Chemijoje yra tūkstančiai įvardytų reakcijų, tačiau dauguma jų pasauliečiui nieko nepasakys. Tačiau yra viena reakcija, kurią visi puikiai žino, tai yra Maillardo reakcija. Su tuo susiduriame gerdami aromatingą kavą, valgydami ką tik iškeptą duoną ir keptą kepsnį. Ir net kai geriame alų su draugais. Maillard cheminė reakcija yra pati „skaniausia“, būtent ji padaro maistą kvapnų ir gražų. Ir nors ji mus supa visur – formuojasi humusas, durpės, gydomasis purvas, apie jos magiją pakalbėsime virtuvėje.
Pirmasis kepsnys ir antropogenezė
Zoologai jau seniai pastebėjo, kad beždžionės teikia pirmenybę termiškai apdorotam maistui, o ne žaliam. Taip, ir visi augintiniai mielai valgo žmonių maistą. Ugnis, iešmai ir puodai nuo seno buvo neatsiejama žmogaus gyvenimo dalis. Ir nuo to momento prasidėjo mūsų civilizacijos kultūrinis formavimasis. Po viskoterminis maisto apdorojimas smarkiai padidino maisto virškinimo efektyvumą, atlaisvindamas mūsų protėviams laiko mąstyti ir tyrinėti pasaulį. Galima sakyti, kad ne darbas padarė mus protingu žmogumi, o šiltas ir skanus dubenėlis sriubos ir kepsnys, kepti dėl cheminės Maillard reakcijos.
Cukrus, riebalai ir b altymai susitinka keptuvėje
Maisto sudėtyje yra trys pagrindiniai komponentai – b altymai, riebalai ir angliavandeniai (cukrūs). Visi jie svarbūs žmogaus gyvenimui, tačiau šis straipsnis ne apie tai.
Angliavandenių ir riebalų cheminėje struktūroje yra specifinių C=O karbonilo grupių ir, nors jų molekulinė struktūra yra sudėtinga, jie paprastai yra linijiniai. Tačiau b altymai yra sudėtingi molekuliniai junginiai, juose esančios aminorūgščių grandinės sudaro sudėtingus tretinius ir net ketvirtinius darinius (globules). B altymuose yra 20 aminorūgščių, iš kurių 4 (lizinas, argininas, triptofanas, histidinas) turi laisvą amino grupę NH2 ir guanidino grupę C (NH2)2, todėl jie lengvai pažeidžiami.
Tai reiškia, kad jie lengvai reaguoja su cukrų ir riebalų karbonilo grupe. Būtent ši sacharoamino kondensacijos reakcija pavadinta Maillardo vardu. Reakcija vyksta esant vienai sąlygai – reikalinga temperatūra. Ir būtent taip nutinka mūsų viryklėje kepant, verdant ar kepant. Dėl auksinės plutos atsiradimo ant kotletų ir bandelių atsiranda „skani“Maillard cheminė reakcija.
Supainiojusi atradimų istorija
Dirbatyrinėdamas b altymų sintezės kelius, 1912 m. jaunas prancūzas, gydytojas ir chemikas Louis Camille Maillard sumaišė aminorūgštis ir cukrų, kaitino tirpalus ir stebėjo reakciją. Maillardas pastebėjo, kad mėgintuvėlyje susidaro rudi junginiai. Bet tai buvo ne peptidai, o medžiagos, lemiančios gatavų patiekalų spalvą ir kvapą. Kokios medžiagos susidarė reakcijos metu, Maillardas nenustatė. Jis tik atkreipė dėmesį į jų panašumą į dirvožemio huminą.
Mokslininkai S. P. dalyvavo Maillardo reakcijos produktų nustatymo estafetėse. Kostychevas ir V. A. Briliantas iš Peterburgo universiteto (1914), tyrinėjęs mielių fermentaciją. Tačiau reakcija nepavadinama vardu, nes atradėjas tuo nesustojo.
1912–1913 m. daugiau nei 30 publikacijų ir Maillardo daktaro disertacija „B altymų genezė. Glicerolio ir cukrų poveikis aminorūgštims, kai autorius nustatė kelis šios sąveikos etapus.
Gaila, kad mokslininkas per savo gyvenimą nesusilaukė šlovės, chemikai Maillardo chemine reakcija plačiau susidomėjo 1946 m. Būtent tada amerikiečių chemikas Johnas George'as žurnale „Journal of Agricultural and Food Chemistry“paskelbė straipsnį apie šios reakcijos etapus ir reikšmę gaminant maistą. Šis straipsnis apie Maillardo reakciją ir šiandien yra daugiausiai cituojamas straipsnis žurnalo istorijoje.
Tačiau sacharoamino kondensacija vis dar išdidžiai nešioja prancūzų atradėjo vardą.
Šiek tiek chemijos paprasta kalba
Šiandien žinoma, kad Maillardo reakcija yra nuoseklių ir lygiagrečių reakcijų, kuriosvyksta keptuvėje, puode ar orkaitėje. Viskas prasideda nuo cukrų (gliukozės, sacharozės ir fruktozės) kondensacijos pirminėse b altymų ir peptidų amino grupėse. Susidarę junginiai patiria daugybę transformacijų, dėl kurių susidaro aciklinės, heterociklinės, polimerinės medžiagos. Būtent jie padaro cheminę Maillardo reakciją „skanu“. Jie gali būti bespalviai ir spalvoti, kvapnūs arba nemalonaus kvapo. Kiekviena šeimininkė žino, kad tai priklausys nuo pasiruošimo sąlygų.
Karamelizacija ir kepsnys
Mokslininko Maillardo atrastas reakcijų kompleksas vadinamas nefermentiniu produktų rudumu, kai susidaro melanoidai (spalvotos medžiagos). Proceso chemija sudėtinga, susidaro šimtai cheminių junginių, kurių dauguma dar nenustatyti.
Karamelizacija – paprastų cukrų transformacija kaitinant – tai ne tik saldainiai. Šis procesas vyksta kepant mėsą ant grotelių ir kepant daržoves. Gautas m altolis ir izom altolis suteikia keptos duonos kvapą, o 2-H-4-hidroksi-5-metiluretanas kvepia kepta mėsa.
Dėl reakcijų kaskados susidaro vis daugiau melanoidų, o kepsnio pluta tampa tamsesnė. Vandenyje Maillardo reakcija vyksta lėčiau, tačiau aliejuje ir ant atviros ugnies ji vyksta greitai. Tik būkite atsargūs, kad nesudegintumėte mėsos!
Atsirado melanoidai – reakcija praėjo
Šios medžiagos dėl savo prigimties yra netaisyklingos polimerinės darinės, turi spalvą nuonuo raudonos iki tamsiai rudos. Daugelio struktūra tebėra paslaptis iki šių dienų. Per dieną suvartojame iki 10 gramų melanoidų, kurių yra kavoje, aluje, giroje, vyne, duonoje, keptoje žuvyje ir mėsoje.
Su jų susidarymu susijusios aromatinės medžiagos: furfurolis, acetaldehidas, aldehidai, diacetilas ir daugelis kitų. Maistas tampa ne tik gražus, bet ir kvapnus.
Žala ar nauda?
Baimė dėl kepto maisto pavojaus siejama su melanoidų buvimu. Taigi ar jie kenksmingi, ar ne?
Sukaupta daug duomenų apie melanoidų naudą, kurie pasižymi antioksidacinėmis, antibakterinėmis, imunomoduliuojančiomis savybėmis. Jie taip pat gali surišti sunkiųjų metalų jonus.
Pavyzdžiui, kavoje esančių melanoidų antimikrobinis poveikis yra susijęs su vandenilio peroksido susidarymu Maillardo reakcijos metu. Būtent ji slopina bakterijų dauginimąsi ir augimą.
Melanoidai liaudies medicinoje plačiai naudojami nuo seniausių laikų. Atminkite, kad visi gydomieji žolelių nuovirai yra rudi ir taip yra dėl juose esančių sudėtingų cheminių junginių.
Melanoidai nėra absorbuojami žarnyne ir yra prastai atsparūs fermentiniam skilimui. Taigi jie atlieka prebiotikų funkciją – kaip ir maistinės skaidulos, skatina bifidobakterijų augimą žarnyne.
Ar blogai valgyti keptą maistą?
Tačiau yra ir trūkumų. Pirma, Maillardo reakcijos metu sumažėja b altymų biologinė vertė, kurie surišami su cukrumi ir tampamažiau prieinami mūsų organizmo fermentams. Bet argi tai neverta kepsnio ar šviežios bandelės aromato ir skonio?
Antra, aukštesnėje temperatūroje (virš 180 °C) jie suyra. Ir čia susidaro toksiškos ir kancerogeninės medžiagos. Būtent tokioje temperatūroje mėsa kepama, kad susidarytų toksiškas akrilamidas. Štai kodėl neturėtumėte pervirti savo maisto.
