Kemi på spett: är forskare bra på att laga grillmat

2024 Författare: Malcolm Clapton | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 04:11

Vilka kemiska omvandlingar sker med kebaben i alla stadier av dess beredning.

Kebabberedning, från kemistens synvinkel, är en komplex process, i varje skede av vilken ett stort antal subtila och relaterade reaktioner äger rum. Om du närmar dig saken klokt kommer receptet på en bra kebab att vara jämförbart med individuella metoder för organisk syntes - eller till och med överträffa dem. Och, som i ett fullfjädrat vetenskapligt experiment, vid beredningen av grill finns det många detaljer som optimeringen av processen beror på - och därför smaken och aromen av slutprodukten.

Så för att laga en kebab måste du utföra två huvudsteg: marinera köttet och stek det över kol. Men först, låt oss ta reda på vad kött är - när det gäller kemi.

Kött

Det vi kallar kött och köper i affären förklädd till fläsk och nötkött är egentligen djurens skelettstrimmiga muskulatur. Såvida vi inte kommer att överväga slaktbiprodukter, såsom hjärta, som inte används för grillning. Förutom själva muskelvävnaden hänvisas även fett- och bindväv, som ligger i anslutning till dem, till kött.

Muskelvävnad har en märklig struktur. Vi är vana vid att cellerna i vår kropp vanligtvis är väldigt små, osynliga för ögat. En muskels strukturella enhet är en muskelfiber – och detta är en enda stor cell flera centimeter lång och hundratals mikrometer i diameter. Det bildas genom sammansmältning av tusentals andra celler, på grund av vilka det kan finnas flera tusen kärnor i muskelfibern.

Den huvudsakliga egenskapen hos muskelfibrer är förmågan att dra ihop sig. Det är så vi (och andra djur) rör våra lemmar – och mer. Detta tillhandahålls av speciella proteiner - aktin och myosin. De är långsträckta molekyler som bildar långa buntar inuti celler. Under påverkan av yttre faktorer (nervimpuls) börjar dessa buntar röra sig i förhållande till varandra och drar mot mitten. Hela fibern är uppdelad i separata länkar - sarkomerer, fästa ihop.

Dessutom innehåller kött stora mängder av proteinerna elastin och kollagen i bindväven. De är till stor del ansvariga för köttets mekaniska egenskaper (seghet, etc.). Proteinmyoglobin är ansvarigt för köttets färg. I allmänhet är kött till stor del en proteinprodukt, men det finns naturligtvis tillräckligt med fettlager i det.

Betning

Köttet marineras för att lösa flera problem samtidigt: för att göra det mjukare, för att ge det en extra smak och för att utföra primär antimikrobiell behandling.

Kollagenmolekyler, som bestämmer köttets hårdhet, bildar normalt starka fibrer, fibriller. Denna sammansättning sker under påverkan av vätebindningar - attraktionen mellan partiellt laddade (polariserade) aminosyrafragment. Exakt samma bindningar uppstår mellan vattenmolekyler – mellan en molekyls väteatom och en annans syre.

Många marinader är sura på grund av närvaron av syror i dem - oftast ättiksyra (till exempel i vin, majonnäs eller vinäger), citron och mjölksyra. Sojasås och teriyakisås har också ett surt medium - de innehåller en stor mängd pyroglutaminsyra, samt bärnstenssyra, citronsyra, myrsyra och ättiksyra.

Det betyder att det finns många vätekatjoner i marinader som kan binda till proteinmolekyler och protonera dem. Detta ändrar fördelningen av laddningar i molekyler och stör den fina strukturen av vätebindningar, vilket leder till en förändring i proteinmolekylernas geometri. Som ett resultat denatureras proteiner: kollagen- och aktinfibrer sväller, mjuknar, kollagen löses gradvis upp.

Samma effekt kan uppnås utan användning av syror. Till exempel innehåller vissa tropiska frukter, som papaya och ananas, enzymer som bryter ner elastin och kollagen till enstaka aminosyror, och bakterie- och svampproteaser kan på liknande sätt bryta ner muskelfiberproteiner. Det finns fysiska metoder för att mjukgöra kött - att hålla vid tryck i storleksordningen flera tusen atmosfärer, vilket också leder till denaturering av proteiner.

Hur snabbt köttet marineras beror också på marinadens sammansättning. Till exempel har närvaron av alkohol i marinaden visat sig påskynda marineringsprocessen. Detta beror på det faktum att lipidmembranet i celler löser sig bättre i alkohol än i vatten. Olika hjälpämnen, som tanniner i vin och öl, spelar också en roll för att möra kött.

Det är värt att notera att betning inte alltid leder till att köttet mjuknar. I vissa situationer förlorar överdriven marinering (i närvaro av för mycket syra eller alkohol) vatten och blir för hårt. Samma effekt kan uppnås genom att överkoka köttet – då kommer det mesta av vattnet helt enkelt att "flyga iväg" från det.

Den näst viktigaste effekten är antimikrobiell. Men inte bara syror är ansvariga för det, utan också andra komponenter i marinaden, som lök. En hel del studier har ägnats åt olika metoder för att förstöra skadliga organismer i kött; i en av de mest nyfikna författarna föreslog de att lägga till bearbetning i ett ultraljudsbad till standardschemat för att marinera kött i öl.

Det bör noteras att det andra steget av shashlik-matlagning startar syntesen av vissa cancerframkallande ämnen - skadliga ämnen som potentiellt kan orsaka cancer. Detta gäller särskilt produkter av förkolning av fett som droppar på kolen. Dessa inkluderar benso[a]pyren och andra polyaromatiska kolväten.

En annan klass av cancerframkallande ämnen som härrör från förkolning av kött är heterocykliska aminer. Dessa ämnen kan bilda komplex med DNA och påverka cellers vitala aktivitet. En studie fann till och med dietary Benzo [a] Pyrene Intake och risk för kolorektalt adenom för att korrelera frekvent konsumtion av rökt eller grillat kött med vissa cancerformer. Följaktligen rekommenderas det att minska användningen av sådana ämnen så mycket som möjligt. Men betning kan hjälpa även här.

Det finns flera studier av portugisiska och spanska kemister som tyder på att vissa typer av marinader minskar sannolikheten för att dessa cancerframkallande ämnen bildas. Marinering i mörkt öl hämmar till exempel delvis effekten av ölmarinader på bildandet av polycykliska aromatiska kolväten i kolgrillat fläsk, bildningen av polyaromatiska kolväten och för att minska andelen bildade heterocykliska aminer, marinader baserade på vin, öl eller även de som innehåller te bör väljas. I allmänhet är effekten av marinader på bildningen av polyaromatiska kolväten i allmänhet fortfarande inte väl förstått. Andra möjliga hämmare inkluderar lök, vitlök, kryddor och citronsyra.

Fräsning

Marinering, på grund av denatureringen av de flesta av proteinerna, påskyndar avsevärt tillagningsprocessen. Detta undviker långvarig exponering för värme och förångning av för mycket vatten. Tillsammans med accelerationen av proteindenaturering initierar kolstekning många andra kemiska processer i kött.

Den första av dessa är den välkända Maillard-reaktionen. Det är hon som är ansvarig för bildandet av starkt luktande organiska ämnen, som ger en speciell lukt till stekt kött. Aminosyror som finns i kött och sockerarter går in i denna reaktion. Som ett resultat bildas komplexa heterocykliska föreningar, derivat av furan, tiofen, alkylpyridiner och pyraziner.

Den specifika smakprofilen för varje typ av kött är olika, den bestäms av förhållandet mellan koncentrationerna av tusentals aromatiska ämnen som bildas under stekning. När det gäller stekt kyckling och fläsk spelar kondensationsprodukterna av cystein med sockerarter, såsom 2-metyl-3-furantiol och dess dimer, samt 2-furylmetantiol, en viktig roll i aromen.

Naturligtvis reagerar även andra aminosyror med sockerarter. Metionin, till exempel, interagerar med sockerarter och bryts ned till metional, ett ämne som luktar stekt potatis.

Det är tydligt att proteiner och sockerarter inte bara finns i kött. Därför spelar Maillard-reaktionen en roll i aromen av andra rätter också. Till exempel, bakverk (och vissa typer av ris) luktar som 2-acetylpyrrolin, en reaktionsprodukt mellan prolin och sockerarter. I små mängder förekommer detta ämne även i stekt kött.

Den andra kemiska processen är fettförkolning. Fetter är estrar av glycerol och organiska fettsyror som stearin, palmitin och så vidare. När de värmebehandlas omvandlas de kemiskt till aldehyder som hexadecanal, hexanal och så vidare. Intressant nog innehåller rostbiff mer aldehyder än kyckling och fläsk, vilket gör att de smakar annorlunda. Och den karakteristiska lammdoften beror på 4-metyloktansyra och 4-metylnonansyra.

Den tredje processen är reaktionen mellan produkterna från förkolningen av fetter och produkterna från Maillard-reaktionen. Dessa är alla typer av alkantioler, alkylpyridiner, alkylderivat av tiofener, pyrroler, tiopyraner, tiazoler och så vidare. Alkyldelen i dem härrör från fettkomponenten och den heterocykliska delen från Mayar-komponenten.

Dessutom uppstår andra reaktioner som involverar aminosyror vid stekning av kött. Således bildar cystein och glutation tritiolaner och ditiaziner under värmebehandling, vilket också bidrar till lukten väsentligt.

Smaken och aromen av kebab ges inte bara av nedbrytningsprodukterna av aminosyror, sockerarter och fetter, utan också av produkterna från kolförbränning. Bland dem är det värt att lyfta fram syringol (namnet kommer förresten från det latinska namnet för lila, Syringa vulgaris) och guaiakol - de bildas under nedbrytningen av lignin, ett bindemedel för cellulosamolekyler i trä. Dessa ämnen ger kebaben (eller grillen) dess karakteristiska röklukt.

Dussintals tekniska detaljer om tillagningsprocessen påverkar förhållandet mellan aromatiska ämnen i den färdiga kebaben: temperatur, stekningstid, val av kol, kött, marinad, marineringstid. Och det här är ett utmärkt tillfälle att, beväpnad med en vetenskaplig metod, själv hitta ditt eget optimala recept för grillning och kanske till och med skriva en vetenskaplig artikel om det - med en särskilt saftig beskrivning av den experimentella delen.