Χημεία στο σουβλάκι: οι επιστήμονες είναι καλοί στο να μαγειρεύουν μπάρμπεκιου

2024 Συγγραφέας: Malcolm Clapton | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 03:52

Τι χημικές μεταμορφώσεις συμβαίνουν με το κεμπάπ σε όλα τα στάδια της παρασκευής του.

Η προετοιμασία του κεμπάπ, από τη σκοπιά του χημικού, είναι μια πολύπλοκη διαδικασία, σε κάθε στάδιο της οποίας λαμβάνει χώρα ένας μεγάλος αριθμός λεπτών και αλληλένδετων αντιδράσεων. Εάν προσεγγίσετε το θέμα με σύνεση, η συνταγή για ένα καλό κεμπάπ θα είναι συγκρίσιμη με μεμονωμένες μεθόδους βιολογικής σύνθεσης - ή ακόμα και θα τις ξεπεράσει. Και, όπως σε ένα πλήρες επιστημονικό πείραμα, στην προετοιμασία του μπάρμπεκιου υπάρχουν πολλές λεπτομέρειες από τις οποίες εξαρτάται η βελτιστοποίηση της διαδικασίας - και επομένως η γεύση και το άρωμα του τελικού προϊόντος.

Έτσι, για να μαγειρέψετε ένα κεμπάπ, πρέπει να εκτελέσετε δύο βασικά βήματα: να μαρινάρετε το κρέας και να το τηγανίσετε πάνω στα κάρβουνα. Αλλά πρώτα, ας καταλάβουμε τι είναι το κρέας - από άποψη χημείας.

Κρέας

Αυτό που ονομάζουμε κρέας και αγοράζουμε στο κατάστημα μεταμφιεσμένο σε χοιρινό και βοδινό κρέας είναι στην πραγματικότητα ο σκελετικός γραμμωτός μυς των ζώων. Εκτός βέβαια αν δεν πρόκειται να εξετάσουμε τα παραπροϊόντα, όπως η καρδιά, που δεν χρησιμοποιούνται για μπάρμπεκιου. Εκτός από τον ίδιο τον μυϊκό ιστό, στο κρέας αναφέρεται και ο λιπώδης και συνδετικός ιστός που γειτονεύει με αυτούς.

Ο μυϊκός ιστός έχει μια περίεργη δομή. Έχουμε συνηθίσει στο γεγονός ότι τα κύτταρα του σώματός μας είναι συνήθως πολύ μικρά, αόρατα στο μάτι. Η δομική μονάδα ενός μυός είναι μια μυϊκή ίνα - και αυτό είναι ένα μεγάλο κύτταρο μήκους πολλών εκατοστών και εκατοντάδων μικρομέτρων σε διάμετρο. Σχηματίζεται από τη σύντηξη χιλιάδων άλλων κυττάρων, εξαιτίας των οποίων μπορεί να υπάρχουν αρκετές χιλιάδες πυρήνες στη μυϊκή ίνα.

Η κύρια ιδιότητα των μυϊκών ινών είναι η ικανότητα να συστέλλονται. Έτσι κινούμε εμείς (και άλλα ζώα) τα άκρα μας - και όχι μόνο. Αυτό παρέχεται από ειδικές πρωτεΐνες - ακτίνη και μυοσίνη. Είναι επιμήκη μόρια που σχηματίζουν μακριές δέσμες μέσα στα κύτταρα. Υπό την επίδραση εξωτερικών παραγόντων (νευρική ώθηση), αυτές οι δέσμες αρχίζουν να κινούνται μεταξύ τους, τραβώντας προς το κέντρο. Ολόκληρη η ίνα χωρίζεται σε ξεχωριστούς συνδέσμους - σαρκομέρια, στερεωμένα μεταξύ τους.

Επιπλέον, το κρέας περιέχει μεγάλες ποσότητες από τις πρωτεΐνες ελαστίνη και κολλαγόνο στον συνδετικό ιστό. Ευθύνονται σε μεγάλο βαθμό για τα μηχανικά χαρακτηριστικά του κρέατος (σκληρότητα κ.λπ.). Η πρωτεΐνη μυοσφαιρίνη είναι υπεύθυνη για το χρώμα του κρέατος. Γενικά, το κρέας είναι σε μεγάλο βαθμό προϊόν πρωτεΐνης, αλλά, φυσικά, υπάρχουν αρκετά λιπαρά στρώματα σε αυτό.

Τοξίδευση

Το κρέας μαρινάρεται για να λύσει πολλά προβλήματα ταυτόχρονα: να γίνει πιο μαλακό, να του δώσει πρόσθετη γεύση και να πραγματοποιήσει πρωτογενή αντιμικροβιακή επεξεργασία.

Τα μόρια κολλαγόνου, που καθορίζουν τη σκληρότητα του κρέατος, σχηματίζουν συνήθως ισχυρές ίνες, ινίδια. Αυτή η συναρμολόγηση λαμβάνει χώρα υπό την επίδραση δεσμών υδρογόνου - την έλξη μεταξύ μερικώς φορτισμένων (πολωμένων) θραυσμάτων αμινοξέων. Ακριβώς οι ίδιοι δεσμοί προκύπτουν μεταξύ των μορίων του νερού - μεταξύ του ατόμου υδρογόνου ενός μορίου και του οξυγόνου ενός άλλου.

Πολλές μαρινάδες είναι όξινες λόγω της παρουσίας οξέων σε αυτές - πιο συχνά οξικού (για παράδειγμα, σε κρασί, μαγιονέζα ή ξύδι), λεμόνι και γαλακτικό οξύ. Η σάλτσα σόγιας και η σάλτσα teriyaki έχουν επίσης όξινο μέσο - περιέχουν μεγάλη ποσότητα πυρογλουταμινικού οξέος, καθώς και ηλεκτρικό, κιτρικό, μυρμηκικό και οξικό οξύ.

Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν πολλά κατιόντα υδρογόνου στις μαρινάδες που είναι ικανά να δεσμεύονται με μόρια πρωτεΐνης και να τα πρωτονιώνουν. Αυτό αλλάζει την κατανομή των φορτίων στα μόρια και διαταράσσει τη λεπτή δομή των δεσμών υδρογόνου, γεγονός που οδηγεί σε αλλαγή στη γεωμετρία των μορίων πρωτεΐνης. Ως αποτέλεσμα, οι πρωτεΐνες μετουσιώνονται: οι ίνες κολλαγόνου και ακτίνης διογκώνονται, μαλακώνουν, το κολλαγόνο διαλύεται σταδιακά.

Το ίδιο αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί χωρίς τη χρήση οξέων. Για παράδειγμα, ορισμένα τροπικά φρούτα, όπως η παπάγια και ο ανανάς, περιέχουν ένζυμα που διασπούν την ελαστίνη και το κολλαγόνο σε μεμονωμένα αμινοξέα και οι βακτηριακές και μυκητιακές πρωτεάσες μπορούν παρομοίως να διασπάσουν τις πρωτεΐνες των μυϊκών ινών. Υπάρχουν φυσικές μέθοδοι μαλακώματος του κρέατος - διατήρηση σε πιέσεις της τάξης πολλών χιλιάδων ατμοσφαιρών, γεγονός που οδηγεί επίσης σε μετουσίωση των πρωτεϊνών.

Η ταχύτητα με την οποία μαρινάρεται το κρέας εξαρτάται και από τη σύνθεση της μαρινάδας. Για παράδειγμα, η παρουσία αλκοόλης στη μαρινάδα έχει αποδειχθεί ότι επιταχύνει τη διαδικασία μαριναρίσματος. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η λιπιδική μεμβράνη των κυττάρων διαλύεται καλύτερα στο αλκοόλ παρά στο νερό. Διάφορες βοηθητικές ουσίες, όπως οι τανίνες στο κρασί και στην μπύρα, παίζουν επίσης ρόλο στο τρυφερό κρέας.

Αξίζει να σημειωθεί ότι το τουρσί δεν οδηγεί πάντα σε μαλάκωμα του κρέατος. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το υπερβολικό μαρινάρισμα (παρουσία πολύ οξέος ή αλκοόλ) χάνει νερό και γίνεται πολύ σκληρό. Το ίδιο αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί με το υπερβολικό ψήσιμο του κρέατος - τότε το μεγαλύτερο μέρος του νερού απλά θα "πετάξει μακριά" από αυτό.

Το δεύτερο πιο σημαντικό αποτέλεσμα είναι το αντιμικροβιακό. Δεν ευθύνονται όμως μόνο τα οξέα, αλλά και άλλα συστατικά της μαρινάδας, όπως τα κρεμμύδια. Αρκετές μελέτες έχουν αφιερωθεί σε διάφορες μεθόδους καταστροφής επιβλαβών οργανισμών στο κρέας· σε έναν από τους πιο περίεργους συγγραφείς, πρότειναν να προστεθεί η επεξεργασία σε λουτρό υπερήχων στο τυπικό σχήμα μαριναρίσματος του κρέατος σε μπύρα.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το δεύτερο στάδιο του μαγειρέματος του shashlik ξεκινά τη σύνθεση ορισμένων καρκινογόνων ουσιών - επιβλαβών ουσιών που μπορεί να προκαλέσουν καρκίνο. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τα προϊόντα της απανθράκωσης του λίπους που στάζει στα κάρβουνα. Αυτά περιλαμβάνουν το βενζο [a] πυρένιο και άλλους πολυαρωματικούς υδρογονάνθρακες.

Μια άλλη κατηγορία καρκινογόνων ουσιών που προκύπτουν από την απανθράκωση του κρέατος είναι οι ετεροκυκλικές αμίνες. Αυτές οι ουσίες είναι σε θέση να σχηματίζουν σύμπλοκα με το DNA και να επηρεάζουν τη ζωτική δραστηριότητα των κυττάρων. Μια μελέτη βρήκε μάλιστα ότι η πρόσληψη διαιτητικών βενζο [a] πυρενίου και ο κίνδυνος αδενώματος του παχέος εντέρου συσχετίζουν τη συχνή κατανάλωση καπνιστού ή ψητού κρέατος με ορισμένους καρκίνους. Αντίστοιχα, συνιστάται να μειωθεί όσο το δυνατόν περισσότερο η χρήση τέτοιων ουσιών. Αλλά και εδώ το τουρσί μπορεί να βοηθήσει.

Υπάρχουν αρκετές μελέτες από Πορτογάλους και Ισπανούς χημικούς που δείχνουν ότι ορισμένοι τύποι μαρινάδων μειώνουν την πιθανότητα σχηματισμού αυτών των καρκινογόνων ουσιών. Για παράδειγμα, το μαρινάρισμα σε μαύρη μπύρα αναστέλλει εν μέρει την επίδραση των μαρινάδων μπύρας στον σχηματισμό πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων σε χοιρινό κρέας στη σχάρα, τον σχηματισμό πολυαρωματικών υδρογονανθράκων και για τη μείωση της αναλογίας των ετεροκυκλικών αμινών που σχηματίζονται, μαρινάδες με βάση το κρασί, την μπύρα ή ακόμη και αυτά που περιέχουν τσάι πρέπει να επιλέγονται. Γενικά, η επίδραση των μαρινάδων στον σχηματισμό πολυαρωματικών υδρογονανθράκων γενικά δεν είναι ακόμα καλά κατανοητή. Άλλοι πιθανοί αναστολείς περιλαμβάνουν τα κρεμμύδια, το σκόρδο, τα μπαχαρικά και τα τουρσιά κιτρικού οξέος.

Τηγάνισμα

Το μαρινάρισμα, λόγω της μετουσίωσης των περισσότερων πρωτεϊνών, επιταχύνει σημαντικά τη διαδικασία μαγειρέματος. Έτσι αποφεύγεται η παρατεταμένη έκθεση στη θερμότητα και η εξάτμιση υπερβολικού νερού. Μαζί με την επιτάχυνση της μετουσίωσης των πρωτεϊνών, το τηγάνισμα στα κάρβουνα ξεκινά πολλές άλλες χημικές διεργασίες στο κρέας.

Το πρώτο από αυτά είναι η γνωστή αντίδραση Maillard. Είναι αυτή που είναι υπεύθυνη για το σχηματισμό οργανικών ουσιών με έντονη οσμή, που δίνουν μια ιδιαίτερη μυρωδιά στο τηγανητό κρέας. Τα αμινοξέα που βρίσκονται στο κρέας και τα σάκχαρα εισέρχονται σε αυτήν την αντίδραση. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται σύνθετες ετεροκυκλικές ενώσεις, παράγωγα φουρανίου, θειοφαινίου, αλκυλπυριδινών και πυραζινών.

Το συγκεκριμένο γευστικό προφίλ για κάθε είδος κρέατος είναι διαφορετικό, καθορίζεται από την αναλογία των συγκεντρώσεων χιλιάδων αρωματικών ουσιών που σχηματίζονται κατά το τηγάνισμα. Στην περίπτωση του τηγανητού κοτόπουλου και του χοιρινού, τα προϊόντα συμπύκνωσης της κυστεΐνης με σάκχαρα, όπως η 2-μεθυλ-3-φουρανοθειόλη και το διμερές της, καθώς και η 2-φουρυλομεθανοθειόλη, παίζουν σημαντικό ρόλο στο άρωμα.

Φυσικά και άλλα αμινοξέα αντιδρούν με τα σάκχαρα. Η μεθειονίνη, για παράδειγμα, αλληλεπιδρά με τα σάκχαρα και αποδομείται σε μεθειονική, μια ουσία που μυρίζει σαν τηγανητές πατάτες.

Είναι σαφές ότι πρωτεΐνες και σάκχαρα δεν βρίσκονται μόνο στο κρέας. Επομένως, η αντίδραση Maillard παίζει ρόλο και στο άρωμα άλλων πιάτων. Για παράδειγμα, τα αρτοσκευάσματα (και ορισμένα είδη ρυζιού) μυρίζουν σαν 2-ακετυλοπυρρολίνη, ένα προϊόν αντίδρασης μεταξύ προλίνης και σακχάρων. Σε μικρές ποσότητες, αυτή η ουσία υπάρχει και στο τηγανητό κρέας.

Η δεύτερη χημική διαδικασία είναι η απανθράκωση λίπους. Τα λίπη είναι εστέρες της γλυκερίνης και οργανικών λιπαρών οξέων όπως το στεατικό, το παλμιτικό κ.λπ. Όταν υποβάλλονται σε θερμική επεξεργασία, μετατρέπονται χημικά σε αλδεΰδες όπως δεκαεξανάλη, εξανάλη και ούτω καθεξής. Είναι ενδιαφέρον ότι το ψητό βοδινό κρέας περιέχει περισσότερες αλδεΰδες από το κοτόπουλο και το χοιρινό, γεγονός που τα κάνει να έχουν διαφορετική γεύση. Και η χαρακτηριστική μυρωδιά του αρνιού οφείλεται στα 4-μεθυλοοκτανοϊκά και 4-μεθυλονονανοϊκά οξέα.

Η τρίτη διαδικασία είναι η αντίδραση μεταξύ των προϊόντων της ενανθράκωσης των λιπών και των προϊόντων της αντίδρασης Maillard. Αυτά είναι όλα τα είδη αλκανοθειολών, αλκυλοπυριδινών, αλκυλικών παραγώγων θειοφαινίων, πυρρολών, θειοπυρανών, θειαζολών και ούτω καθεξής. Το αλκυλικό μέρος σε αυτά προέρχεται από το λιπαρό συστατικό και το ετεροκυκλικό μέρος από το συστατικό Mayar.

Επιπλέον, άλλες αντιδράσεις που περιλαμβάνουν αμινοξέα συμβαίνουν κατά το ψήσιμο του κρέατος. Έτσι, η κυστεΐνη και η γλουταθειόνη σχηματίζουν τριθειολάνες και διθειαζίνες κατά τη θερμική επεξεργασία, οι οποίες συμβάλλουν επίσης σημαντικά στην οσμή.

Η γεύση και το άρωμα των κεμπάπ δεν δίνεται μόνο από τα προϊόντα αποσύνθεσης αμινοξέων, σακχάρων και λιπών, αλλά και από τα προϊόντα της καύσης άνθρακα. Μεταξύ αυτών, αξίζει να επισημανθεί η syringol (το όνομά της, παρεμπιπτόντως, προέρχεται από τη λατινική ονομασία για το λιλά, Syringa vulgaris) και το guaiacol - σχηματίζονται κατά τη διάσπαση της λιγνίνης, ενός συνδετικού για μόρια κυτταρίνης στο ξύλο. Αυτές οι ουσίες δίνουν στο κεμπάπ (ή στο μπάρμπεκιου) τη χαρακτηριστική μυρωδιά καπνού.

Δεκάδες τεχνικές λεπτομέρειες της διαδικασίας μαγειρέματος επηρεάζουν την αναλογία των αρωματικών ουσιών στο έτοιμο κεμπάπ: θερμοκρασία, διάρκεια ψησίματος, επιλογή κάρβουνου, κρέας, μαρινάδα, χρόνος μαριναρίσματος. Και αυτή είναι μια εξαιρετική ευκαιρία, οπλισμένοι με μια επιστημονική μέθοδο, να βρείτε τη δική σας βέλτιστη συνταγή για μπάρμπεκιου και, ίσως, ακόμη και να γράψετε ένα επιστημονικό άρθρο για αυτό - με μια ιδιαίτερα ζουμερή περιγραφή του πειραματικού μέρους.