Քիմիայում կան հազարավոր անվանված ռեակցիաներ, բայց դրանցից շատերը ոչ մի բան չեն ասի աշխարհիկ մարդուն: Բայց կա մեկ արձագանք, որը բոլորին շատ լավ ծանոթ է, և դա Մեյլարդի ռեակցիան է: Դրան հանդիպում ենք, երբ խմում ենք անուշաբույր սուրճ, ուտում թարմ թխած հաց և տապակած սթեյք։ Եվ նույնիսկ երբ ընկերների հետ գարեջուր ենք խմում։ Մեյլարդի քիմիական ռեակցիան ամենից «համեղն» է, և հենց նա է սնունդը դարձնում բուրավետ ու գեղեցիկ։ Եվ չնայած նա մեզ շրջապատում է ամենուր՝ հումուսի, տորֆի, բուժական ցեխի ձևավորում, մենք խոհանոցում կխոսենք նրա կախարդանքի մասին։
Առաջին սթեյք և անթրոպոգենեզ
Կենդանաբանները վաղուց նկատել են, որ մեծ կապիկները գերադասում են ջերմային մշակված սնունդը հումքի փոխարեն: Այո, և բոլոր ընտանի կենդանիները հաճույքով ուտում են մարդու սնունդը: Կրակը, շամփուրներն ու կաթսաները վաղուց դարձել են մարդու կյանքի անբաժանելի մասը։ Եվ հենց այդ պահից էլ սկսվեց մեր քաղաքակրթության մշակութային ձեւավորումը։ Ամենից հետոՍննդի ջերմային մշակումը կտրուկ բարձրացրել է սննդի մարսողության արդյունավետությունը՝ մեր նախնիների համար ժամանակ ազատելով աշխարհը մտածելու և ուսումնասիրելու համար: Կարելի է ասել, որ ոչ թե աշխատուժը մեզ խելամիտ մարդ դարձրեց, այլ տաք ու համեղ ամանով ապուրն ու մի սթեյք՝ տապակված Մեյլարդի քիմիական ռեակցիայի շնորհիվ։
Շաքարը, ճարպը և սպիտակուցը հանդիպում են թավայի մեջ
Սնունդը պարունակում է երեք հիմնական բաղադրիչ՝ սպիտակուցներ, ճարպեր և ածխաջրեր (շաքարներ): Դրանք բոլորը կարևոր են մարդու կյանքի համար, բայց այս հոդվածը դրա մասին չէ։
Ածխաջրերն ու ճարպերն իրենց քիմիական կառուցվածքով ունեն հատուկ C=O կարբոնիլ խմբեր և, չնայած ունեն բարդ մոլեկուլային կառուցվածք, դրանք հիմնականում գծային են: Բայց սպիտակուցները բարդ մոլեկուլային միացություններ են, դրանցում ամինաթթուների շղթաները կազմում են բարդ երրորդական և նույնիսկ չորրորդական կազմավորումներ (գլոբուլներ): Սպիտակուցները պարունակում են 20 ամինաթթուներ, որոնցից 4-ը (լիզին, արգինին, տրիպտոֆան, հիստիդին) ունեն ազատ amino խումբ NH2 և գուանիդին խումբ C(NH2)2, ինչը նրանց հեշտությամբ խոցելի է դարձնում:
Սա նշանակում է, որ դրանք հեշտությամբ արձագանքում են շաքարների և ճարպերի կարբոնիլ խմբի հետ: Հենց այս սախարոամինի խտացման ռեակցիան է կրում Մեյլարդի անունը։ Ռեակցիան ընթանում է մեկ պայմանով՝ ջերմաստիճանը պահանջվում է։ Եվ սա հենց այն է, ինչ տեղի է ունենում մեր վառարանի վրա տապակելիս, եռացնելիս կամ թխելիս: Մեյլարդի «համեղ» քիմիական ռեակցիան է, որը մենք պարտական ենք կոտլետների և բուլկիների վրա ոսկե կեղևի տեսքին:
Խճճված բացահայտումների պատմություն
Աշխատում էՍպիտակուցների սինթեզի ուղիների ուսումնասիրության ընթացքում 1912 թվականին երիտասարդ ֆրանսիացի, բժիշկ և քիմիկոս Լուի Կամիլ Մեյլարը խառնեց ամինաթթուները և շաքարները, տաքացրեց լուծույթները և դիտարկեց ռեակցիան: Մեյլարդը նկատել է շագանակագույն միացությունների առաջացումը փորձանոթում։ Բայց դրանք ոչ թե պեպտիդներ էին, այլ նյութեր, որոնք որոշում են պատրաստի ուտեստների գույնն ու հոտը։ Թե ինչպիսի նյութեր են առաջացել ռեակցիայի ժամանակ, Մեյլարդը չի պարզել։ Նա միայն նշել է նրանց նմանությունը հողային հումիններին:
Գիտնականներ Ս. Պ.-ն մասնակցել է Մեյլարդի ռեակցիայի արտադրանքի որոշման փոխանցավազքին։ Կոստիչևը և Վ. Ա. Փայլուն Պետերբուրգի համալսարանից (1914), ով ուսումնասիրել է խմորիչ խմորումը։ Բայց ռեակցիան անունով չի կոչվում, քանի որ հայտնաբերողը դրանով չի սահմանափակվել։
1912-ից 1913 թվականներին ավելի քան 30 հրապարակումներ և Մեյլարդի դոկտորական ատենախոսություն «Սպիտակուցների ծնունդը. Գլիցերինի և շաքարների ազդեցությունը ամինաթթուների վրա, որտեղ հեղինակը սահմանել է մի քանի փուլ այս փոխազդեցության ընթացքում:
Ափսոս, որ գիտնականը փառք չստացավ իր կենդանության օրոք, քիմիկոսներն ավելի մանրամասն սկսեցին հետաքրքրվել Մեյլարդի քիմիական ռեակցիայով 1946թ. Հենց այդ ժամանակ ամերիկացի քիմիկոս Ջոն Ջորջը հոդված հրապարակեց Journal of Agricultural and Food Chemistry-ում խոհարարության մեջ այս ռեակցիայի փուլերի և նշանակության մասին։ Մեյլարդի արձագանքի մասին այս հոդվածը մինչ օրս ամսագրի պատմության մեջ ամենաշատ մեջբերվող հոդվածն է:
Բայց սախարոամինի խտացումը դեռ հպարտորեն կրում է ֆրանսիացի հայտնագործողի անունը:
Մի փոքր քիմիա պարզ լեզվով
Այսօր հայտնի է, որ Մեյլարդի ռեակցիան հաջորդական և զուգահեռ ռեակցիաների կասկադ է, որը.տեղի է ունենում տապակի մեջ, կաթսայում կամ ջեռոցում: Ամեն ինչ սկսվում է շաքարների (գլյուկոզա, սախարոզա և ֆրուկտոզա) խտացումից՝ սպիտակուցների և պեպտիդների առաջնային ամինո խմբերի կողմից: Ստացված միացությունները ենթարկվում են մի շարք փոխակերպումների, որոնց արդյունքում առաջանում են ացիկլիկ, հետերոցիկլիկ, պոլիմերային նյութեր։ Հենց նրանք են «համեղ» դարձնում Մեյլարդի քիմիական ռեակցիան։ Դրանք կարող են լինել անգույն և գունավոր, բուրավետ կամ տհաճ հոտով։ Յուրաքանչյուր տնային տնտեսուհի գիտի, որ դա կախված է լինելու պատրաստման պայմաններից։
Կարամելիզացիա և սթեյք
Գիտնական Մեյլարդի հայտնաբերած ռեակցիաների համալիրը կոչվում է մելանոիդների (գունավոր նյութեր) առաջացմամբ մթերքների ոչ ֆերմենտային շագանակագույնացում։ Գործընթացի քիմիան բարդ է, առաջանում են հարյուրավոր քիմիական միացություններ, որոնց մեծ մասը դեռևս չի հայտնաբերվել։
Կարամելացում՝ պարզ շաքարների փոխակերպումը տաքացնելիս, միայն կոնֆետ չէ: Այս գործընթացը տեղի է ունենում միսը խորովելու և բանջարեղենը խորովելու ժամանակ: Ստացված մալթոլն ու իզոմալտոլը տալիս են թխած հացի հոտ, իսկ 2-H-4-հիդրօքսի-5-մեթիլուրեթանից տապակած մսի հոտ է գալիս:
Արձագանքների կասկադը հանգեցնում է ավելի ու ավելի շատ մելանոիդների առաջացմանը, և սթեյքի կեղևը դառնում է ավելի մուգ: Ջրի մեջ Մեյլարդի ռեակցիան ավելի դանդաղ է ընթանում, բայց նավթի մեջ և բաց կրակի վրա այն արագ է ընթանում: Պարզապես զգույշ եղեք, որ միսը չայրվի:
Մելանոիդներ են հայտնվել. ռեակցիան անցել է
Այս նյութերը, իրենց բնույթով, անկանոն պոլիմերային գոյացություններով, ունեն գույն.կարմիրից մինչև մուգ շագանակագույն: Շատերի կառուցվածքը առեղծված է մնում մինչ օրս: Մենք օրական օգտագործում ենք մինչև 10 գրամ մելանոիդներ, որոնք առկա են սուրճի, գարեջրի, կվասի, գինու, հացի, տապակած ձկան և մսի մեջ։
Դրանց առաջացման հետ կապված են անուշաբույր նյութերը՝ ֆուրֆուրալը, ացետալդեհիդը, ալդեհիդները, դիացետիլը և շատ ուրիշներ։ Սնունդը դառնում է ոչ միայն գեղեցիկ, այլև բուրավետ։
Վնա՞ս, թե՞ օգուտ
Հենց մելանոիդների առկայության հետ է կապված տապակած մթերքների վտանգի մասին վախերը: Այսպիսով, դրանք վնասակար են, թե ոչ:
Շատ տվյալներ են կուտակվել մելանոիդների օգտակարության մասին, որոնք ունեն հակաօքսիդանտ, հակաբակտերիալ, իմունոմոդուլացնող հատկություն։ Նրանք նաև ունակ են կապելու ծանր մետաղների իոնները։
Օրինակ, սուրճի մեջ պարունակվող մելանոիդների հակամանրէային ազդեցությունը կապված է Մեյլարդի ռեակցիայի ժամանակ ջրածնի պերօքսիդի առաջացման հետ։ Հենց նա է խանգարում բակտերիաների բազմացմանն ու աճին։
Մելանոիդները ժողովրդական բժշկության մեջ լայն կիրառություն են գտել հնագույն ժամանակներից։ Հիշեք, որ բոլոր բուժիչ բույսերի թուրմերը շագանակագույն են, և դա պայմանավորված է դրանցում այս բարդ քիմիական միացությունների առկայությամբ։
Մելանոիդները չեն ներծծվում աղիներում և վատ են ենթարկվում ֆերմենտային ճեղքմանը: Այսպիսով, նրանք կատարում են նախաբիոտիկների ֆունկցիան՝ ինչպես սննդային մանրաթելերը, խթանում են բիֆիդոբակտերիաների աճը աղիքներում։
Տապակած սնունդ ուտելը վա՞տ է։
Բայց կան նաև թերություններ. Նախ, Մեյլարդի ռեակցիայի ժամանակ նվազում է սպիտակուցների կենսաբանական արժեքը, որոնք կապվում են շաքարներով և դառնում.ավելի քիչ հասանելի մեր մարմնի ֆերմենտներին: Բայց չէ՞ որ արժե սթեյքի կամ թարմ բուլկի բույրն ու համը։
Երկրորդ՝ բարձր ջերմաստիճանում (180 °C-ից բարձր) նրանք քայքայվում են։ Եվ հենց այստեղ էլ առաջանում են թունավոր ու քաղցկեղածին նյութեր։ Հենց այս ջերմաստիճաններում է միսը տապակվում՝ թունավոր ակրիլամիդ արտադրելու համար: Ահա, թե ինչու չպետք է չափից շատ եփել ուտելիքը։
