso, je pravzaprav skeletna progasta mišica živali. Razen če seveda ne bomo upoštevali drobovine, kot je srce, ki se ne uporablja za žar. Poleg samega mišičnega tkiva se med meso uvršča tudi maščobno in vezivno tkivo, ki je ob njih.

Mišično tkivo ima nenavadno strukturo. Navajeni smo, da so celice našega telesa običajno zelo majhne, očesu nevidne. Strukturna enota mišice je mišično vlakno - in to je ena velika celica, dolga nekaj centimetrov in premera več sto mikrometrov. Nastane z zlitjem na tisoče drugih celic, zaradi česar je lahko v mišičnem vlaknu več tisoč jeder.

Glavna lastnost mišičnih vlaken je sposobnost krčenja. Tako mi (in druge živali) premikamo svoje okončine – in še več. To zagotavljajo posebne beljakovine - aktin in miozin. So podolgovate molekule, ki tvorijo dolge snope znotraj celic. Pod vplivom zunanjih dejavnikov (živčni impulz) se ti snopi začnejo premikati drug proti drugemu in se vlečejo proti središču. Celotno vlakno je razdeljeno na ločene povezave - sarkomere, pritrjene skupaj.

Poleg tega meso vsebuje velike količine beljakovin elastina in kolagena v vezivnem tkivu. V veliki meri so odgovorni za mehanske lastnosti mesa (žilavost itd.). Za barvo mesa je odgovoren protein mioglobin. Na splošno je meso v veliki meri beljakovinski izdelek, seveda pa je v njem dovolj maščobnih plasti.

Kisanje

Meso mariniramo, da se reši več težav hkrati: da postane mehkejše, da mu da dodaten okus in da se izvede primarna protimikrobna obdelava.

Molekule kolagena, ki določajo trdoto mesa, običajno tvorijo močna vlakna, fibrile. Ta sestavljanje poteka pod vplivom vodikovih vezi – privlačnosti med delno nabitimi (polariziranimi) aminokislinskimi fragmenti. Povsem enake vezi nastanejo med molekulami vode – med atomom vodika ene molekule in kisikom druge molekule.

Številne marinade so kisle zaradi prisotnosti kislin v njih – najpogosteje ocetne (na primer v vinu, majonezi ali kisu), limone in mlečne kisline. Kisli medij imata tudi sojina omaka in omaka teriyaki - vsebujeta veliko piroglutaminske kisline, pa tudi jantarno, citronsko, mravljinčno in ocetno kislino.

To pomeni, da je v marinadah veliko vodikovih kationov, ki se lahko vežejo na beljakovinske molekule in jih protonirajo. To spremeni porazdelitev nabojev v molekulah in poruši fino strukturo vodikovih vezi, kar vodi do spremembe geometrije beljakovinskih molekul. Posledično so beljakovine denaturirane: kolagenska in aktinska vlakna nabreknejo, se zmehčajo, kolagen se postopoma raztopi.

Enak učinek je mogoče doseči brez uporabe kislin. Na primer, nekateri tropski sadeži, kot sta papaja in ananas, vsebujejo encime, ki razgradijo elastin in kolagen v posamezne aminokisline, bakterijske in glivične proteaze pa lahko podobno razgradijo beljakovine mišičnih vlaken. Obstajajo fizikalne metode mehčanja mesa - držanje pri tlakih reda nekaj tisoč atmosfer, kar vodi tudi do denaturacije beljakovin.

Hitrost mariniranja mesa je odvisna tudi od sestave marinade. Na primer, dokazano je, da prisotnost alkohola v marinadi pospeši proces mariniranja. To je posledica dejstva, da se lipidna membrana celic bolje raztopi v alkoholu kot v vodi. Različne pomožne snovi, kot so čreslovine v vinu in pivu, imajo tudi vlogo pri mehčanju mesa.

Omeniti velja, da kisanje ne vodi vedno do mehčanja mesa. V nekaterih situacijah pretirano mariniranje (v prisotnosti preveč kisline ali alkohola) izgubi vodo in postane pretrdo. Enak učinek lahko dosežemo s prekuhanjem mesa – takrat bo večina vode preprosto »odletela«.

Drugi najpomembnejši učinek je protimikrobni. Toda za to niso odgovorne samo kisline, ampak tudi druge sestavine marinade, na primer čebula. Kar nekaj študij je bilo posvečenih različnim metodam uničevanja škodljivih organizmov v mesu, pri enem najbolj radovednih avtorjev so k standardni shemi mariniranja mesa v pivu predlagali dodajanje obdelave v ultrazvočni kopeli.

Treba je opozoriti, da se v drugi fazi kuhanja šašlik začne sinteza nekaterih rakotvornih snovi - škodljivih snovi, ki lahko povzročijo raka. To velja zlasti za produkte zoglenitve maščobe, ki kaplja na premog. Ti vključujejo benzo[a]piren in druge poliaromatske ogljikovodike.

Drug razred rakotvornih snovi, ki nastanejo pri zogleljenju mesa, so heterociklični amini. Te snovi lahko tvorijo komplekse z DNK in vplivajo na vitalno aktivnost celic. Ena študija je celo pokazala, da prehranski vnos benzo [a] pirena in tveganje za kolorektalni adenom povezujeta pogosto uživanje prekajenega ali pečenega mesa na žaru z nekaterimi vrstami raka. V skladu s tem je priporočljivo čim bolj zmanjšati uporabo tovrstnih snovi. A tudi tu lahko pomaga kisanje.

Obstaja več študij portugalskih in španskih kemikov, ki kažejo, da nekatere vrste marinad zmanjšujejo verjetnost nastanka teh rakotvornih snovi. Na primer, mariniranje v temnem pivu delno zavira učinek pivskih marinad na tvorbo policikličnih aromatskih ogljikovodikov v svinjini na žaru na oglju, nastajanje poliaromatskih ogljikovodikov in za zmanjšanje deleža nastalih heterocikličnih aminov, marinad na osnovi vina, piva oz. izbrati je treba tudi tiste, ki vsebujejo čaj. Na splošno učinek marinad na tvorbo poliaromatskih ogljikovodikov na splošno še vedno ni dobro razumljen. Drugi možni zaviralci vključujejo čebulo, česen, začimbe in kisle kumarice citronske kisline.

Cvrtje

Mariniranje zaradi denaturacije večine beljakovin bistveno pospeši proces kuhanja. Tako se izognete dolgotrajni izpostavljenosti toploti in izhlapevanju prevelike količine vode. Poleg pospeševanja denaturacije beljakovin cvrtje na oglju sproži številne druge kemične procese v mesu.

Prva od teh je dobro znana Maillardova reakcija. Prav ona je odgovorna za nastanek organskih snovi z močnim vonjem, ki dajejo ocvrtemu mesu poseben vonj. V to reakcijo vstopijo aminokisline, ki jih najdemo v mesu in sladkorjih. Posledično nastanejo kompleksne heterociklične spojine, derivati furana, tiofena, alkilpiridinov in pirazinov.

Specifični profil okusa za vsako vrsto mesa je drugačen, določa ga razmerje koncentracij na tisoče aromatičnih snovi, ki nastanejo med cvrtjem. V primeru ocvrtega piščanca in svinjine imajo pri aromi pomembno vlogo kondenzacijski produkti cisteina s sladkorji, kot sta 2-metil-3-furanetiol in njegov dimer ter 2-furilmetanetiol.

Seveda pa tudi druge aminokisline reagirajo s sladkorji. Metionin, na primer, sodeluje s sladkorji in se razgradi v metional, snov, ki diši po ocvrtem krompirju.

Jasno je, da beljakovin in sladkorjev ne najdemo le v mesu. Zato Maillardova reakcija igra vlogo tudi pri aromi drugih jedi. Na primer, pekovski izdelki (in nekatere vrste riža) dišijo po 2-acetilpirolinu, reakcijskem produktu med prolinom in sladkorji. V majhnih količinah se ta snov pojavlja tudi v ocvrtem mesu.

Drugi kemični proces je zoglenitev maščobe. Maščobe so estri glicerola in organskih maščobnih kislin, kot so stearinska, palmitinska itd. Pri toplotni obdelavi se kemično pretvorijo v aldehide, kot so heksadekanal, heksanal itd. Zanimivo je, da pečenka vsebuje več aldehidov kot piščanec in svinjina, zaradi česar imata drugačen okus. In značilen vonj po jagnjetini je posledica 4-metiloktanojske in 4-metilnonanojske kisline.

Tretji proces je reakcija med produkti karbonizacije maščob in produkti Maillardove reakcije. To so vse vrste alkanetiolov, alkilpiridinov, alkilnih derivatov tiofenov, pirolov, tiopiranov, tiazolov itd. Alkilni del v njih izhaja iz maščobne komponente, heterociklični del pa iz Mayarjeve komponente.

Poleg tega se pri pečenju mesa pojavijo tudi druge reakcije, ki vključujejo aminokisline. Tako cistein in glutation med toplotno obdelavo tvorita tritiolane in ditiazine, ki prav tako pomembno prispevajo k vonju.

Okus in aromo kebabom ne dajejo le produkti razgradnje aminokislin, sladkorjev in maščob, temveč tudi produkti zgorevanja premoga. Med njimi je vredno izpostaviti syringol (njegovo ime, mimogrede, izhaja iz latinskega imena za lila, Syringa vulgaris) in gvajakol - nastaneta med razgradnjo lignina, veziva za molekule celuloze v lesu. Te snovi dajejo kebabu (ali žaru) značilen vonj po dimu.

Na desetine tehničnih podrobnosti postopka kuhanja vpliva na razmerje aromatičnih snovi v končnem kebabu: temperatura, trajanje praženja, izbira premoga, mesa, marinade, čas mariniranja. In to je odlična priložnost, da oboroženi z znanstveno metodo sami poiščete svoj optimalni recept za žar in morda o tem celo napišete znanstveni članek - s posebej sočnim opisom eksperimentalnega dela.