Химия на шиш: добри ли са учените в готвенето на барбекю

2024 Автор: Malcolm Clapton | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 03:47

Какви химически трансформации се случват с кебапа на всички етапи от неговото приготвяне.

Приготвянето на кебап, от гледна точка на химика, е сложен процес, на всеки етап от който протичат голям брой фини и взаимосвързани реакции. Ако подходите разумно към въпроса, рецептата за добър кебап ще бъде сравнима с отделните методи за органичен синтез - или дори ще ги надмине. И, както в пълноценен научен експеримент, при приготвянето на барбекю има много детайли, от които зависи оптимизирането на процеса - и следователно вкусът и ароматът на крайния продукт.

Така че, за да приготвите кебап, трябва да изпълните две основни стъпки: да мариновате месото и да го запържете върху дървени въглища. Но първо, нека разберем какво е месото - от гледна точка на химията.

Месо

Това, което наричаме месо и купуваме в магазина, маскирано като свинско и говеждо месо, всъщност е скелетната набраздена мускулатура на животните. Освен ако, разбира се, няма да разглеждаме карантии, като сърце, които не се използват за барбекю. В допълнение към самата мускулна тъкан към месото се отнася и мастната и съединителната тъкан, която е в съседство с тях.

Мускулната тъкан има любопитна структура. Свикнали сме с факта, че клетките на нашето тяло обикновено са много малки, невидими за окото. Структурната единица на мускула е мускулно влакно - и това е една голяма клетка с дължина няколко сантиметра и стотици микрометри в диаметър. Образува се от сливането на хиляди други клетки, поради което в мускулното влакно може да има няколко хиляди ядра.

Основното свойство на мускулните влакна е способността да се свиват. Ето как ние (и други животни) движим крайниците си – и още. Това се осигурява от специални протеини - актин и миозин. Те са удължени молекули, които образуват дълги снопове вътре в клетките. Под въздействието на външни фактори (нервен импулс) тези снопове започват да се движат един спрямо друг, дърпайки се към центъра. Цялото влакно е разделено на отделни връзки - саркомери, закрепени заедно.

Освен това месото съдържа големи количества от протеините еластин и колаген в съединителната тъкан. Те са до голяма степен отговорни за механичните характеристики на месото (издръжливост и др.). Протеинът миоглобин е отговорен за цвета на месото. Като цяло месото е до голяма степен протеинов продукт, но, разбира се, в него има достатъчно мастни слоеве.

Мариноване

Месото се маринова, за да се решат няколко проблема наведнъж: да стане по-меко, да му се придаде допълнителен вкус и да се извърши първична антимикробна обработка.

Колагеновите молекули, които определят твърдостта на месото, обикновено образуват силни влакна, фибрили. Това сглобяване се осъществява под въздействието на водородни връзки – привличането между частично заредени (поляризирани) аминокиселинни фрагменти. Абсолютно същите връзки възникват между водните молекули – между водородния атом на една молекула и кислорода на друга.

Много маринати са кисели поради наличието на киселини в тях - най-често оцетна (например във вино, майонеза или оцет), лимонова и млечна киселина. Соевият сос и сосът терияки също имат кисела среда - съдържат голямо количество пироглутаминова киселина, както и янтарна, лимонена, мравчена и оцетна киселина.

Това означава, че в маринатите има много водородни катиони, които са в състояние да се свързват с протеиновите молекули и да ги протонират. Това променя разпределението на зарядите в молекулите и нарушава фината структура на водородните връзки, което води до промяна в геометрията на протеиновите молекули. В резултат на това протеините се денатурират: колагеновите и актиновите влакна набъбват, омекотяват, колагенът постепенно се разтваря.

Същият ефект може да се постигне и без използването на киселини. Например, някои тропически плодове, като папая и ананас, съдържат ензими, които разграждат еластин и колаген до отделни аминокиселини, а бактериалните и гъбичните протеази могат по подобен начин да разграждат протеините на мускулните влакна. Съществуват физически методи за омекотяване на месото – задържане при налягания от порядъка на няколко хиляди атмосфери, което също води до денатурация на протеините.

Скоростта, с която се маринова месото, зависи и от състава на маринатата. Например, доказано е, че наличието на алкохол в маринатата ускорява процеса на мариноване. Това се дължи на факта, че липидната мембрана на клетките се разтваря по-добре в алкохол, отколкото във вода. Различни спомагателни вещества, като танините във виното и бирата, също играят роля за омекване на месото.

Струва си да се отбележи, че мариноването не винаги води до омекване на месото. В някои ситуации прекомерното мариноване (в присъствието на твърде много киселина или алкохол) губи вода и става твърде твърдо. Същият ефект може да се постигне и чрез преваряване на месото – тогава по-голямата част от водата просто ще „отлети“от него.

Вторият най-важен ефект е антимикробен. Но не само киселините са отговорни за това, но и други компоненти на марината, като лук. Доста изследвания са посветени на различни методи за унищожаване на вредни организми в месото; в един от най-любопитните автори те предлагат добавяне на обработка в ултразвукова вана към стандартната схема за мариноване на месо в бира.

Трябва да се отбележи, че вторият етап на готвене на шашлика започва синтеза на някои канцерогени - вредни вещества, които потенциално могат да причинят рак. Това се отнася по-специално за продуктите от овъгляването на мазнина, капеща върху въглищата. Те включват бензо [a] пирен и други полиароматни въглеводороди.

Друг клас канцерогени, произтичащи от овъгляването на месото, са хетероцикличните амини. Тези вещества са в състояние да образуват комплекси с ДНК и да повлияят на жизнената активност на клетките. Едно проучване дори установи, че диетичният прием на бензо [a] пирен и рискът от колоректален аденом свързват честата консумация на пушено или печено месо на скара с някои видове рак. Съответно се препоръчва да се намали употребата на такива вещества доколкото е възможно. Но и тук мариноването може да помогне.

Има няколко проучвания на португалски и испански химици, които показват, че някои видове маринати намаляват вероятността от образуване на тези канцерогени. Например, мариноването в тъмна бира частично инхибира ефекта на бирените маринати върху образуването на полициклични ароматни въглеводороди в свинско месо на скара на дървени въглища, образуването на полиароматни въглеводороди и за намаляване на дела на образуваните хетероциклични амини, маринати на базата на вино, бира или трябва да се избират дори тези, които съдържат чай. Като цяло ефектът на маринатите върху образуването на полиароматни въглеводороди като цяло все още не е добре разбран. Други възможни инхибитори включват лук, чесън, подправки и кисели краставички от лимонена киселина.

Пържене

Мариноването, поради денатурирането на повечето протеини, значително ускорява процеса на готвене. Това избягва продължителното излагане на топлина и изпаряването на твърде много вода. Заедно с ускоряването на денатурацията на протеини, пърженето на въглища инициира много други химични процеси в месото.

Първата от тях е добре познатата реакция на Майард. Именно тя е отговорна за образуването на силно миришещи органични вещества, които придават специална миризма на пърженото месо. Аминокиселините, намиращи се в месото и захарите, влизат в тази реакция. В резултат на това се образуват сложни хетероциклични съединения, производни на фуран, тиофен, алкилпиридини и пиразини.

Специфичният вкусов профил за всеки вид месо е различен, определя се от съотношението на концентрациите на хиляди ароматни вещества, образувани при пържене. В случай на пържено пиле и свинско, кондензационните продукти на цистеин със захари, като 2-метил-3-фуранетиол и неговия димер, както и 2-фурилметанетиол, играят важна роля за аромата.

Разбира се, други аминокиселини също реагират със захарите. Метионинът, например, взаимодейства със захарите и се разгражда до метионал, вещество, което мирише на пържени картофи.

Ясно е, че протеини и захари не се съдържат само в месото. Следователно реакцията на Майард играе роля и в аромата на други ястия. Например, печените продукти (и някои видове ориз) миришат на 2-ацетилпиролин, продукт на реакция между пролин и захари. В малки количества това вещество се среща и в пърженото месо.

Вторият химичен процес е овъгляване на мазнини. Мазнините са естери на глицерол и органични мастни киселини като стеаринова, палмитинова и т.н. При топлинна обработка те се превръщат химически в алдехиди като хексадеканал, хексанал и т.н. Интересното е, че печеното говеждо месо съдържа повече алдехиди от пилешкото и свинското, което ги прави различен вкус. А характерната агнешка миризма се дължи на 4-метилоктанова и 4-метилнонанова киселини.

Третият процес е реакцията между продуктите от карбонизацията на мазнините и продуктите от реакцията на Майард. Това са всички видове алканетиоли, алкилпиридини, алкилови производни на тиофени, пироли, тиопирани, тиазоли и т.н. Алкилната част в тях възниква от мастния компонент, а хетероцикличната част от компонента Mayar.

Освен това при печене на месо възникват и други реакции, включващи аминокиселини. По този начин цистеинът и глутатионът образуват тритиолани и дитиазини по време на топлинна обработка, които също имат значителен принос за миризмата.

Вкусът и ароматът на кебапите се придават не само от продуктите на разлагането на аминокиселини, захари и мазнини, но и от продуктите от горенето на въглищата. Сред тях си струва да се подчертае сирингол (името му, между другото, идва от латинското наименование за люляк, Syringa vulgaris) и гваякол - те се образуват по време на разграждането на лигнина, свързващо вещество за целулозните молекули в дървото. Тези вещества придават на кебапа (или барбекюто) характерната миризма на дим.

Десетки технически детайли на процеса на готвене влияят на съотношението на ароматните вещества в готовия кебап: температура, продължителност на печене, избор на въглища, месо, марината, време за мариноване. И това е чудесна възможност, въоръжени с научен метод, сами да намерите своя собствена оптимална рецепта за барбекю и може би дори да напишете научна статия за това - с особено сочно описание на експерименталната част.