ქიმიაში ათასობით დასახელებული რეაქციაა, მაგრამ მათი უმეტესობა ერისკაცს არაფერს ეუბნება. მაგრამ არის ერთი რეაქცია, რომელიც ყველას კარგად იცნობს და ეს არის მაილარდის რეაქცია. მას ვხვდებით, როცა ვსვამთ არომატულ ყავას, ვჭამთ ახლად გამომცხვარ პურს და შემწვარ სტეიკს. და მაშინაც კი, როცა მეგობრებთან ერთად ლუდს ვსვამთ. მაილარდის ქიმიური რეაქცია ყველაზე „გემრიელია“და სწორედ ის ხდის საჭმელს არომატულს და ლამაზს. და მიუხედავად იმისა, რომ ის ყველგან გვიკრავს - ჰუმუსის, ტორფის, სამკურნალო ტალახის ფორმირებას, მის მაგიაზე სამზარეულოში ვისაუბრებთ.
პირველი სტეიკი და ანთროპოგენეზი
ზოოლოგებმა დიდი ხანია შენიშნეს, რომ დიდი მაიმუნები უპირატესობას ანიჭებენ თერმულად დამუშავებულ საკვებს ნედლეულს. დიახ, და ყველა შინაური ცხოველი სიამოვნებით ჭამს ადამიანის საკვებს. ცეცხლი, შამფურები და ქოთნები დიდი ხანია ადამიანის ცხოვრების განუყოფელი ნაწილია. და სწორედ ამ მომენტიდან დაიწყო ჩვენი ცივილიზაციის კულტურული ფორმირება. Ყველაფრის შემდეგსაკვების თერმულმა დამუშავებამ მკვეთრად გაზარდა საკვების მონელების ეფექტურობა, რაც ჩვენს წინაპრებს უტოვებდა დროს ფიქრისა და სამყაროს შესასწავლად. შეიძლება ითქვას, რომ არა შრომამ გაგვაჩინა გონიერ ადამიანებად, არამედ თბილმა და გემრიელმა თასმა წვნიანმა და შემწვარი სტეიკი ქიმიური მეილარდის რეაქციის წყალობით.
შაქარი, ცხიმი და ცილა ხვდება ტაფაში
საკვები შეიცავს სამ ძირითად კომპონენტს - ცილებს, ცხიმებს და ნახშირწყლებს (შაქარს). ყველა მათგანი მნიშვნელოვანია ადამიანის სიცოცხლისთვის, მაგრამ ეს სტატია ამაზე არ არის საუბარი.
ნახშირწყლებსა და ცხიმებს აქვთ სპეციფიკური C=O კარბონილის ჯგუფები თავიანთ ქიმიურ სტრუქტურაში და მიუხედავად იმისა, რომ მათ აქვთ რთული მოლეკულური სტრუქტურა, ისინი ძირითადად ხაზოვანია. მაგრამ ცილები რთული მოლეკულური ნაერთებია, მათში ამინომჟავების ჯაჭვები ქმნიან რთულ მესამეულ და მეოთხეულ წარმონაქმნებს (გლობულებს). ცილები შეიცავს 20 ამინომჟავას, რომელთაგან 4 (ლიზინი, არგინინი, ტრიპტოფანი, ჰისტიდინი) აქვს თავისუფალი ამინოჯგუფი NH2 და გუანიდინის ჯგუფი C(NH2.)2 რაც მათ ადვილად დაუცველს ხდის.
ეს ნიშნავს, რომ ისინი ადვილად რეაგირებენ შაქრებისა და ცხიმების კარბონილის ჯგუფთან. სწორედ ეს საქაროამინის კონდენსაციის რეაქცია ატარებს მაილარდის სახელს. რეაქცია ერთი პირობით მიმდინარეობს - საჭიროა ტემპერატურა. და ეს არის ზუსტად ის, რაც ხდება ჩვენს ღუმელზე შეწვის, ადუღების ან გამოცხობისას. ეს არის მაილარდის "გემრიელი" ქიმიური რეაქცია, რომელიც ჩვენ გვმართებს კოტლეტებსა და ფუნთუშებზე ოქროს ქერქის გამოჩენას.
ჩახლართული აღმოჩენის ამბავი
მუშაობსცილის სინთეზის გზების შესწავლისას, 1912 წელს, ახალგაზრდა ფრანგმა, ექიმმა და ქიმიკოსმა ლუი კამილ მაიარმა შეურია ამინომჟავები და შაქარი, გაახურა ხსნარები და დააკვირდა რეაქციას. მაილარდმა შენიშნა საცდელ მილში ყავისფერი ნაერთების წარმოქმნა. მაგრამ ეს არ იყო პეპტიდები, არამედ ნივთიერებები, რომლებიც განსაზღვრავენ მზა კერძების ფერსა და სუნს. რა სახის ნივთიერებები წარმოიქმნა რეაქციის დროს, მაილარდმა არ დაადგინა. მან მხოლოდ აღნიშნა მათი მსგავსება ნიადაგის ჰუმინებთან.
მაილარდის რეაქციის პროდუქტების დასადგენად სარელეო რბოლაში მონაწილეობა მიიღეს
მეცნიერებმა S. P. კოსტიჩევი და ვ.ა. ბრწყინვალე პეტერბურგის უნივერსიტეტიდან (1914), რომელიც სწავლობდა საფუარის დუღილს. მაგრამ რეაქციას სახელი არ ჰქვია, რადგან აღმომჩენი აქ არ გაჩერებულა.
1912 წლიდან 1913 წლამდე 30-ზე მეტი პუბლიკაცია და მაილარდის სადოქტორო დისერტაცია „ცილების დაბადება. გლიცეროლისა და შაქრის მოქმედება ამინომჟავებზე, სადაც ავტორმა დაადგინა რამდენიმე ეტაპი ამ ურთიერთქმედების პროცესში.
სამწუხაროა, რომ მეცნიერმა არ მოიპოვა პოპულარობა სიცოცხლის განმავლობაში, ქიმიკოსები დაინტერესდნენ მაილარდის ქიმიური რეაქციით უფრო დეტალურად 1946 წელს. სწორედ მაშინ გამოაქვეყნა ამერიკელმა ქიმიკოსმა ჯონ ჯორჯმა ჟურნალში Agricultural and Food Chemistry სტატია კულინარიაში ამ რეაქციის ეტაპებისა და მნიშვნელობის შესახებ. ეს სტატია მაილარდის რეაქციაზე დღესაც ყველაზე ციტირებული სტატიაა ჟურნალის ისტორიაში.
მაგრამ საქაროამინის კონდენსაცია მაინც ამაყად ატარებს ფრანგი აღმომჩენის სახელს.
პატარა ქიმია უბრალო ენაზე
დღეს ცნობილია, რომ მაილარდის რეაქცია არის თანმიმდევრული და პარალელური რეაქციების კასკადი, რომელიცმოათავსეთ ტაფაში, ქვაბში ან ღუმელში. ეს ყველაფერი იწყება შაქრის (გლუკოზა, საქაროზა და ფრუქტოზა) კონდენსირებით ცილებისა და პეპტიდების პირველადი ამინოჯგუფების მიერ. შედეგად მიღებული ნაერთები განიცდიან გარდაქმნების სერიას, რის შედეგადაც წარმოიქმნება აციკლური, ჰეტეროციკლური, პოლიმერული ნივთიერებები. სწორედ ისინი აქცევენ მაილარდის ქიმიურ რეაქციას "გემრიელს". ისინი შეიძლება იყოს უფერო და ფერადი, სურნელოვანი ან უსიამოვნო სუნით. ყველა დიასახლისმა იცის, რომ ეს მომზადების პირობებზე იქნება დამოკიდებული.
კარამელიზაცია და სტეიკი
მეცნიერი მაილარდის მიერ აღმოჩენილ რეაქციათა კომპლექსს მელანოიდების (ფერადი ნივთიერებების) წარმოქმნით პროდუქტების არაფერმენტულ შეფერილობას უწოდებენ. პროცესის ქიმიური შემადგენლობა რთულია, წარმოიქმნება ასობით ქიმიური ნაერთი, რომელთა უმეტესობა ჯერ კიდევ არ არის გამოვლენილი.
კარამელიზაცია - მარტივი შაქრის ტრანსფორმაცია გაცხელებისას - არ არის მხოლოდ კანფეტი. ეს პროცესი ხდება ხორცის გრილზე და ბოსტნეულის შეწვისას. მიღებული მალტოლი და იზომალტოლი იძლევა გამომცხვარი პურის სუნს, ხოლო 2-H-4-ჰიდროქსი-5-მეთილურეთანს შემწვარი ხორცის სუნი აქვს.
რეაქციის კასკადი იწვევს უფრო და უფრო მეტ მელანოიდების წარმოქმნას და სტეიკზე ქერქი უფრო მუქი ხდება. წყალში მაილარდის რეაქცია უფრო ნელია, მაგრამ ზეთში და ღია ცეცხლზე ის სწრაფად მიმდინარეობს. უბრალოდ ფრთხილად იყავით, რომ ხორცი არ დაწვათ!
მელანოიდები გაჩნდა - რეაქცია გავიდა
ამ ნივთიერებებს, თავისი ბუნებით, არარეგულარული პოლიმერული წარმონაქმნებით, აქვთ ფერიწითელი მუქი ყავისფერიდან. ბევრის სტრუქტურა დღემდე საიდუმლოდ რჩება. ჩვენ დღეში 10 გრამამდე მელანოიდს მოვიხმართ, რომელიც გვხვდება ყავაში, ლუდში, კვასში, ღვინოში, პურში, შემწვარ თევზსა და ხორცში.
მათ წარმოქმნასთან ასოცირდება არომატული ნივთიერებები: ფურფურალი, აცეტალდეჰიდი, ალდეჰიდები, დიაცეტილი და მრავალი სხვა. საკვები ხდება არა მხოლოდ ლამაზი, არამედ სურნელოვანიც.
ზიანი თუ სარგებელი?
შემწვარი საკვების საშიშროების შიში სწორედ მელანოიდების არსებობასთან არის დაკავშირებული. მაშ საზიანოა თუ არა?
დაგროვდა უამრავი მონაცემი მელანოიდების სარგებლიანობის შესახებ, რომლებსაც აქვთ ანტიოქსიდანტური, ანტიბაქტერიული, იმუნომოდულატორული თვისებები. მათ ასევე შეუძლიათ მძიმე ლითონის იონების შებოჭვა.
მაგალითად, ყავაში შემავალი მელანოიდების ანტიმიკრობული ეფექტი დაკავშირებულია წყალბადის ზეჟანგის წარმოქმნასთან მაილარდის რეაქციის დროს. სწორედ ის აფერხებს ბაქტერიების რეპროდუქციას და ზრდას.
მელანოიდები ფართოდ გამოიყენებოდა ხალხურ მედიცინაში უძველესი დროიდან. გახსოვდეთ, ყველა სამკურნალო მცენარეული დეკორქცია ყავისფერია და ეს გამოწვეულია მათში ამ რთული ქიმიური ნაერთების არსებობით.
მელანოიდები არ შეიწოვება ნაწლავებში და ცუდად ექვემდებარება ფერმენტულ გაყოფას. ამრიგად, ისინი ასრულებენ პრებიოტიკების ფუნქციას - დიეტური ბოჭკოების მსგავსად, ასტიმულირებენ ბიფიდობაქტერიების ზრდას ნაწლავში.
ცუდია შემწვარი საკვების ჭამა?
მაგრამ არის ნაკლოვანებებიც. პირველ რიგში, მაილარდის რეაქციის დროს მცირდება ცილების ბიოლოგიური ღირებულება, რომლებიც შეკრულია შაქრებით და ხდება.ნაკლებად ხელმისაწვდომი ჩვენი სხეულის ფერმენტებისთვის. მაგრამ არ ღირს სტეიკის ან ახალი ფუნთუშის არომატი და გემო?
მეორე, ამაღლებულ ტემპერატურაზე (180 °C-ზე ზემოთ) ისინი იშლება. და სწორედ აქ იქმნება ტოქსიკური და კანცეროგენული ნივთიერებები. სწორედ ამ ტემპერატურაზე იწვება ხორცი ტოქსიკური აკრილამიდის წარმოებისთვის. აი, რატომ არ უნდა მოხარშოთ საჭმელი.
