V chémii existujú tisíce pomenovaných reakcií, no väčšina z nich laikovi nič nepovie. Ale je tu jedna reakcia, ktorú všetci veľmi dobre poznajú, a tou je Maillardova reakcia. Stretávame sa s ňou, keď pijeme aromatickú kávu, jeme čerstvo upečený chlieb a vyprážaný rezeň. A to aj vtedy, keď pijeme pivo s priateľmi. Maillardova chemická reakcia je „najchutnejšia“a práve ona robí jedlo voňavým a krásnym. A hoci nás všade obklopuje - tvorba humusu, rašeliny, liečebného bahna, o jej kúzlach si povieme v kuchyni.
Prvý steak a antropogenéza
Zoológovia si už dlho všimli, že ľudoopi uprednostňujú tepelne spracované jedlo pred surovým. Áno, a všetky domáce zvieratá sú radi, že jedia ľudské jedlo. Oheň, ražne a hrnce sú oddávna neoddeliteľnou súčasťou ľudského života. A od toho okamihu sa začala kultúrna formácia našej civilizácie. Po všetkomtepelné spracovanie potravín dramaticky zvýšilo efektivitu trávenia potravy, čím sa našim predkom uvoľnil čas na premýšľanie a objavovanie sveta. Dá sa povedať, že rozumným človekom z nás nespravila práca, ale teplá a chutná miska polievky a rezeň vyprážaný vďaka chemickej Maillardovej reakcii.
Cukor, tuk a bielkoviny sa stretávajú v panvici
Potraviny obsahujú tri hlavné zložky – bielkoviny, tuky a sacharidy (cukry). Všetky sú dôležité pre ľudský život, ale o tom tento článok nie je.
Sacharidy a tuky majú vo svojej chemickej štruktúre špecifické C=O karbonylové skupiny a hoci majú zložitú molekulárnu štruktúru, vo všeobecnosti sú lineárne. Ale proteíny sú zložité molekulárne zlúčeniny, reťazce aminokyselín v nich tvoria zložité terciárne a dokonca aj kvartérne útvary (globuly). Proteíny obsahujú 20 aminokyselín, z ktorých 4 (lyzín, arginín, tryptofán, histidín) majú voľnú aminoskupinu NH2 a guanidínovú skupinu C(NH2)2 vďaka ktorým sú ľahko zraniteľní.
To znamená, že ľahko reagujú s karbonylovou skupinou cukrov a tukov. Práve táto kondenzačná reakcia sacharoamínu nesie Maillardovo meno. Reakcia prebieha za jednej podmienky - vyžaduje sa teplota. A presne to sa deje na našom sporáku pri vyprážaní, varení či pečení. Je to „lahodná“Maillardova chemická reakcia, za ktorú vďačíme objaveniu sa zlatej kôrky na kotletách a žemli.
Zamotaný objaviteľský príbeh
Fungujepri štúdiu dráh syntézy bielkovín v roku 1912 mladý Francúz, lekár a chemik Louis Camille Maillard zmiešal aminokyseliny a cukry, zohrieval roztoky a pozoroval reakciu. Maillard si všimol tvorbu hnedých zlúčenín v skúmavke. Ale to neboli peptidy, ale látky, ktoré určujú farbu a vôňu hotových jedál. Aké látky sa počas reakcie vytvorili, Maillard nezistil. Zaznamenal iba ich podobnosť s pôdnymi humínmi.
Vedci S. P. sa zúčastnili štafetového behu na určenie produktov Maillardovej reakcie. Kostychev a V. A. Brilantný z Petrohradskej univerzity (1914), ktorý študoval kvasenie kvasiniek. Ale reakcia nie je nazvaná menom, pretože objaviteľ sa tam nezastavil.
V rokoch 1912 až 1913 viac ako 30 publikácií a Maillardova doktorandská dizertačná práca „Genéza bielkovín. Pôsobenie glycerolu a cukrov na aminokyseliny, kde autor stanovil niekoľko fáz v priebehu tejto interakcie.
Škoda, že sa vedec nepreslávil už za svojho života, chemici sa o Maillardovu chemickú reakciu začali podrobnejšie zaujímať v roku 1946. Práve vtedy americký chemik John George publikoval článok v Journal of Agricultural and Food Chemistry o štádiách a význame tejto reakcie pri varení. Tento článok o Maillardovej reakcii je dodnes najcitovanejším článkom v histórii časopisu.
Ale kondenzácia sacharoamínu stále hrdo nesie meno francúzskeho objaviteľa.
Trocha chémie v jednoduchom jazyku
Dnes je známe, že Maillardova reakcia je kaskáda sekvenčných a paralelných reakcií, ktoréprebieha na panvici, v hrnci alebo v rúre. Všetko to začína kondenzáciou cukrov (glukózy, sacharózy a fruktózy) primárnymi aminoskupinami proteínov a peptidov. Výsledné zlúčeniny prechádzajú radom premien, v dôsledku ktorých vznikajú acyklické, heterocyklické, polymérne látky. Práve oni robia chemickú Maillardovu reakciu „chutnou“. Môžu byť bezfarebné a farebné, voňavé alebo s nepríjemným zápachom. Každá gazdinka vie, že to bude závisieť od podmienok prípravy.
Karamelizácia a steak
Komplex reakcií objavených vedcom Maillardom sa nazýva neenzymatické hnednutie produktov s tvorbou melanoidov (farebných látok). Chémia procesu je zložitá, tvoria sa stovky chemických zlúčenín, z ktorých väčšina ešte nebola identifikovaná.
Karamelizácia – premena jednoduchých cukrov pri zahrievaní – nie je len cukrík. K tomuto procesu dochádza pri grilovaní mäsa a pečení zeleniny. Výsledný m altol a izom altol dodávajú vôňu pečeného chleba a 2-H-4-hydroxy-5-metyluretán vonia ako vyprážané mäso.
Kaskáda reakcií vedie k tvorbe stále väčšieho množstva melanoidov a kôrka na steaku tmavne. Vo vode je Maillardova reakcia pomalšia, no v oleji a na otvorenom ohni prebieha rýchlo. Len pozor, aby ste mäso nepripálili!
Objavili sa melanoidy – reakcia prebehla
Tieto látky majú zo svojej podstaty nepravidelné polymérne útvary, farbu zčervená až tmavo hnedá. Štruktúra mnohých zostáva dodnes záhadou. Denne skonzumujeme až 10 gramov melanoidov, ktoré sa nachádzajú v káve, pive, kvase, víne, chlebe, vyprážaných rybách a mäse.
S ich tvorbou sú spojené aromatické látky: furfural, acetaldehyd, aldehydy, diacetyl a mnohé ďalšie. Jedlo bude nielen krásne, ale aj voňavé.
Škoda alebo prospech?
Práve s prítomnosťou melanoidov sú spojené obavy z nebezpečenstva vyprážaných jedál. Sú teda škodlivé alebo nie?
O výhodách melanoidov, ktoré majú antioxidačné, antibakteriálne a imunomodulačné vlastnosti, sa nazhromaždilo množstvo údajov. Sú tiež schopné viazať ióny ťažkých kovov.
Napríklad antimikrobiálny účinok melanoidov obsiahnutých v káve je spojený s tvorbou peroxidu vodíka počas Maillardovej reakcie. Je to ona, kto bráni rozmnožovaniu a rastu baktérií.
Melanoidy sú v ľudovom liečiteľstve široko používané už od staroveku. Pamätajte, že všetky liečivé bylinné odvary sú hnedé a je to spôsobené prítomnosťou týchto zložitých chemických zlúčenín v nich.
Melanoidy sa nevstrebávajú v črevách a sú zle prístupné enzymatickému štiepeniu. Plnia teda funkciu prebiotík – podobne ako vláknina v strave stimulujú rast bifidobaktérií v čreve.
Je zlé jesť vyprážané jedlo?
Má to však aj nevýhody. Po prvé, pri Maillardovej reakcii sa znižuje biologická hodnota bielkovín, ktoré sú viazané cukrami a stávajú samenej prístupné pre enzýmy nášho tela. Ale nestojí to za vôňu a chuť steaku alebo čerstvej žemle?
Po druhé, pri zvýšených teplotách (nad 180 °C) sa rozkladajú. A práve tu vznikajú toxické a karcinogénne látky. Práve pri týchto teplotách sa mäso vypráža za vzniku toxického akrylamidu. Tu je dôvod, prečo by ste jedlo nemali prevariť.
