Chemie na jehle: jsou vědci dobří ve vaření grilování

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 03:50

K jakým chemickým přeměnám dochází u kebabu ve všech fázích jeho přípravy.

Příprava kebabu je z pohledu chemika složitý proces, v jehož každé fázi probíhá velké množství jemných a vzájemně souvisejících reakcí. Pokud k věci přistoupíte moudře, recept na dobrý kebab bude srovnatelný s jednotlivými metodami organické syntézy – nebo je dokonce předčí. A stejně jako v plnohodnotném vědeckém experimentu je i při přípravě grilování mnoho detailů, na kterých závisí optimalizace procesu – a tedy i chuť a vůně konečného produktu.

Takže, abyste uvařili kebab, musíte provést dva hlavní kroky: marinovat maso a smažit ho na dřevěném uhlí. Nejprve si ale ujasněme, co to maso je – z hlediska chemie.

Maso

To, čemu říkáme maso a kupujeme v obchodě v přestrojení za vepřové a hovězí, je ve skutečnosti kosterní příčně pruhovaná svalovina zvířat. Pokud ovšem nebudeme uvažovat vnitřnosti, jako je srdce, které se ke grilování nepoužívají. Kromě vlastní svalové tkáně se masem označuje i tuková a pojivová tkáň, která k nim přiléhá.

Svalová tkáň má zvláštní strukturu. Jsme zvyklí, že buňky našeho těla jsou většinou velmi malé, okem neviditelné. Strukturální jednotkou svalu je svalové vlákno - a to je jedna velká buňka dlouhá několik centimetrů a stovky mikrometrů v průměru. Vzniká fúzí tisíců dalších buněk, díky čemuž může být ve svalovém vláknu několik tisíc jader.

Hlavní vlastností svalových vláken je schopnost kontrakce. Takto hýbeme končetinami my (a další zvířata) – a nejen to. Tu zajišťují speciální proteiny – aktin a myozin. Jsou to podlouhlé molekuly, které tvoří dlouhé svazky uvnitř buněk. Pod vlivem vnějších faktorů (nervový impuls) se tyto svazky začnou pohybovat vůči sobě navzájem a táhnou směrem ke středu. Celé vlákno je rozděleno na samostatné články - sarkomery, spojené dohromady.

Kromě toho maso obsahuje velké množství bílkovin elastinu a kolagenu v pojivové tkáni. Jsou z velké části zodpovědné za mechanické vlastnosti masa (houževnatost atd.). Proteinový myoglobin je zodpovědný za barvu masa. Maso je obecně z velké části bílkovinným produktem, ale je v něm samozřejmě dostatek tukových vrstev.

Moření

Maso se marinuje, aby se vyřešilo několik problémů najednou: aby bylo měkčí, dodalo mu další chuť a provedlo se primární antimikrobiální ošetření.

Molekuly kolagenu, které určují tvrdost masa, běžně tvoří pevná vlákna, fibrily. Toto sestavení probíhá pod vlivem vodíkových vazeb – přitažlivosti mezi částečně nabitými (polarizovanými) fragmenty aminokyselin. Úplně stejné vazby vznikají mezi molekulami vody – mezi atomem vodíku jedné molekuly a kyslíkem druhé.

Mnoho marinád je kyselých kvůli přítomnosti kyselin v nich – nejčastěji octové (například ve víně, majonéze nebo octu), citrónové a mléčné. Sójová omáčka a teriyaki omáčka mají také kyselé médium – obsahují velké množství kyseliny pyroglutamové, dále kyseliny jantarové, citrónové, mravenčí a octové.

To znamená, že v marinádách je mnoho vodíkových kationtů, které jsou schopny se vázat na molekuly bílkovin a protonovat je. Tím se mění rozložení nábojů v molekulách a narušuje jemná struktura vodíkových vazeb, což vede ke změně geometrie molekul bílkovin. V důsledku toho dochází k denaturaci bílkovin: kolagenová a aktinová vlákna bobtnají, měknou, kolagen se postupně rozpouští.

Stejného účinku lze dosáhnout i bez použití kyselin. Například některé tropické ovoce, jako je papája a ananas, obsahují enzymy, které štěpí elastin a kolagen na jednotlivé aminokyseliny, a bakteriální a houbové proteázy mohou podobně rozkládat proteiny svalových vláken. Existují fyzikální metody změkčování masa – udržování při tlacích v řádu několika tisíc atmosfér, což vede i k denaturaci bílkovin.

Rychlost marinování závisí také na složení marinády. Například se ukázalo, že přítomnost alkoholu v marinádě urychluje proces marinování. Je to dáno tím, že lipidová membrána buněk se lépe rozpouští v alkoholu než ve vodě. Na zkřehnutí masa hrají roli i různé pomocné látky, jako jsou třísloviny ve víně a pivu.

Stojí za zmínku, že moření ne vždy vede ke změknutí masa. V některých situacích nadměrné marinování (za přítomnosti příliš velkého množství kyseliny nebo alkoholu) ztrácí vodu a stává se příliš tvrdým. Stejného efektu lze dosáhnout i přepečením masa – většina vody z něj pak jednoduše „uletí“.

Druhým nejdůležitějším účinkem je antimikrobiální. Mohou za to ale nejen kyseliny, ale i další složky marinády, například cibule. Různým metodám ničení škodlivých organismů v mase se věnovalo poměrně hodně studií, u jednoho z nejkurióznějších autorů navrhli ke standardnímu schématu marinování masa v pivu přidat zpracování v ultrazvukové lázni.

Nutno podotknout, že druhá fáze vaření šašliku nastartuje syntézu některých karcinogenů – škodlivých látek, které mohou potenciálně způsobit rakovinu. To platí zejména pro produkty zuhelnatělého tuku kapajícího na uhlí. Patří mezi ně benzo[a]pyren a další polyaromatické uhlovodíky.

Další třídou karcinogenů vznikajících při zuhelnatění masa jsou heterocyklické aminy. Tyto látky jsou schopny tvořit komplexy s DNA a ovlivňovat životně důležitou činnost buněk. Jedna studie dokonce zjistila, že dietní příjem benzo[a]pyrenu a riziko kolorektálního adenomu koreluje častou konzumací uzeného nebo grilovaného masa s určitými druhy rakoviny. V souladu s tím se doporučuje co nejvíce omezit používání takových látek. I zde ale může pomoci moření.

Existuje několik studií portugalských a španělských chemiků, které naznačují, že určité typy marinád snižují pravděpodobnost tvorby těchto karcinogenů. Například marinování v tmavém pivu částečně inhibuje vliv pivních marinád na tvorbu polycyklických aromatických uhlovodíků ve vepřovém grilovaném na dřevěném uhlí, tvorbu polyaromatických uhlovodíků a pro snížení podílu vzniklých heterocyklických aminů lze použít marinády na bázi vína, piva, popř. měly by se vybírat i ty, které obsahují čaj. Obecně platí, že vliv marinád na tvorbu polyaromatických uhlovodíků obecně stále není dobře pochopen. Mezi další možné inhibitory patří cibule, česnek, koření a kyselé okurky.

Smažení

Marinování, díky denaturaci většiny bílkovin, výrazně urychluje proces vaření. Tím se zabrání dlouhodobému působení tepla a odpařování příliš velkého množství vody. Spolu s urychlením denaturace bílkovin iniciuje smažení na dřevěném uhlí mnoho dalších chemických procesů v mase.

První z nich je známá Maillardova reakce. Právě ona je zodpovědná za tvorbu silně páchnoucích organických látek, které dodávají smaženému masu zvláštní vůni. Do této reakce vstupují aminokyseliny nacházející se v mase a cukrech. V důsledku toho vznikají komplexní heterocyklické sloučeniny, deriváty furanu, thiofenu, alkylpyridinů a pyrazinů.

Konkrétní chuťový profil pro každý druh masa je jiný, je dán poměrem koncentrací tisíců aromatických látek vzniklých při smažení. V případě smaženého kuřecího a vepřového masa hrají důležitou roli ve vůni kondenzační produkty cysteinu s cukry, jako je 2-methyl-3-furanthiol a jeho dimer, a také 2-furylmethanthiol.

S cukry samozřejmě reagují i jiné aminokyseliny. Methionin například interaguje s cukry a rozkládá se na methion, látku, která voní jako smažené brambory.

Je jasné, že bílkoviny a cukry se nenacházejí pouze v mase. Maillardova reakce proto hraje roli i ve vůni jiných pokrmů. Například pečivo (a některé druhy rýže) voní jako 2-acetylpyrrolin, reakční produkt mezi prolinem a cukry. V malém množství se tato látka vyskytuje i ve smaženém mase.

Druhým chemickým procesem je zuhelnatění tuku. Tuky jsou estery glycerolu a organických mastných kyselin, jako je stearová, palmitová a tak dále. Při tepelném zpracování se chemicky přeměňují na aldehydy, jako je hexadekanal, hexanal a tak dále. Zajímavé je, že hovězí pečeně obsahuje více aldehydů než kuřecí a vepřové maso, díky čemuž chutná jinak. A charakteristickou jehněčí vůni mají na svědomí kyseliny 4-methyloktanová a 4-methylnonanová.

Třetím procesem je reakce mezi produkty karbonizace tuků a produkty Maillardovy reakce. Jsou to všechny druhy alkanthiolů, alkylpyridinů, alkylderivátů thiofenů, pyrrolů, thiopyranů, thiazolů a tak dále. Alkylová část v nich pochází z mastné složky a heterocyklická část z mayarské složky.

Při pečení masa navíc dochází k dalším reakcím zahrnujícím aminokyseliny. Cystein a glutathion tak při tepelné úpravě tvoří trithiolany a dithiaziny, které také významně přispívají k zápachu.

Chuť a vůně kebabu jsou dány nejen produkty rozkladu aminokyselin, cukrů a tuků, ale také produkty spalování uhlí. Mezi nimi stojí za vyzdvihnutí syringol (jeho název mimochodem pochází z latinského názvu pro šeřík Syringa vulgaris) a guajakol – vznikají při rozkladu ligninu, pojiva pro molekuly celulózy ve dřevě. Tyto látky dodávají kebabu (nebo grilu) jeho charakteristickou kouřovou vůni.

Poměr aromatických látek v hotovém kebabu ovlivňují desítky technických detailů procesu vaření: teplota, doba pečení, výběr uhlí, maso, marináda, doba marinování. A to je skvělá příležitost, jak si vyzbrojeni vědeckou metodou sami najít svůj optimální recept na grilování a možná o něm i napsat vědecký článek – s obzvlášť šťavnatým popisem experimentální části.