Шашлыктағы химия: ғалымдар барбекюді жақсы дайындайды

2024 Автор: Malcolm Clapton | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 04:02

Кебабты дайындаудың барлық кезеңдерінде қандай химиялық өзгерістер орын алады.

Кебаб дайындау, химиктің көзқарасы бойынша, күрделі процесс, оның әрбір кезеңінде көптеген нәзік және өзара байланысты реакциялар жүреді. Егер сіз мәселеге ақылмен жақындасаңыз, жақсы кебабтың рецепті органикалық синтездің жеке әдістерімен салыстыруға болады - немесе тіпті олардан асып түседі. Және, толыққанды ғылыми эксперименттегідей, барбекюді дайындауда процесті оңтайландыруға байланысты көптеген бөлшектер бар - демек, соңғы өнімнің дәмі мен хош иісі.

Сонымен, кәуапты дайындау үшін сіз екі негізгі қадамды орындауыңыз керек: етті маринадтаңыз және оны көмірге қуырыңыз. Бірақ алдымен еттің не екенін анықтап алайық - химия тұрғысынан.

Ет

Біз ет деп атайтын және дүкеннен шошқа еті мен сиыр етін жасырып сатып алатын нәрсе - бұл жануарлардың қаңқасының жолақты бұлшықеттері. Әрине, біз барбекюге пайдаланылмайтын жүрек сияқты ішкі өнімдерді қарастырмаймыз. Бұлшық ет ұлпасының өзінен басқа, оларға іргелес жатқан май және дәнекер тіндері де етке жатады.

Бұлшықет тінінің қызық құрылымы бар. Біз денеміздің жасушалары әдетте өте кішкентай, көзге көрінбейтініне үйреніп қалдық. Бұлшықеттің құрылымдық бірлігі - бұлшық ет талшығы - бұл ұзындығы бірнеше сантиметр және диаметрі жүздеген микрометр болатын бір үлкен жасуша. Ол мыңдаған басқа жасушалардың қосылуынан пайда болады, соның арқасында бұлшықет талшығында бірнеше мың ядролар болуы мүмкін.

Бұлшық ет талшықтарының негізгі қасиеті – жиырылу қабілеті. Біз (және басқа жануарлар) аяқ-қолдарымызды осылай қозғалтамыз - және т.б. Бұл арнайы ақуыздар - актин және миозин арқылы қамтамасыз етіледі. Олар жасушалардың ішінде ұзын шоқтарды құрайтын ұзартылған молекулалар. Сыртқы факторлардың әсерінен (жүйке импульсі) бұл шоқтар орталыққа қарай тартылып, бір-біріне қатысты қозғала бастайды. Бүкіл талшық бір-біріне бекітілген жеке буындарға – саркомерлерге бөлінеді.

Сонымен қатар, ет дәнекер тінінде эластин мен коллаген белоктарының көп мөлшерін қамтиды. Олар негізінен еттің механикалық сипаттамаларына (қаттылығы және т.б.) жауап береді. Протеин миоглобин еттің түсіне жауап береді. Жалпы алғанда, ет негізінен ақуыз өнімі болып табылады, бірақ, әрине, оның құрамында майлы қабаттар жеткілікті.

Тұздау

Етті бірден бірнеше мәселені шешу үшін маринадтайды: оны жұмсақ ету, қосымша дәм беру және микробқа қарсы алғашқы өңдеуді жүргізу.

Еттің қаттылығын анықтайтын коллаген молекулалары қалыпты жағдайда күшті талшықтар, фибрилдер түзеді. Бұл жинақ сутектік байланыстардың әсерінен орын алады - жартылай зарядталған (поляризацияланған) аминқышқылдарының фрагменттері арасындағы тартылыс. Дәл осындай байланыстар су молекулалары арасында – бір молекуланың сутегі атомы мен екіншісінің оттегі арасында пайда болады.

Көптеген маринадтар құрамында қышқылдардың болуына байланысты қышқыл болып табылады - көбінесе сірке суы (мысалы, шарапта, майонезде немесе сірке суында), лимон және сүт қышқылында. Соя соусы мен терияки соусының да қышқылдық ортасы бар - оларда пироглютамин қышқылының көп мөлшері, сонымен қатар янтарь, лимон, құмырсқа және сірке қышқылы бар.

Бұл маринадтарда ақуыз молекулаларымен байланысуға және оларды протондауға қабілетті көптеген сутегі катиондарының бар екенін білдіреді. Бұл молекулалардағы зарядтардың таралуын өзгертеді және сутегі байланыстарының жұқа құрылымын бұзады, бұл ақуыз молекулаларының геометриясының өзгеруіне әкеледі. Нәтижесінде белоктар денатурацияланады: коллаген және актин талшықтары ісінеді, жұмсарады, коллаген бірте-бірте ериді.

Дәл осындай әсерге қышқылдарды қолданбай-ақ қол жеткізуге болады. Мысалы, папайя және ананас сияқты кейбір тропикалық жемістерде эластин мен коллагенді жеке аминқышқылдарына ыдырататын ферменттер бар, ал бактериялық және саңырауқұлақ протеазалары бұлшықет талшықтарының ақуыздарын бірдей ыдыратуы мүмкін. Етті жұмсартудың физикалық әдістері бар - бірнеше мың атмосфералық қысымда ұстау, бұл да белоктардың денатурациясына әкеледі.

Етті маринадтау жылдамдығы да маринадтың құрамына байланысты. Мысалы, маринадта алкогольдің болуы маринадтау процесін тездететіні дәлелденді. Бұл жасушалардың липидті қабықшасының суға қарағанда спиртте жақсы еритіндігіне байланысты. Шарап пен сыраның құрамындағы таниндер сияқты әртүрлі көмекші заттар да етті жұмсақ етуде рөл атқарады.

Айта кету керек, маринадтау әрқашан еттің жұмсартылуына әкелмейді. Кейбір жағдайларда шамадан тыс маринадтау (тым көп қышқыл немесе алкоголь болған кезде) суды жоғалтады және тым қатты болады. Етті артық пісіру арқылы бірдей әсерге қол жеткізуге болады - содан кейін судың көп бөлігі одан «ұшады».

Екінші маңызды әсер микробқа қарсы әсер етеді. Бірақ оған тек қышқылдар ғана емес, сонымен қатар пияз сияқты маринадтардың басқа компоненттері де жауапты. Еттегі зиянды организмдерді жоюдың әртүрлі әдістеріне көптеген зерттеулер арналды, ең қызықты авторлардың бірінде олар сырадағы етті маринадтаудың стандартты схемасына ультрадыбыстық ваннада өңдеуді қосуды ұсынды.

Айта кету керек, кәуап пісірудің екінші кезеңінде кейбір канцерогендердің синтезі басталады - қатерлі ісік тудыруы мүмкін зиянды заттар. Бұл, атап айтқанда, көмірге тамшылатып жатқан майды көмірлеу өнімдеріне қатысты. Оларға бензо [a] пирен және басқа полиароматты көмірсутектер жатады.

Етті көмірлеу нәтижесінде пайда болатын канцерогендердің тағы бір класы гетероциклді аминдер болып табылады. Бұл заттар ДНҚ-мен кешен түзуге қабілетті және жасушалардың өмірлік белсенділігіне әсер етеді. Бір зерттеу тіпті диеталық бензо [a] пиренді қабылдау және колоректальды аденома қаупін ысталған немесе гриль етінің жиі тұтынуын белгілі бір қатерлі ісік ауруларымен салыстыру үшін тапты. Тиісінше, мұндай заттарды пайдалануды мүмкіндігінше азайту ұсынылады. Бірақ бұл жерде маринадтау да көмектесе алады.

Португалдық және испандық химиктердің бірнеше зерттеулері маринадтардың кейбір түрлері осы канцерогендердің пайда болу ықтималдығын төмендететінін көрсетеді. Мысалы, қара сырада маринадтау көмірде пісірілген шошқа етіндегі полициклді хош иісті көмірсутектердің түзілуіне сыра маринадтарының әсерін, полиароматты көмірсутектердің түзілуін ішінара тежейді және түзілген гетероциклді аминдердің, шарап, сыра негізіндегі маринадтардың үлесін азайту үшін немесе тіпті құрамында шай барларды да таңдау керек. Тұтастай алғанда, маринадтардың жалпы полиароматты көмірсутектердің түзілуіне әсері әлі де жақсы зерттелмеген. Басқа ықтимал ингибиторларға пияз, сарымсақ, дәмдеуіштер және лимон қышқылының тұздалған қиярлары жатады.

Қуыру

Белоктардың көпшілігінің денатурациясына байланысты маринадтау пісіру процесін айтарлықтай жылдамдатады. Бұл қызудың ұзақ әсерінен және тым көп судың булануынан сақтайды. Көмірді қуыру ақуыздың денатурациясын жеделдетумен бірге етте көптеген басқа химиялық процестерді бастайды.

Олардың біріншісі - белгілі Мейлард реакциясы. Ол қуырылған етке ерекше иіс беретін күшті иісті органикалық заттардың түзілуіне жауапты. Бұл реакцияға ет пен қантта кездесетін аминқышқылдары енеді. Нәтижесінде күрделі гетероциклді қосылыстар түзіледі, фуран, тиофен, алкилпиридиндер және пиразиндер туындылары.

Еттің әрбір түрі үшін ерекше дәм профилі әртүрлі, ол қуыру кезінде түзілетін мыңдаған хош иісті заттардың концентрацияларының қатынасымен анықталады. Қуырылған тауық еті мен шошқа етінде цистеиннің 2-метил-3-фуранетиол және оның димері, сондай-ақ 2-фурилметантиол сияқты қантпен конденсацияланатын өнімдері хош иісте маңызды рөл атқарады.

Әрине, басқа аминқышқылдары да қантпен әрекеттеседі. Мысалы, метионин қантпен әрекеттеседі және қуырылған картоптың иісі бар затқа дейін ыдыратады.

Белоктар мен қант тек етте ғана болмайтыны анық. Сондықтан Maillard реакциясы басқа тағамдардың хош иісінде де рөл атқарады. Мысалы, нан өнімдері (және күріштің кейбір түрлері) пролин мен қант арасындағы реакция өнімі болып табылатын 2-ацетилпирролиннің иісіне ұқсайды. Аз мөлшерде бұл зат қуырылған етте де кездеседі.

Екінші химиялық процесс - майдың көмірленуі. Майлар глицерин мен органикалық май қышқылдарының күрделі эфирлері, мысалы, стеарин, пальмитин және т.б. Термиялық өңдеу кезінде олар химиялық жолмен альдегидтерге, мысалы, гексадеканал, гексанал және т.б. Бір қызығы, қуырылған сиыр етінде тауық еті мен шошқа етіне қарағанда альдегидтер көп, бұл олардың дәмін әртүрлі етеді. Ал қозыға тән иіс 4-метилоктаноид және 4-метилнононой қышқылдарына байланысты.

Үшінші процесс – майлардың карбондану өнімдері мен Майлард реакциясының өнімдері арасындағы реакция. Бұл алканетиолдардың барлық түрлері, алкилпиридиндер, тиофендердің алкил туындылары, пирролдар, тиопирандар, тиазолдар және т.б. Олардағы алкил бөлігі майлы компоненттен, ал гетероциклді бөлігі Майар компонентінен пайда болады.

Сонымен қатар, етті қуыру кезінде аминқышқылдарының қатысуымен басқа реакциялар жүреді. Осылайша, цистеин мен глутатион термиялық өңдеу кезінде тритиоландар мен дитиазиндер түзеді, олар да иіске айтарлықтай үлес қосады.

Кебабтардың дәмі мен хош иісі тек аминқышқылдарының, қанттардың және майлардың ыдырау өнімдерімен ғана емес, сонымен қатар көмірдің жану өнімдерімен де беріледі. Олардың ішінде сиринголды (айтпақшы, оның атауы сирень, Syringa vulgaris латын тілінен шыққан) және гуаиакольды ерекше атап өткен жөн - олар ағаштағы целлюлоза молекулалары үшін байланыстырушы лигниннің ыдырауы кезінде пайда болады. Бұл заттар кебабқа (немесе барбекюге) тән түтін иісін береді.

Пісіру процесінің ондаған техникалық бөлшектері дайын кәуаптағы хош иісті заттардың арақатынасына әсер етеді: температура, қуыру ұзақтығы, көмірді таңдау, ет, маринадтау, маринадтау уақыты. Бұл ғылыми әдіспен қаруланған, барбекюге арналған өзіңіздің оңтайлы рецептіңізді өзіңіз табуға және, мүмкін, бұл туралы ғылыми мақала жазуға тамаша мүмкіндік - тәжірибелік бөліктің ерекше шырынды сипаттамасы.