الكيمياء على سيخ: هل العلماء بارعون في طهي الشواء

2024 مؤلف: Malcolm Clapton | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 03:46

ما هي التحولات الكيميائية التي تحدث مع الكباب في جميع مراحل تحضيره.

يعد تحضير الكباب ، من وجهة نظر الكيميائي ، عملية معقدة ، يحدث في كل مرحلة عدد كبير من التفاعلات الدقيقة والمترابطة. إذا تعاملت مع الأمر بحكمة ، فستكون وصفة الكباب الجيد قابلة للمقارنة مع الطرق الفردية للتخليق العضوي - أو حتى تتفوق عليها. وكما هو الحال في تجربة علمية كاملة ، في إعداد الشواء ، هناك العديد من التفاصيل التي يعتمد عليها تحسين العملية - وبالتالي طعم ورائحة المنتج النهائي.

لذلك ، من أجل طهي الكباب ، عليك القيام بخطوتين رئيسيتين: نقع اللحم وقليه على الفحم. لكن أولاً ، دعنا نتعرف على ماهية اللحوم - من حيث الكيمياء.

لحمة

ما نسميه اللحوم ونشتريه في المتجر متنكرا في زي لحم الخنزير ولحم البقر هو في الواقع العضلات الهيكلية المخططة للحيوانات. ما لم ، بالطبع ، لن نفكر في المخلفات ، مثل القلب ، التي لا تستخدم في الشواء. بالإضافة إلى الأنسجة العضلية نفسها ، يُشار أيضًا إلى الأنسجة الدهنية والنسيج الضام ، المجاور لها ، إلى اللحوم.

نسيج العضلات له بنية غريبة. لقد اعتدنا على حقيقة أن خلايا أجسامنا عادة ما تكون صغيرة جدًا وغير مرئية للعين. الوحدة الهيكلية للعضلة هي ألياف عضلية - وهي خلية واحدة كبيرة يبلغ طولها عدة سنتيمترات ويبلغ قطرها مئات الميكرومترات. يتشكل عن طريق اندماج آلاف الخلايا الأخرى ، مما قد يؤدي إلى وجود عدة آلاف من النوى في الألياف العضلية.

الخاصية الرئيسية للألياف العضلية هي القدرة على الانقباض. هذه هي الطريقة التي نحرك بها (والحيوانات الأخرى) أطرافنا - وأكثر من ذلك. يتم توفير ذلك عن طريق بروتينات خاصة - الأكتين والميوسين. إنها جزيئات مستطيلة تشكل حزمًا طويلة داخل الخلايا. تحت تأثير العوامل الخارجية (النبضات العصبية) ، تبدأ هذه الحزم في التحرك بالنسبة لبعضها البعض ، وتسحب نحو المركز. يتم تقسيم الألياف بأكملها إلى روابط منفصلة - قسيم عضلي ، مثبتة معًا.

بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي اللحوم على كميات كبيرة من بروتينات الإيلاستين والكولاجين في النسيج الضام. هم مسؤولون إلى حد كبير عن الخصائص الميكانيكية للحوم (الصلابة ، إلخ). بروتين الميوغلوبين هو المسؤول عن لون اللحوم. بشكل عام ، يعتبر اللحم منتجًا بروتينيًا إلى حد كبير ، ولكن بالطبع هناك طبقات دهنية كافية فيه.

تخليل

يتم نقع اللحم من أجل حل عدة مشاكل في وقت واحد: لجعله أكثر ليونة ، وإضفاء نكهة إضافية عليه ، وإجراء العلاج الأولي بمضادات الميكروبات.

عادة ما تشكل جزيئات الكولاجين ، التي تحدد صلابة اللحم ، أليافًا وأليافًا قوية. يحدث هذا التجمع تحت تأثير الروابط الهيدروجينية - التجاذب بين شظايا الأحماض الأمينية المشحونة جزئيًا (المستقطبة). بالضبط نفس الروابط تنشأ بين جزيئات الماء - بين ذرة الهيدروجين لجزيء واحد والأكسجين في جزيء آخر.

العديد من المخللات حمضية بسبب وجود الأحماض فيها - في الغالب الأسيتيك (على سبيل المثال ، في النبيذ أو المايونيز أو الخل) والليمون وحمض اللاكتيك. تحتوي صلصة الصويا وصلصة الترياكي أيضًا على وسط حمضي - فهي تحتوي على كمية كبيرة من حمض البيروجلوتاميك ، بالإضافة إلى حمض السكسينيك والستريك والفورميك والأسيتيك.

هذا يعني أن هناك العديد من الكاتيونات الهيدروجينية في المخللات القادرة على الارتباط بجزيئات البروتين وبروتوناتها. هذا يغير توزيع الشحنات في الجزيئات ويعطل البنية الدقيقة للروابط الهيدروجينية ، مما يؤدي إلى تغيير في هندسة جزيئات البروتين. نتيجة لذلك ، يتم تغيير طبيعة البروتينات: تتضخم ألياف الكولاجين والأكتين ، وتلين ، ويذوب الكولاجين تدريجياً.

يمكن تحقيق نفس التأثير بدون استخدام الأحماض.على سبيل المثال ، تحتوي بعض الفواكه الاستوائية ، مثل البابايا والأناناس ، على إنزيمات تكسر الإيلاستين والكولاجين إلى أحماض أمينية مفردة ، ويمكن للبروتياز البكتيري والفطري أيضًا أن يكسر بروتينات ألياف العضلات. هناك طرق فيزيائية لتليين اللحوم - الاحتفاظ بضغوط تصل إلى عدة آلاف من الغلاف الجوي ، مما يؤدي أيضًا إلى تمسخ البروتينات.

تعتمد سرعة نقع اللحم أيضًا على تركيبة التتبيلة. على سبيل المثال ، تبين أن وجود الكحول في ماء مالح يسرع من عملية التتبيل. هذا يرجع إلى حقيقة أن الغشاء الدهني للخلايا يذوب في الكحول بشكل أفضل منه في الماء. المواد المساعدة المختلفة ، مثل العفص في النبيذ والبيرة ، تلعب أيضًا دورًا في تطرية اللحوم.

وتجدر الإشارة إلى أن التخليل لا يؤدي دائمًا إلى تليين اللحم. في بعض الحالات ، يفقد النقع المفرط (في حالة وجود الكثير من الحمض أو الكحول) الماء ويصبح قاسيًا جدًا. يمكن تحقيق نفس التأثير من خلال الإفراط في طهي اللحم - فمعظم الماء سوف "يطير" منه ببساطة.

ثاني أهم تأثير هو مضادات الميكروبات. ولكن ليس فقط الأحماض هي المسؤولة عن ذلك ، ولكن أيضًا المكونات الأخرى للتتبيلة ، مثل البصل. تم تكريس الكثير من الدراسات لطرق مختلفة لتدمير الكائنات الحية الضارة في اللحوم ؛ في أحد أكثر المؤلفين فضولًا ، اقترحوا إضافة المعالجة في حمام فوق صوتي إلى المخطط القياسي لتتبيل اللحوم في البيرة.

وتجدر الإشارة إلى أن المرحلة الثانية من طهي الشاشليك تبدأ في تخليق بعض المواد المسببة للسرطان - وهي مواد ضارة يمكن أن تسبب السرطان. وهذا ينطبق بشكل خاص على منتجات تفحم الدهون المتساقطة على الفحم. وهي تشمل بنزو [أ] بيرين وهيدروكربونات أخرى متعددة الحلقات.

فئة أخرى من المواد المسرطنة الناشئة عن تفحم اللحوم هي الأمينات الحلقية غير المتجانسة. هذه المواد قادرة على تكوين معقدات من الحمض النووي وتؤثر على النشاط الحيوي للخلايا. حتى أن إحدى الدراسات وجدت أن تناول البنزو الغذائي [أ] البيرين وخطر الإصابة بالورم الحميد القولوني والمستقيم يربط بين الاستهلاك المتكرر للحوم المدخنة أو المشوية وأنواع معينة من السرطان. وفقًا لذلك ، يوصى بالحد من استخدام هذه المواد قدر الإمكان. لكن التخليل يمكن أن يساعد هنا أيضًا.

هناك العديد من الدراسات التي أجراها الكيميائيون البرتغاليون والإسبان والتي تشير إلى أن أنواعًا معينة من المخللات تقلل من احتمالية تكون هذه المواد المسرطنة. على سبيل المثال ، النقع في بيرة داكنة يثبط جزئيًا تأثير تتبيلات البيرة على تكوين الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في لحم الخنزير المشوي على الفحم ، وتكوين الهيدروكربونات العطرية المتعددة ، وتقليل نسبة الأمينات الحلقية غير المتجانسة المتكونة ، والمخللات القائمة على النبيذ ، والبيرة ، أو حتى تلك التي تحتوي على الشاي يجب أن يتم اختيارها. بشكل عام ، لا يزال تأثير التتبيل على تكوين الهيدروكربونات العطرية المتعددة بشكل عام غير مفهوم جيدًا. تشمل المثبطات المحتملة الأخرى البصل والثوم والتوابل ومخللات حامض الستريك.

القلي

يؤدي النقع ، بسبب تمسخ معظم البروتينات ، إلى تسريع عملية الطهي بشكل كبير. هذا يتجنب التعرض المطول للحرارة وتبخر الكثير من الماء. جنبا إلى جنب مع تسريع تمسخ البروتين ، يبدأ القلي بالفحم بالعديد من العمليات الكيميائية الأخرى في اللحوم.

أولها تفاعل ميلارد المعروف. هي المسؤولة عن تكوين مواد عضوية قوية الرائحة ، والتي تعطي رائحة خاصة للحوم المقلية. تدخل الأحماض الأمينية الموجودة في اللحوم والسكريات في هذا التفاعل. نتيجة لذلك ، تتشكل المركبات الحلقية غير المتجانسة المعقدة ، مشتقات الفوران ، ثيوفين ، ألكيل بيريدينات وبيرازينات.

يختلف شكل النكهة المحدد لكل نوع من أنواع اللحوم ، ويتم تحديده من خلال نسبة تركيزات آلاف المواد العطرية المتكونة أثناء القلي.في حالة الدجاج المقلي ولحم الخنزير ، تلعب منتجات تكثيف السيستين مع السكريات ، مثل 2-ميثيل -3-فورانيثيول وثنائياته ، وكذلك 2-فيوريل ميثانثيول ، دورًا مهمًا في الرائحة.

بالطبع ، تتفاعل الأحماض الأمينية الأخرى أيضًا مع السكريات. يتفاعل الميثيونين ، على سبيل المثال ، مع السكريات ويتحلل إلى مادة ميثيونال ، وهي مادة تنبعث منها رائحة البطاطس المقلية.

من الواضح أن البروتينات والسكريات لا توجد فقط في اللحوم. لذلك ، فإن تفاعل Maillard يلعب دورًا في رائحة الأطباق الأخرى أيضًا. على سبيل المثال ، المخبوزات (وبعض أنواع الأرز) لها رائحة مثل 2-أسيتيل بيرولين ، وهو منتج تفاعل بين البرولين والسكريات. بكميات صغيرة ، توجد هذه المادة أيضًا في اللحوم المقلية.

العملية الكيميائية الثانية هي تفحم الدهون. الدهون هي استرات الجلسرين والأحماض الدهنية العضوية مثل دهني ، نخيل ، وما إلى ذلك. عند معالجتها بالحرارة ، يتم تحويلها كيميائيًا إلى ألدهيدات مثل سداسي عشري ، سداسي ، وما إلى ذلك. ومن المثير للاهتمام أن لحم البقر المشوي يحتوي على كمية أكبر من الألدهيدات مقارنة بالدجاج ولحم الخنزير ، مما يجعل طعمهما مختلفًا. ورائحة الحمل المميزة ترجع إلى 4-ميثيل أوكتانويك و 4-ميثيل نونويك حامض.

العملية الثالثة هي التفاعل بين منتجات كربنة الدهون ونواتج تفاعل ميلارد. هذه هي جميع أنواع alkanethiols ، alkylpyridines ، مشتقات alkyl من thiophenes ، pyrroles ، thiopyrans ، thiazoles ، وما إلى ذلك. ينشأ جزء الألكيل فيها من المكون الدهني ، وينشأ الجزء غير المتجانس من مكون ميار.

بالإضافة إلى ذلك ، تحدث تفاعلات أخرى تشمل الأحماض الأمينية عند تحميص اللحوم. وهكذا ، فإن السيستين والجلوتاثيون يشكلان التريثيولان والديثيازين أثناء المعالجة الحرارية ، مما يساهم أيضًا بشكل كبير في الرائحة.

طعم ورائحة الكباب لا يتم تقديمها فقط من خلال منتجات تحلل الأحماض الأمينية والسكريات والدهون ، ولكن أيضًا من خلال منتجات احتراق الفحم. من بينها ، يجدر تسليط الضوء على سيرينجول (اسمها ، بالمناسبة ، يأتي من الاسم اللاتيني للأرجواني ، Syringa vulgaris) و guaiacol - تتشكل أثناء تفكك اللجنين ، وهو مادة رابطة لجزيئات السليلوز في الخشب. هذه المواد تعطي الكباب (أو الشواء) رائحة دخان مميزة.

تؤثر العشرات من التفاصيل الفنية لعملية الطهي على نسبة المواد العطرية في الكباب النهائي: درجة الحرارة ، ومدة التحميص ، واختيار الفحم ، واللحوم ، والتتبيلة ، ووقت التتبيل. وهذه فرصة عظيمة ، مسلحين بأسلوب علمي ، لإيجاد الوصفة المثالية الخاصة بك للشواء بنفسك ، وربما حتى كتابة مقال علمي عنها - مع وصف مثير للجزء التجريبي بشكل خاص.