Kemi på et spyd: er videnskabsmænd gode til at lave grillmad

2024 Forfatter: Malcolm Clapton | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 03:51

Hvilke kemiske transformationer sker med kebaben på alle stadier af dens forberedelse.

Kebab-forberedelse, fra kemikerens synspunkt, er en kompleks proces, på hvert trin, hvor et stort antal subtile og indbyrdes forbundne reaktioner finder sted. Hvis du griber sagen klogt an, vil opskriften på en god kebab være sammenlignelig med individuelle metoder til organisk syntese - eller endda overgå dem. Og som i et fuldgyldigt videnskabeligt eksperiment er der ved tilberedning af grill mange detaljer, som optimeringen af processen afhænger af - og derfor smagen og aromaen af det endelige produkt.

Så for at tilberede en kebab skal du udføre to hovedtrin: mariner kødet og steg det over trækul. Men lad os først finde ud af, hvad kød er - i form af kemi.

Kød

Det, vi kalder kød og køber i butikken forklædt som svine- og oksekød, er faktisk dyrenes skeletstribede muskulatur. Medmindre vi selvfølgelig ikke kommer til at overveje indmad, såsom hjerte, som ikke bruges til grillmad. Ud over selve muskelvævet omtales fedt- og bindevæv, som støder op til dem, også til kød.

Muskelvæv har en mærkelig struktur. Vi er vant til, at cellerne i vores krop normalt er meget små, usynlige for øjet. Den strukturelle enhed i en muskel er en muskelfiber – og dette er én stor celle flere centimeter lang og hundredvis af mikrometer i diameter. Det er dannet ved fusion af tusindvis af andre celler, på grund af hvilke der kan være flere tusinde kerner i muskelfiberen.

Den vigtigste egenskab ved muskelfibre er evnen til at trække sig sammen. Sådan bevæger vi (og andre dyr) vores lemmer – og mere til. Dette leveres af specielle proteiner - actin og myosin. De er aflange molekyler, der danner lange bundter inde i celler. Under påvirkning af eksterne faktorer (nerveimpuls) begynder disse bundter at bevæge sig i forhold til hinanden og trækker mod midten. Hele fiberen er opdelt i separate led - sarkomerer, fastgjort sammen.

Derudover indeholder kød store mængder af proteinerne elastin og kollagen i bindevævet. De er i høj grad ansvarlige for kødets mekaniske egenskaber (sejhed osv.). Protein myoglobin er ansvarlig for farven på kød. Generelt er kød i høj grad et proteinprodukt, men der er selvfølgelig nok fedtlag i det.

Syltning

Kødet marineres for at løse flere problemer på én gang: for at gøre det blødere, for at give det en ekstra smag og for at udføre primær antimikrobiel behandling.

Kollagenmolekyler, som bestemmer kødets hårdhed, danner normalt stærke fibre, fibriller. Denne samling foregår under påvirkning af hydrogenbindinger - tiltrækningen mellem delvist ladede (polariserede) aminosyrefragmenter. Nøjagtig de samme bindinger opstår mellem vandmolekyler – mellem brintatomet i et molekyle og ilten i et andet.

Mange marinader er sure på grund af tilstedeværelsen af syrer i dem - oftest eddikesyre (for eksempel i vin, mayonnaise eller eddike), citron og mælkesyre. Sojasovs og teriyakisauce har også et surt medium - de indeholder en stor mængde pyroglutaminsyre, samt ravsyre, citronsyre, myresyre og eddikesyre.

Det betyder, at der er mange brintkationer i marinader, som er i stand til at binde sig til proteinmolekyler og protonere dem. Dette ændrer fordelingen af ladninger i molekyler og forstyrrer den fine struktur af hydrogenbindinger, hvilket fører til en ændring i proteinmolekylernes geometri. Som et resultat denatureres proteiner: kollagen- og aktinfibre svulmer, blødgøres, kollagen opløses gradvist.

Den samme effekt kan opnås uden brug af syrer. For eksempel indeholder nogle tropiske frugter, såsom papaya og ananas, enzymer, der nedbryder elastin og kollagen til enkelte aminosyrer, og bakterie- og svampeproteaser kan på samme måde nedbryde muskelfiberproteiner. Der er fysiske metoder til at blødgøre kød - at holde ved tryk i størrelsesordenen flere tusinde atmosfærer, hvilket også fører til denaturering af proteiner.

Den hastighed, hvormed kød marineres, afhænger også af marinadens sammensætning. For eksempel har tilstedeværelsen af alkohol i marinaden vist sig at fremskynde marineringsprocessen. Dette skyldes, at cellernes lipidmembran opløses bedre i alkohol end i vand. Forskellige hjælpestoffer, såsom tanniner i vin og øl, spiller også en rolle for mørning af kød.

Det er værd at bemærke, at syltning ikke altid fører til blødgøring af kød. I nogle situationer mister overdreven marinering (i nærværelse af for meget syre eller alkohol) vand og bliver for hårdt. Samme effekt kan opnås ved at overkoge kødet – så vil det meste af vandet simpelthen "flyve væk" fra det.

Den næstvigtigste effekt er antimikrobiel. Men ikke kun syrer er ansvarlige for det, men også andre komponenter i marinaden, såsom løg. En hel del undersøgelser er blevet afsat til forskellige metoder til at ødelægge skadelige organismer i kød; i en af de mest nysgerrige forfattere foreslog de at tilføje behandling i et ultralydsbad til standardordningen for marinering af kød i øl.

Det skal bemærkes, at anden fase af shashlik-madlavning starter syntesen af nogle kræftfremkaldende stoffer - skadelige stoffer, der potentielt kan forårsage kræft. Dette gælder især produkter fra forkulning af fedt, der drypper på kullene. Disse omfatter benzo[a]pyren og andre polyaromatiske carbonhydrider.

En anden klasse af kræftfremkaldende stoffer, der opstår ved forkulning af kød, er heterocykliske aminer. Disse stoffer er i stand til at danne komplekser med DNA og påvirke cellernes vitale aktivitet. En undersøgelse fandt endda, at diætisk benzo [a] pyrenindtagelse og risiko for kolorektal adenom korrelerer hyppigt forbrug af røget eller grillet kød med visse kræftformer. Derfor anbefales det at reducere brugen af sådanne stoffer så meget som muligt. Men syltning kan også hjælpe her.

Der er flere undersøgelser foretaget af portugisiske og spanske kemikere, der indikerer, at visse typer marinader reducerer sandsynligheden for, at disse kræftfremkaldende stoffer dannes. For eksempel hæmmer marinering i mørkt øl delvist effekten af ølmarinater på dannelsen af polycykliske aromatiske kulbrinter i trækulsgrillet svinekød, dannelsen af polyaromatiske kulbrinter og for at reducere andelen af dannede heterocykliske aminer, marinader baseret på vin, øl eller selv dem, der indeholder te, bør vælges. Generelt er effekten af marinader på dannelsen af polyaromatiske carbonhydrider generelt stadig ikke godt forstået. Andre mulige hæmmere omfatter løg, hvidløg, krydderier og citronsyre pickles.

Stegning

Marinering, på grund af denatureringen af de fleste af proteinerne, fremskynder tilberedningen betydeligt. Dette undgår langvarig udsættelse for varme og fordampning af for meget vand. Sammen med accelerationen af proteindenaturering igangsætter kulstegning mange andre kemiske processer i kød.

Den første af disse er den velkendte Maillard-reaktion. Det er hende, der er ansvarlig for dannelsen af stærkt lugtende organiske stoffer, som giver en speciel lugt til stegt kød. Aminosyrer fundet i kød og sukker indgår i denne reaktion. Som et resultat dannes komplekse heterocykliske forbindelser, derivater af furan, thiophen, alkylpyridiner og pyraziner.

Den specifikke smagsprofil for hver type kød er forskellig, den bestemmes af forholdet mellem koncentrationerne af tusindvis af aromatiske stoffer dannet under stegning. I tilfælde af stegt kylling og svinekød spiller kondensationsprodukterne af cystein med sukker, såsom 2-methyl-3-furanthiol og dets dimer, samt 2-furylmethanthiol, en vigtig rolle i aromaen.

Andre aminosyrer reagerer naturligvis også med sukkerarter. Methionin interagerer for eksempel med sukkerarter og nedbrydes til methional, et stof, der lugter som stegte kartofler.

Det er klart, at proteiner og sukkerarter ikke kun findes i kød. Derfor spiller Maillard-reaktionen også en rolle i duften af andre retter. For eksempel lugter bagværk (og nogle typer ris) som 2-acetylpyrrolin, et reaktionsprodukt mellem prolin og sukkerarter. I små mængder forekommer dette stof også i stegt kød.

Den anden kemiske proces er fedtforkulning. Fedtstoffer er estere af glycerol og organiske fedtsyrer som stearin, palmitin og så videre. Når de varmebehandles, omdannes de kemisk til aldehyder såsom hexadecanal, hexanal og så videre. Interessant nok indeholder roastbeef flere aldehyder end kylling og svinekød, hvilket får dem til at smage anderledes. Og den karakteristiske lammelugt skyldes 4-methyloctansyre og 4-methylnonansyre.

Den tredje proces er reaktionen mellem produkterne fra karboniseringen af fedtstoffer og produkterne fra Maillard-reaktionen. Disse er alle slags alkanthioler, alkylpyridiner, alkylderivater af thiophener, pyrroler, thiopyraner, thiazoler og så videre. Alkyldelen i dem stammer fra fedtkomponenten, og den heterocykliske del fra Mayar-komponenten.

Derudover opstår andre reaktioner, der involverer aminosyrer, når man steger kød. Således danner cystein og glutathion trithiolaner og dithiaziner under varmebehandling, som også bidrager væsentligt til lugt.

Smagen og aromaen af kebab gives ikke kun af nedbrydningsprodukterne af aminosyrer, sukkerarter og fedtstoffer, men også af produkterne fra kulforbrænding. Blandt dem er det værd at fremhæve syringol (dets navn kommer i øvrigt fra det latinske navn for lilla, Syringa vulgaris) og guaiacol - de dannes under nedbrydningen af lignin, et bindemiddel til cellulosemolekyler i træ. Disse stoffer giver kebaben (eller grillen) dens karakteristiske røglugt.

Snesevis af tekniske detaljer i tilberedningsprocessen påvirker forholdet mellem aromatiske stoffer i den færdige kebab: temperatur, stegningstid, valg af kul, kød, marinade, marineringstid. Og det er en fantastisk mulighed for, bevæbnet med en videnskabelig metode, selv at finde din egen optimale opskrift på grillmad og måske endda skrive en videnskabelig artikel om det - med en særdeles saftig beskrivelse af den eksperimentelle del.