U kemiji postoje tisuće imenovanih reakcija, ali većina njih laiku neće ništa reći. Ali postoji jedna reakcija koja je svima itekako poznata, a to je Maillardova reakcija. S njim se susrećemo kada popijemo aromatičnu kavu, jedemo svježe pečeni kruh i prženi odrezak. Pa čak i kad pijemo pivo s prijateljima. Maillardova kemijska reakcija je najukusnija, a upravo ona hranu čini mirisnom i lijepom. I iako nas okružuje posvuda - stvaranje humusa, treseta, ljekovitog blata, o njenoj čaroliji ćemo pričati u kuhinji.
Prvi odrezak i antropogeneza
Zoolozi su odavno primijetili da veliki majmuni preferiraju termički obrađenu hranu nego sirovu. Da, i svi kućni ljubimci rado jedu ljudsku hranu. Vatra, ražnjići i lonci odavno su sastavni dio ljudskog života. I od tog trenutka počinje kulturno formiranje naše civilizacije. Nakon svegatermička obrada hrane dramatično je povećala učinkovitost probave hrane, oslobađajući vrijeme našim precima za razmišljanje i istraživanje svijeta. Može se reći da nas nije rad učinio razumnom osobom, već topla i ukusna zdjela juhe i pečen odrezak zahvaljujući kemijskoj Maillardovoj reakciji.
Šećer, masti i proteini susreću se u tavi
Hrana sadrži tri glavne komponente - proteine, masti i ugljikohidrate (šećere). Svi su oni važni za ljudski život, ali ovaj članak nije o tome.
Ugljikohidrati i masti imaju specifične C=O karbonilne skupine u svojoj kemijskoj strukturi i, iako imaju složenu molekularnu strukturu, općenito su linearne. Ali proteini su složeni molekularni spojevi, lanci aminokiselina u njima tvore složene tercijarne, pa čak i kvartarne formacije (globule). Proteini sadrže 20 aminokiselina, od kojih 4 (lizin, arginin, triptofan, histidin) imaju slobodnu amino skupinu NH2 i gvanidinsku skupinu C(NH2)2 što ih čini lako ranjivima.
To znači da lako reagiraju s karbonilnom skupinom šećera i masti. Upravo ova reakcija kondenzacije saharoamina nosi Maillardovo ime. Reakcija se odvija pod jednim uvjetom - potrebna je temperatura. A upravo se to događa na našem štednjaku pri prženju, kuhanju ili pečenju. To je "ukusna" Maillardova kemijska reakcija koju dugujemo pojavi zlatne kore na kotletima i lepinjima.
Zamršena priča o otkriću
Radimtijekom proučavanja puteva sinteze proteina, 1912. godine mladi Francuz, liječnik i kemičar Louis Camille Maillard pomiješao je aminokiseline i šećere, zagrijao otopine i promatrao reakciju. Maillard je primijetio stvaranje smeđih spojeva u epruveti. Ali to nisu bili peptidi, već tvari koje određuju boju i miris gotovih jela. Kakve su tvari nastale tijekom reakcije, Maillard nije ustanovio. Samo je primijetio njihovu sličnost s huminima iz tla.
Scientists S. P. sudjelovali su u štafeti za određivanje proizvoda Maillardove reakcije. Kostychev i V. A. Briljantan sa Sveučilišta u Petersburgu (1914.), koji je proučavao fermentaciju kvasca. No, reakcija se ne naziva imenom, jer se otkrivač tu nije zaustavio.
Od 1912. do 1913., više od 30 publikacija i Maillardova doktorska disertacija “The Genesis of Proteins. Djelovanje glicerola i šećera na aminokiseline, pri čemu je autor ustanovio nekoliko faza u toku ove interakcije.
Šteta što znanstvenik nije stekao slavu za života, kemičari su se detaljnije zainteresirali za Maillardovu kemijsku reakciju 1946. godine. Tada je američki kemičar John George u časopisu Journal of Agricultural and Food Chemistry objavio članak o fazama i značaju ove reakcije u kuhanju. Ovaj članak o Maillardovoj reakciji i danas je najcitiraniji članak u povijesti časopisa.
Ali kondenzacija saharoamina još uvijek ponosno nosi ime francuskog otkrića.
Malo kemije na jednostavnom jeziku
Danas je poznato da je Maillardova reakcija kaskada uzastopnih i paralelnih reakcija kojeodvijati u tavi, loncu ili pećnici. Sve počinje kondenzacijom šećera (glukoze, saharoze i fruktoze) primarnim amino skupinama proteina i peptida. Rezultirajući spojevi prolaze kroz niz transformacija, kao rezultat kojih nastaju acikličke, heterocikličke, polimerne tvari. Oni su ti koji kemijsku Maillardovu reakciju čine "ukusnom". Mogu biti bezbojne i obojene, mirisne ili s neugodnim mirisom. Svaka domaćica zna da će to ovisiti o uvjetima pripreme.
Karamelizacija i odrezak
Kompleks reakcija koje je otkrio znanstvenik Maillard naziva se neenzimsko posmeđivanje proizvoda s stvaranjem melanoida (obojenih tvari). Kemija procesa je složena, nastaju stotine kemijskih spojeva, od kojih većina još nije identificirana.
Karamelizacija - transformacija jednostavnih šećera pri zagrijavanju - nije samo slatkiš. Taj se proces događa pri pečenju mesa na žaru i pečenju povrća. Nastali m altol i izom altol daju miris pečenog kruha, a 2-H-4-hidroksi-5-metiluretan miriše na prženo meso.
Kaskada reakcija dovodi do stvaranja sve više melanoida i kora na odresku postaje tamnija. U vodi Maillardova reakcija je sporija, ali u ulju i na otvorenoj vatri brzo se odvija. Samo pazite da meso ne zagori!
Pojavili su se melanoidi - reakcija je prošla
Ove tvari, po svojoj prirodi, nepravilne polimerne formacije, imaju boju odcrvene do tamno smeđe. Struktura mnogih ostaje misterija do danas. Dnevno unosimo do 10 grama melanoida koji se nalaze u kavi, pivu, kvasu, vinu, kruhu, prženoj ribi i mesu.
S njihovim stvaranjem su povezane aromatične tvari: furfural, acetaldehid, aldehidi, diacetil i mnoge druge. Hrana postaje ne samo lijepa, već i mirisna.
Šteta ili korist?
Sa prisutnošću melanoida povezuju se strahovi od opasnosti od pržene hrane. Pa jesu li štetne ili ne?
Akumulirano je mnogo podataka o dobrobitima melanoida, koji imaju antioksidativna, antibakterijska, imunomodulatorna svojstva. Također su sposobni vezati ione teških metala.
Na primjer, antimikrobni učinak melanoida sadržanih u kavi povezan je s stvaranjem vodikovog peroksida tijekom Maillardove reakcije. Ona je ta koja inhibira razmnožavanje i rast bakterija.
Melanoidi se od davnina naširoko koriste u narodnoj medicini. Zapamtite, sve ljekovite biljne dekocije su smeđe boje i to je zbog prisutnosti ovih složenih kemijskih spojeva u njima.
Melanoidi se ne apsorbiraju u crijevima i slabo su podložni enzimskom cijepanju. Tako obavljaju funkciju prebiotika – poput dijetalnih vlakana, potiču rast bifidobakterija u crijevima.
Je li loše jesti prženu hranu?
Ali postoje i nedostaci. Prvo, tijekom Maillardove reakcije smanjuje se biološka vrijednost proteina koji se vežu šećerima i postajumanje dostupni enzimima našeg tijela. Ali nije li vrijedno arome i okusa odreska ili svježe lepinje?
Drugo, na povišenim temperaturama (iznad 180 °C) se razgrađuju. I tu nastaju otrovne i kancerogene tvari. Na tim temperaturama meso se prži kako bi se dobio otrovni akrilamid. Evo zašto ne biste trebali prekuhati hranu.
