เคมีบนไม้เสียบ: นักวิทยาศาสตร์ทำบาร์บีคิวเก่งไหม

2024 ผู้เขียน: Malcolm Clapton | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 04:12

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีใดที่เกิดขึ้นกับเคบับในทุกขั้นตอนของการเตรียม

การเตรียมเคบับจากมุมมองของนักเคมีเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน ซึ่งในแต่ละขั้นตอนจะมีปฏิกิริยาที่ละเอียดอ่อนและสัมพันธ์กันจำนวนมาก หากคุณเข้าใกล้เรื่องนี้อย่างชาญฉลาด สูตรสำหรับเคบับที่ดีจะเทียบได้กับวิธีการสังเคราะห์สารอินทรีย์แต่ละวิธี หรือแม้แต่จะเหนือกว่าสูตรเหล่านั้นด้วยซ้ำ และเช่นเดียวกับในการทดลองทางวิทยาศาสตร์ที่เต็มเปี่ยม ในการเตรียมบาร์บีคิว มีรายละเอียดมากมายที่การปรับให้เหมาะสมของกระบวนการขึ้นอยู่กับ - และด้วยเหตุนี้รสชาติและกลิ่นของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

ดังนั้น ในการทำเคบับ คุณต้องทำสองขั้นตอนหลัก: หมักเนื้อและทอดด้วยถ่าน แต่ก่อนอื่น เรามาดูกันก่อนว่าเนื้อสัตว์คืออะไร - ในแง่ของเคมี

เนื้อ

สิ่งที่เราเรียกว่าเนื้อสัตว์และซื้อในร้านค้าที่ปลอมตัวเป็นหมูและเนื้อวัวนั้นแท้จริงแล้วเป็นกล้ามเนื้อโครงร่างของสัตว์ แน่นอน เราจะไม่พิจารณาเครื่องใน เช่น หัวใจ ที่ไม่ได้ใช้สำหรับบาร์บีคิว นอกจากเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อแล้ว เนื้อเยื่อไขมันและเนื้อเยื่อเกี่ยวพันซึ่งอยู่ติดกับพวกมันยังเรียกว่าเนื้อสัตว์อีกด้วย

เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อมีโครงสร้างที่แปลกประหลาด เราเคยชินกับความจริงที่ว่าเซลล์ในร่างกายของเรามักจะมีขนาดเล็กมากจนมองไม่เห็นด้วยตา หน่วยโครงสร้างของกล้ามเนื้อคือเส้นใยกล้ามเนื้อ และนี่คือเซลล์ขนาดใหญ่หนึ่งเซลล์ยาวหลายเซนติเมตรและมีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายร้อยไมโครเมตร มันเกิดขึ้นจากการรวมตัวของเซลล์อื่น ๆ หลายพันเซลล์ เนื่องจากมีนิวเคลียสหลายพันนิวเคลียสในเส้นใยกล้ามเนื้อ

คุณสมบัติหลักของเส้นใยกล้ามเนื้อคือความสามารถในการหดตัว นี่คือวิธีที่เรา (และสัตว์อื่นๆ) ขยับแขนขา และอื่นๆ นี้มีให้โดยโปรตีนพิเศษ - แอคตินและไมโอซิน พวกมันเป็นโมเลกุลที่ยืดยาวซึ่งก่อตัวเป็นมัดยาวภายในเซลล์ ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอก (แรงกระตุ้นของเส้นประสาท) มัดเหล่านี้เริ่มเคลื่อนที่สัมพันธ์กันโดยดึงเข้าหาศูนย์กลาง เส้นใยทั้งหมดแบ่งออกเป็นลิงค์แยก - sarcomeres ยึดเข้าด้วยกัน

นอกจากนี้ เนื้อสัตว์ยังมีโปรตีนอีลาสตินและคอลลาเจนจำนวนมากในเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน ส่วนใหญ่จะรับผิดชอบต่อลักษณะทางกลของเนื้อ (ความเหนียว ฯลฯ) โปรตีน myoglobin มีหน้าที่รับผิดชอบต่อสีของเนื้อสัตว์ โดยทั่วไป เนื้อสัตว์ส่วนใหญ่เป็นผลิตภัณฑ์โปรตีน แต่แน่นอนว่ามีชั้นไขมันอยู่ในนั้นเพียงพอ

ดอง

หมักเนื้อเพื่อแก้ปัญหาหลายอย่างพร้อมกัน: ทำให้นุ่มขึ้น ให้รสชาติเพิ่มเติม และดำเนินการบำบัดต้านจุลชีพเบื้องต้น

โมเลกุลของคอลลาเจนซึ่งกำหนดความแข็งของเนื้อสัตว์ ปกติจะสร้างเส้นใยที่แข็งแรง เส้นใย การประกอบนี้เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของพันธะไฮโดรเจน - การดึงดูดระหว่างชิ้นส่วนกรดอะมิโนที่มีประจุบางส่วน (โพลาไรซ์) พันธะเดียวกันเกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลของน้ำ - ระหว่างอะตอมไฮโดรเจนของโมเลกุลหนึ่งกับออกซิเจนของอีกโมเลกุลหนึ่ง

น้ำหมักหลายชนิดมีสภาพเป็นกรดเนื่องจากมีกรดอยู่ในนั้น ส่วนใหญ่มักเป็นกรดอะซิติก (เช่น ในไวน์ มายองเนสหรือน้ำส้มสายชู) มะนาวและกรดแลคติก ซอสถั่วเหลืองและซอสเทอริยากิยังมีสารที่เป็นกรด - ประกอบด้วยกรดไพโรกลูตามิกจำนวนมากเช่นเดียวกับกรดซัคซินิก ซิตริก ฟอร์มิก และกรดอะซิติก

ซึ่งหมายความว่ามีไฮโดรเจนไอออนบวกจำนวนมากในน้ำดองที่สามารถจับกับโมเลกุลของโปรตีนและกระตุ้นพวกมันได้ สิ่งนี้จะเปลี่ยนการกระจายของประจุในโมเลกุลและขัดขวางโครงสร้างที่ดีของพันธะไฮโดรเจน ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทางเรขาคณิตของโมเลกุลโปรตีน เป็นผลให้โปรตีนถูกทำให้เสียสภาพ: คอลลาเจนและเส้นใยแอคตินบวม, นุ่ม, คอลลาเจนจะค่อยๆละลาย

สามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้กรดตัวอย่างเช่น ผลไม้เมืองร้อนบางชนิด เช่น มะละกอและสับปะรด มีเอ็นไซม์ที่ย่อยสลายอีลาสตินและคอลลาเจนให้เป็นกรดอะมิโนเดี่ยว และโปรตีเอสจากแบคทีเรียและเชื้อราสามารถทำลายโปรตีนเส้นใยของกล้ามเนื้อได้ในทำนองเดียวกัน มีวิธีการทางกายภาพในการทำให้เนื้อนิ่ม - จับที่แรงกดดันของบรรยากาศหลายพันบรรยากาศซึ่งนำไปสู่การเสียสภาพของโปรตีน

ความเร็วที่หมักเนื้อยังขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของน้ำดอง ตัวอย่างเช่น มีการแสดงแอลกอฮอล์ในน้ำหมักเพื่อเร่งกระบวนการหมัก นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเยื่อหุ้มไขมันของเซลล์ละลายในแอลกอฮอล์ได้ดีกว่าในน้ำ สารเสริมต่างๆ เช่น แทนนินในไวน์และเบียร์ ก็มีบทบาทในการทำให้เนื้อนุ่มเช่นกัน

เป็นที่น่าสังเกตว่าการดองไม่ได้ทำให้เนื้อนิ่มเสมอไป ในบางสถานการณ์ การหมักมากเกินไป (ในที่ที่มีกรดหรือแอลกอฮอล์มากเกินไป) จะสูญเสียน้ำและกลายเป็นน้ำที่แข็งเกินไป ผลเช่นเดียวกันนี้สามารถทำได้โดยการต้มเนื้อมากเกินไป - จากนั้นน้ำส่วนใหญ่จะ "บินหนีไป" จากมัน

ผลกระทบที่สำคัญที่สุดอันดับสองคือสารต้านจุลชีพ แต่กรดไม่เพียงมีหน้าที่รับผิดชอบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนประกอบอื่น ๆ ของน้ำดองเช่นหัวหอม มีการศึกษาจำนวนมากที่ทุ่มเทให้กับวิธีการต่าง ๆ ในการทำลายสิ่งมีชีวิตที่เป็นอันตรายในเนื้อสัตว์ในหนึ่งในผู้เขียนที่อยากรู้อยากเห็นมากที่สุดพวกเขาเสนอให้เพิ่มการประมวลผลในอ่างอัลตราโซนิกในรูปแบบมาตรฐานของการหมักเนื้อในเบียร์

ควรสังเกตว่าขั้นตอนที่สองของการทำอาหาร shashlik เริ่มการสังเคราะห์สารก่อมะเร็งบางชนิด - สารอันตรายที่อาจก่อให้เกิดมะเร็ง โดยเฉพาะกับผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการเผาไหม้ของไขมันที่หยดลงบนถ่าน เหล่านี้รวมถึงเบนโซ [a] pyrene และโพลีอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ

สารก่อมะเร็งอีกประเภทหนึ่งที่เกิดจากการไหม้เกรียมของเนื้อสัตว์คือเฮเทอโรไซคลิกเอมีน สารเหล่านี้สามารถสร้างสารเชิงซ้อนที่มี DNA และส่งผลต่อกิจกรรมที่สำคัญของเซลล์ งานวิจัยชิ้นหนึ่งพบว่าการรับประทานอาหารประเภท Benzo [a] Pyrene Intake and Risk of Colorectal Adenoma สัมพันธ์กับการบริโภคเนื้อที่รมควันหรือย่างบ่อยครั้งกับมะเร็งบางชนิด ดังนั้นจึงแนะนำให้ลดการใช้สารดังกล่าวให้มากที่สุด แต่การดองสามารถช่วยได้เช่นกัน

มีการศึกษาหลายชิ้นโดยนักเคมีชาวโปรตุเกสและสเปนที่ระบุว่าน้ำดองบางประเภทลดโอกาสที่สารก่อมะเร็งเหล่านี้จะก่อตัวขึ้น ตัวอย่างเช่น การหมักในเบียร์ดำบางส่วนยับยั้งผลกระทบของเบียร์หมักต่อการก่อตัวของโพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนในหมูย่างถ่าน การก่อตัวของโพลีอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน และเพื่อลดสัดส่วนของเอมีนเฮเทอโรไซคลิก หมักจากไวน์ เบียร์ หรือ แม้แต่ชาที่ใส่ชาก็ควรเลือก โดยทั่วไป ผลกระทบของการหมักต่อการก่อตัวของโพลิอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนโดยทั่วไปยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดี สารยับยั้งอื่นๆ ที่เป็นไปได้ ได้แก่ หัวหอม กระเทียม เครื่องเทศ และของดองกรดซิตริก

ทอด

การหมักเนื่องจากการเสียสภาพของโปรตีนส่วนใหญ่ ทำให้กระบวนการทำอาหารเร็วขึ้นอย่างมาก เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้โดนความร้อนและการระเหยของน้ำมากเกินไปเป็นเวลานาน นอกจากการเร่งการเสื่อมสภาพของโปรตีนแล้ว การทอดด้วยถ่านยังเริ่มต้นกระบวนการทางเคมีอื่นๆ ในเนื้อสัตว์อีกด้วย

ประการแรกคือปฏิกิริยา Maillard ที่รู้จักกันดี เธอเป็นผู้รับผิดชอบการก่อตัวของสารอินทรีย์ที่มีกลิ่นแรงซึ่งให้กลิ่นพิเศษแก่เนื้อทอด กรดอะมิโนที่พบในเนื้อสัตว์และน้ำตาลเข้าสู่ปฏิกิริยานี้ เป็นผลให้เกิดสารประกอบเฮเทอโรไซคลิกที่ซับซ้อนอนุพันธ์ของฟูแรนไทโอฟีนอัลคิลไพริดีนและไพราซีน

โปรไฟล์รสชาติเฉพาะสำหรับเนื้อสัตว์แต่ละประเภทนั้นแตกต่างกัน โดยพิจารณาจากอัตราส่วนของความเข้มข้นของสารอะโรมาติกนับพันที่เกิดขึ้นระหว่างการทอดในกรณีของไก่ทอดและหมู ผลิตภัณฑ์ควบแน่นของซิสเทอีนกับน้ำตาล เช่น 2-เมทิล-3-ฟูราเนไทออลและไดเมอร์ เช่นเดียวกับ 2-furylmethanethiol มีบทบาทสำคัญในกลิ่นหอม

แน่นอนว่ากรดอะมิโนอื่นๆ ก็ทำปฏิกิริยากับน้ำตาลเช่นกัน ตัวอย่างเช่น เมไทโอนีนจะทำปฏิกิริยากับน้ำตาลและย่อยสลายเป็นเมธอล ซึ่งเป็นสารที่มีกลิ่นคล้ายมันฝรั่งทอด

เป็นที่ชัดเจนว่าโปรตีนและน้ำตาลไม่ได้มีแค่ในเนื้อสัตว์เท่านั้น ดังนั้นปฏิกิริยาของ Maillard จึงมีบทบาทในการให้กลิ่นหอมของอาหารอื่นๆ เช่นกัน ตัวอย่างเช่น ขนมอบ (และข้าวบางชนิด) มีกลิ่นเหมือน 2-acetylpyroline ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาระหว่างโพรลีนกับน้ำตาล ในปริมาณน้อย สารนี้ยังเกิดขึ้นในเนื้อทอด

กระบวนการทางเคมีที่สองคือการเผาไขมัน ไขมันเป็นเอสเทอร์ของกลีเซอรอลและกรดไขมันอินทรีย์ เช่น สเตียริก ปาล์มิติก และอื่นๆ เมื่อผ่านการอบชุบด้วยความร้อน พวกมันจะถูกเปลี่ยนทางเคมีเป็นอัลดีไฮด์ เช่น เฮกซาดีคาแนล เฮกซานอล และอื่นๆ ที่น่าสนใจคือ เนื้อย่างมีอัลดีไฮด์มากกว่าไก่และหมู ซึ่งทำให้รสชาติแตกต่างกัน และกลิ่นเฉพาะของเนื้อแกะนั้นเกิดจากกรด 4-methyloctanoic และ 4-methylnonanoic

กระบวนการที่สามคือปฏิกิริยาระหว่างผลิตภัณฑ์จากคาร์โบไนเซชันของไขมันกับผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาเมลลาร์ด เหล่านี้คืออัลเคนไทออลทุกชนิด อัลคิลไพริดีนส์ อนุพันธ์ของอัลคิลของไธโอฟีน ไพร์โรล ไทโอไพแรน ไทอาโซล และอื่นๆ ส่วนอัลคิลในนั้นเกิดจากองค์ประกอบไขมันและส่วนเฮเทอโรไซคลิกจากส่วนประกอบมายาร์

นอกจากนี้ ปฏิกิริยาอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับกรดอะมิโนจะเกิดขึ้นเมื่อย่างเนื้อ ดังนั้นซิสเทอีนและกลูตาไธโอนจึงก่อตัวเป็นไตรไทโอแลนและไดไทอาซีนระหว่างการอบชุบด้วยความร้อนซึ่งมีส่วนสำคัญต่อกลิ่น

รสชาติและกลิ่นหอมของเคบับไม่เพียงได้รับจากผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของกรดอะมิโน น้ำตาลและไขมันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ถ่านหินด้วย ในหมู่พวกเขามันคุ้มค่าที่จะเน้น syringol (ชื่อของมันมาจากชื่อละตินสำหรับม่วง, Syringa vulgaris) และ guaiacol - พวกมันถูกสร้างขึ้นในระหว่างการสลายของลิกนินซึ่งเป็นสารยึดเกาะสำหรับโมเลกุลเซลลูโลสในไม้ สารเหล่านี้ทำให้เคบับ (หรือบาร์บีคิว) มีกลิ่นควันเฉพาะตัว

รายละเอียดทางเทคนิคหลายสิบข้อของกระบวนการทำอาหารส่งผลต่ออัตราส่วนของสารอะโรมาติกในเคบับที่ทำเสร็จแล้ว: อุณหภูมิ ระยะเวลาในการคั่ว การเลือกใช้ถ่านหิน เนื้อสัตว์ น้ำดอง เวลาหมัก และนี่เป็นโอกาสที่ดีในการค้นหาสูตรบาร์บีคิวที่เหมาะสมที่สุดสำหรับตัวคุณเอง และอาจเขียนบทความทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับเรื่องนี้ด้วยคำอธิบายที่น่าสนใจเป็นพิเศษของส่วนการทดลอง