Kémia a nyárson: a tudósok jók a barbecue főzésében?

2024 Szerző: Malcolm Clapton | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 03:59

Milyen kémiai átalakulások történnek a kebabbal az elkészítésének minden szakaszában.

A kebab elkészítése a vegyész szemszögéből egy összetett folyamat, amelynek minden szakaszában nagyszámú finom és egymással összefüggő reakció megy végbe. Ha bölcsen közelíti meg a dolgot, egy jó kebab receptje összehasonlítható lesz a szerves szintézis egyéni módszereivel – vagy akár felülmúlja azokat. És, mint egy teljes értékű tudományos kísérletben, a barbecue elkészítésében sok olyan részlet van, amelyektől a folyamat optimalizálása függ - és ezáltal a végtermék íze és aromája.

Tehát a kebab főzéséhez két fő lépést kell végrehajtania: pácolja be a húst, és süsse meg faszén felett. De először nézzük meg, mi a hús – kémiai szempontból.

Hús

Amit húsnak nevezünk, és a boltban megveszünk sertés- és marhahúsnak álcázva, az valójában az állatok csontvázas harántcsíkolt izomzata. Hacsak nem vesszük figyelembe a belsőségeket, például a szívet, amelyeket nem használnak grillezéshez. Magán az izomszöveten kívül a velük szomszédos zsír- és kötőszövetet is húsnak nevezik.

Az izomszövetnek furcsa szerkezete van. Megszoktuk, hogy testünk sejtjei általában nagyon kicsik, a szemnek láthatatlanok. Az izom szerkezeti egysége egy izomrost - ez egy nagy sejt, több centiméter hosszú és több száz mikrométer átmérőjű. Több ezer más sejt összeolvadásával jön létre, aminek köszönhetően több ezer sejtmag lehet az izomrostban.

Az izomrostok fő tulajdonsága az összehúzódási képesség. Mi (és más állatok) így mozgatjuk a végtagjainkat – és így tovább. Ezt speciális fehérjék - aktin és miozin - biztosítják. Ezek hosszúkás molekulák, amelyek hosszú kötegeket alkotnak a sejtek belsejében. A külső tényezők (idegimpulzus) hatására ezek a kötegek egymáshoz képest mozogni kezdenek, a központ felé húzva. A teljes szál különálló linkekre van osztva - szarkomerekre, amelyek egymáshoz vannak rögzítve.

Ezenkívül a hús nagy mennyiségben tartalmaz elasztin és kollagén fehérjéket a kötőszövetben. Nagymértékben felelősek a hús mechanikai tulajdonságaiért (szívósság stb.). A fehérje mioglobin felelős a hús színéért. Általában a hús nagyrészt fehérjetermék, de természetesen van benne elegendő zsírréteg.

Pácolás

A húst azért pácolják, hogy egyszerre több problémát is megoldhassanak: puhábbá tegyük, további ízt adjunk neki, és elvégezzük az elsődleges antimikrobiális kezelést.

A hús keménységét meghatározó kollagénmolekulák normál esetben erős rostokat, rostokat képeznek. Ez az összeállítás a hidrogénkötések – a részlegesen töltött (polarizált) aminosavfragmensek közötti vonzás – hatására megy végbe. Pontosan ugyanazok a kötések keletkeznek a vízmolekulák között - az egyik molekula hidrogénatomja és a másik molekula oxigénje között.

Sok pác savas a bennük lévő savak miatt - leggyakrabban ecetsav (például borban, majonézben vagy ecetben), citrom és tejsav. A szójaszósznak és a teriyaki szósznak is van savas közege - nagy mennyiségben tartalmaznak piroglutaminsavat, valamint borostyánkősavat, citromsavat, hangyasavat és ecetsavat.

Ez azt jelenti, hogy a pácokban sok hidrogénkation található, amely képes fehérjemolekulákhoz kötődni és protonálni azokat. Ez megváltoztatja a töltések eloszlását a molekulákban, és megzavarja a hidrogénkötések finom szerkezetét, ami a fehérjemolekulák geometriájának megváltozásához vezet. Ennek eredményeként a fehérjék denaturálódnak: a kollagén és aktin rostok megduzzadnak, meglágyulnak, a kollagén fokozatosan feloldódik.

Ugyanez a hatás érhető el savak használata nélkül is. Például egyes trópusi gyümölcsök, például a papaya és az ananász olyan enzimeket tartalmaznak, amelyek az elasztint és a kollagént egyetlen aminosavra bontják, és a bakteriális és gombás proteázok hasonlóképpen képesek lebontani az izomrost fehérjéket. Vannak fizikai módszerek a hús lágyítására - több ezer atmoszféra nagyságrendű nyomáson tartva, ami szintén a fehérjék denaturálásához vezet.

A hús pácolási sebessége a pác összetételétől is függ. Például kimutatták, hogy a pácban lévő alkohol felgyorsítja a pácolási folyamatot. Ez annak köszönhető, hogy a sejtek lipidmembránja jobban oldódik alkoholban, mint vízben. Különféle segédanyagok, mint például a borban és a sörben lévő tanninok is szerepet játszanak a hús puhításában.

Érdemes megjegyezni, hogy a pácolás nem mindig vezet a hús megpuhulásához. Bizonyos helyzetekben a túlzott pácolás (túl sok sav vagy alkohol jelenlétében) vizet veszít és túl kemény lesz. Ugyanezt a hatást érhetjük el a hús túlsütésével – akkor a víz nagy része egyszerűen "elrepül" róla.

A második legfontosabb hatás az antimikrobiális. De nem csak a savak a felelősek érte, hanem a pác egyéb összetevői is, például a hagyma. Meglehetősen sok tanulmányt szenteltek a húsban található károsító szervezetek elpusztításának különféle módszereivel; az egyik legkíváncsibb szerző azt javasolta, hogy a hús sörben való pácolásának standard sémájához az ultrahangos fürdőben való feldolgozást is hozzá kell adni.

Meg kell jegyezni, hogy a saslik főzés második szakasza elindítja bizonyos rákkeltő anyagok szintézisét - olyan káros anyagokat, amelyek potenciálisan rákot okozhatnak. Ez különösen vonatkozik a szénre csöpögő zsír elszenesedéséből származó termékekre. Ide tartozik a benzo[a]pirén és más poliaromás szénhidrogének.

A hús elszenesedéséből származó rákkeltő anyagok másik osztályát a heterociklusos aminok alkotják. Ezek az anyagok képesek komplexeket képezni a DNS-sel és befolyásolni a sejtek létfontosságú tevékenységét. Egy tanulmány még azt is megállapította, hogy a diétás benzo [a] pirénbevitel és a kolorektális adenoma kockázata összefüggésbe hozza a füstölt vagy grillezett hús gyakori fogyasztását bizonyos rákos megbetegedésekkel. Ennek megfelelően ajánlatos az ilyen anyagok használatát a lehető legnagyobb mértékben csökkenteni. De a pácolás itt is segíthet.

Számos portugál és spanyol kémikus tanulmánya szerint bizonyos típusú pácok csökkentik e rákkeltő anyagok kialakulásának valószínűségét. Például a sötét sörben történő pácolás részben gátolja a sörmarinádok hatását a policiklikus aromás szénhidrogének képződésére faszénben grillezett sertéshúsban, a poliaromás szénhidrogének képződését, valamint a keletkező heterociklusos aminok arányának csökkentésére a bor, sör, ill. még a teát tartalmazókat is érdemes választani. Általánosságban elmondható, hogy a pácoknak a poliaromás szénhidrogének képződésére gyakorolt hatása általában még mindig nem teljesen ismert. További lehetséges inhibitorok közé tartozik a hagyma, a fokhagyma, a fűszerek és a citromsavas savanyúság.

Sütés

A pácolás a legtöbb fehérje denaturálása miatt jelentősen felgyorsítja a főzési folyamatot. Ezzel elkerülhető a hosszan tartó hőhatás és a túl sok víz elpárolgása. A fehérjedenaturáció felgyorsulásával párhuzamosan a szénsütés számos más kémiai folyamatot is elindít a húsban.

Ezek közül az első a jól ismert Maillard-reakció. Ő a felelős az erős szagú szerves anyagok képződéséért, amelyek különleges illatot adnak a sült húsnak. A húsban és a cukrokban található aminosavak belépnek ebbe a reakcióba. Ennek eredményeként komplex heterociklusos vegyületek, furán-, tiofén-, alkil-piridinek és pirazin-származékok képződnek.

Az egyes húsfajták fajlagos ízprofilja eltérő, ezt a sütés során keletkező több ezer aromás anyag koncentrációjának aránya határozza meg. A sült csirke és sertéshús esetében a cisztein cukrokkal való kondenzációs termékei, így a 2-metil-3-furántiol és dimerje, valamint a 2-furil-metántiol fontos szerepet játszanak az aromában.

Természetesen más aminosavak is reagálnak a cukrokkal. A metionin például kölcsönhatásba lép a cukrokkal, és metionálra bomlik le, olyan anyaggá, amely sült burgonya illatú.

Nyilvánvaló, hogy a fehérjék és a cukrok nem csak a húsban találhatók meg. Ezért a Maillard-reakció más ételek aromájában is szerepet játszik. Például a pékáruk (és egyes rizsfajták) olyan illatúak, mint a 2-acetil-pirrolin, a prolin és a cukrok reakcióterméke. Kis mennyiségben ez az anyag a rántott húsban is előfordul.

A második kémiai folyamat a zsír elszenesedése. A zsírok glicerin és szerves zsírsavak, például sztearinsav, palmitinsav stb. észterei. Hőkezelés során kémiailag aldehidekké alakulnak, mint például hexadekanál, hexanál stb. Érdekes módon a marhasült több aldehidet tartalmaz, mint a csirke és a sertéshús, amitől eltérő ízűek. A jellegzetes bárányszag pedig a 4-metiloktán- és 4-metilnonánsavnak köszönhető.

A harmadik folyamat a zsírok karbonizációs termékei és a Maillard-reakció termékei közötti reakció. Ezek mindenféle alkántiolok, alkilpiridinek, tiofének alkilszármazékai, pirrolok, tiopiránok, tiazolok stb. A bennük lévő alkil rész a zsírkomponensből, a heterociklusos rész pedig a Mayar komponensből származik.

Ezen túlmenően, a hús sütésénél más, aminosavakat érintő reakciók is előfordulnak. Így a cisztein és a glutation a hőkezelés során tritiolánokat és ditiazinokat képez, amelyek szintén jelentősen hozzájárulnak a szag kialakulásához.

A kebab ízét és aromáját nemcsak az aminosavak, cukrok és zsírok bomlástermékei adják, hanem a szén égéstermékei is. Közülük érdemes kiemelni a syringolt (a neve egyébként az orgona latin nevéből, Syringa vulgaris) és a guajakolt - ezek a fában lévő cellulózmolekulák kötőanyaga, a lignin lebontása során keletkeznek. Ezek az anyagok adják a kebabnak (vagy grillsütőnek) jellegzetes füstszagát.

A főzési folyamat több tucat technikai részlete befolyásolja az aromás anyagok arányát a kész kebabban: hőmérséklet, pörkölés időtartama, szén, hús, pác, pácolási idő. És ez egy nagyszerű lehetőség arra, hogy tudományos módszerrel felvértezve magad is megtaláld a saját, optimális grillreceptedet, és esetleg tudományos cikket is írj róla – a kísérleti rész különösen szaftos leírásával.