Реакция майяра в кулинарии: Вездесущая реакция Майара

Вездесущая реакция Майара

Ольга Владимировна Космачевская,
кандидат биологических наук, Институт биохимии им. А. Н. Баха РАН
«Химия и жизнь» №2, 2012

Все сознают, что нормальная и полезная еда — есть еда с аппетитом,
еда с испытываемым наслаждением; всякая другая еда, еда по приказу,
по расчету, признается уже в большей или меньшей степени злом…
И. П. Павлов

Химия богата именными реакциями, их более тысячи. Но большинство из них мало о чем скажут человеку, далекому от химии, они для тех, кто понимает. Однако в этом богатом перечне есть одна реакция, с которой все мы сталкиваемся каждый день — всякий раз, когда подходим к плите, чтобы приготовить что-нибудь вкусненькое, или пьем утренний кофе с бутербродом, или пиво вечером с друзьями. Речь идет о реакции Майара, которой в этом году исполняется сто лет. Во Франции в Нанси даже планируют провести юбилейный международный симпозиум, посвященный этой реакции.

За что такие почести? Чем она так примечательна? Да тем, что вездесуща и хорошо знакома каждому. Образование гумуса почв, угля, торфа, сапропеля, лечебных грязей происходит благодаря этой реакции. Но говорить мы будем о куда более привычных и привлекательных вещах — о незабываемом аромате свежезаваренного кофе, испеченного хлеба и жареного мяса, о золотистой поджаристой корочке на буханке и отбивной, об изумительном вкусе этих продуктов. Потому что все перечисленное — это результат реакции Майара.

Первая отбивная и революция

Сложно представить жизнь современного человека без кулинарии, а кулинарию без жарки, варки и выпечки, хотя все прочие живые существа обходятся без термической обработки пищи. Есть данные, что уже синантропы (

Homo erectus pekinensis) использовали огонь, а современный Homo sapiens готовил на огне, что называется, с рождения. Так что любовь к жареному и вареному сформировалась очень давно. Но что заставило первобытного человека сунуть пищу в огонь, а потом съесть ее? И почему потом все начали есть обработанную пищу?

Вряд ли мы узнаем, когда и как это произошло. Видимо, по каким-то причинам сырое мясо попало в костер, зажарилось, а наши предки просто не смогли удержаться, чтобы не положить ароматные кусочки в рот. Понятно, что жареный кусочек по вкусу превзошел сырой даже без соли, кетчупа и приправ. Впрочем, понятно это только небиологам. В соответствии с теорией эволюции вкусно должно быть то, что полезно, что содержит ценные компоненты (избыток сладкого вреден, однако нашим предкам этот избыток не грозил). Почему вкусным кажется жареное — это нетривиальный вопрос. Может быть, как раз потому, что приготовленное легче усваивается и вкусовые рецепторы это чувствуют. И вскоре приготовленную пищу стали считать сакральной, «освященной огнем», ведь во время жертвоприношения, когда на огне сжигали потенциальную еду, ее часть в виде дыма возносилась в дар богам.

Интересно, что, если б нынешние человекообразные обезьяны умели жарить и парить, они непременно бы этим занимались. Антропологи Ричард Ранэм из Гарварда и Виктория Уоббер из Института эволюционной антропологии Макса Планка установили, что шимпанзе, бонобо, гориллы и орангутаны предпочитают приготовленную пищу сырой, будь то мясо, морковь или бататы. В чем тут дело — в мягкости готового продукта, его лучшей перевариваемости или его лучшем вкусе — непонятно. Хотя, как мы знаем, домашние животные тоже с удовольствием употребляют «человеческую» еду.

Так или иначе, огонь, сковородки, вертела и кастрюли стали главными инструментами поваров и хозяек, а вкусная теплая еда — одним из самых доступных удовольствий. Как писал Джером К. Джером, «чистая совесть дает ощущение удовлетворенности и счастья, но полный желудок позволяет достичь той же цели с большей легкостью и меньшими затратами».

Однако такой способ приготовления пищи породил куда более значимые, глобальные последствия. Существует любопытная теория, согласно которой термическая обработка пищи повлекла за собой антропогенетическую революцию и послужила отправным пунктом в культурном становлении человека. Наши предки были всеядными животными. Это давало несомненное эволюционное преимущество, поскольку разнообразие потребляемых продуктов было велико, но имело и минусы: сырая грубая пища усваивалась плохо, поэтому приходилось много есть, тратить много времени на добывание пищи.

Специалисты подсчитали, что шимпанзе расходует на потребление пищи несколько часов в сутки, а современный человек — немногим более часа (долгие сидения в ресторанах и барах не в счет, здесь основное время уходит на общение). Получается, что термическая обработка пищи, резко повысив КПД переваривания, сократила потребность в ресурсах и подарила нашим предкам свободное время и энергию, которые могли быть затрачены на размышления, познание мира, творчество, создание орудий труда. Иными словами, приготовление пищи дало

Homo sapiens возможность стать действительно разумным существом.

О том, как сахара, жиры и белки встречаются на сковородке

Стоит только представить хрустящую золотистую корочку на хорошо прожаренном мясе или буханке свежего хлеба, как начинают течь слюнки. Почему жареная еда такая вкусная и привлекательная на вид?

Три важнейших компонента входят в состав органики, употребляемой в пищу: углеводы, жиры и белки. Не буду останавливаться на биологическом значении этих веществ, поскольку для читателей «Химии и жизни» это очевидно. В данном случае нас будут интересовать некоторые особенности химического строения этих веществ. Углеводы, которые еще называют природными полигидроксиальдегидами и полигидроксикетонами с общей формулой (CH

2O)_n, в составе своих молекул содержат не только гидроксильные группы –ОН, но и карбонильные С=О.

В молекулах природных жиров, триглицеридов (сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот) также обязательно присутствуют карбонильные группы.

Белки устроены куда сложнее, это полимеры, цепи которых выстроены из самых разных аминокислот. Свойства белка напрямую зависят от того, какие аминокислоты и в какой последовательности его образуют. Среди 20 аминокислот, составляющих белок, есть несколько наиболее уязвимых с химической точки зрения: лизин, аргинин, триптофан и гистидин. Их молекулы содержат свободные аминогруппу (–NH

2), гуанидиновую группу (–С(NH₂)₂), индольное и имидазольное кольца.

Уязвимы они потому, что перечисленные группы даже в составе белковой молекулы легко вступают в реакцию с карбонильной группой (С=О) углеводов, альдегидов и липидов. (У других аминокислот аминогруппа вступает в реакцию, только если эта аминокислота свободная или концевая в полипептидной цепи.) Нужна лишь повышенная температура, огонь или плита. Эта реакция известна в пищевой химии как реакция сахароаминной конденсации, или как реакция Майара.

История ее открытия — запутанное дело. Считается, что Майар был первым, кто обнаружил активное взаимодействие сахаров с аминокислотами. Однако справедливости ради следует отметить, что впервые подобную реакцию наблюдали П. Брандес и Ц. Штоэр в 1896 году, нагревая сахар с аммиаком.

В 1912 году молодой французский врач и химик Луи Камилл Майар начал изучать взаимодействие между аминокислотами и пищевыми сахарами, глюкозой и фруктозой. На исследование его вдохновило желание отыскать возможные пути синтеза полипептидов. В течение нескольких часов он кипятил водные растворы сахара или глицерина с аминокислотами и обнаружил, что в реакционной смеси образуются некие сложные соединения желто-коричневого цвета.

Ученый принял их за пептиды и поспешил опубликовать результаты в «Compte Rendu de I’Academie des Sciences». Однако это был тот случай, когда исследователь выдал желаемое за действительное — дело в науке обычное. Никакие экспериментальные данные не подтверждали это чисто умозрительное заключение. К чести Майара, он это понял, продолжил исследования и уже в следующем, 1913 году обнаружил большое сходство образующихся коричневых пигментов с гуминовыми веществами почвы. Это были не пептиды, а что-то другое.

Эстафету исследований в этом направлении подхватили российские ученые из лаборатории физиологии растений Петербургского университета. Вскоре после Майара, в 1914 году, С. П. Костычев и В. А. Бриллиант описали продукты, образующиеся в реакции между аминокислотами и сахарами в дрожжевом автолизате — продукте самопереваривания дрожжевых клеток. Русские ученые активно исследовали образование «новых азотистых соединений», окрашивающих раствор в темно-бурый цвет при добавлении глюкозы или сахарозы к дрожжевому автолизату, и доказали, что материалом для синтеза служат сахар и аминокислоты, которые с легкостью реагируют без вмешательства ферментов.

Из всех исследователей, занимавшихся этой проблемой, основные результаты все же были получены французским ученым, установившим, что взаимодействие кетогруппы (С=О) сахара с аминогруппой (–NH₂) аминокислоты происходит в несколько стадий. Поэтому сахароаминная реакция известна под именем реакции Майара. С 1910 по 1913 год французский ученый опубликовал около 30 сообщений, которые легли в основу его докторской диссертации «Генезис белков и органических материалов. Действие глицерина и сахаров на аминокислоты».

Но, как это часто бывает в науке, открытие Майара не получило должного признания при его жизни. Только в 1946 году ученые снова заинтересовались этой реакцией. И сегодня о реакции Майара мы знаем уже очень многое. Прежде всего это не единичная реакция, а целый комплекс процессов, которые протекают последовательно и параллельно без участия ферментов и придают реакционной массе коричневый цвет. Главное, чтобы в реакционной смеси присутствовали карбонильные группы (в составе сахаров, альдегидов или жиров) и аминогруппы (белки). Понятно, что такой букет реакций приводит к образованию многочисленных продуктов различного строения, которые в научной литературе обозначаются термином «конечные продукты гликирования». В эту группу входят и алифатические альдегиды и кетоны, и гетероциклические производные имидазола, пиррола и пиразина. Именно эти вещества — продукты сахароаминной конденсации — ответственны за формирование цвета, аромата и вкуса продуктов, подвергнутых термической обработке. Эта реакция ускоряется с повышением температуры и поэтому интенсивно протекает при варке, жарке и выпечке.

Меланоидины: добро и зло

О том, что реакция Майара прошла, можно судить по золотисто-коричневой корочке на хлебе, зажаренных рыбе, мясе, по коричневому оттенку высушенных фруктов. Цвет термически обработанному продукту придают темноокрашенные высокомолекулярные вещества меланоидины (от греческого «меланос», что означает «черный»), которые образуются на последней стадии реакции Майара. Однако цвет стандартных меланоидинов — не черный, а красно-коричневый или темно-коричневый. Меланоидины образуют черные пигменты, подобные гуминовым веществам, лишь в том случае, если огонь был слишком силен или вы забыли о жарящейся на сковородке картошке, пироге в духовке и безнадежно сожгли их. Сам же термин «меланоидины» в 1897 году предложил О. Шмидеберг. (Кстати, «Химия и жизнь» однажды уже обращалась к теме меланоидинов; см. 1980, № 3.)

Кофе, какао, пиво, квас, десертное вино, хлеб, жареные мясо и рыба… Пока мы пьем и едим все это, реакция Майара и ее продукты, меланоидины, с нами. Мы потребляем около 10 г меланоидинов каждый день, поэтому так важно знать об их пользе и вреде.

По химической сути меланоидины — это широкий спектр нерегулярных полимеров разнообразного строения, включая гетероциклические и хиноидные структуры, с молекулярной массой от 0,2 до 100 тысяч дальтон. Механизм их образования достаточно сложен и до конца не изучен — слишком уж много промежуточных продуктов, которые взаимодействуют между собой и с исходными веществами.

Образование меланоидинов сопровождается появлением множества ароматических веществ: фурфурола, оксиметилфурфурола, ацетальдегида, формальдегида, изовалерианового альдегида, метилглиоксаля, диацетила и других. Именно они придают незабываемый, аппетитный аромат свежеиспеченному хлебу, плову, шашлыку. Еще в 1948 году создатель нашей лаборатории в Институте биохимии им. А. Н. Баха В. Л. Кретович (впоследствии член-корреспондент РАН) и Р. Р. Токарева обнаружили, что в растворах глюкозы в присутствии аминокислот лейцина и валина образуются специфические тона корки ржаного хлеба, а в присутствии глицина — карамельный аромат. Чем не способ получения вкусовых и ароматизирующих добавок?

Традиционные рецепты приготовления блюд и напитков включают стадии обработки пищи, на которых образуются меланоидины. Например, темные сорта пива своим насыщенным цветом обязаны меланоидинизированному солоду. А вкусовые добавки и ароматизаторы — это готовые продукты реакции Майара, которые получают отдельно и добавляют в продукты и напитки в качестве естественных красителей и усилителей вкуса. Ароматизаторы и приправы для фастфуда — того же происхождения. Например, пищевую добавку с ароматом тушеной грудинки получают микроволновой сушкой ферментативного гидролизата мяса говядины.

Однако вертится на языке вопрос — а не опасны ли эти вещества? Ведь только и слышишь: не ешьте жареного, в поджаристой корочке содержится всякая канцерогенная дрянь. Давайте разберемся.

Сегодня в научной литературе накоплено огромное количество данных о полезных свойствах меланоидинов — антиоксидантных, антимикробных, иммуномодулирующих, а также об их способности связывать ионы тяжелых металлов. Впервые антиоксидантная активность продуктов реакции Майара была обнаружена в 1961 году в экспериментах с вареным мясом. Затем было показано, что вареное мясо ингибирует перекисное окисление липидов, а в роли собственно ингибиторов выступают меланоидины и мальтол, образующиеся в говядине при варке.

Сегодня ученые, исследующие природу антиоксидантной активности меланоидинов, предполагают, что она связана со структурой этих веществ, которые содержат систему сопряженных двойных связей в гетероциклических и хиноидных звеньях.

Именно такая структура позволяет им обезвреживать свободные радикалы и захватывать металлы. И для организма это чрезвычайно полезно. Скажем, связывая железо (Fe²⁺), меланоидины не дают ему взаимодействовать с перекисью водорода в организме с образованием сильного окислителя и разрушителя — гидроксильного радикала (НО^∙). Также они могут восстанавливать пероксильные липидные радикалы (ROO^∙).

Еще одно достоинство — антимикробная активность. В недавно опубликованной статье в журнале «Food & Function» (Ulla Mueller et al. «Food & Function»., 2011, vol. 2, 265–272) антимикробное действие меланоидинов кофе связывают с образованием в ходе реакции Майара перекиси водорода (H₂O₂), подавляющей рост бактерий Escherichia coli и Listeria innocua.

Исследование меланоидинов кофе, развернувшееся в последние годы, подталкивает ученых к мысли, что они могут уменьшать риск заболевания раком. Кроме того, они усиливают синтез ферментов семейства глютатион-S-трансферазы, которые обезвреживают различные ксенобиотики (Somoza V. et al. «Molecular Nutrition & Food Research». 2005, 49, 663–672). А группа ученых из Кореи, Японии и Германии в экспериментах на крысах показала, что аромат жареных кофейных зерен (результат реакции Майара) изменяет работу некоторых генов и при этом в мозгу синтезируются белки, снижающие последствия стресса из-за лишения сна. Таким образом, научно доказано, что просыпаться на запах кофе полезно для мозга, а потому и приятно. Впрочем, это вовсе не означает, что кофе надо пить с утра и до вечера. Руководитель исследований невролог Йосинори Масуо из Научно-исследовательского центра технологий здравоохранения (Япония) считает, что можно просто понюхать кофе, вместо того чтобы пить (Han-Seok Seo et al. «Journal of Agricultural and Food Chemistry». 2008, 56 (12), 4665–4673).

Благодаря полезным свойствам меланоидины нашли применение не только в кулинарии и пищевой химии. В народной медицине с незапамятных времен используют целебные свойства этих веществ. Отвар ржаных колосьев применяют для лечения заболеваний органов дыхания как отхаркивающее мягчительное средство; припарки из ячменного солода рекомендуют при воспалениях кожи и геморрое; отварами ячменного зерна лечат заболевания желудочно-кишечного тракта, почек, мочевых путей и нарушения обмена веществ. В России XIX века был популярен так называемый госпитальный квас, который входил в рацион каждого солдата, выздоравливающего после ранения, для поднятия сил. Видимо, отсюда и поговорка «Русский квас много народу спас».

А что сегодня? Наружное антисептическое средство для лечения кожных заболеваний — «жидкость Митрошина» — представляет собой концентрат меланоидинов, получаемый термической обработкой овса, пшеницы и ржи. Препарат под названием «Холеф» (фехолин), густой экстракт из пшеничных зародышей, разрешен к применению для лечения больных с различными формами прогрессивной мышечной дистрофии. В Научно-практическом центре по животноводству Национальной академии наук Республики Беларусь получили опытную партию кормовой антиоксидантной добавки «Эколин-1», которая представляет собой композицию из гидролизатов ростков солода и торфа. В Ставропольском политехническом институте из отходов молочного производства сделали препарат «ПВ», рекомендованный для широкого применения в растениеводстве и животноводстве в качестве биостимулятора. К сожалению, все эти препараты выпускают локально и малыми партиями

Но вернемся к меланоидинам, которые мы едим. Они, надо признать, плохо расщепляются пищеварительными ферментами и не всасываются в желудочно-кишечном тракте. Казалось бы, минус? Не будем торопиться. Меланоидины выполняют ту же функцию, что и пищевые волокна, улучшают пищеварение и стимулируют рост бифидобактерий, то есть обнаруживают свойства пребиотиков. А это уже скорее плюс.

И все-таки откуда разговоры о канцерогенах? Дело в том, что при слишком высоких температурах в ходе реакции Майара могут образовываться действительно токсичные или канцерогенные вещества. Например, акриламид появляется при запекании или жарке выше 180°C, когда происходит термическое разложение меланоидинов. Вот почему пережаривать не стоит. Но что интересно: исследователи выяснили, что некоторые продукты реакции Майара стимулируют образование ферментов, участвующих в связывания токсинов, в том числе и акриламида. А в модельных экспериментах было показано, что высокомолекулярные меланоидины подавляют образование канцерогенных N-нитрозаминов (Kato H. et al. «Agricultural and Biological Chemistry». 1987, vol. 51 (5), pp. 1333–1338).

Конечно, к минусам можно приписать и то, что реакция Майара снижает биологическую ценность белков, поскольку аминокислоты, особенно лизин, треонин, аргинин и метионин, которых чаще всего недостает в организме, после соединения с сахарами становятся недоступными для пищеварительных ферментов и, следовательно, не усваиваются. Но, согласитесь, стоит пожертвовать небольшой толикой аминокислот ради аппетитного вида, аромата и вкуса еды. Ведь без этих факторов, согласно И. П. Павлову, полноценное переваривание пищи невозможно. Еда должны быть вкусной!

Чтобы оценить вред или пользу меланоидинов, необходим комплексный подход к проблеме, учитывающий все факторы и детали, часто взаимоисключающие. Сделать это трудно. Но есть другой путь. Сегодня для реакции Майара найдены катализаторы и ингибиторы, мы знаем, как влияют рН среды, температура, влажность, соотношение компонентов на ход этого процесса и спектр образующихся веществ. С этими параметрами обычно считаются при производстве пищевых продуктов. Иными словами, реакция Майара становится управляемой, поэтому вполне возможно получать в процессе кулинарной обработки стандартные продукты, только с полезными для организма свойствами.

Загар, тайнопись и плащаница

С реакцией Майара мы можем встретиться не только на кухне. Если вы используете средства для автозагара (намазался кремом и без всякого солнца стал коричневым), то вы наблюдаете эту реакцию на своей коже. Действующее начало автозагара — дигидроксиацетон, получаемый из сахарной свеклы и сахарного тростника, а также ферментацией глицерина. Дигидроксиацетон или его производное эритрулоза вступают в реакцию с аминокислотами белков кожного кератина, в результате чего образуются меланоидины, похожие на естественный пигмент кожи — меланин. В течение нескольких часов по мере образования меланоидинов кожа приобретает цвет натурального загара. Этой процедурой достаточно часто пользуются культуристы и фотомодели, которым нужно быстро приобрести красивый цвет кожи.

Считается, что в отличие от солнечных ванн автозагар позволяет получить естественный коричневый оттенок кожи без вреда для здоровья. Однако это не совсем так. У автозагара есть один недостаток: он не защищает кожу от воздействия ультрафиолетового излучения, как это делают естественные пигменты меланины. Но это полбеды, хуже другое. Меланоидины — фотосенсибилизаторы, при поглощении света они вступают в химические реакции, в частности, с образованием супероксидного анион-радикала (O2^∙–). Поэтому покрытая меланоидинами кожа более чувствительна к действию солнечного света. После 40 минут пребывания на солнце в такой коже образуется в три раза больше свободных радикалов по сравнению с необработанной кожей.

А вот еще одно старое применение реакции Майара. Помните детский рассказ Михаила Зощенко «Иногда можно кушать чернильницы» о том, как В. И. Ленин, чтобы перехитрить надзирателей, писал молоком революционные тексты на страницах обычных художественных книг? Молоко — классические невидимые (симпатические) чернила. Чтобы проявить текст, написанный молоком, достаточно нагреть бумагу с посланием над свечой или прогладить утюгом. Невидимый текст станет видимым, коричневым. Что это, как не реакция Майара — взаимодействие белков молока с молочным сахаром лактозой! Кстати, на роль симпатических чернил подойдут любые доступные вещества, содержащие карбонильные и аминные группы, например слюна, пот, сок лука и многое другое.

В итальянском городе Турине, в соборе Святого Иоанна Крестителя, хранится одна из самых почитаемых и загадочных христианских реликвий — Туринская плащаница, льняное полотно, в которое, по преданию, Иосиф из Аримафеи завернул тело Иисуса Христа после его снятия с креста. На этом полотне неведомым образом запечатлелись лик и тело Христа. Причина возникновения нечеткого желтовато-коричневого отпечатка остается и поныне загадкой (см.: Верховский Л. И. «Химия и жизнь», 1991, № 12; Левшенко М. Т. «Химия и жизнь», 2006, № 7). Есть несколько версий, за счет каких химических реакций получилось изображение. Однако камнем преткновения остается тот факт, что коричневый цвет находится только на поверхности волокон, остающихся внутри непрокрашенными. Очень похоже, что мы имеем дело с сахароаминной реакцией.

Химики Раймонд Роджерс из Национальной лаборатории Калифорнийского университета в Лос-Аламосе и Анна Арнольди из Миланского университета попытались в эксперименте воссоздать способ окраски полотна за счет сахароаминной реакции. Специально для этого эксперимента была изготовлена льняная ткань по технологии, описанной 2000 лет назад Плинием Старшим. Для осуществления реакции Майара, как вы уже знаете, необходимы сахар и аминогруппы. Откуда на полотне сахар? Дело в том, что нити, из которых делали ткань, покрывали крахмалом, защищая их от повреждений. Готовую ткань отмывали в экстракте мыльнянки лекарственной (Saponaria officinalis), которая содержит сапонины — поверхностно-активные вещества. Они гидролизуют полисахарид крахмал до моно- и олигосахаридов: галактозы, глюкозы, арабинозы, ксилозы, фукозы, рамнозы и глюкуроновой кислоты. Поскольку ткань сушили на солнце, то вещества из промывочных вод концентрировались на поверхности волокон.

На ткань, изготовленную по описанной технологии, исследователи воздействовали продуктами разложения белков, содержащими аминогруппы, — путресцином (1,4-диаминобутан) и кадаверином (1,5-диаминопентан). Оба этих вещества называют «трупными газами», так как они образуются при разложении белков после смерти. На поверхности льняной ткани продукты гидролиза крахмала взаимодействовали с путресцином и кадаверином и получалась действительно поверхностная окраска. Так Роджерс и Арнольди подтвердили гипотезу о сахароаминном происхождении изображения на плащанице и о том, что эта реакция действительно могла иметь место при обертывании тела в льняную ткань тех времен.

Меланоидины у колыбели жизни

Учитывая легкость, с которой протекает реакция Майара, можно предположить, что на заре возникновения жизни на Земле, в пребиотической гидросфере, то есть в первичном бульоне, взаимодействие сахаров с аминокислотами (альдегидов с аминами) шло активно и повсеместно. А это, в свою очередь, приводило к образованию меланоидиновых полимеров. Впервые мысль о том, что абиогенно образующиеся меланоидины могут быть прототипом современных коферментов, высказали Д. Кеньон и Г. Штейнман в 1969 году. И это предположение было сделано не случайно.

Дело в том, что в состав меланоидинов входят структуры с сопряженными двойными связями, придающие полимерам электрон-транспортные свойства. Поэтому меланоидиновые матрицы могут имитировать некоторые типичные биохимические реакции, протекающие в клетках: оксидо-редуктазные, гидролазные, синтазные и др. Кроме того, эти полимеры способны связывать тяжелые металлы, которые играют важную роль в функционировании многих ферментов. Вот почему образование подобных полимеров могло послужить отправной точкой в формировании основных типов биохимических реакций. А. Ниссенбаум, Д. Кеньон и Дж. Оро в 1975 году высказали гипотезу, что меланоидины — это протоферментные системы, игравшие роль матрицы в процессах зарождения жизни до возникновения систем с более высокой специфичностью.

В Институте биохимии им. А. Н. Баха РАН сотрудники лаборатории эволюционной биохимии на протяжении многих лет моделируют процессы предбиологической эволюции и исследуют роль меланоидиновых пигментов в усложнении углеродсодержащих соединений. Кандидат биологических наук Т. А. Телегина с коллегами в этих экспериментах доказала, что меланоидины обладают каталитической активностью, в частности содействуют образованию пептидных связей между аланинами. Меланоидиновые пигменты наносили на силикагель и помещали в кварцевую колонку, облучаемую ультрафиолетом, через которую циркулировал раствор аланина. В результате были получены ди-, три- и тетрааланиновые пептиды. Причем их концентрация оказалась в десять раз выше концентрации диаланина, который получали в эксперименте с немодифицированным силикагелем. Этот результат показал преимущество меланоидиновых матриц над неорганическими в процессе абиогенеза.

Реакция Майара и карбонильный стресс

Наш рассказ о реакции Майара и ее продуктах был бы неполным, если бы мы умолчали о том, что эта реакция протекает и в организме человека. Впервые на это обратили внимание уже упоминавшиеся русские ученые П. А. Костычев и В. А. Бриллиант. В отличие от Майара они проводили сахароаминную реакцию при более низких температурах, 30–55°С, и тогда предположили, что она, возможно, протекает и в клетках. Вот что они писали в своей статье в «Известиях Императорской Академии наук» в 1916 году: «Таким образом, аминокислоты реагируют с сахаром даже без вмешательства ферментов. (…) При современном состоянии науки было бы, конечно, совершенно произвольным отрицание за такими свободно происходящими реакциями физиологического значения, особенно если принять во внимание, что условия, необходимые для осуществления реакции между сахаром и аминокислотами, легко могут иметь место в протоплазме живых клеток, так как там вполне возможны концентрации участвующих в реакции веществ».

Действительно, теперь доподлинно известно, что эта реакция протекает и в организме человека, способствуя развитию некоторых патологий. Сейчас внимание исследователей приковано к гликированию — неферментативной модификации биологических макромолекул по реакции Майара, когда с белками взаимодействуют активные карбонильные соединения, накапливающиеся при перекисном окислении липидов и при диабете.

Из-за накопления активных карбонильных соединений, которое происходит по мере старения или при диабете, развивается так называемый карбонильный стресс. В первую очередь страдают, то есть гликируются, долгоживущие белки: гемоглобины, альбумины, коллаген, кристаллины, липопротеиды низкой плотности. Последствия самые неприятные. Например, гликирование белков мембраны эритроцита делает ее менее эластичной, более жесткой, в результате чего ухудшается кровоснабжение тканей. Из-за гликирования кристаллинов мутнеет хрусталик и, как следствие, развивается катаракта. Модифицированные таким образом белки мы можем обнаружить, а значит, они служат маркерами атеросклероза, сахарного диабета, нейродегенеративных заболеваний. Сегодня одна из фракций гликированного гемоглобина (HbА_1c) — в числе основных биохимических маркеров диабета и сердечно-сосудистых заболеваний. Снижение уровня HbА_1c на 1% уменьшает риск каких-либо осложнений при диабете на 20%.

У себя в лаборатории, в Институте биохимии им. А. Н. Баха, мы разработали экспериментальную систему, которая моделирует условия карбонильного стресса. В качестве активного карбонильного соединения мы использовали метилглиоксаль. Оказалось, что при взаимодействии лизина с метилглиоксалем получаются свободнорадикальные продукты, способные восстанавливать окисленный гемоглобин. Благодаря этому оксид азота (NO) более эффективно связывается с железом гемовой группы, то есть происходит нитрозилирование гемоглобина. В некоторых случаях образуется нитригемоглобин, причем эти процессы могут происходить и непосредственно в крови, например, у больных диабетом. Особенности функционирования таких модифицированных гемоглобинов еще предстоит изучить.

Кстати, из-за образования нитримиоглобина может происходить так называемое нитритное позеленение колбасы или ветчины, если нарушена технология обработки мяса нитритом натрия (пищевая добавка Е250). Хотя обычно ее добавляют для придания мясным продуктам аппетитного розового цвета (не путать с позеленением, вызванным разрушением гемовой группы в результате обычной порчи продукта!).

Рассказ о реакции Майара и меланоидинах подошел к концу. Хотя, возможно, это, как говорил Козьма Прутков, начало того конца, которым заканчивается начало. В статье лишь несколькими штрихами обозначена «вездесущность» реакции Майара, однако мы надеемся, что у читателя сложилось первое представление о важности процессов, протекающих между сахарами и аминокислотами в природе.

Автор благодарит профессора А. Ф. Топунова и доктора биологических
наук К. Б. Шумаева за помощь при подготовке и написании статьи.

Кулинарное. Реакция Майяра. : olga_pro — LiveJournal

Что-то захотелось мне написать про умное. А все из-за того, что буквально в течение нескольких дней я дважды столкнулась с весьма странными представлениями о реакции Майяра у кулинарных блогеров. Они в принципе про нее, конечно, знают, штука хорошая и полезная, но вот их абсолютная убежденность в том, что Майяр идет только при высоких и очень высоких температурах, буквально на грани с обугливанием меня изрядно обескуражила, тем более, что люди в целом грамотные и кулинары отличные.

Сначала для тех, кто не знает, и не слышал — вставлю определение из Вики: Реакция Майяра (реакция сахароаминной конденсации) — химическая реакция между аминокислотами и сахарами, которая происходит при нагревании. Примером такой реакции является жарка мяса или выпечка хлеба, в ходе которых в процессе нагревания пищевого продукта возникает типичный запах, цвет и вкус приготовленной пищи. Эти изменения вызваны образованием продуктов реакции Майяра — меланоидинов. Названа в честь французского химика и врача Луи Камиля Майяра, который одним из первых исследовал реакцию в 1910-х годах. Меланоидинов, и других продуктов реакции — многие тысячи, далеко не все из них изучены, но десятка два активно используются в качестве ароматизаторов и вкусовых добавок в пищевой химии.

По сути — все правильно. А на деле из-за таких вот примеров и возникает у людей ощущение, что для запуска реакции Майяра нужно что-нибудь либо зажарить, либо запечь при температуре под 200 градусов. Вдобавок у того же хлеба цвет и запах часто обусловлены не столько пресловутым Майяром, сколько реакцией карамелизации сахаров. И если уж приводить пример классического «чистого» Майяра, то это будет хорошо всем знакомое топленое молоко. Причем реакция запускается даже не при 100 градусах, а значительно раньше — думаю, все обращали внимание на разницу во вкусе свежего и пастеризованного молока. Больше того, Майяр идет даже при комнатной температуре, просто очень медленно, и не всегда это на пользу продукту.

Конечно, зависимость от температуры есть. Несомненно при более высокой температуре реакция Майяра идет быстрее. Чтобы добиться того же количества меланоидинов, что и при жарке, при низкой температуре нужно готовить гораздо дольше. Поэтому стейк в сувиде держат 5-6 часов, бульон для фо варят ночь, а для соуса демигляс бульон выпаривается больше суток. Та же история со всеми длительными тушениями, от тажина до беф бургиньона. Поэтому многочасовое приготовление какой-нибудь вкусняшки присутствует обычно почти во всех кухнях с избытком дров.

Далее, для запуска реакции Майяра должны быть ингредиенты для этой самой реакции, т. е. моносахара и свободные аминокислоты. При этом далеко не все сахара и аминокислоты одинаково в этом смысле полезны. Например, фруктоза в 200 раз более активна, чем глюкоза. А рибоза — пятиатомный сахар, образующийся при гидролизе нуклеозидов — так и почти в тысячу. Что это значит? Разберем на примере всеми любимого стейка. Во время выдержки в стейках идет процесс автолиза (кому любопытно, информацию можно найти у меня по тегу «стейки»), при этом образуются свободные аминокислоты от деструкции белка, и сахар рибоза от гидролиза рибонуклеиновых кислот и АТФ. Когда дело доходит до приготовления, аминокислоты реагируют с рибозой, и вуаля — получаем тот самый уникальный вкус стейка. Если одного из компонентов в достаточном количестве нет — хоть убейся, реакция не пойдет, даже с самыми лучшими продуктами. Поэтому лучше заранее озаботиться об обеспечении Майяра «топливом» — например, почему мед лучше для Майяра, чем обычный сахар? Потому что мед содержит массу чистой фруктозы, со всеми вытекающими.

Едем дальше. Следующий немаловажный фактор — это кислотность. Чем выше кислотность, тем медленнее идет реакция Майяра. Поэтому даже не рассчитывайте на нее при зажаривании шашлыка в кислом маринаде. Именно по этой причине томатную пасту в соус демигляс кладут только на последних этапах, а на первых только кости, мясо и овощи. И сок лайма в бульон для фо льют в конце, а вот пару-тройку ложек пальмового сахара кладут сразу. Так что ни в коем случае не нужно мариновать тот же стейк в чем-то кислом — это выйдет просто маринованное мясо, а вовсе не стейк. В нем есть своя прелесть, но румяная корочка на жареном мясе будет в этом случае исключительно результатом карамелизации, ну или высокотемпературной деструкции миоглобина. Кроме того, рН влияет на количественный состав химических соедине­ний, формирующих вкус продукта. Например, при высоких значениях рН преобла­дают пиразины, редуктоны и продукты их распада, а при низких – фураны и особен­но 2-фуранкарбоксиальдегиды. Еще раз — высокая кислотность не отменяет Майяра вовсе, но влияет на итоговый вкус и скорость реакции.

Еще одна важная штука — количество влаги. Тут очень нелинейная зависимость, потому что при образовании меланоидинов иногда вода участвует в реакции, а иногда нет. Но так или иначе совсем «на сухую» реакция идет плохо, ну и в сильном разведении тоже, так что тут нужна золотая середина.Знаменитое «подсушивание» стейка в процессе выдержки как раз и работает на повышение концентрации реагентов и увеличение скорости реакции в толще мяса даже при температуре в 55 градусов. Но если мы хотим запустить Майяра при температуре 100 градусов и ниже, вода сразу становится очень-очень важна, потому что она обеспечивает циркуляцию сахаров и аминокислот, и повышает вероятность их встречи, вспоминаем пресловутое топленое молоко.

Штука не очень важная, но интересная — ионы железа и меди увеличивают скорость реакции Майяра. Т.е. мясо и печень тут в выигрыше, ну и свекла с тыквой. А вот поваренная соль никакого эффекта не дает.

Ну и всякие технологические хитрости — например, в консервной банке реакция Майяра идет после окончания варки в автоклаве еще аж две недели, если, конечно, в банке еще есть сахар и свободные аминокислоты. Технологи это называют «продукт вкус набирает». А чтобы реагенты были в наличии, в банки часто кладут добавки в виде ингредиентов для Майяра в чистом виде, чаще всего это глюкоза как сахар, и лизин как аминокислота. Для более сложных вкусоароматических вещей используют, к примеру, метионин и галактозу. Метионин содержит серу, поэтому и ароматика получается специфическая, мясная.

Ну и честно украденная табличка из американского учебника по пищевым технологиям:

Выше 400°F (200°C) — в основном карамелизация, с возможностью сжигания при длительном нагревании;

~ 330°-400°F (165-200°C) — увеличение карамелизации при более высоких температурах, при котором расходуются сахара и это тормозит реакцию Майяра в верхней части этого температурного диапазона;

~ 300-330°F (150-165°C) — реакция Майяра идет быстро, вызывая заметное потемнение в течение нескольких минут, при достаточном количестве свободных исходных составляющих;

~ 212-300°F (100-150°C) — реакция Майяра идет медленнее, так как температура понижается, обычно требуется много часов около точки кипения воды для ее окончания, обычно используется при длительном запекании мяса на низких темрпературах;

~ 130-212°F (55-100°C) — реакции Майяра требуется вода, с высоким содержанием аминокислот и моносахаров, и щелочная среда, чтобы заметно продвинуться в считанные часы, но может занять и несколько дней

Ниже 130°F (55°C) — Ферментативное потемнение часто более значимо во многих продуктах, чем Майяр, но Майяр все еще будет происходить в течение периодов от дней или месяцев до лет, с постепенно более длительным периодом времени при более низких температурах.

Все о реакции Майяра или «вкусная» пищевая химия

Учёные по праву считают реакцию Майяра одной из самых интересных и важных в химии пищи, но несмотря на свой солидный возраст, она хранит ещё немало тайн. Реакция Майяра – самая «вкусная», и именно она делает пищевые продукты ароматными и красивыми.

Запутанная история открытия

Работая над изучением путей синтеза белков, в 1912 году молодой француз, врач и химик Луи Майяр смешивал аминокислоты и сахара, нагревал растворы и наблюдал за реакцией. Ученый заметил образование в пробирке соединений коричневого цвета. Что за вещества образовались в процессе реакции, Майяр не установил. Он отметил лишь их сходство с гуминами почвы. Позже, выходит более 30 публикаций и докторская диссертация Майяра «Генезис белков. Действие глицерина и сахаров на аминокислоты», где автор установил несколько стадий в протекании этого взаимодействия. Жаль при жизни ученому слава не досталась, химической реакцией Майяра заинтересовались более детально химики в 1946 году. Именно тогда в журнале Journal of Agricultural and Food Chemistry вышла статья американского химика Джона Джорджа о стадиях и значении этой реакции в приготовлении пищи. Но сахароаминная реакция все же гордо носит имя француза первооткрывателя.

Химизм реакции

Реакция Майяра, или меланоидинообразование – сложный химический процесс, который происходит между аминокислотами и сахарами в процессе нагревания. Все начинается с конденсации сахаров (глюкозы, сахарозы и фруктозы) первичными аминогруппами белков и пептидов. Образовавшиеся соединения претерпевают ряд превращений, в результате которых образуются ациклические, гетероциклические, полимерные вещества. Именно они и делают «вкусной» химическую реакцию Майяра. Химия процесса очень сложная, ведь образуются сотни химических соединений, большинство из которых и сегодня не идентифицированы. Для описания масштабов меланоидинообразования следует понять следующее: любой продукт, в составе которого содержатся аминокислоты и простые углеводы при термической обработке выделяет продукты реакции: меланоидины. Что это за вещества и какова их роль?

Продукты реакции

Продукты реакции  Майяра формируют вкус и аромат пищи после термической обработки. Кроме того, меланоидины  являются темноокрашенными веществами, благодаря которым на продуктах образуется румяная корочка. Такие продукты как хлеб, топленое молоко, пироги и даже жареный картофель содержат продукты взаимодействия аминокислот и сахаров. В зависимости от вида сахара меняется и реактивность. Наиболее реактивно способной считается пентоза. Фруктоза, кроме того, что считается наиболее сладким сахаром, является в 100-200 раз активнее глюкозы.

Разнообразие ароматов реакции Майяра зависит от условий протекания и от исходных продуктов. Некоторые аминокислоты имеют атом серы в своем составе, что еще больше увеличивает число возможных продуктов реакций. Вот эти группы соединений образуются в процессе реакций Майяра – пирролы, пиридины, пиразины, имидазолы, оксазолы, фурантиолы, альдегиды Штреккера, алкилпиразины и т. д. Из конкретных примеров: 2-фуранилметантиол с ароматом свежеобжаренного кофе, 2-ацетил-2-тиазолин в аромате запеченного мяса и т.д.

Реакция Майяра в мясных продуктах

Важное значение в образовании аромата и отчасти вкуса мясных продуктов при термической обработке, конечно же имеет реакция Майяра. Так, как мясные продукты содержат много аминокислот, то под действием высоких температур происходит реакция взаимодействия между аминогруппами свободных аминокислот, полипептидов и карбоксильными группами углеводов (сахаров).

В результате образуются промежуточные продукты, обуславливающие появление характерного запаха — карбонильные соединения (альдегиды, кетоны, летучие кислоты), серосодержащие соединения и др. Конечными продуктами этих реакций являются меланоидины — полимеры темно-коричневого цвета – корочка на мясных продуктах.  При нагревании мяса протекает реакция Майяра , а присутствие серосодержащих аминокислот цистеина и метионина приводит к образованию компонентов, имеющих сильный аромат. Следовательно, карбонильные соединения, такие как оксопропанол и метилфурфураль, являющиеся продуктами реакции Майяра, играют очень значительную роль в формировании вкуса приготовленного мяса.

Интенсивность образования меланоидинов и их промежуточных продуктов зависит от температуры и продолжительности воздействия теплоты. Поэтому в наиболее наглядной форме последствия этой реакции проявляются при стерилизации, запекании и жарении.

 Влияние реакции на пищевую ценность

Несмотря на активизацию деятельности рецепторов, меланоидины отнимают некоторое количество аминокислот. При протекании реакции аминокислоты и сахара переходят в другие вещества, которые не несут никакой пищевой ценности. Но не стоит забывать и о светлой стороне: благодаря меланоидинам у человека вырабатывается желудочный сок и появляется желание съесть продукт. В этом отношении все относительно: лучше потерять небольшое количество пищевой ценности и получить большое желание съесть, чем сохранить минимальное количество аминокислот и приготовить блюдо с минимальными вкусовыми характеристиками.

Химия в кастрюле | Политех (Политехнический музей)

Каждый кулинар — немного химик. Любое приготовление пищи связано с превращениями веществ, а значит — с протеканием химических реакций. Бросая мясную вырезку на раскаленную сковороду, повар запускает сложнейший каскад реакций, химия которых детально не установлена до сих пор. Но это не значит, что мы не можем контролировать их результат, добиваясь идеального вкуса, вида и аромата готовых блюд.

Карамелизация: овощной суп

Ключевые превращения белков и углеводов во время готовки носят расплывчатое название неферментативного побурения, а иногда — «реакции образования коричневых продуктов». В самом деле, главное, что объединяет все эти процессы — темный цвет образующихся в результате веществ. Химия происходящих при этом реакций крайне запутана. Даже при обычной карамелизации — окислении сахаров при нагревании — образуются сотни сложных химических продуктов, большинство их которых еще не идентифицированы.

Карамелизация совсем не обязательно связана с изготовлением конфет и сладостей: простых сахаров достаточно в любой животной и растительной пище. Поэтому такие превращения происходят и во время приготовления свинины на гриле, и при обжарке овощей для супа. Сложные соединения, продукты карамелизации, придают пище вкус и аромат: мальтол и изомальтол — печеного хлеба, 2-Н-4-гидрокси-5-метилфуранон — жареного мяса.

Известны и сходные по виду, но другие по химической природе реакции ферментативного побурения — окисления сахаров под действием белков. Такое происходит во многих фруктах: стоит разрезать грушу или яблоко, разрушив клеточные стенки, как содержащиеся в их клетках ферменты «освободятся» и начнут катализировать окисление различных веществ с образованием продуктов темного цвета.

Реакция Майяра: стейк

Другая форма неферментативного побурения — взаимодействие простых сахаров с белками. Процесс развивается при температуре от 40–60 до 100 °С и начинается с простой реакции, при которой карбонильная группа сахара атакует нуклеофильную группу аминокислоты. Однако далее все быстро разветвляется на целый каскад трудноуловимых процессов. Промежуточные продукты вступают в реакции друг с другом, приводя к образованию множества разнообразных по структуре и темных по цвету веществ, меланоидинов, структура многих из которых до сих пор не ясна.

Этот процесс, в результате которого на жареной курице или на пироге образуется корочка, а стейк по мере прожарки все заметнее темнеет, называют реакцией Майяра. С точки зрения химии это, возможно, ключевой момент во всей кулинарии: опытный повар контролирует течение реакции, используя разные режимы температуры и влажности, а при использовании скороварки — еще и давления.

Так, при варке вода не позволяет мясу разогреваться до температуры, достаточной для быстрого протекания реакции Майяра. Зато в масле она идет буквально на глазах — остается лишь следить, чтобы мясо не сгорело. Именно эта разница в протекании взаимодействия определяет резкое отличие во вкусе (и цвете) между блюдами, приготовленными в воде или на пару, и жареными.

Эмульгирование: майонез

Растительное масло и уксус — два основных компонента этого соуса — не смешиваются между собой. Уксус состоит из полярных молекул, заряд которых распределен неравномерно. Вспомните воду: кислород в этой молекуле слегка оттягивает электроны от обоих водородов, приобретая слабый отрицательный заряд, а сами водороды остаются заряженными положительно. Молекула становится крошечным «магнитом» — как и молекулы множества веществ, которые в воде растворяются, в том числе уксусной кислоты.

Жирные кислоты масла совсем иные. Их молекулы намного больше по размерам, и не несут разных зарядов на разных своих частях. Чтобы такие неполярные вещества смешались с молекулами растворителя, он тоже должен быть неполярным. Поэтому жирные следы так плохо смываются водой — и так легко неполярным ацетоном. Но попробуйте смешать вместе и то, и другое — и полярный уксус, и неполярные жиры — это не удастся: масло всплывет в нем некрасивыми каплями. Для этого понадобится что-нибудь вроде желтка.

Основной компонент яичного желтка — лецитины («лекитос» по-гречески как раз и означает желток), сложная смесь фосфорсодержащих органических соединений. В основном, это фосфолипиды — молекулы, состоящие из полярной «головки» с фосфатом и неполярных «хвостов» жирных кислот. В результате заряженная половина летицинов взаимодействуют с уксусом, а незаряженная — с жирами. Позволяя смешиваться несмешиваемому, желток и создает эмульсию майонеза.

Денатурация белков: яичница

Свойства любого белка зависят от его пространственной структуры. Сложно организованные химические катализаторы, упругая основа эластичных связок — все это различным образом «упакованные» цепочки аминокислот. Их трехмерная структура стабилизируется несколькими видами взаимодействий. Самые надежные сшивки обеспечивают ковалентные химические связи между парами аминокислот цистеинов из сблизившихся цепочек.

Но такие «цистеиновые мостики» достаточно редки, и для поддержания пространственной структуры белка не менее важны водородные связи между его полярными аминокислотами, а также с близлежащими молекулами воды. Проще говоря, эти аминокислоты «стараются оказаться» на внешней поверхности белка, поближе к полярной воде, а неполярные аминокислоты — «спрятаться» от нее поглубже внутрь. Все это сохраняет структуру белка и позволяет ему выполнять свои биологические функции.

Структура разрушается, когда вы разбиваете яйцо на раскаленную сковороду. В результате нагревания выше 60 — 80 °С белковые молекулы быстро теряют свою форму, денатурируют. Они слипаются друг с другом и значительно хуже растворяются в воде, но усваиваются даже легче.

Разложение соды: шарлотка

Пищевая сода — гидрокарбонат натрия — при нагревании выше 60 °С распадается на карбонат натрия. Эта реакция сопровождается быстрым выделением воды и углекислого газа — испаряясь, они заставляют тесто «подниматься», разрыхляя его. Однако для хорошей шарлотки этот процесс не идеален. Реакция идет недостаточно активно, а если в пироге сохранятся остатки соды, они оставят не слишком приятный мыльный привкус. Поэтому хороший химик-повар «гасит» соду уксусом, проводя реакцию:

Уксусная кислота + гидрокарбонат натрия — > ацетат натрия + углекислый газ

Некоторые кулинары считают, что во время бурной реакции испаряется слишком много углекислого газа, поэтому рекомендуют замешивать соду и кислоту не в ложке, а прямо в муке. Кстати, вместо уксуса подойдет и любая другая пищевая кислота — например, лимонная.

При приготовлении некоторых блюд эту реакцию удобнее заменить «биотехнологическим» процессом, использующим дрожжи. Эти микроскопические грибки потребляют часть сахара из теста в ходе реакций ферментативного брожения. Побочным продуктом этих процессов является тот же углекислый газ, делающий тесто пышнее.

При какой температуре происходит реакция Майяра?

Реакция Майяра может протекать в широком диапазоне температур, но нижний предел не является четко определенным. Это может происходить даже при комнатной температуре, обеспечивая некоторые вкусовые компоненты (например) для созревающих сыров и ветчины Серанно . При высоких температурах (более 300 ° F / 150 ° C) это заметно происходит на многих продуктах в течение нескольких минут, так что вы действительно можете наблюдать за вещами «коричневого цвета». При более низких температурах это может занять несколько часов, дней или даже лет, чтобы последствия были заметны. Вода ингибирует более быстрые реакции, но при более низких температурах она действительно может помочь реакции, предоставляя белкам и сахарам больше свободы для циркуляции.

В книге Гарольда МакГи « О еде и кулинарии» (пересмотренное издание) он утверждает (стр. 779):

Есть исключения из правила, что реакции потемнения требуют температур выше температуры кипения. Щелочные условия, концентрированные растворы углеводов и аминокислот и длительное время приготовления могут привести к появлению цветов и ароматов Майяра во влажных продуктах. Например, щелочные яичные белки, богатые белком, со следом глюкозы, но на 90% состоящие из воды, приобретут рыжий оттенок при кипении в течение 12 часов. Базовая жидкость для пивоварения, водный экстракт ячменного солода, который содержит химически активные сахара и аминокислоты из пророщенных зерен, становится более насыщенным по цвету и вкусу при кипячении в течение нескольких часов. Водяное мясо или куриный бульон сделают то же самое, что и отвар, чтобы получить концентрированный полусухой. Пудинг из хурмы становится почти черным благодаря сочетанию активной глюкозы, щелочной пищевой соды и нескольких часов приготовления;

Обратите внимание, что хотя щелочные условия помогают, они явно не нужны (например, бальзамический уксус). Другим стандартным примером для нещелочных условий является традиционный хлеб из тыквы, который выпекается на пару в течение 12-24 часов, как правило, при температуре в печи около 225-250 ° F (110-120 ° C). Внутренняя часть хлеба не становится намного выше нормальной температуры кипения, но в такой влажной, относительно низкотемпературной среде отчетливо видно значительное изменение цвета .

Интересно, что, несмотря на информацию, полученную во многих кулинарных источниках, многие из самых ранних исследований реакций Майяра проводились в системах, варьирующихся от комнатной температуры до температуры чуть выше температуры тела, от реакций потемнения, которые создают цвет почвы, до внутренних реакций в организме человека, которые В настоящее время считается, что он вносит значительный вклад в процесс старения и некоторые заболевания . Реакции Майяра также играют роль в естественных изменениях во влажной пище, которые наблюдаются при комнатной температуре при хранении в течение многих лет, например, когда вы обнаружите банку или банку с едой в задней части кладовой и обнаружите, что пища стала коричневатой.

При очень высоких или очень низких температурах реакции Майяра часто являются вторичными по отношению к другим процессам, таким как карамелизация и ферментативное потемнение .

Подводя итог, вот полезный плакат, который показывает эффекты при различных температурах. Кратко:

• Выше 400 ° F (200 ° C) — в основном карамелизация, с возможностью сжигания при длительном нагревании
• ~ 330 ° -400 ° F (165-200 ° C) — увеличение карамелизации при более высоких температурах, при котором расходуются сахара и, таким образом, тормозит Майяра в верхнем конце этого диапазона
• ~ 300-330 ° F (150-165 ° C) — Майяр продвигается в быстром темпе, вызывая заметное потемнение в течение нескольких минут
• ~ 212-300 ° F (100-150 ° C) — Майяр становится медленнее, так как температура понижается, обычно требуется много часов около точки кипения воды
• ~ 130-212 ° F (55-100 ° C) — Майяру требуется вода, с высоким содержанием белка, сахара и щелочных сред, чтобы заметно продвинуться в считанные часы; как правило, может занять несколько дней
• Ниже 130 ° F (55 ° C) — Ферментативное потемнение часто является более значительным во многих продуктах, чем Майяр, но Майяр все еще будет происходить в течение периодов от дней или месяцев до лет, с постепенно более длительным периодом времени при более низких температурах

(В некоторых случаях некоторые реакции могут быть активированы в течение короткого времени при высокой температуре, что затем может привести к более быстрому потемнению ниже температуры кипения или даже около комнатной температуры.)

Последнее, но очень важное замечание: реакция Майяра — это очень общий процесс, который происходит между всеми видами аминокислот и сахаров. Таким образом, он может также производить много различных вкусовых компонентов и продуктов, в дополнение к потемнению. Различные реакции между конкретными аминокислотами и сахарами также будут происходить с различной скоростью в зависимости от температуры.

Это, я думаю, может быть причиной беспорядка среди различных профессиональных источников кулинарии о «минимальных» температурах. Многие из реакций, которые производят классические компоненты «вкус Майяра» и «запах Майяра», действительно не начинают происходить заметно до примерно 250 ° F (120 ° C), и они не будут происходить быстро до 300 ° F (150). ° С) или около того. Реакции Майяра при более низких температурах приводят к различным компонентам вкуса и запаха, которые часто можно охарактеризовать как более «землистые». Хотя процесс подрумянивания по-прежнему происходит медленнее, на самом деле результаты будут другими. Но поскольку продукты реакции всегда будут зависеть от конкретных аминокислот и сахаров, а также от других условий (влажность, pH), трудно разделить температурные диапазоны на зоны с чистым вкусом.

Жарка. Здоровая кулинария

Жарки в масле на раскаленной сковороде приверженцы здорового питания стараются избегать, и тому есть несколько причин.

Первая – это повышение калорийности готового блюда вследствие использования масла. Вторая – это вредные продукты распада жиров в масле под воздействием высоких температур. Но при ближайшем рассмотрении оказывается, что этот кулинарный прием снискал дурную славу незаслуженно. Мы поможем вам разобраться в вопросе.

Первый спорный вопрос диетического питания в целом – содержание жиров в рационе. Мы уже не раз говорили и писали о том, что жиры обязательно должны присутствовать в рационе на постоянной основе, так как есть ряд ключевых функций организма, которые не могут осуществляться без жиров. Критическое снижение жиров в питании, увлечение безжировыми диетами и обезжиренными продуктами может нанести существенный вред организму. Что  касается повышение калорийности блюд, приготовленных в масле – ответ напрашивается сам собой: нужно следить за общей калорийностью рациона, учитывать количество съеденных за день углеводов и тогда риска располнеть от жиров не будет вовсе.

Что же касается термической обработки масла, то здесь ключевое значение имеет точка, после которой начинается активное окисление жиров, входящих в его состав и, как следствие, образование токсичных для организма соединений, главным образом кетонов и альдегидов. Еще эта граница называется точкой дымления. Получается, что в жарке нет ничего плохого, если соблюдать температурный режим как для масла, так и для обрабатываемого продукта. Об этом мы и поговорим более подробно.

Если рассматривать жарку с точки зрения кулинарии, ключевое значение здесь имеют 2 температуры:

1. Температура кипения воды. Догматично 100°С. При контакте с маслом, раскаленным выше этой температуры, вода начинает активно испаряться и не препятствует процессу жарки. Однако следует учитывать, что при контакте с продуктом температура масла резко падает, и если она упадет ниже точки кипения воды, блюдо будет тушиться в смеси воды и остывшего масла, а не жариться. Такой способ тоже приемлем для приготовления вкусной пищи, однако в рамках данной статьи мы рассматриваем именно жарку.

2. Температура реакции Майяра. В 1912 г. французский химик Луи-Камиль Майяр описал реакцию взаимодействия аминокислот и сахаров в процессе нагревания. Бурая ферментация, появление новых запахов и вкусов, образование той самой золотистой корочки – все это реакция Майяра. По разным данным реакция Майяра начинается при температуре около 135°, после чего начинают происходить чудо превращения. Именно поэтому залогом получения золотистой корочки является раскаленная сковорода и сухая поверхность продукта, потому что в противном случае на границе будет происходить варка, а температуры будет недостаточно для включения реакции Майяра. Также не стоит затягивать процесс жарки на одной стороне, чтобы избежать образования толстой коричневой корки. На вкусовых качествах это скажется весьма отрицательно, а результатом горения станет образование канцерогенных соединений.

Нетрудно сделать вывод, что точка дымления масла должна находиться выше температуры реакции Майяра, а время термической обработки не должно затягиваться. Подробнее от том, какое масло лучше подходит для жарки, вы можете узнать в нашей специальной статье.

С точки зрения здорового и вкусного питания, лучше всего подходит кратковременная обработка на раскаленной сковороде в масле, так называемое «запечатывание» капилляров, находящихся на срезе с последующим тушением в соусе или доведением в духовке. Для новичка в кулинарии самым сложным является нахождение той самой золотой середины, между началом активной реакции Майяра и дымлением масла.

До температуры дымления масло лучше не доводить вовсе по описанным выше причинам, поэтому лучше ошибиться в меньшую сторону, положить продукт на недостаточно раскаленное масло, прибавить огонь и подождать, пока начнется характерное «шкворчание» и испарение воды. Подробно процесс «здоровой жарки» мы будем освещать в рубрике, посвященной кулинарии.

От себя добавлю, что не стоит бояться жарки продуктов, если вы имеете представление о суммарной дневной калорийности вашего рациона и не имеете противопоказаний к употреблению жиров по состоянию здоровья. Разнообразие в питании и богатство вкусовых качеств ваших блюд – это лучшая защита от срывов в диете и оптимальное решение на пути к построению здорового рациона.

Константин Курочкин

От кулинарии — к кулинохимии

Издревле приготовление пищи находилось под покровительством греческой богини Кулины, имя которой дало название кулинарии — искусству создания блюд. Союз этого искусства и химии способствовал рождению новой отрасли науки — кулинохимии.

В 1899 году французский художник Жан Марк Коте выпустил серию открыток, на которых попытался представить жизнь своих соотечественников через сто лет.

Итальянская этикетка мясного экстракта Либиха (1900 г.).

Восхитительный аромат кофе создаётся букетом более тысячи душистых веществ. Возбуждающее действие этого напитка связано с присутствием кофеина, формула которого изображена на чашке.

Формулы, демонстрирующие зависимость запаха от незначительных изменений в структуре соединения. (R)- и (S)-лимонены имеют соответственно апельсиновый и лимонный аромат. У (R)-карвона — запах остролистной мяты, у (S)-карвона — тмина и укропа.

Грибы, обжаренные на оливковом масле: слева — на открытой сковороде, справа — при помешивании под крышкой. Фото: http://zapisnayaknigka.ru.

‹

›

«Никто не сделал так много для улучшения условий жизни людей, как химики», — справедливо утверждал нобелевский лауреат Гарольд Крото. Но, несмотря на неоценимую пользу, которую химия приносит человечеству, в мире процветает хемофобия — боязнь химии. Парадокс состоит ещё и в том, что каждый из живущих на земле людей — в той или иной степени химик. Например, когда проводит генеральную уборку, затевает стирку или хлопочет на кухне.

В самом деле, современная кухня во многом напоминает химическую лабораторию. С той лишь разницей, что кухонные полки заняты баночками, наполненными всевозможными крупами и специями, а лабораторные — уставлены склянками с не предназначенными для пищи реактивами. Вместо химических названий «хлорид натрия» или «сахароза» на кухне звучат более привычные слова «соль» и «сахар». Приготовление блюда по кулинарному рецепту можно сравнить с методикой проведения химического эксперимента.

Несомненно, помимо необходимых ингредиентов шеф-повар вкладывает в каждое блюдо и свою душу. При этом неважно, придерживается ли он классических традиций или предпочитает импровизацию. Всё это делает кулинарию особым видом искусства и одновременно сближает с химической наукой.

«Кухонная химия» зародилась давно. В XVIII—XIX столетиях изучением проблем, так или иначе связанных с пищей, всерьёз занимались многие известные учёные, и прежде всего французские химики (не потому ли французская кухня считается одной из самых утончённых в мире?). Основатель современной химии Антуан Лоран Лавуазье обнаружил зависимость качества мясного бульона от его плотности. Он же, проводя термохимические исследования, пришёл к выводу о важности соблюдения баланса калорий, потребляемых человеком с пищей и расходуемых им при физической активности. Его соотечественник Антуан Огюст Пармантье стал одним из основоположников школы хлебопечения, агитировал за использование сахара, полученного из свёклы, винограда и других овощей и фруктов, предложил способы консервации продуктов питания. Другой французский учёный, Мишель Шеврёль, установил состав и строение жиров. Увлёкшись анализом мясного сока, выдающийся немецкий химик Юстус фон Либих изобрёл так называемый мясной экстракт, доживший до наших дней под именем «бульонные кубики». Он также разработал молочные смеси — предшественники современного детского питания. Наконец, знаменитый французский химик Марселен Бертло экспериментально доказал возможность синтеза природных жиров из глицерина и жирных карбоновых кислот. Он полагал, что в скором будущем химия избавит человека от тяжёлого сельскохозяйственного труда, заменив привычные хлеб, мясо и овощи специальными таблетками. В их составе будут все необходимые компоненты — азотсодержащие вещества (прежде всего, аминокислоты и белки), жиры, сахара и немного приправ. Какая же скучная жизнь начнётся, когда, произнося на торжественном приёме тост, вместо бокала с игристым шампанским придётся держать в руках пилюлю!

Действительно, за прошедшие десятилетия химия в немалой степени изменила ассортимент «скатерти-самобранки» человека. В начале XX века, когда химическая наука переживала настоящий бум, Владимир Маяковский утверждал, что она сможет создать даже искусственную пищу:

Завод.
Главвоздух.
Делают вообще они
воздух
прессованный
для междупланетных сообщений.
<…>
Так же
вырабатываются
из облаков
искусственная сметана
и молоко.

Его предсказания оказались пророческими: современные химики научились «вырабатывать» молоко, сыр, простоквашу и другие продукты из сои, а на основе белков куриных яиц и пищевого желатина полвека назад в Институте элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова впервые получили искусственную зернистую чёрную икру. Однако и сегодня о реакциях, протекающих на Солнце, мы знаем, пожалуй, больше, чем о сложнейших процессах, которые происходят, когда мы варим, жарим, тушим или запекаем что-либо.

Как известно, основными компонентами пищи человека являются белки, жиры, углеводы, витамины и минеральные вещества. Большинство их претерпевает химические превращения при кулинарной обработке, определяя структуру и вкусовые качества будущего съедобного шедевра.

Однако природу происходящих химических процессов человек начал понимать относительно недавно. Как это часто бывает в науке, первый шаг в этом направлении был сделан случайно. «Сегодня мы можем провести конденсацию определённого сахара с какой-либо аминокислотой» — так в январе 1912 года французский врач и химик Луи Камилл Майяр резюмировал суть своего удивительного открытия. Изучая возможность синтеза белков при нагревании, он получил вещества, которые, как оказалось, определяют цвет и запах многих готовых блюд. Почти четыре десятилетия спустя американский химик Джон Ходж установил механизм открытой Майяром реакции и её роль в процессах приготовления пищи. Опубликованная им в «Journal of Agricultural and Food Chemistry» работа до сих пор является самой цитируемой среди когда-либо вышедших в этом журнале статей.

Учёные по праву считают реакцию Майяра одной из самых интересных и важных в химии пищи и медицине: несмотря на солидный возраст, она хранит ещё немало тайн. Достижениям в изучении реакции Майяра было посвящено несколько международных научных форумов. Последний, одиннадцатый по счёту, состоялся в сентябре 2012 года во Франции.

Строго говоря, реакция Майяра — это не одна, а целый комплекс последовательных и параллельных процессов, происходящих при варке, жарке и выпечке. Каскад превращений начинается конденсацией восстанавливающих сахаров (к ним относятся глюкоза и фруктоза) с соединениями, молекулы которых содержат первичную аминогруппу (аминокислоты, пептиды и белки). Образующиеся продукты реакции претерпевают затем дальнейшие превращения при взаимодействии с другими компонентами пищи, давая смесь разнообразных соединений — ациклических, гетероциклических, полимерных, которые и отвечают за запах, вкус и цвет подвергшихся термической обработке полуфабрикатов. Понятно, что в зависимости от условий протекают разные реакции, приводящие к разным конечным продуктам. В реакции Майяра образуются как интенсивно окрашенные, так и бесцветные продукты, которые могут быть вкусными и ароматными или, напротив, прогорклыми и неприятно пахнущими,быть как антиоксидантами, так и ядами. Таким образом, реакция Майяра может повышать питательную ценность пищи, но может и делать её опасной для употребления.

Любая хозяйка знает, что цвет блюда существенно зависит от того, как оно готовилось, иными словами — от условий проведения реакции Майяра. Например, если грибы обжарить в оливковом масле на открытой сковороде, то они приобретут аппетитный золотистый оттенок. Если же их готовить при помешивании под крышкой, содержащаяся в грибах влага не позволит им подрумяниться.

Известен любопытный психологический эксперимент, когда стол, уставленный аппетитными закусками, осветили так, что цвета последних изменились до неузнаваемости: мясо приобрело серый оттенок, салат стал фиолетовым, а молоко — фиолетово-красным. Участники эксперимента, только что испытывавшие обильное слюноотделение в предвкушении роскошной трапезы, были не в силах даже попробовать столь необычно окрашенную пищу. Тот же, чьё любопытство пересилило неприязнь и кто всё-таки осмелился отведать угощение, чувствовал себя скверно.

О роли запаха в привлекательности блюда знает каждый, у кого хотя бы однажды закладывало нос: пища в этот момент кажется абсолютно безвкусной. Как правило, за запах того или иного блюда отвечает набор соединений. Так, восхитительный аромат кофе представляет собой букет более тысячи (!) душистых веществ. А запах свежеиспечённого хлеба формируют около двухсот компонентов, относящихся к различным классам органических соединений. Среди них спирты, альдегиды, кетоны, сложные эфиры, карбоновые кислоты. Только последних в нём не один десяток: муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная, валерьяновая, гексановая, октановая, додекановая, бензойная…

Хотя единой теории ароматов до сих пор не создано, химики установили, что даже незначительная модификация структуры молекулы способна иногда существенно изменить запах вещества. Наиболее яркие примеры подобного рода, имеющие отношение к еде, — терпеновый углеводород лимонен и его кислородсодержащее производное карвон. Так, (R)- и (S)-лимонены, различающиеся только пространственным расположением заместителей, имеют апельсиновый и лимонный аромат соответственно. Оптические изомеры карвона также пахнут по-разному: один из них, (S)-карвон, имеет запах тмина и укропа, а его антипод пахнет остролистной мятой. Хотя, конечно, правильнее говорить, что запах всех этих фруктов и растений обусловлен присутствием упомянутых соединений.

Очевидно, что, «играя» с запахами, химики могут заставить любое блюдо источать неповторимый аромат. Например, при смешивании двух частей (R)-карвона и трёх частей бутанона запах мяты исчезает, уступая место … тминному аромату.

Со вкусом тоже всё не так просто. Известны вещества, имеющие «несколько вкусов». Например, бензоат натрия кому-то кажется сладковатым, кому-то кислым, у кого-то после дегустации во рту остаётся горечь, а некоторые вообще находят его безвкусным. Рассказывают, что некий химик любил пошутить, предлагая своим гостям попробовать раствор этой соли (до сих пор солидные компании и предприятия пищевой промышленности используют её в качестве консерванта). К радости хозяина, после дегустации этого угощения между гостями разгоралась перебранка: каждый пытался доказать, что его ощущения от напитка — самые верные.

Четверть века назад появилась заманчивая идея разделить тот или иной продукт на составляющие его компоненты, а затем сложить из них блюдо с оригинальным букетом вкусов и запахов. Так родилась научная дисциплина, получившая название «молекулярная гастрономия». Её основателями считаются профессор физики Оксфордского университета Николас Курти и французский физикохимик Эрве Тис. Основные цели новой науки Э. Тис изложил в диссертации «Молекулярная и физическая гастрономия», которую успешно защитил в 1995 году в Университете Пьера и Марии Кюри. Среди членов жюри по присуждению ему учёной степени были нобелевские лауреаты Жан-Мари Лен (премия по химии 1987 года) и Пьер-Жиль де Жен (премия по физике 1991 года). Фундаментальную задачу молекулярной гастрономии её создатели видели в исследовании различных процессов, происходящих при кулинарной обработке пищевых продуктов, и применении полученных результатов для приготовления оригинальных яств. Иными словами, предлагали подойти к кулинарии с научной точки зрения.

Методы обработки и консервации продуктов, применяемые в молекулярной гастрономической химии, заметно отличаются от привычных. Одним из впечатляющих результатов синтеза кулинарии и естественных наук стал низкотемпературный способ приготовления мясных блюд. Оказалось, что самое сочное и нежное мясо получается при 55оС. Более высокая температура способствует интенсивному испарению воды и разрушению мясного сока. Знание физико-химических свойств пищевых продуктов позволяет заменять один ингредиент другим. Так, при приготовлении крутого заварного крема вместо куриного белка, который, как известно, является аллергеном, можно с успехом использовать агар-агар. Эта смесь полисахаридов, добываемая из красных и бурых морских водорослей, — эффективный природный пенообразователь.

В 1992 году в Италии прошёл первый Международный семинар по молекулярной и физической гастрономии. С тех пор встречи приверженцев этой науки стали регулярными. На них собираются учёные, диетологи, повара и рестораторы, заинтересованные в использовании новых технологий для достижения баланса вкусов, близкого к идеальному, и создания настоящих кулинарных шедевров.

Не так давно престижные европейские рестораны открыли у себя специальные кулинарные лаборатории. Предполагается, что к 2014 году в Испании распахнёт двери первая в мире Академия гастрономических наук. Однако уже сегодня в некоторых университетах и колледжах мира начали готовить бакалавров кулинологии. Новая дисциплина объединяет кулинарное искусство и науку о продуктах питания и технологии их переработки. Возможно, со временем кулинология выльется в новый раздел органической или пищевой химии.

Несмотря на достаточно активную пиар-кампанию в прессе, идеи молекулярной гастрономии не стали пока модным трендом современной кулинарии: большинство шеф-поваров (не говоря уже о домашних хозяйках) по-прежнему готовят по известным рецептам, передающимся от повара к ученику, не прибегая к помощи химии и физики для улучшения уже существующих фирменных блюд или разработки новых рецептур.

Впрочем, химики не только лучше других разбираются в процессах, происходящих при приготовлении пищи, но и, как правило, гурманы и искусные кулинары. Так, основоположник химической термодинамики Джозайя Гиббс увлекался приготовлением салатов, которые удавались ему лучше, чем кому-либо из его домочадцев. Приготовленные учёным аппетитные кушанья назывались незамысловато: «гетерогенные равновесия».

Конечно, вопросов о том, что происходит с питательными веществами при нагревании в кастрюле и на сковородке, пока остаётся много. Понимание этих процессов необходимо не только для традиционной кухни, но и для развития новых технологий приготовления пищи.

Хозяйке — на заметку

В 2009 году в издательстве Wiley VCH увидела свет книга «Что стряпают в химии: как ведущие химики преуспевают на кухне», в которой известные химики мира (в том числе и нобелевские лауреаты) поделились своими достижениями на «научной кухне» и рецептами любимых блюд кухни домашней. Профессор Геттингенского университета Армин де Майере — один из тех, кто, придя домой, не прочь сменить лабораторный халат на кухонный фартук. Область его научных интересов — химия производных циклопропана — оригинальных соединений, которые лишь на первый взгляд кажутся простыми. С читателями книги он поделился рецептом, сохранившимся у него ещё со студенческой скамьи. Он признавался, что блюдом, приготовленным по этому рецепту в мае 1960 года, ему удалось удивить свою подругу Уте Фитцнер, которая четыре года спустя стала его женой. Вот этот рецепт. Для приготовления трапезы на четыре персоны требуется: 600 г мясного фарша (свинина : говядина, 50:50), 4—5 луковиц среднего размера, 100 г жирного бекона, 50 г томатной пасты или 50—100 г кетчупа, 400 г спагетти, соль, сладкий и острый перец. Тонко нарезанный жирный бекон поджарьте на большой сковороде, добавьте мелко порезанный лук и при постоянном перемешивании обжарьте его до золотистого цвета (проведите реакцию Майяра!). Затем добавьте мясной фарш и продолжайте жарить, не забывая хорошо помешивать. Когда мясо будет готово, добавьте томатную пасту или кетчуп. По желанию можно использовать также различные приправы или острый соус. Содержимое сковороды продолжайте перемешивать, при необходимости добавляя воду, чтобы получилась кашеобразная масса. Сварите спагетти и, не давая им остыть, смешайте с полученной мясной заправкой. Блюдо подавайте горячим. Предложенная рецептура, возможно, один из первых примеров комбинаторной кухни. В самом деле, как и в комбинаторной химии, изменяя соотношения используемых в рецепте ингредиентов, можно получать разные блюда.

Что такое реакция Майяра

Изображение слева: Куриная грудка с морковью, приготовленная при 200F, Изображение справа: Куриная грудка с морковью, приготовленная при температуре выше 300F

Поджаривание, или реакция Майяра, придает блюдам вкус и изменяет их цвет. Реакция Майяра обычно начинается только при температуре выше 285 ° F (140 ° C).Пока не наступит реакция Майяра, мясо будет иметь меньший вкус. Выше показаны два идентичных блюда, приготовленные (слева) при температуре ниже (140 ° C), а справа — при гораздо более высокой температуре. И карамелизация, и реакция Майяра происходят только справа, давая заметный коричневый цвет.

Реакция Майяра — это химическая реакция между аминокислотой и редуцирующим сахаром, обычно требующая добавления тепла. Как и карамелизация, это форма неферментативного потемнения.Реактивная карбонильная группа сахара взаимодействует с нуклеофильной аминогруппой аминокислоты, в результате чего возникают интересные, но плохо охарактеризованные молекулы запаха и вкуса. Этот процесс ускоряется в щелочной среде, потому что аминогруппы не нейтрализуют. Эта реакция является основой индустрии ароматизаторов, поскольку тип аминокислоты определяет получаемый аромат.

В процессе создаются сотни различных ароматизаторов. Эти соединения, в свою очередь, распадаются с образованием новых ароматических соединений и так далее.Каждый тип пищи имеет очень характерный набор ароматических соединений, которые образуются во время реакции Майяра. Именно эти соединения на протяжении многих лет использовали специалисты по ароматизаторам для создания искусственных ароматизаторов.

Не следует путать реакцию Майяра с карамелизацией, происходящей с сахарами.

Хотя эта реакция использовалась с древних времен, она названа в честь химика Луи-Камиля Майяра, исследовавшего ее в 1910-х годах.

Продукты с реакциями Майяра

Реакция Майяра отвечает за многие цвета и вкусовые качества пищевых продуктов:

• карамель из молока и сахара
• Поджаривание хлеба в тосты
• цвет пива, шоколада, кофе и кленового сиропа
• Средства для автозагара
• аромат жареного мяса
• цвет сухого или сгущенного молока

6-ацетил-1,2,3,4-тетрагидропиридин (1) отвечает за запах печенья или крекера, присутствующий в выпечке, такой как хлеб, попкорн, тортилья.Структурно родственное соединение 2-ацетил-1-пирролин имеет аналогичный запах, а также встречается в природе без нагревания и придает аромат разновидностям вареного риса. Оба соединения имеют порог запаха ниже 0,06 нг / л [1].

Процесс

1. Карбонильная группа сахара реагирует с аминогруппой аминокислоты с образованием N-замещенного гликозиламина и воды
2. Нестабильный гликозиламин подвергается перегруппировке Амадори, образует кетозаминов
3. Кетозамины могут реагировать несколькими способами:
   • Производство 2 воды и редуктонов
   • Могут образовываться диацетил, аспирин, пирувальдегид и другие продукты короткоцепочечного гидролитического деления
   • Производство коричневых азотистых полимеров и меланоидинов

Ключевые факторы

Пентозные сахара реагируют больше, чем гексозы, которые реагируют больше, чем дисахариды.

Различные аминокислоты вызывают различное потемнение.

Так как реакция Майяра дает воду, наличие среды с высокой активностью воды ингибирует реакцию.

См. Также:

Как влияет приготовление пищи на реакцию Майяра

Почему красное мясо становится коричневым при закрытии вакуума.

Важные температуры при приготовлении пищи

Наука приготовления под давлением

Внешние ссылки

Список литературы

Что такое реакция Майяра?

Реакция Майяра (произносится как «мой-ДВОР») — это кулинарный феномен, который возникает, когда белки в пище нагреваются до температуры 310 F или выше, в результате чего они становятся коричневыми.

Названная в честь французского химика Луи-Камиля Майяра, открывшего этот процесс в начале 20-го века, реакция Майяра похожа на процесс карамелизации, когда сахар становится коричневым при нагревании.

Но меняется не только цвет. И реакция Майяра, и карамелизация также создают новые вкусы и ароматы, что является основной причиной, по которой мы заботимся о них в кулинарном смысле.

Но приготовление пищи — не единственное, что заставляет продукты становиться коричневыми.

Ферментативный Браунинг

Ферментативное потемнение — это процесс, при котором некоторые продукты становятся коричневыми сами по себе (или, точнее, под воздействием кислорода). Примеры: когда бананы покрываются коричневыми пятнами на кожуре или когда виноград становится коричневым, когда становится изюмом.

И вы можете почувствовать разницу. Спелый банан не только слаще незрелого, но и имеет более глубокий и сложный вкус. А изюм имеет глубокий, богатый, дымный вкус, которого не было в винограде.

Ферменты, вызывающие это потемнение, естественным образом присутствуют в продуктах, так что это буквально тот случай, когда пища становится коричневой. Это биологический процесс.

И помните, что этот процесс запускает присутствие кислорода. Вот почему яблоки становятся коричневыми вскоре после того, как вы их разрежете.

Эти ферменты могут быть дезактивированы кислотами, поэтому добавление нарезанных яблок в лимонный сок помогает предотвратить их потемнение. Тепло также может денатурировать ферменты, поэтому кратковременное бланширование авокадо помогает предотвратить его потемнение при разрезании.

Неферментный браунинг

Неферментативное потемнение — еще один способ потемнения продуктов. Но вместо ферментов в пище это внешняя сила, а именно тепло, заставляющее ее становиться коричневым.

Тепло вызывает химические реакции в пище, вызывая образование новых химических соединений, многие из которых имеют особый вкус и аромат. И протекает не одна реакция, а сотни, каждая из которых дает новые соединения.

И эти новые соединения сами нагреваются, тем самым вызывая новые химические реакции, новые ароматические соединения и так далее, создавая каскад вкуса и аромата.Все эти вкусы и ароматы в сочетании создают очень сложный опыт для вашего носа и вкусовых рецепторов, ни одно из которых было бы невозможно в сыром виде.

Белки против. Углеводы

Таким образом, реакция Майяра происходит, когда аминокислоты в белках нагреваются. Карамелизация происходит при нагревании углеводов (то есть сахаров). И хотя это два разных процесса, иногда они дают одни и те же ароматические соединения и одни и те же изменения цвета.

Такие продукты, как морковь, грибы и лук, содержат очень мало белка, но при приготовлении они становятся коричневыми. Это означает, что в основном они подвергаются карамелизации, а не реакции Майяра.

С другой стороны, в мясе есть только белок, а также жир и вода, но нет углеводов, поэтому оно подвергается только реакции Майяра, а не карамелизации.

Такие продукты, как пшеница, содержат довольно много белка, а также углеводов, поэтому, когда хлеб поджаривается, он подвергается карамелизации по реакции Майяра и .

Картофель с низким содержанием белка, но картофель фри становится красивым и коричневым, когда он готовится, потому что реакция Майяра усиливается с повышением температуры, а жарка во фритюре — невероятно эффективный метод переноса очень высоких температур на поверхность продукта.

Для наилучших результатов промокните мясо насухо

Еще один эффект приготовления мяса — его поверхность обезвоживается и приобретает хрустящую корочку. Это, в сочетании с эффектом потемнения реакции Майяра, дает характерную коричневую «корочку» на обжаренном стейке.Но эта хрустящая текстура сама по себе не является функцией реакции Майяра, а просто результатом того, что горячая сковорода или духовка высушила поверхность мяса за счет испарения.

Однако эти два эффекта идут рука об руку. Потому что, как мы уже говорили ранее, чем выше температура, тем больше происходит подрумянивание. Если кусок мяса влажный, при ударе о сковороду выделяется пар. А максимальная температура пара составляет 212 F, что слишком мало, чтобы вызвать реакцию Майяра.

Более того, пар будет иметь эффект охлаждения сковороды, так что сковорода, которая в противном случае могла бы быть нагрета до 400 F, подвергается порыву пара 212 F, который эффективно охлаждает ее, скажем, до 300 F.Это значительно затрудняет реакцию Майяра, по крайней мере, до тех пор, пока пар не уйдет и сковорода не сможет снова нагреться.

Все это означает, что для максимальной реакции Майяра рекомендуется тщательно промокнуть мясо перед приготовлением.

Что делать при тушении

Также обратите внимание, что реакция Майяра будет происходить только при использовании методов приготовления с сухим жаром, таких как жарение на гриле, тушение и запекание. Тушение — прекрасный способ приготовить определенные куски мяса, но при этом мясо не подрумянится, так как это метод влажного тепла, который заключается в погружении мяса в жидкость, которая в идеале нагревается до 205 F.Это температура, при которой соединительная ткань начинает разрушаться, но все же достаточно низкая, чтобы мясо не сварилось, что могло бы привести к его жесткости.

Очевидно, 205 F недостаточно горячая, чтобы вызвать реакцию Майяра. Но поскольку реакция Майяра так важна для получения богатого, сложного вкуса «приготовленного мяса», к которому мы так привыкли, обычной практикой является обжаривание куска мяса на сковороде перед его тушением, чтобы у этих сложных ароматов была возможность развивать.

Некоторые повара предпочитают обжаривать мясо после его тушения , но это предотвращает проникновение этих сложных вкусов в жидкость во время процесса тушения.

Реакция Майяра: ключ к развитию вкуса

Реакция Майяра — важный кулинарный процесс, ответственный за развитие нового вкуса, аромата и цвета. Это улучшает вкус еды! Узнайте о науке, лежащей в основе этой важной химической реакции, и о том, как она применяется в кулинарии.

Реакция Майяра — вы хотите, чтобы это происходило во время готовки, и вот почему.Этот желанный кулинарный процесс создает сотни новых вкусовых и ароматических соединений с применением тепла. Химическая реакция — это видимое изменение цвета поверхности продуктов на потрясающий золотисто-коричневый оттенок.

Получающееся в результате сочетание вкуса и изменения цвета часто происходит при использовании методов приготовления с сухим жаром при правильной температуре, кислотности и влажности. Вы уже видели и пробовали это раньше. Это идеальная корочка для обжаренного сочного стейка рибай. Это хрустящий янтарный слой на обжаренном на сковороде кусочке палтуса.Это слоеная золотистая корочка на запеченном яблочном пироге.

Что такое реакция Майяра?

Реакция Майяра — это форма неферментативного потемнения, которое возникает в пищевых продуктах, когда белки и / или аминокислоты химически реагируют с углеводами редуцирующих сахаров. Использование тепла во время приготовления ускоряет и продолжает этот сложный процесс, улучшая вкус, аромат и внешний вид пищи.

Эксперты по кухне, такие как Натан Мирвольд, автор книги Modernist Cuisine , говорят, что реакцию Майяра следует называть «реакцией вкуса», а не «реакцией потемнения» из-за ее существенного вклада в развитие вкуса и аромата.Это безмолвная звезда кулинарии, получившая признание за второстепенную роль. Это должно измениться!

Давайте на секунду поблагодарим Луи-Камиля Майяра, французского врача, который обнаружил эту захватывающую реакцию примерно в 1910 году. Теперь мы можем пожинать плоды его кропотливого исследования и исследований. Исследования по этой теме все еще изучаются учеными-диетологами сегодня, и новые знания об этом фундаментальном принципе еще не получены.

Давай займемся наукой

Реакция Майяра проходит в несколько сложных стадий.Чтобы реакция произошла, должны быть доступны три вещи; аминокислоты, редуцирующие сахара и вода. Это будет звучать сложно, потому что это так! Но вот некоторые базовые вещи, которые происходят в процессе:

• Восстанавливающие сахара, такие как глюкоза и фруктоза, вступают в реакцию с аминокислотой, которая находится в свободном состоянии или является частью белковой цепи.
• Образуются нестабильные промежуточные структуры, называемые соединениями Амадори, которые изначально не имеют запаха и цвета.
• Созданы новые ароматизирующие соединения, называемые дикарбонилами.
• Продолжают образовываться сотни различных побочных продуктов, влияющих на вкус, аромат и цвет.
• Образуются молекулы пигмента меланоидина, и поверхность продуктов приобретает темно-коричневый цвет.

Большинство продуктов естественным образом содержат различные количества и разные типы белков и сахара. Вот почему говядина или курица в приготовленном виде и на вкус отличаются от бананового хлеба. От этого процесса выигрывают методы сильного нагрева, такие как жарка, выпечка, жарка на сковороде, фритюр, гриль, приготовление под давлением, обжаривание, тушение и тушение.Это одна из причин, по которой я всегда обжариваю мясо перед добавлением его в мультиварку, потому что влажный жар в мультиварке никогда не поднимается выше 212ºF (100ºC), чтобы произошло поджаривание по Майяру.

Роль температуры

Процесс Майяра можно начинать при комнатной температуре. Однако повышение температуры подталкивает процесс. Обычно, когда температура поверхности продукта достигает 300 ° F (149 ° C), процесс идет полным ходом. Это означает, что для среды , используемой для метода приготовления сухим жаром, необходимо установить более высокий диапазон, 350 ° F (177 ° C) и выше.

Осторожно! Реакция поджаривания велика, пока пища не пригорит (привет пиролиз!). При температуре поверхности выше 355 ° F (180 ° C) продукты становятся черными и горькими на вкус. Это тонкий баланс, требующий внимания. Так что не проверяйте соцсети слишком долго, иначе вы пожалеете!

Как влажность играет роль

В пище требуется небольшое количество влаги на молекулярном уровне, чтобы способствовать процессу подрумянивания, хотя слишком много влаги может ухудшить его.Главное — следить за тем, чтобы поверхность пищи была сухой, чтобы предотвратить запаривание и обеспечить максимальное поджаривание. Вот несколько способов удалить поверхностную влагу:

• Высушите поверхность продуктов бумажными полотенцами перед приготовлением.
• Сушите мясо и овощи на противне в холодильнике в течение ночи.
• Солите продукты прямо перед приготовлением, чтобы предотвратить появление на поверхности избыточной влаги из-за осмоса.
• Обратное обжаривание говядины в духовке перед обжариванием на сковороде позволяет высушить поверхность продукта для более быстрого подрумянивания.

При приготовлении пищи из пищи будет выделяться влага. Сильный огонь сковороды и масла поможет быстро испарить лишнюю воду. Уменьшение влажности на поверхности жареного цыпленка приведет к тому, что корка станет хрустящей подрумяниной быстрее.

Почему не нужна слишком высокая кислотность

С точки зрения науки, это pH, или насколько щелочной (например, молоко), кислой (сморщивающий рот лимонный сок) или щелочной (например, оливки) является порция пищи.Как правило, чем более кислая среда, pH 6 и ниже, тем меньше будет потемнения. Что может быть сделано? Добавление небольшого количества щелочного ингредиента, такого как пищевая сода, усиливает реакцию потемнения.

Это хитрый трюк, используемый в китайском жарком для быстрого подрумянивания продуктов, поскольку нарезанным кускам мяса требуется всего несколько минут вок. Присыпание или подмешивание немного пищевой соды к птице, покрытой кожей, также способствует достижению хрустящей корочки и развитию цвета. Я делаю это для своих запеченных крыльев буйвола, чтобы они были хрустящими и золотистыми.Попробуйте и почувствуйте разницу!

Майяр против карамелизации: кризис идентичности

Часто карамелизация и поджаривание Майяра используются как синонимы, хотя они очень разные! Обе они являются неферментативными реакциями потемнения, но на этом сходство заканчивается. Карамелизация происходит в средах с концентрированным сахаром с очень низким содержанием влаги. Это когда сложные сахара распадаются на простые сахара, за которыми следуют другие реакции с образованием коричневого цвета.

Мой любимый пример, домашний карамельный соус. В зависимости от типа сахара карамелизация в среднем начинается при температуре 248ºF (120ºC), что намного ниже, чем реакция Майяра. Иногда поджаривание и карамелизация по Майяру происходят кратко, но на разных уровнях.

Почему реакция Майяра вызывает выделение слюны

Хорошо, вы читаете эту статью и, вероятно, задаетесь вопросом: «Почему я должен беспокоиться обо всей этой научной чепухе?» Все сводится к следующему: реакция Майяра делает пищу более приятной для употребления.

Когда вы разогреваете пищу, ваши чувства вовлекаются в обилие молекул аромата, окружающих воздух. Неслучайно, когда я выпекал партию сырого теста для печенья, через 10 минут мой сын волшебным образом появляется на кухне из-за всех недавно появившихся сладких и теплых запахов, которые ударили его в нос. Было исследовано, что около 70% того, что вы ощущаете на вкус, на самом деле то, что вы чувствуете.

Приготовленная пища запускает этот животный режим выживания в нашем мозгу и включает эти слюнные железы.Уговорить реакцию Майяра — это каскадный катализатор того, что заставляет людей так увлекаться едой. Вот почему я никогда не могу отказаться от свежеиспеченного слоеного круассана, почему некоторые люди предпочитают жареный рогалик, характерный запах свежих кофейных зерен и почему шоколатье обжаривают какао-крупку, чтобы сделать темный шоколад. Итак, расскажите о себе, теперь вы знаете научную терминологию, которая улучшает вкус еды, реакцию Майяра.

Приготовление говядины вагю с использованием реакции Майяра

Реакция Майяра возникает, когда сухой корм готовится на сильном огне или в течение длительного периода времени.Реакция начинается медленно при 250 ° F (121 ° C) и быстро нарастает, когда волокна мяса достигают 350 ° F (177 ° C).

Однако реакция Майяра только происходит в пищевых продуктах, в которых присутствуют как сахар , так и белок . Красное мясо богато природным сахаром Neu5Gc, а строительными блоками мяса являются аминокислоты. Когда эти сахара и аминокислоты встречаются на сильном огне, они проявляются в виде сочного коричневого цвета и очень сложного вкуса. Некоторые примеры реакции:

• Более темная, хрустящая снаружи буханка хлеба
• Хрустящее печенье
• Пиво, пиво и др. Пиво
• Ваш утренний кофе (в зернах!)
• Обжаренный стейк

Но реакция Майяра — это больше, чем просто внешность! Реакция также изменяет аромат и вкус еды, улучшая восприятие умами.Результат? Золотистый, коричневый и вкусный.

Теперь, чтобы вы не подумали, что мы говорим здесь о карамелизации, реакция Майяра — , а не — то же самое, что карамелизация, то есть потемнение сахара. Когда некоторые продукты нагреваются, натуральный сахар расщепляется, становится коричневым и приобретает более сладкий вкус, известный как карамель.

Хороший пример того, как два пересекаются посередине, — это лук: потемнение происходит из-за реакции Майяра, а сладость получается благодаря карамелизации.

Какова предыстория?

Люди готовили, руководствуясь реакцией Майяра, с темных веков — и даже дольше! Но только в 1912 году французский химик Луи-Камиль Майяр решил взглянуть на то, что происходит между сахарами и аминокислотами, что реакция была должным образом задокументирована.

Когда Майярд отправился воевать в Первую мировую войну, американский химик Джон Ходж несколько десятилетий спустя поднял факел и опубликовал в 1953 году статью, в которой подробно описаны все тонкости реакции, и вот мы.

Реакция Майяра и Вагью

Приготовьтесь: Wagyu — это лучший выбор для того, чтобы вызвать реакцию Майяра, особенно доступный и универсальный стейк Wagyu chuck. Прежде чем приступить к работе, следует помнить о нескольких вещах, в частности о солении, сушке и смазке стейка маслом.

Посолите стейк

Вы хотите, чтобы ваше мясо было как можно более сухим, чтобы реакция Майяра сработала, поэтому рассолите стейк как минимум за час до приготовления, чтобы он просох.Почему? Если в вашем стейке слишком много влаги, вы будете готовить его на пару, а не на гриле или жарить. Кроме того, чем он влажнее, тем больше времени потребуется для получения этой восхитительной корочки — и, возможно, реакции Майяра вообще не произойдет. Бонус в том, что вы также будете правильно приправлять мясо.

Если у вас мало времени, вы можете использовать метод бумажного полотенца для удаления влаги, но хорошие вещи приходят к тем, кто ждет, поэтому мы рекомендуем придерживаться соли.

Комнатная температура

Мы также настоятельно рекомендуем выработать привычку следить за тем, чтобы ваше мясо было комнатной температуры для более равномерного приготовления, поэтому выньте стейк из холодильника как минимум на 30 минут перед приготовлением.

Выбираю масло

Хотя вы можете получить реакцию Майяра и без него, масло не только предотвращает прилипание стейка, но и способствует лучшему приготовлению мяса. Поскольку масло лучше проводит тепло, чем воздух, оно заполняет крошечные воздушные зазоры между горячей сковородой или решетками гриля и стейком, так что вы получаете хрустящую коричневую корочку на каждом последнем миллиметре мяса.Выбирайте масло канолы, масло для жарки или оливковое масло и никогда и никогда не используйте EVOO для приготовления стейка, потому что он не приспособлен для высокой температуры, необходимой для поджаривания стейка.

Рецепт: на сковороде

Хотя некоторые поклонники стейков говорят, что идеальная температура обжаривания для реакции Майяра составляет около 204-232 ° C (400–450 ° F), мы придерживаемся другого подхода.

Чтобы подать идеально подрумяненную корочку с внутренней частью средней прожарки для стейка вагю толщиной до 1 дюйма, вам нужно следующее:

1. Возьмите чугунную сковороду (или любую тяжелую сковороду) на среднем огне (примерно 335 ° F) в течение двух минут.
2. Приправьте стейк немного солью и перцем, добавьте 2 столовые ложки масла и аккуратно выложите стейк вагю на сковороду.
3. Уходите — да, выйдите из комнаты и не поддавайтесь искушению прикоснуться к мясу — целых три минуты.
4. Переверните стейк и уходите еще на три минуты.
5. Снова переверните стейк, на этот раз на две минуты.
6. Последний раз: переверните стейк и дайте ему постоять две последние минуты.
7. Выключите огонь, выньте стейк из сковороды и оставьте на пять минут.
8. Нарежьте и подавайте.

Если вы сомневаетесь, потому что рецепт не требует обжаривания говядины на сверхвысоком огне, просто попробуйте. Проблема с супер-горячей, ярко-красной сковородой заключается в том, что внутренняя часть вашего стейка будет готовиться слишком быстро и слишком быстро, и вы получите неутешительный серый стейк, даже если внешняя сторона вашего мяса выглядит потрясающе.

Рецепт: На гриле

Если вы решите приготовить стейк на гриле, это отличный способ увидеть реакцию Майяра в действии, и это происходит при таком сильном огне, которого вы ожидаете.Независимо от того, предпочитаете ли вы газ или древесный уголь, нагрев вашего гриля будет достаточно сильным для реакции Майяра, в результате чего получится насыщенная ароматом корочка.

1. Нагрейте гриль до средне-высокого уровня.
2. Приправить жаркое из трех кончиков Вагю.
3. Обжарьте каждую сторону минуту или две, пока она не станет коричневой и хрустящей.
4. Поставьте стейки на более слабый огонь и готовьте еще примерно пять минут.
5. Снимите стейки с огня и дайте им настояться пять минут.
6. Съешь говядину!

Что хорошо сочетается?

Готовите ли вы на гриле или готовите в чугуне, оставайтесь в одной рубке со своими боками.Положите их на гриль вместе со стейком:

Если вы находитесь на плите, разогрейте духовку и сделайте второй чугун для этих сторон:

Итак, вы готовы отдать дань уважения Луи-Камиль Майяр. Приятного аппетита!

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Реакция Майяра: вкус пищевой химии

«Почему мы так и не научились чему-то практическому в старшей школе?»

Он поставил нож для стейка параллельно линии гриля и начал резать по почерневшей выемке на своем искусно прожаренном стейке.В перерывах между закусками он неприятно отхлебнул пиво.

«Например, я НИКОГДА не использую химию», — продолжил он. Ход его мыслей был прерван обещанием десерта, когда на середину стола поставили восхитительную сладость свежеиспеченного яблочного пирога и большой чайник кофе.

Ученый-кулинар сразу же определил бы иронию в этом угощении: стейк на гриле, запеченные деликатесы, пиво и кофе стали возможными благодаря химии; в частности, посредством химической реакции, называемой «реакцией Майяра».”

Реакция, произносимая как «май-ЯР», была впервые описана французским химиком Луи Камилем Майяром в начале 1900-х годов. Он обнаружил, что при температуре от 110 до 150 градусов Цельсия молекула сахара может связываться с аминокислотой, в результате чего образуется «продукт реакции Майяра». (Хотя сначала думают о «столовом сахаре» или сахарозе, эта реакция работает с широким спектром молекул сахара.)

Из-за присущего разнообразию сахарных соединений и аминокислот, содержащихся в пищевых продуктах, может образоваться несколько тысяч различных продуктов реакции Майяра, когда эти два класса молекул реагируют друг с другом.Некоторые из этих соединений, такие как меланоидины (mel-AN-oy-dins), способствуют золотисто-коричневому цвету приготовленных продуктов. Другие соединения могут добавлять аппетитные ароматы с рядом описателей вкуса: пиразины придают нам жареные и поджаренные нотки, ацилпиридины напоминают нам злаки, а фураноны придают нам сладкий или карамельный вкус.

Золотисто-коричневый цвет вареного мяса

У вас еще нет слюноотделения? Вы можете поблагодарить наших эволюционных предков за то, что они дали нам эту тягу к приготовленным вкусам. Одна из гипотез, выдвинутая Ричардом Рэнгхэмом в книге Catching Fire , предполагает, что наши ранние предки, которые наслаждались вкусом приготовленной пищи, были более успешными, чем их соседи, не отдававшие предпочтения сырой и приготовленной пище.Согласно его теории, употребление в пищу приготовленной пищи позволило ранним гоминидам эволюционировать в Homo sapiens с большим мозгом, которыми мы являемся сегодня. Приготовление пищи меняет химический состав пищи, которую мы едим, делая больше калорий, минералов и витаминов доступными во время пищеварения. С другой стороны, гоминиды, предпочитающие сырую пищу, были бы вынуждены тратить весь день на поиски фруктов и ягод, чтобы получить ту же питательную ценность, что и приготовленная пища. (В качестве дополнительного бонуса к выживанию приготовление пищи имеет то преимущество, что убивает многие вредные болезнетворные бактерии и паразиты, которые размножаются на сыром мясе.)

Благодаря случайной эволюционной удаче некоторые из этих ранних гоминидов могли получать удовольствие от запаха и вкуса продуктов реакции Майяра. Их проницательный вкус обеспечит этим людям больше питательных веществ и меньший риск заражения болезнями пищевого происхождения от еды, тем самым увеличивая их вероятность выживания. Теория отбора утверждает, что они с большей вероятностью передадут свои «любящие Майяра» гены следующему поколению.

Хотя некоторые ароматические соединения, образующиеся после реакции Майяра, могут действовать как эволюционно сохраненный сигнал о желательности и питательности, не все они нравятся вкусу.Некоторые продукты реакции, относящиеся к классу алкилпиридинов, могут усиливать «мясистость» пищи, воздействуя на вкусовые рецепторы умами. Однако вкус некоторых алкилпиридинов можно охарактеризовать как горький, терпкий или жженый — слова, которые часто используются в качестве критики чьих-либо навыков жарки на гриле.

Что еще хуже, некоторые продукты реакции Майяра могут нести опасность для здоровья. Например: акриламид, содержащийся в приготовленных богатых углеводами продуктах, таких как картофель, считается канцерогенным.В исследованиях на животных воздействие акриламида приводит к росту опухоли в легких, репродуктивных органах, щитовидной железе и надпочечниках. С другой стороны, у людей доказательства все еще неубедительны. Акриламид, кажется, образуется только после приготовления на прямом нагревании, поэтому приготовленный по бабушкиному рецепту отварной картофель может быть лучшим вариантом.

Исследователи и клиницисты также начинают больше интересоваться конечными продуктами гликозилирования (AGE), другим классом соединений, которые могут образовываться в результате реакции Майяра.AGE, такие как глюкозепан, могут необратимо изменять структуру белков, что приводит к аномальной, а иногда и непредсказуемой биологической функции. вовлечены в различные расстройства, включая диабет, дегенерацию желтого пятна, клеточное воспаление и нейродегенеративные заболевания.

Глюкозепан, молекула AGE.

Фраза «реакция Майяра» встречается на кухне и в лаборатории, но вы можете не подозревать, где еще упоминается этот химический процесс: в салоне красоты.Как оказалось, лосьоны для загара и спреи для загара содержат сахар, называемый дигидроксиацетон (ДГК), который может вступать в реакцию с аминокислотами в поверхностных слоях вашей кожи. В результате получаются меланоидины, которые придают приготовленной пище золотисто-коричневый цвет и химически связаны с меланином, который естественным образом темнеет вашу кожу и придает желанный золотисто-коричневый загар. Способность DHA к потемнению кожи была обнаружена случайно — доктор Ева Витгенштейн тестировала это химическое вещество в качестве средства лечения болезни накопления гликогена, когда она заметила, что DHA затемняет голую кожу, с которой контактирует.

Меланоидин

Теперь, когда вы немного разбираетесь в науке о реакции Майяра, вы, возможно, захотите поразить гостей на следующем сеансе гриля «демонстрацией практической химии». Вот пара быстрых уловок, чтобы добиться идеальной реакции Майяра.

1. 1. Удалите воду с поверхности во время нагрева. Высокое содержание воды на поверхности мяса может предотвратить повышение температуры до 110–150 ºC.Вместо того, чтобы хорошо прожариться, пар, производимый кипящей водой, поддерживает температуру мяса около 100 ºC, в результате чего получается жесткий серый стейк. Чтобы мясо не готовилось на пару, вытрите поверхности бумажным полотенцем, прежде чем бросать его на предварительно разогретый гриль. Кроме того, посолите стейк, чтобы отвести воду с поверхности.
   2. Несколько раз переверните мясо. Это предотвращает длительное воздействие источника тепла на одну сторону мяса. Продолжительное воздействие высокой температуры, превышающей 180 ºC, приводит к другой химической реакции, называемой пиролизом — разложению молекул при высоких температурах.Получаемые в результате продукты представляют собой различные простые углеродные соединения, и эти продукты пиролиза часто имеют горький вкус и крайне нежелательны. Кроме того, частое переворачивание мяса позволяет воде выкипеть быстрее, что снижает вероятность приготовления на пару.
   3. Добавьте немного пищевой соды. Реакция Майяра протекает быстрее в условиях высокого pH, и если быстро посыпать стейк бикарбонатом натрия, pH повысится. Но используйте экономно — слишком много пищевой соды приведет к неприятному запаху в конечном продукте.И действовать быстро! Пищевая сода начнет действовать как химический смягчитель и денатурирует белки в мясе, если вы будете ждать слишком долго.

А пока, если кто-нибудь спросит, чему вы научились по химии, работая на гриле, вы будете вооружены самыми важными фактами об этой восхитительной химической реакции.

• Остин Лим — писатель, танцор, художник, любитель всего, что связано с мозгом, и профессиональный преподаватель нейробиологии в Университете ДеПола.Он имеет докторскую степень. по нейробиологии Чикагского университета. Вы можете узнать о нем больше в Twitter @docaustinlm и на его сайте.

  Просмотреть все сообщения

Наука о мясе: «Понюхайте активность реакции Майяра»

Наука о мясе: «Понюхайте активность реакции Майяра» | Exploratorium

	Повар аминокислоты и сахар и откройте для себя спектр выпущенных ароматов! ВНИМАНИЕ Дети, пожалуйста, не пытайтесь делать это дома без помощи взрослый.Кукурузный сироп может стать очень горячим, очень быстро. Что Нужно ли мне? . • чистый кукурузный сироп Сделал Ты знаешь? Реакция Майяра, также известная как реакция потемнения, это то, что делает автозагар продукты работают. • аминокислоты в капсулах (продаются в магазинах здорового питания) • сковорода с антипригарным покрытием • а чайная ложка • печь митенки или подставки под горячее Что Я делаю? 1. Путь около чайной ложки кукурузного сиропа в сковороде с антипригарным покрытием. 2. Открыть одну из капсул с аминокислотами и понюхайте порошок внутри. Делает у него есть характерный запах? 3. Налить порошок аминокислот в кукурузный сироп в сковороде. 4. поворот высокая температура. 5. Move сковороду вперед и назад, чтобы порошок лучше диспергировал смесь кукурузного сиропа и аминокислот нагревается и разжижается. Вы чувствуете характерный запах при нагревании смеси? Делать вы замечаете более одного запаха, пока смесь продолжает нагреваться? Какого цвета нагретая смесь? Что такое Продолжается? . Когда аминокислоты и сахара нагреваются, они взаимодействуют с каждым другое в явлении, известном как Майяр реакция. Молекулы аминокислот и сахаров объединяются для формирования новых ароматов и вкусов. Реакция Майяра также отвечает за коричневый цвет приготовленных продуктов. Это обычно происходит при очень высоких температурах, но при высокой концентрации сахаров и аминокислот, то это произойдет при более низких температурах.Реакция Майяра придает тостам характерный вкус — пиво. его отличительный цвет, а средства для автозагара — способность кожа станет коричневой. Он отвечает буквально за сотни ароматические соединения и используются для изготовления искусственного кленового сиропа. Поделиться & Обсудить Что вы почувствовали, когда приготовили капсулы с аминокислотами? Делайте заметки во время занятия и расскажите нам ваши результаты! Что Еще можно попробовать? . Попробовать смешивая разные аминокислоты вместе и посмотрите, какие ароматы происходить. Попробовать дегустация отваров Майяра. Сделайте это с друзьями и посмотреть, какими разными запахами пахнет каждый друг. Друг друга запишите, чем они пахнут, и в конце проведите опрос. Поделиться ваши результаты! * Этот эксперимент был предложен Гарольдом МакГи в его книге Любопытный повар (Сан-Франциско: North Point Press, 1990).

© Эксплораториум | Политика использования | Политика конфиденциальности

.