יש אלפי תגובות בכימיה, אבל רובן לא יספרו להדיוט כלום. אבל יש תגובה אחת שכולם מכירים מאוד, והיא תגובת מיילארד. אנחנו נתקלים בזה כשאנחנו שותים קפה ארומטי, אוכלים לחם טרי וסטייק מטוגן. ואפילו כשאנחנו שותים בירה עם חברים. התגובה הכימית של מיילארד היא ה"טעימה" ביותר, והיא זו שהופכת את האוכל לריחוח ויפה. ולמרות שהיא מקיפה אותנו בכל מקום - היווצרות חומוס, כבול, בוץ טיפולי, נדבר על הקסם שלה במטבח.
הסטייק הראשון והאנתרופוגנזה
זואולוגים שמו לב כבר זמן רב שקופי האדם מעדיפים מזון מעובד תרמית על פני מזון גולמי. כן, וכל חיות המחמד שמחות לאכול מזון אנושי. אש, שיפודים וסירים הם כבר מזמן חלק בלתי נפרד מחיי האדם. ומאותו רגע התחילה היווצרות התרבות של הציוויליזציה שלנו. אחרי הכלעיבוד תרמי של מזון הגדיל באופן דרמטי את היעילות של עיכול המזון, ופינה זמן לאבותינו הקדמונים לחשוב ולחקור את העולם. אפשר לומר שלא העבודה היא שהפכה אותנו לאדם סביר, אלא קערת מרק חמימה וטעימה וסטייק מטוגן הודות לתגובת מיילארד הכימית.
סוכר, שומן וחלבון נפגשים במחבת
מזון מכיל שלושה מרכיבים עיקריים - חלבונים, שומנים ופחמימות (סוכרים). כולם חשובים לחיי אדם, אבל המאמר הזה לא עוסק בזה.
לפחמימות ושומנים יש קבוצות C=O קרבוניל ספציפיות במבנה הכימי שלהם, ולמרות שיש להם מבנה מולקולרי מורכב, הם בדרך כלל ליניאריים. אבל חלבונים הם תרכובות מולקולריות מורכבות, שרשראות חומצות האמינו בהן יוצרות תצורות שלישוניות מורכבות ואפילו רבעוניות (כדוריות). חלבונים מכילים 20 חומצות אמינו, ל-4 מהן (ליזין, ארגינין, טריפטופן, היסטידין) יש קבוצת אמינו חופשית NH2 וקבוצת גואנידין C(NH2)2 מה שהופך אותם לפגיעים בקלות.
זה אומר שהם מגיבים בקלות עם קבוצת הקרבוניל של סוכרים ושומנים. תגובת עיבוי סכרומין זו היא הנושאת את שמו של מיילארד. התגובה מתרחשת בתנאי אחד - הטמפרטורה נדרשת. וזה בדיוק מה שקורה על הכיריים שלנו בטיגון, הרתחה או אפייה. זוהי התגובה הכימית ה"טעימה" של מיילארד שאנו חייבים להופעתו של קרום זהוב על קציצות ולחמניות.
סיפור גילוי סבוך
עובדבמהלך חקר מסלולי סינתזת חלבון, בשנת 1912, צרפתי צעיר, רופא וכימאי לואיס קמיל מיילר ערבב חומצות אמינו וסוכרים, חימם תמיסות וצפה בתגובה. מיילרד הבחין בהיווצרות של תרכובות חומות במבחנה. אבל אלה לא היו פפטידים, אלא חומרים שקובעים את הצבע והריח של ארוחות מוכנות. אילו סוגים של חומרים נוצרו במהלך התגובה, מיילארד לא קבע. הוא רק ציין את הדמיון שלהם להומינים באדמה.
Scientists S. P. השתתפו במרוץ השליחים לקביעת תוצרי תגובת מיילארד. קוסטיצ'ב ו-V. A. מבריק מאוניברסיטת פטרבורג (1914), שחקר תסיסת שמרים. אבל התגובה לא נקראת בשמה, כי המגלה לא עצר שם.
משנת 1912 עד 1913, יותר מ-30 פרסומים ועבודת הדוקטורט של מיילארד The Genesis of Proteins. פעולתם של גליצרול וסוכרים על חומצות אמינו, כאשר המחבר קבע מספר שלבים במהלך האינטראקציה הזו.
חבל שהמדען לא זכה לתהילה במהלך חייו, כימאים התעניינו בתגובה הכימית של מיילארד ביתר פירוט ב-1946. זה היה אז שהכימאי האמריקאי ג'ון ג'ורג' פרסם מאמר ב-Journal of Agricultural and Food Chemistry על השלבים והמשמעות של תגובה זו בבישול. מאמר זה על תגובת מיילארד הוא עדיין המאמר המצוטט ביותר בהיסטוריה של כתב העת כיום.
אבל עיבוי סכרומין עדיין נושא בגאווה את שמו של המגלה הצרפתי.
קצת כימיה בשפה פשוטה
היום ידוע שתגובת מיילארד היא מפל של תגובות עוקבות ומקבילותלהתקיים במחבת, בסיר או בתנור. הכל מתחיל עם עיבוי של סוכרים (גלוקוז, סוכרוז ופרוקטוז) על ידי קבוצות האמינו הראשוניות של חלבונים ופפטידים. התרכובות המתקבלות עוברות סדרה של טרנספורמציות, וכתוצאה מכך נוצרים חומרים א-ציקליים, הטרוציקליים, פולימריים. הם אלו שהופכים את תגובת מיילארד הכימית ל"טעימה". הם יכולים להיות חסרי צבע וצבעוניים, ריחניים או בעלי ריח לא נעים. כל עקרת בית יודעת שזה יהיה תלוי בתנאי ההכנה.
קרמליזציה וסטייק
מכלול התגובות שגילה המדען מיילארד נקרא השחמה לא אנזימטית של מוצרים עם היווצרות מלנואידים (חומרים צבעוניים). הכימיה של התהליך מורכבת, נוצרות מאות תרכובות כימיות שרובן עדיין לא זוהו.
קרמליזציה - הפיכת סוכרים פשוטים בחימום - היא לא רק ממתק. תהליך זה מתרחש בעת צליית בשר וצליית ירקות. המלטול והאיזומלטול שנוצרו נותנים ריח של לחם אפוי, ו-2-H-4-hydroxy-5-methylurethane מריח כמו בשר מטוגן.
מפל התגובות מוביל להיווצרות של עוד ועוד מלנואידים והקרום על הסטייק נעשה כהה יותר. במים, תגובת Maillard איטית יותר, אך בשמן ועל אש גלויה היא ממשיכה במהירות. רק תיזהר לא לשרוף את הבשר!
מלנואידים הופיעו - התגובה עברה
לחומרים אלה, מטבעם, תצורות פולימריות לא סדירות, יש צבע מאדום עד חום כהה. המבנה של רבים נותר בגדר תעלומה עד היום. אנו צורכים עד 10 גרם מלנואידים ביום, שנמצאים בקפה, בירה, קוואס, יין, לחם, דגים מטוגנים ובשר.
ליצירתם קשורים חומרים ארומטיים: פורפורל, אצטלדהיד, אלדהידים, דיאצטיל ועוד רבים אחרים. אוכל הופך לא רק יפה, אלא גם ריחני.
פגיעה או תועלת?
נוכחות של מלנואידים קשורה לחששות מפני הסכנות של מזון מטוגן. אז האם הם מזיקים או לא?
נתונים רבים הצטברו על היתרונות של מלנואידים, שהם בעלי תכונות נוגדות חמצון, אנטיבקטריאליות ואימונומודולטוריות. הם גם מסוגלים לקשור יוני מתכת כבדה.
לדוגמה, ההשפעה האנטי-מיקרוביאלית של מלנואידים הכלולים בקפה קשורה להיווצרות מי חמצן במהלך תגובת Maillard. היא זו שמעכבת את הרבייה והצמיחה של חיידקים.
מלנואידים נמצאים בשימוש נרחב ברפואה העממית מאז ימי קדם. זכור, כל מרתחות הצמחים המרפאות חומות וזה נובע מהימצאות התרכובות הכימיות המורכבות הללו בהן.
מלנואידים אינם נספגים במעיים ואינם ניתנים למחשוף אנזימטי בצורה גרועה. לפיכך, הם מבצעים את תפקיד הפרה-ביוטיקה - כמו סיבים תזונתיים, הם ממריצים את הצמיחה של ביפידובקטריה במעי.
האם זה רע לאכול אוכל מטוגן?
אבל יש גם חסרונות. ראשית, במהלך תגובת מיילארד, הערך הביולוגי של חלבונים מופחת, שנקשרים בסוכרים והופכיםפחות נגיש לאנזימים של הגוף שלנו. אבל האם זה לא שווה את הארומה והטעם של סטייק או לחמנייה טרייה?
שנית, בטמפרטורות גבוהות (מעל 180 מעלות צלזיוס) הם מתפרקים. וכאן נוצרים חומרים רעילים ומסרטנים. בטמפרטורות אלו מטוגן בשר כדי לייצר אקרילאמיד רעיל. הנה הסיבה שלא כדאי לבשל יותר מדי את האוכל שלך.
