Химию часто сравнивают с приготовлением пищи, только используя более опасные и несъедобные материалы.
Сравнения, честно говоря, очевидны. Оба предполагают преобразование исходных ингредиентов в конечный продукт, который отличается по внешнему виду или химической структуре, будь то кулинарные ингредиенты, такие как мясо или овощи, или химические реагенты с длинными сложными названиями. Оба требуют, чтобы это преобразование проводилось после выполнения определенного набора регламентированных инструкций, которые максимизируют вкус деликатеса или выход - общее количество - образующегося продукта.
Так что да, я полагаю, что можно привести аргумент, что химики — это научные повара.
Но я бы поспорил с расширением этой логики. Мы все химики.
Готов поспорить, что в какой-то момент жизни каждый из нас готовил еду. Но помимо необходимости приготовить питательную еду, задумывались ли мы когда-нибудь о том, что происходит в нашей кастрюле или духовке? Учитывали ли мы детальные и сложные изменения химического состава, которые происходят, когда мы готовим наш воскресный ужин из жареной курицы? Что ж, позвольте мне изменить ваше кулинарное восприятие, поскольку мы понимаем теорию химических экспериментов, которые мы все, виновато или счастливо, проводим ежедневно.
Наблюдение за наукой
Некоторым процесс приготовления пищи может показаться второстепенным, средством достижения цели. Но я полностью наслаждаюсь этим. Мои интересы лежат в области химии повседневных процессов, включая те отдельные химические реакции, которые определяют тонкую грань между кулинарным деликатесом и золой.
Возьмем в качестве примера приготовление куриной грудки и применим научный метод к процессу приготовления. Так начинается (вкусный) эксперимент. Чтобы приготовить курицу, мы должны применить тепло, обычно это занимает около 20-30 минут при температуре 200 ° C в духовке. Теперь, во время приготовления пищи, мы можем сделать ряд наблюдений о происходящих внешних изменениях. Наиболее заметные изменения происходят в цвете и текстуре. Куриная грудка превращается из мягкого резино-розового цвета в сущность с более твердой белой внутренней частью и мягкой золотистой снаружи (явно предполагая, что она не сгорела в какой-то кулинарной ошибке). Хотя это может показаться снисходительным для тех, кто знает, как приготовить курицу и как определить, что она приготовлена, все ли знают, почему пища после приготовления приобретает другой цвет?
Ответ, конечно же, химия. Хотите вы этого или нет, но вы, как подающий надежды повар своего блюда из курицы, только что спровоцировали, проконтролировали и наблюдали за химической реакцией. Или, если быть более точным, каскадную серию реакций Майяра .
Путь к кулинарному мастерству
С точки зрения непрофессионала, реакция Майяра приводит к характерному вкусу и текстуре пищи. Вы когда-нибудь задумывались, почему курица на вкус похожа на курицу, а не на говядину? Что ж, все сводится к конкретным химическим веществам, образующимся во время реакции Майяра. Она участвует не только в приготовлении курицы. Красивая коричневая глазурь вареного мяса, подрумянивание хлеба в тостере, обжаривание кофейных зерен; реакция Майяра составляет неотъемлемую часть всех этих процессов.
Химический процесс назван в честь французского химика Луи-Камиля Майяра, чье первоначальное исследование в 1912 году подробно описало серию реакций. Итак, давайте конкретнее. Реакция Майяра определяет набор химических реакций между аминокислотами и редуцирующими сахарами в присутствии тепла, которые создают новые молекулы, ответственные за характерный вкус, цвет и аромат пищи.
Но эта реакция существует уже тысячи лет, возможно, с момента открытия огня и последующего приготовления мяса. По мере того, как развивалось наше общество, совершенствовалось и наше понимание сложных химических процессов, и теперь мы можем контролировать реакцию с такой точностью, чтобы предотвратить нежелательные побочные реакции и создать идеальную вкусовую смесь, приятную на вкус.
Итак, давайте углубимся в отдельные компоненты реакции Майяра и поймем, что делает каждый компонент важным. Аминокислоты являются строительными блоками жизни и присутствуют во всех продуктах питания. Они являются отдельными строительными блоками более крупных молекул, известных как белки, которые представляют собой большие сложные биологические молекулы, ответственные за ряд жизненных процессов. Существует большое разнообразие белков, причем определенные типы встречаются только в определенных продуктах. Это разнообразие является причиной различных вкусовых молекул, известных как ароматоиды, в пище. Вторым важным компонентом является восстанавливающий сахар, такой как глюкоза. Нагревание сырой пищи инициирует каскад реакций и приводит к образованию множества молекул с различными функциональными группами, включая продукты альдегидов, сложных эфиров и аминов, которые составляют основу ароматоидов. Чем дольше нагревается пища, тем разнообразнее становятся эти вкусовые соединения. Один особенно важный класс молекул известен как альдегиды Штрекера, которые отвечают за вкус кофе, пива и других продуктов.
Но как объяснить изменение цвета? Ближе к концу процесса Майяра образуются соединения, известные как меланоидины. Это длинные полимерные молекулы, действующие как коричневые пигменты, поэтому во время приготовления продукты становятся коричневыми. Это приводит к альтернативному названию реакции Майяра как метода неферментативного подрумянивания. Эта классификация отличает его от ферментативного потемнения, когда ферменты ответственны за потемнение цвета, как, например, в случае потемнения авокадо.
Реакции Майяра производят сотни различных соединений, специфичных для аминокислот и сахаров, присутствующих в сырой пище, и условий, в которых происходит приготовление пищи. Мы можем представить себе несколько примеров этого процесса. Причина, по которой курица на вкус похожа на курицу, а не на говядину, заключается в структуре белка и в том, как эта структура меняется в процессе приготовления. Эта структурная перестройка зависит от температуры, из-за чего процесс проявления вкуса различается в зависимости от процесса приготовления. Различные условия приготовления могут привести к образованию разных молекул и, следовательно, потенциально новых вкусов и текстур.
Нежелательные реакции Майяра
Совершенствование кулинарии зависит от способности найти правильный баланс в реакции Майяра. Готовка, как сказала бы Златовласка, должна быть в самый раз. Все, что обсуждалось до сих пор, включало благоприятную реакцию Майяра. Но это не всегда так. Известно, что чрезмерное приготовление пищи приводит к образованию токсичных побочных продуктов, таких как акриламид или фураны. Акриламид, в частности, представляет собой молекулу, достойную отдельного обсуждения. Исследования на животных, изучающие эффекты акриламида и его метаболита глицидамида, показали, что они генотоксичны, то есть влияют на генетическую информацию, и канцерогенны. 5Поскольку эти молекулы накапливаются в пережаренных или обработанных пищевых продуктах, было несколько сообщений в основных новостях, в которых говорилось о канцерогенных эффектах подгоревших тостов, и это лишь одно из них. Однако, прежде чем мы все примем внезапное решение никогда больше не есть тосты (или, если быть более экстремальным, приготовленную пищу), исследования воздействия акриламида на человека неубедительны.
Мы все химики в душе
Кулинария – это сложный химический процесс. Такая простая задача, как нагревание куриной грудки в духовке, приводит к множеству химических реакций, которые отчетливо меняют вкус и аромат определенных продуктов. Наука о продуктах питания — увлекательная тема, объединяющая области химии и биологии. Но я думаю, теперь вы согласитесь, что в сердце каждой кухни находится хороший повар -химик.