V kemiji je na tisoče poimenovanih reakcij, a večina jih laiku ne bo povedala ničesar. Toda obstaja ena reakcija, ki jo vsi zelo dobro poznajo, in to je reakcija Maillard. Z njim se srečamo, ko pijemo aromatično kavo, jemo sveže pečen kruh in ocvrt zrezek. Pa tudi ko s prijatelji pijemo pivo. Maillardova kemična reakcija je najbolj "okusna" in prav ona naredi hrano dišečo in lepo. In čeprav nas obdaja povsod - nastajanje humusa, šote, zdravilnega blata, bomo o njeni magiji govorili v kuhinji.
Prvi zrezek in antropogeneza
Zoologi že dolgo opažajo, da velike opice raje termično obdelano hrano kot surovo. Da, in vsi hišni ljubljenčki z veseljem jedo človeško hrano. Ogenj, nabodala in lonci so že dolgo sestavni del človekovega življenja. In od tega trenutka se je začelo kulturno oblikovanje naše civilizacije. Konec koncevtermična obdelava hrane je močno povečala učinkovitost prebave hrane, s čimer je našim prednikom sprostila čas za razmišljanje in raziskovanje sveta. Lahko rečemo, da nas ni delo naredilo razumnega človeka, ampak topla in okusna skleda juhe in zrezek, ocvrti po zaslugi kemične Maillardove reakcije.
Sladkor, maščobe in beljakovine se srečajo v ponvi
Hrana vsebuje tri glavne sestavine – beljakovine, maščobe in ogljikove hidrate (sladkorje). Vsi so pomembni za človeško življenje, vendar ta članek ne govori o tem.
Ogljikovi hidrati in maščobe imajo v svoji kemični strukturi specifične karbonilne skupine C=O in čeprav imajo kompleksno molekularno strukturo, so na splošno linearne. Toda beljakovine so kompleksne molekularne spojine, verige aminokislin v njih tvorijo kompleksne terciarne in celo kvartarne tvorbe (globule). Beljakovine vsebujejo 20 aminokislin, od katerih imajo 4 (lizin, arginin, triptofan, histidin) prosto amino skupino NH2 in gvanidinsko skupino C(NH2)2, zaradi česar so lahko ranljivi.
To pomeni, da zlahka reagirajo s karbonilno skupino sladkorjev in maščob. Ta reakcija kondenzacije saharoamina nosi Maillardovo ime. Reakcija poteka pod enim pogojem - zahtevana je temperatura. In prav to se zgodi na našem štedilniku pri cvrtju, vrenju ali peki. To je "okusna" Maillardova kemična reakcija, ki jo dolgujemo videzu zlate skorje na kotletih in žemljih.
Zapletena zgodba o odkritju
Delonad preučevanjem poti sinteze beljakovin je leta 1912 mladi Francoz, zdravnik in kemik Louis Camille Maillard mešal aminokisline in sladkorje, segreval raztopine in opazoval reakcijo. Maillard je opazil nastanek rjavih spojin v epruveti. A to niso bili peptidi, ampak snovi, ki določajo barvo in vonj že pripravljenih jedi. Kakšne snovi so nastale med reakcijo, Maillard ni ugotovil. Opazil je le njihovo podobnost s talnimi humini.
Scientists S. P. so se udeležili štafete za določanje produktov Maillardove reakcije. Kostychev in V. A. Briljanten s peterburške univerze (1914), ki je preučeval fermentacijo kvasovk. A reakcija ni poimenovana po imenu, ker se odkritelj pri tem ni ustavil.
Od leta 1912 do 1913 je bilo objavljenih več kot 30 publikacij in Maillardova doktorska disertacija »The Genesis of Proteins. Delovanje glicerola in sladkorjev na aminokisline, kjer je avtor v poteku te interakcije vzpostavil več stopenj.
Škoda, da znanstvenik ni zaslovel za časa svojega življenja, kemiki so se začeli podrobneje zanimati za Maillardovo kemijsko reakcijo leta 1946. Takrat je ameriški kemik John George v reviji Journal of Agricultural and Food Chemistry objavil članek o stopnjah in pomenu te reakcije pri kuhanju. Ta članek o Maillardovi reakciji je še danes najbolj citiran članek v zgodovini revije.
Toda kondenzacija saharoamina še vedno ponosno nosi ime francoskega odkritelja.
Malo kemije v preprostem jeziku
Danes je znano, da je Maillardova reakcija kaskada zaporednih in vzporednih reakcij, kipoteka v ponvi, loncu ali pečici. Vse se začne s kondenzacijo sladkorjev (glukoze, saharoze in fruktoze) s primarnimi amino skupinami beljakovin in peptidov. Nastale spojine so podvržene vrsti transformacij, zaradi katerih nastanejo aciklične, heterociklične, polimerne snovi. Prav oni naredijo kemično Maillardovo reakcijo "okusno". Lahko so brezbarvne in obarvane, dišeče ali z neprijetnim vonjem. Vsaka gospodinja ve, da bo odvisno od pogojev priprave.
Karamelizacija in zrezek
Kompleks reakcij, ki jih je odkril znanstvenik Maillard, imenujemo neencimsko porjavenje produktov s tvorbo melanoidov (obarvanih snovi). Kemija procesa je zapletena, nastane na stotine kemičnih spojin, od katerih večina še ni bila identificirana.
Karamelizacija - pretvorba enostavnih sladkorjev pri segrevanju - ni samo sladkarije. Ta postopek se zgodi pri pečenju mesa na žaru in pečenju zelenjave. Nastala m altol in izom altol dajeta vonj po pečenem kruhu, 2-H-4-hidroksi-5-metiluretan pa diši po ocvrtem mesu.
Kaskada reakcij vodi do tvorbe vedno več melanoidov in skorja na zrezku postane temnejša. V vodi je Maillardova reakcija počasnejša, v olju in na odprtem ognju pa hitro poteka. Samo pazite, da meso ne zažgete!
Pojavili so se melanoidi - reakcija je minila
Te snovi imajo po svoji naravi nepravilne polimerne tvorbe barvo izrdeče do temno rjave. Struktura mnogih ostaja skrivnost do danes. Na dan zaužijemo do 10 gramov melanoidov, ki jih najdemo v kavi, pivu, kvasu, vinu, kruhu, ocvrtih ribah in mesu.
Z njihovo tvorbo so povezane aromatične snovi: furfural, acetaldehid, aldehidi, diacetil in mnoge druge. Hrana postane ne le lepa, ampak tudi dišeča.
Škoda ali korist?
S prisotnostjo melanoidov so povezani strahovi pred nevarnostmi ocvrte hrane. So torej škodljivi ali ne?
O prednostih melanoidov, ki imajo antioksidativne, antibakterijske, imunomodulatorne lastnosti, se je nabralo veliko podatkov. Prav tako so sposobni vezati ione težkih kovin.
Na primer, protimikrobni učinek melanoidov, ki jih vsebuje kava, je povezan s tvorbo vodikovega peroksida med Maillardovo reakcijo. Ona je tista, ki zavira razmnoževanje in rast bakterij.
Melanoidi se v ljudski medicini pogosto uporabljajo že od antičnih časov. Ne pozabite, da so vsi zdravilni zeliščni odvarki rjavi in to je posledica prisotnosti teh kompleksnih kemičnih spojin v njih.
Melanoidi se ne absorbirajo v črevesju in so slabo podvrženi encimskemu cepljenju. Tako opravljajo funkcijo prebiotikov – tako kot prehranske vlaknine spodbujajo rast bifidobakterij v črevesju.
Je slabo jesti ocvrto hrano?
Vendar obstajajo tudi slabosti. Prvič, med Maillardovo reakcijo se zmanjša biološka vrednost beljakovin, ki jih vežejo sladkorji in postanejomanj dostopni encimom našega telesa. Toda ali ni vredno arome in okusa zrezka ali sveže žemljice?
Drugič, pri povišanih temperaturah (nad 180 °C) se razgradijo. In tu nastajajo strupene in rakotvorne snovi. Pri teh temperaturah se meso cvre, da nastane strupen akrilamid. Tukaj je razlog, zakaj hrane ne bi smeli prekuhati.
