Er zijn duizenden benoemde reacties in de chemie, maar de meeste zullen een leek niets vertellen. Maar er is één reactie die iedereen heel goed kent, en dat is de Maillard-reactie. We komen het tegen als we aromatische koffie drinken, vers gebakken brood en gebakken biefstuk eten. En zelfs als we bier drinken met vrienden. De chemische reactie van Maillard is de meest "heerlijke", en zij is het die het eten geurig en mooi maakt. En hoewel ze ons overal omringt - de vorming van humus, turf, therapeutische modder, zullen we het hebben over haar magie in de keuken.
De eerste biefstuk en antropogenese
Zoölogen merken al lang dat mensapen thermisch verwerkt voedsel verkiezen boven rauw voedsel. Ja, en alle huisdieren eten graag mensenvoer. Vuur, spiesjes en potten zijn al lang een integraal onderdeel van het menselijk leven. En vanaf dat moment begon de culturele vorming van onze beschaving. Ten slottethermische verwerking van voedsel verhoogde de efficiëntie van voedselvertering dramatisch, waardoor onze voorouders tijd vrijmaakten om na te denken en de wereld te verkennen. Het kan gezegd worden dat het niet het werk was dat ons tot een redelijk mens maakte, maar een warme en smakelijke kom soep en een biefstuk gebakken dankzij de chemische Maillard-reactie.
Suiker, vet en eiwit ontmoeten elkaar in de pan
Voedsel bevat drie hoofdcomponenten: eiwitten, vetten en koolhydraten (suikers). Ze zijn allemaal belangrijk voor het menselijk leven, maar daar gaat dit artikel niet over.
Koolhydraten en vetten hebben specifieke C=O-carbonylgroepen in hun chemische structuur en hoewel ze een complexe moleculaire structuur hebben, zijn ze over het algemeen lineair. Maar eiwitten zijn complexe moleculaire verbindingen, de ketens van aminozuren daarin vormen complexe tertiaire en zelfs quaternaire formaties (bolletjes). Eiwitten bevatten 20 aminozuren, waarvan 4 (lysine, arginine, tryptofaan, histidine) vrije aminogroep NH2 en guanidinegroep C(NH2) hebben)2 waardoor ze gemakkelijk kwetsbaar zijn.
Dit betekent dat ze gemakkelijk reageren met de carbonylgroep van suikers en vetten. Het is deze sacharoamine-condensatiereactie die de naam van Maillard draagt. De reactie verloopt onder één voorwaarde - de temperatuur is vereist. En dit is precies wat er op ons fornuis gebeurt tijdens het braden, koken of bakken. Het is de "heerlijke" chemische reactie van Maillard die we te danken hebben aan het verschijnen van een gouden korst op koteletten en broodjes.
Verward ontdekkingsverhaal
Werkenover de studie van eiwitsyntheseroutes, in 1912, mengde een jonge Fransman, arts en chemicus Louis Camille Maillard aminozuren en suikers, verwarmde oplossingen en observeerde de reactie. Maillard zag de vorming van bruine verbindingen in de reageerbuis. Maar dat waren geen peptiden, maar stoffen die de kleur en geur van kant-en-klaarma altijden bepalen. Wat voor stoffen er tijdens de reactie zijn ontstaan, heeft Maillard niet vastgesteld. Hij merkte alleen hun gelijkenis met bodemhumines op.
Wetenschappers S. P. namen deel aan de estafetteloop om de producten van de Maillard-reactie te bepalen. Kostychev en V. A. Brilliant van de Universiteit van Petersburg (1914), die gistfermentatie bestudeerde. Maar de reactie wordt niet bij naam genoemd, omdat de ontdekker daar niet stopte.
Van 1912 tot 1913, meer dan 30 publicaties en het proefschrift van Maillard The Genesis of Proteins. De werking van glycerol en suikers op aminozuren, waarbij de auteur verschillende stadia in de loop van deze interactie heeft vastgesteld.
Het is jammer dat de wetenschapper tijdens zijn leven geen roem verwierf, chemici raakten in 1946 meer in detail geïnteresseerd in de chemische reactie van Maillard. Het was toen dat de Amerikaanse chemicus John George een artikel in de Journal of Agricultural and Food Chemistry publiceerde over de stadia en het belang van deze reactie bij het koken. Dit artikel over de Maillard-reactie is vandaag de dag nog steeds het meest geciteerde artikel in de geschiedenis van het tijdschrift.
Maar sacharoaminecondensatie draagt nog steeds trots de naam van de Franse ontdekker.
Een beetje scheikunde in gewone taal
Vandaag is bekend dat de Maillard-reactie een cascade is van opeenvolgende en parallelle reacties dieplaatsvinden in een koekenpan, pot of oven. Het begint allemaal met de condensatie van suikers (glucose, sucrose en fructose) door de primaire aminogroepen van eiwitten en peptiden. De resulterende verbindingen ondergaan een reeks transformaties, waardoor acyclische, heterocyclische, polymere stoffen worden gevormd. Zij zijn het die de chemische Maillard-reactie "lekker" maken. Ze kunnen kleurloos en gekleurd zijn, geurig of met een onaangename geur. Elke huisvrouw weet dat het afhangt van de voorbereidingsvoorwaarden.
Karamelisatie en biefstuk
Het reactiecomplex dat door de wetenschapper Maillard is ontdekt, wordt niet-enzymatisch bruin worden van producten genoemd met de vorming van melanoïden (gekleurde stoffen). De chemie van het proces is complex, er worden honderden chemische verbindingen gevormd, waarvan de meeste nog niet zijn geïdentificeerd.
Karamelisatie - de transformatie van eenvoudige suikers bij verhitting - is niet alleen snoep. Dit proces vindt plaats bij het grillen van vlees en het braden van groenten. De resulterende m altol en isom altol geven de geur van gebakken brood en 2-H-4-hydroxy-5-methylurethaan ruikt naar gebakken vlees.
De cascade van reacties leidt tot de vorming van steeds meer melanoïden en de korst op de biefstuk wordt donkerder. In water verloopt de Maillard-reactie langzamer, maar in olie en op open vuur verloopt het snel. Pas op dat u het vlees niet verbrandt!
Melanoïden verschenen - de reactie is geslaagd
Deze stoffen, van nature onregelmatige polymere formaties, hebben een kleur vanrood tot donkerbruin. De structuur van velen blijft tot op de dag van vandaag een mysterie. We consumeren tot 10 gram melanoïden per dag, die te vinden zijn in koffie, bier, kwas, wijn, brood, gebakken vis en vlees.
Geassocieerd met hun vorming zijn aromatische stoffen: furfural, acetaldehyde, aldehyden, diacetyl en vele andere. Eten wordt niet alleen mooi, maar ook geurig.
Schade of voordeel?
Het is met de aanwezigheid van melanoïden dat angst voor de gevaren van gefrituurd voedsel wordt geassocieerd. Dus zijn ze schadelijk of niet?
Er zijn veel gegevens verzameld over de voordelen van melanoïden, die antioxiderende, antibacteriële en immunomodulerende eigenschappen hebben. Ze zijn ook in staat om zware metaalionen te binden.
Het antimicrobiële effect van melanoïden in koffie wordt bijvoorbeeld geassocieerd met de vorming van waterstofperoxide tijdens de Maillard-reactie. Zij is het die de reproductie en groei van bacteriën remt.
Melanoïden worden al sinds de oudheid veel gebruikt in de volksgeneeskunde. Onthoud dat alle genezende kruidenafkooksels bruin zijn en dit komt door de aanwezigheid van deze complexe chemische verbindingen erin.
Melanoïden worden niet opgenomen in de darmen en zijn slecht vatbaar voor enzymatische splitsing. Zo vervullen ze de functie van prebiotica - zoals voedingsvezels stimuleren ze de groei van bifidobacteriën in de darm.
Is het slecht om gefrituurd voedsel te eten?
Maar er zijn ook nadelen. Ten eerste wordt tijdens de Maillard-reactie de biologische waarde van eiwitten verminderd, die door suikers worden gebonden en wordenminder toegankelijk voor de enzymen van ons lichaam. Maar is het de geur en smaak van een biefstuk of een vers broodje niet waard?
Ten tweede, bij verhoogde temperaturen (boven 180 °C) ontbinden ze. En hier ontstaan giftige en kankerverwekkende stoffen. Het is bij deze temperaturen dat vlees wordt gebakken om het giftige acrylamide te produceren. Dit is waarom je je eten niet te lang moet koken.
