Ach... co tak pachnie?

Poprzednio był artykuł dla lubiących geografię, dziś nieco dla „zboczeńców”, którzy nie boją się chemii. W umiarkowanych ilościach, oczywiście.

Właściwie każdy produkt spożywczy, czy to roślinny, czy zwierzęcy, zawiera pewną ilość białka. Nawet te z nich, które kompletnie się z białkiem nie kojarzą: masło, truskawki, ziarna kawy – one wszystkie zawierają trochę białka (właśnie dzięki niemu możemy mieć alergię na truskawki i pomarańcze).

Białka to takie wielkie cząsteczki, które są zbudowane z długich łańcuchów aminokwasowych (dokładniej z reszt aminokwasowych). Aminokwasy to składniki białek. Podstawowych aminokwasów jest 20 i one składają się na budowę naszych ciał, a także na budowę komórek roślinnych.

Piszę o tych nieszczęsnych białkach – i tak się cieszcie, że tylko tyle – bo żeby zrozumieć, skąd biorą się aromaty w pieczonych produktach – w tym także w kawie – trzeba nieco się łapać w podstawach. Teraz już będzie przyjemniej.

Przy okazji szkoleń o herbacie opowiadam zawsze o tym, co się dzieje z liśćmi i dlaczego musimy je uparować. Mówię wtedy o utlenianiu, któremu chcemy wtedy zapobiec. I o enzymach, które – podgrzewając liście – wybijamy, by nie przyspieszały nam tegoż utleniania. Takie utlenianie, jakie zachodzi w herbacie (czy innych naruszonych tkankach roślinnych) naturalnie, to rodzaj brązowienia enzymatycznego.

W produktach, które poddajemy działaniu wysokiej temperatury, zachodzi inny rodzaj brązowienia. Jest to – dla odmiany – brązowienie nieenzymatyczne. Enzymy nie grają tu żadnej roli. Reakcji chemicznych tego rodzaju jest kilka.

Łatwo sobie wyobrazić jedną z nich. Gdy podgrzewamy cukier, ulega on karmelizacji. Polega to na odparowaniu wody i tworzeniu się długich cukrowych łańcuchów (polimeryzacja i izomeryzacja). Po trochu, po trochu, osiągamy kolejne stadia takiej reakcji: zwiększenie lepkości, zagęszczenie (gęstość konfitury), a następnie zmiana barwy i zapachu. Oczywiście w surowej (zielonej) kawie są obecne cukry i one podczas palenia kawy karmelizują się. Stąd w kawie takie aromaty jak karmelowy, owocowy, orzechowy, czy maślany.

L. C. Maillard. Na zdjęciu już po odkryciu
reakcji Maillarda. 

Ale istnieje też drugi – nie mniej ważny – rodzaj reakcji brązowienia nieenzymatycznego, dzięki któremu pojawiają się aromaty „cięższe”: roślinne, mięsne, rosołowate, czekoladowe, a nawet warzywne. Są to reakcje Maillarda [czyt. Majarda]. Jest to bardzo ciekawy rodzaj reakcji – złożony i nie do końca jeszcze poznany, choć Louise-Camille Maillard opisał je po raz pierwszy już ponad 100 lat temu. Aromaty związane z tymi reakcjami są znacznie bardziej złożone, niż w przypadku karmelizacji, bo o ile cukry składają się tylko z atomów węgla, tlenu i wodoru, to aminokwasy zawierają także azot i siarkę, przez co cząsteczki zyskują nowe komponenty i możliwości formowania się przestrzennego.

W reakcjach tych biorą udział aminokwasy i cukry zawarte w produktach spożywczych. Reakcje Maillarda przebiegają szybko w wysokiej temperaturze i do większości z nich potrzebna jest spora dawka energii dostarczonej z zewnątrz, doprowadzenia produktu do temparatury powyżej 120°C (i dlatego w gotowanych produktach nie spotka się takich „pieczonych” aromatów). Oczywiście reakcje te zachodzą przy okazji pieczenia, smażenia, a nie tylko prażenia kawy. Reakcja odbywa się trójetapowo i na każdym etapie powstają kolejne grupy związków – ich rodzaj jest uzależniony od substratów, pH środowiska reakcji, temperatury, aktywności wody w produktach.

Produktami reakcji są melanoidyny, czyli ciemne barwniki, ale też szereg rozmaitych związków zapachowych o wielce zróżnicowanej budowie.

Wiele z produktów tych reakcji ma działanie przeciwutleniające, dobroczynne (istnieją dowody nawet na zwalczanie Helicobacter pylori – szczepu bakterii odpowiedzialnego za wrzody żołądka), ale istnieją też takie produkty, które są kojarzone z działaniem wręcz kancerogennym (akrylamid w produktach grillowanych czy wędzonych). Dodać należy, że jeżeli reakcja zachodzi w temperaturze poniżej 180°C, akrylamid nie tworzy się. Im ciemniej i bardziej przemysłowo wypalana kawa, tym potencjalnie więcej w niej akrylamidu. Z kolei na samym początku reakcji cukry są rozkładane do związków o charakterze kwasów (kw. octowy, mlekowy), więc zbyt jasno palona kawa bywa tylko kwaśna.

Podczas palenia kawy zachodzi zatem utrata nie tylko wody z komórek, ale także utrata węglowodanów i białek, które przereagowują tworząc związki barwne i zapachowe. Następuje też – jak pamiętacie – rozpad pewnych związków, np. kofeiny czy kwasu chlorogenowego odpowiedzialnego za cierpkość w kawie.

Najważniejsze jest jednak to, że związki chemiczne, które nie pachną wcale, w wyniku działania temperatury zmieniają się w molekuły pachnące tak pięknie i uwodzicielsko! To trochę jak coś z niczego: na dzień dobry masz coś nijakiego, a dzięki swej wiedzy, wyobraźni i doświadczeniu otrzymujesz coś o odlotowych właściwościach. Fantastyczne!

To było króciutkie objaśnienie „dlaczego kawa pachnie”. W następnym „naukowym” odcinku opowiem o tym, po co w ogóle człowiekowi nos i jak działa.

http://www.food-info.net/

H. McGee „Food and Cooking”, 2004

http://en.wikipedia.org/wiki/Maillard_Reaction