ziemia
Autor: Krzysztof Orliński | dodano: 2013-06-24
Smak, aromat i… ryzyko

Foto: Lightpoet/Dreamstime.com

Zapach świeżego pieczywa, chrupiąca skórka na pieczeni, aromat palonej kawy… Mmm, same smakowitości! I tylko jeden proces odpowiedzialny za ich powstawanie: reakcja między aminokwasami i cukrami, od nazwiska odkrywcy zwana reakcją Maillarda.

Fenomen brązowienia poddanych obróbce termicznej (smażenie, pieczenie) produktów obserwowano już zapewne podczas pierwszego użycia ognia przez praludzi. Wyjaśniono go jednak dopiero 100 lat temu. Dokonał tego w latach 1912–1913 francuski chemik Louis Camille Maillard (1878–1936). „Wyjaśnienie” jest zresztą określeniem trochę na wyrost, ponieważ obecnie tylko mniej więcej wiemy, co się dzieje w reakcji Maillarda. Powodem jest mnogość substratów mogących brać udział w tej przemianie, a także jej złożoność i wielokierunkowość.

Reakcja Maillarda…

Zachodzi między aminokwasami i pewnymi cukrami prostymi. Produkty kondensacji substratów przechodzą dalsze przemiany, w wyniku których powstaje ostatecznie wiele złożonych związków, charakteryzujących się na ogół wyraźnym smakiem i aromatem. Część z nich ma ciemną barwę – to tzw. melanoidyny, odpowiadające za brązowy kolor ogrzewanych produktów. Dzięki tym wielkocząsteczkowym związkom przyrumieniają się frytki, smażona cebulka, wypieki i pieczyste, ale także przypala się mleko. Uważa się, że niektóre melanoidyny mają własności przeciwutleniaczy, a przez neutralizację wolnych rodników opóźniają procesy starzenia i korzystnie wpływają na kondycję komórek naszego ciała (choć trzeba wspomnieć, że ta zależność jest w ostatnich latach dość mocno kwestionowana – zobacz „wolne rodniki a procesy starzenia”).

Zatem chrupiąca skórka jest nie tylko smaczna, ale być może i zdrowa. Byle tylko nie przesadzić z opiekaniem, ponieważ w mocno przypalonej warstwie powstają wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne o potwierdzonym działaniu rakotwórczym. Za rakotwórczy i neurotoksyczny uznany jest również akrylamid (amid kwasu akrylowego o wzorze CH2CHCONH2), produkt przemian cukrów i jednego z aminokwasów – asparaginy. W znaczących ilościach powstaje on podczas pieczenia i smażenia produktów o dużej zawartości skrobi (np. chipsy, wypieki). Akrylamid i inne pochodne kwasu akrylowego stosuje się też do wytwarzania wielu tworzyw sztucznych, które – ze względu na toksyczne działanie substratów – muszą być z nich dokładnie oczyszczone.

W skład białek wchodzą 22 aminokwasy (do podstawowej dwudziestki dolicza się czasem jeszcze pirolizynę i selenocysteinę). Wiele innych nie buduje protein, lecz bierze udział w różnych szlakach metabolicznych. Z aminokwasami może oddziaływać kilka cukrów prostych (najczęściej występujące to glukoza i fruktoza). Stąd też wynika mnogość możliwych reakcji między tymi związkami. Jak już wspomniałem, na przebieg procesu wpływają liczne inne czynniki: odczyn środowiska (wzrost pH, czyli zmniejszenie kwasowości przyspiesza reakcję; dlatego np. precle trzeba przed upieczeniem zanurzyć na chwilę w roztworze sody), zawartość wody (suche produkty szybciej się zarumienią), dostęp tlenu, czas i temperatura ogrzewania, obecność innych związków. Wszystkie te czynniki dają w konsekwencji pokaźną liczbę możliwych kombinacji. Nic zatem dziwnego, że w reakcji Maillarda jeszcze wiele pozostało do wyjaśnienia. Każdy rodzaj produktów żywnościowych poddanych obróbce termicznej wytwarza swoiste połączenie wartości smakowych i zapachowych.

…w kuchni…

Reakcję Maillarda zalicza się do tzw. nieenzymatycznego brązowienia żywności (w przeciwieństwie do np. zachodzącego pod wpływem enzymów ciemnienia przekrojonych jabłek, ziemniaków czy też niektórych grzybów). Inny rodzaj tego typu przemiany to karmelizacja, czyli zmiana koloru ogrzewanych cukrów. Jednak karmelizacja, mimo podobnego efektu smakowo-zapachowego, różni się od reakcji Maillarda. Wystarczą do niej same cukry, bez obecności produktów białkowych, a ponadto przemiana wymaga wysokiej temperatury, np. dla sacharozy – czyli cukru, którego używamy na co dzień – rozpoczyna się dopiero w 160°C. Reakcja Maillarda zachodzi już w temperaturze pokojowej, choć – jak każdą reakcję chemiczną – znacznie przyspiesza ją ogrzewanie. Podczas przygotowywania żywności obie przemiany zachodzą najczęściej razem, a smak i zapach potraw jest ich wspólnym dziełem (tak jest chociażby w wypadku palonej kawy, popularnych „krówek” czy też piwa, któremu aromat nadaje ogrzewany słód jęczmienny).

Oprócz niewątpliwych walorów kulinarnych, reakcja Maillarda ma również ciemną stronę. Pierwsi zauważyli ją producenci żywności zaniepokojeni niekontrolowanymi zmianami koloru, smaku i zapachu swych wyrobów (co odstraszało potencjalnych konsumentów). Obecnie wiemy już, że w pewnym stopniu można temu niekorzystnemu zjawisku zapobiec lub przynajmniej je spowolnić, stosując np. dodatek kwasów (octowego, cytrynowego czy też askorbinowego – witaminy C) lub słodząc produkty substancjami nieulegającymi reakcji Maillarda (np. sorbitolem). Jednak prawdziwie złowrogie oblicze przemiana ukazuje zupełnie gdzie indziej.

…i w naszym organizmie.

Słodka bułka, chleb z dżemem i słodzona kawa – to niestety pierwsze śniadanie w wielu domach. Wiadomo, poranny pośpiech nie sprzyja długiemu przygotowywaniu posiłku. A i później, gdy dopadnie nas „mały głód”, chętnie sięgamy po słodką przekąskę. I popełniamy wielki błąd! Cukier szybko dostaje się do krwiobiegu, a produkty jego rozpadu – glukoza i fruktoza – zaczynają reagować z białkami naszego organizmu. Oczywiście degeneracja białek zachodzi również naturalnie, a zmienione cząsteczki są usuwane w procesach naprawczych. Problem pojawia się jednak, gdy w reakcję Maillarda wchodzą białka długożyciowe, przeznaczone do nawet wieloletniego funkcjonowania: krystalina w soczewce oka, mielinowe osłonki nerwów, kolagen w membranach nerek. Zmienione przez połączenie z cukrem białko, które utraciło zdolność pełnienia swych funkcji, będzie długo obciążać organizm.

Dowodami na takie skutki reakcji Maillarda są typowe powikłania u cukrzyków: zaćma, nefropatia cukrzycowa (uszkodzenie nerek) i neuropatie (zapalenie nerwów). Również podwyższony poziom cholesterolu i lipidów wraz ze wszystkimi konsekwencjami tego stanu rzeczy (miażdżyca, udary, choroba wieńcowa) wynika z utraty zdolności wychwytywania kwasów tłuszczowych i cholesterolu przez albuminy krwi. I to także w znacznym stopniu spowodowane jest reakcją białek z cukrami. Oczywiście niekorzystne zmiany nie zajdą tak szybko jak podczas smażenia potraw. Ale wieloletnie, powtarzające się działanie cukrów na białka zawsze prowadzi do degeneracji protein.

Nie należy jednak popadać w panikę i całkowicie unikać cukru. Glukoza jest koniecznym do życia składnikiem pożywienia, „paliwem” dla układu nerwowego oraz erytrocytów. Względnie stałe stężenie glukozy we krwi to również niezbędny warunek homeostazy. Niewątpliwie jednak zwiększenie zapadalności na choroby cywilizacyjne następuje wraz ze wzrostem produkcji cukru i jego spożycia. Ludzi starszych, u których zdolność do metabolizowania glukozy ulega upośledzeniu, częściej trapią wymienione dolegliwości. Jednak na to, jak czujemy się w wieku dojrzałym, „pracujemy” całe życie. Warto zatem pamiętać, aby dzień rozpoczynać od wartościowego białkowego posiłku, unikać jedzenia słodkich potraw na czczo, a węglowodany zawsze łączyć z białkami i tłuszczami (nie zapominając o składnikach balastowych zawierających błonnik). Do znanego powiedzenia o słodyczach, które „10 sekund są w ustach, 10 minut w żołądku i 10 lat w biodrach”, dodajmy, że czasem przez całe życie – w zniszczonych białkach naszego organizmu. Dla chwili słodkiej przyjemności naprawdę nie warto ryzykować.   

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 07/2013 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
08/2017
07/2017
Kalendarium
Lipiec
25
W 1984 r. Swietłana Sawicka jako pierwsza kobieta odbyła spacer kosmiczny.
Warto przeczytać
Mechanika kwantowa jest piękną, precyzyjną i logiczną konstrukcją matematyczną, doskonale opisująca Naturę. Z tym że właściwie nikt nie wie, jak należy ją rozumieć.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Krzysztof Orliński | dodano: 2013-06-24
Smak, aromat i… ryzyko

Foto: Lightpoet/Dreamstime.com

Zapach świeżego pieczywa, chrupiąca skórka na pieczeni, aromat palonej kawy… Mmm, same smakowitości! I tylko jeden proces odpowiedzialny za ich powstawanie: reakcja między aminokwasami i cukrami, od nazwiska odkrywcy zwana reakcją Maillarda.

Fenomen brązowienia poddanych obróbce termicznej (smażenie, pieczenie) produktów obserwowano już zapewne podczas pierwszego użycia ognia przez praludzi. Wyjaśniono go jednak dopiero 100 lat temu. Dokonał tego w latach 1912–1913 francuski chemik Louis Camille Maillard (1878–1936). „Wyjaśnienie” jest zresztą określeniem trochę na wyrost, ponieważ obecnie tylko mniej więcej wiemy, co się dzieje w reakcji Maillarda. Powodem jest mnogość substratów mogących brać udział w tej przemianie, a także jej złożoność i wielokierunkowość.

Reakcja Maillarda…

Zachodzi między aminokwasami i pewnymi cukrami prostymi. Produkty kondensacji substratów przechodzą dalsze przemiany, w wyniku których powstaje ostatecznie wiele złożonych związków, charakteryzujących się na ogół wyraźnym smakiem i aromatem. Część z nich ma ciemną barwę – to tzw. melanoidyny, odpowiadające za brązowy kolor ogrzewanych produktów. Dzięki tym wielkocząsteczkowym związkom przyrumieniają się frytki, smażona cebulka, wypieki i pieczyste, ale także przypala się mleko. Uważa się, że niektóre melanoidyny mają własności przeciwutleniaczy, a przez neutralizację wolnych rodników opóźniają procesy starzenia i korzystnie wpływają na kondycję komórek naszego ciała (choć trzeba wspomnieć, że ta zależność jest w ostatnich latach dość mocno kwestionowana – zobacz „wolne rodniki a procesy starzenia”).

Zatem chrupiąca skórka jest nie tylko smaczna, ale być może i zdrowa. Byle tylko nie przesadzić z opiekaniem, ponieważ w mocno przypalonej warstwie powstają wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne o potwierdzonym działaniu rakotwórczym. Za rakotwórczy i neurotoksyczny uznany jest również akrylamid (amid kwasu akrylowego o wzorze CH2CHCONH2), produkt przemian cukrów i jednego z aminokwasów – asparaginy. W znaczących ilościach powstaje on podczas pieczenia i smażenia produktów o dużej zawartości skrobi (np. chipsy, wypieki). Akrylamid i inne pochodne kwasu akrylowego stosuje się też do wytwarzania wielu tworzyw sztucznych, które – ze względu na toksyczne działanie substratów – muszą być z nich dokładnie oczyszczone.

W skład białek wchodzą 22 aminokwasy (do podstawowej dwudziestki dolicza się czasem jeszcze pirolizynę i selenocysteinę). Wiele innych nie buduje protein, lecz bierze udział w różnych szlakach metabolicznych. Z aminokwasami może oddziaływać kilka cukrów prostych (najczęściej występujące to glukoza i fruktoza). Stąd też wynika mnogość możliwych reakcji między tymi związkami. Jak już wspomniałem, na przebieg procesu wpływają liczne inne czynniki: odczyn środowiska (wzrost pH, czyli zmniejszenie kwasowości przyspiesza reakcję; dlatego np. precle trzeba przed upieczeniem zanurzyć na chwilę w roztworze sody), zawartość wody (suche produkty szybciej się zarumienią), dostęp tlenu, czas i temperatura ogrzewania, obecność innych związków. Wszystkie te czynniki dają w konsekwencji pokaźną liczbę możliwych kombinacji. Nic zatem dziwnego, że w reakcji Maillarda jeszcze wiele pozostało do wyjaśnienia. Każdy rodzaj produktów żywnościowych poddanych obróbce termicznej wytwarza swoiste połączenie wartości smakowych i zapachowych.

…w kuchni…

Reakcję Maillarda zalicza się do tzw. nieenzymatycznego brązowienia żywności (w przeciwieństwie do np. zachodzącego pod wpływem enzymów ciemnienia przekrojonych jabłek, ziemniaków czy też niektórych grzybów). Inny rodzaj tego typu przemiany to karmelizacja, czyli zmiana koloru ogrzewanych cukrów. Jednak karmelizacja, mimo podobnego efektu smakowo-zapachowego, różni się od reakcji Maillarda. Wystarczą do niej same cukry, bez obecności produktów białkowych, a ponadto przemiana wymaga wysokiej temperatury, np. dla sacharozy – czyli cukru, którego używamy na co dzień – rozpoczyna się dopiero w 160°C. Reakcja Maillarda zachodzi już w temperaturze pokojowej, choć – jak każdą reakcję chemiczną – znacznie przyspiesza ją ogrzewanie. Podczas przygotowywania żywności obie przemiany zachodzą najczęściej razem, a smak i zapach potraw jest ich wspólnym dziełem (tak jest chociażby w wypadku palonej kawy, popularnych „krówek” czy też piwa, któremu aromat nadaje ogrzewany słód jęczmienny).

Oprócz niewątpliwych walorów kulinarnych, reakcja Maillarda ma również ciemną stronę. Pierwsi zauważyli ją producenci żywności zaniepokojeni niekontrolowanymi zmianami koloru, smaku i zapachu swych wyrobów (co odstraszało potencjalnych konsumentów). Obecnie wiemy już, że w pewnym stopniu można temu niekorzystnemu zjawisku zapobiec lub przynajmniej je spowolnić, stosując np. dodatek kwasów (octowego, cytrynowego czy też askorbinowego – witaminy C) lub słodząc produkty substancjami nieulegającymi reakcji Maillarda (np. sorbitolem). Jednak prawdziwie złowrogie oblicze przemiana ukazuje zupełnie gdzie indziej.

…i w naszym organizmie.

Słodka bułka, chleb z dżemem i słodzona kawa – to niestety pierwsze śniadanie w wielu domach. Wiadomo, poranny pośpiech nie sprzyja długiemu przygotowywaniu posiłku. A i później, gdy dopadnie nas „mały głód”, chętnie sięgamy po słodką przekąskę. I popełniamy wielki błąd! Cukier szybko dostaje się do krwiobiegu, a produkty jego rozpadu – glukoza i fruktoza – zaczynają reagować z białkami naszego organizmu. Oczywiście degeneracja białek zachodzi również naturalnie, a zmienione cząsteczki są usuwane w procesach naprawczych. Problem pojawia się jednak, gdy w reakcję Maillarda wchodzą białka długożyciowe, przeznaczone do nawet wieloletniego funkcjonowania: krystalina w soczewce oka, mielinowe osłonki nerwów, kolagen w membranach nerek. Zmienione przez połączenie z cukrem białko, które utraciło zdolność pełnienia swych funkcji, będzie długo obciążać organizm.

Dowodami na takie skutki reakcji Maillarda są typowe powikłania u cukrzyków: zaćma, nefropatia cukrzycowa (uszkodzenie nerek) i neuropatie (zapalenie nerwów). Również podwyższony poziom cholesterolu i lipidów wraz ze wszystkimi konsekwencjami tego stanu rzeczy (miażdżyca, udary, choroba wieńcowa) wynika z utraty zdolności wychwytywania kwasów tłuszczowych i cholesterolu przez albuminy krwi. I to także w znacznym stopniu spowodowane jest reakcją białek z cukrami. Oczywiście niekorzystne zmiany nie zajdą tak szybko jak podczas smażenia potraw. Ale wieloletnie, powtarzające się działanie cukrów na białka zawsze prowadzi do degeneracji protein.

Nie należy jednak popadać w panikę i całkowicie unikać cukru. Glukoza jest koniecznym do życia składnikiem pożywienia, „paliwem” dla układu nerwowego oraz erytrocytów. Względnie stałe stężenie glukozy we krwi to również niezbędny warunek homeostazy. Niewątpliwie jednak zwiększenie zapadalności na choroby cywilizacyjne następuje wraz ze wzrostem produkcji cukru i jego spożycia. Ludzi starszych, u których zdolność do metabolizowania glukozy ulega upośledzeniu, częściej trapią wymienione dolegliwości. Jednak na to, jak czujemy się w wieku dojrzałym, „pracujemy” całe życie. Warto zatem pamiętać, aby dzień rozpoczynać od wartościowego białkowego posiłku, unikać jedzenia słodkich potraw na czczo, a węglowodany zawsze łączyć z białkami i tłuszczami (nie zapominając o składnikach balastowych zawierających błonnik). Do znanego powiedzenia o słodyczach, które „10 sekund są w ustach, 10 minut w żołądku i 10 lat w biodrach”, dodajmy, że czasem przez całe życie – w zniszczonych białkach naszego organizmu. Dla chwili słodkiej przyjemności naprawdę nie warto ryzykować.