Chemie aan het spit: zijn wetenschappers goed in barbecueën?

2024 Auteur: Malcolm Clapton | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 04:06

Welke chemische transformaties vinden plaats met de kebab in alle stadia van de bereiding.

Kebabbereiding is vanuit het oogpunt van de chemicus een complex proces, waarbij in elke fase een groot aantal subtiele en onderling samenhangende reacties plaatsvinden. Als je de zaak verstandig benadert, zal het recept voor een goede kebab vergelijkbaar zijn met individuele methoden van organische synthese - of zelfs overtreffen. En, zoals bij een volwaardig wetenschappelijk experiment, zijn er bij de bereiding van een barbecue veel details waarvan de optimalisatie van het proces afhangt - en dus de smaak en het aroma van het eindproduct.

Dus om een kebab te koken, moet je twee hoofdstappen uitvoeren: het vlees marineren en bakken op houtskool. Maar laten we eerst eens kijken wat vlees is - in termen van chemie.

Vlees

Wat we vlees noemen en in de winkel kopen, vermomd als varkensvlees en rundvlees, is eigenlijk de dwarsgestreepte skeletspieren van dieren. Tenzij we natuurlijk geen rekening houden met slachtafval, zoals hart, dat niet voor barbecue wordt gebruikt. Naast het spierweefsel zelf wordt ook het vet- en bindweefsel, dat daaraan grenst, vlees genoemd.

Spierweefsel heeft een merkwaardige structuur. We zijn eraan gewend dat de cellen van ons lichaam meestal erg klein zijn, onzichtbaar voor het oog. De structurele eenheid van een spier is een spiervezel - en dit is één grote cel van enkele centimeters lang en honderden micrometers in diameter. Het wordt gevormd door de fusie van duizenden andere cellen, waardoor er enkele duizenden kernen in de spiervezel kunnen zijn.

De belangrijkste eigenschap van spiervezels is het vermogen om samen te trekken. Dit is hoe wij (en andere dieren) onze ledematen bewegen - en meer. Dit wordt geleverd door speciale eiwitten - actine en myosine. Het zijn langwerpige moleculen die lange bundels in cellen vormen. Onder invloed van externe factoren (zenuwimpuls) beginnen deze bundels ten opzichte van elkaar te bewegen en naar het centrum te trekken. De hele vezel is verdeeld in afzonderlijke schakels - sarcomeren, aan elkaar bevestigd.

Daarnaast bevat vlees grote hoeveelheden van de eiwitten elastine en collageen in het bindweefsel. Ze zijn grotendeels verantwoordelijk voor de mechanische eigenschappen van vlees (taaiheid, enz.). Eiwit myoglobine is verantwoordelijk voor de kleur van vlees. Over het algemeen is vlees voor een groot deel een eiwitproduct, maar er zitten natuurlijk genoeg vetlagen in.

beitsen

Het vlees wordt gemarineerd om meerdere problemen tegelijk op te lossen: om het zachter te maken, om het een extra smaak te geven en om een primaire antimicrobiële behandeling uit te voeren.

Collageenmoleculen, die de hardheid van vlees bepalen, vormen normaal gesproken sterke vezels, fibrillen. Deze assemblage vindt plaats onder invloed van waterstofbruggen - de aantrekking tussen gedeeltelijk geladen (gepolariseerde) aminozuurfragmenten. Precies dezelfde bindingen ontstaan tussen watermoleculen - tussen het waterstofatoom van het ene molecuul en de zuurstof van het andere.

Veel marinades zijn zuur vanwege de aanwezigheid van zuren erin - meestal azijn (bijvoorbeeld in wijn, mayonaise of azijn), citroen en melkzuur. Sojasaus en teriyakisaus hebben ook een zuur medium - ze bevatten een grote hoeveelheid pyroglutaminezuur, evenals barnsteenzuur, citroenzuur, mierenzuur en azijnzuur.

Dit betekent dat er veel waterstofkationen in marinades zitten die zich kunnen binden aan eiwitmoleculen en deze kunnen protoneren. Dit verandert de verdeling van ladingen in moleculen en verstoort de fijne structuur van waterstofbruggen, wat leidt tot een verandering in de geometrie van eiwitmoleculen. Dientengevolge worden eiwitten gedenatureerd: collageen- en actinevezels zwellen op, worden zachter, collageen lost geleidelijk op.

Hetzelfde effect kan worden bereikt zonder het gebruik van zuren. Sommige tropische vruchten, zoals papaja en ananas, bevatten bijvoorbeeld enzymen die elastine en collageen afbreken tot afzonderlijke aminozuren, en bacteriële en schimmelproteasen kunnen op dezelfde manier spiervezeleiwitten afbreken. Er zijn fysieke methoden om vlees zachter te maken - het vasthouden aan drukken in de orde van grootte van enkele duizenden atmosfeer, wat ook leidt tot denaturatie van eiwitten.

De snelheid waarmee vlees wordt gemarineerd is ook afhankelijk van de samenstelling van de marinade. Zo is aangetoond dat de aanwezigheid van alcohol in de marinade het marineerproces versnelt. Dit komt doordat het lipidemembraan van cellen beter oplost in alcohol dan in water. Ook verschillende hulpstoffen, zoals tannines in wijn en bier, spelen een rol bij het mals maken van vlees.

Het is vermeldenswaard dat beitsen niet altijd leidt tot vleesverzachting. In sommige situaties verliest overmatig marineren (in aanwezigheid van te veel zuur of alcohol) water en wordt het te hard. Hetzelfde effect kan worden bereikt door het vlees te gaar te maken - dan zal het meeste water er gewoon "wegvliegen".

Het tweede belangrijkste effect is antimicrobieel. Maar daarvoor zijn niet alleen zuren verantwoordelijk, maar ook andere componenten van de marinade, zoals uien. Er zijn heel wat studies gewijd aan verschillende methoden om schadelijke organismen in vlees te vernietigen; in een van de meest nieuwsgierige auteurs stelden ze voor verwerking in een ultrasoonbad toe te voegen aan het standaardschema voor het marineren van vlees in bier.

Opgemerkt moet worden dat de tweede fase van het koken van sjasliek de synthese van sommige kankerverwekkende stoffen start - schadelijke stoffen die mogelijk kanker kunnen veroorzaken. Dit geldt in het bijzonder voor producten van de verkoling van vet dat op de kolen druipt. Deze omvatten benzo [a] pyreen en andere polyaromatische koolwaterstoffen.

Een andere klasse van kankerverwekkende stoffen die ontstaan door het verkolen van vlees zijn heterocyclische aminen. Deze stoffen kunnen complexen vormen met DNA en beïnvloeden de vitale activiteit van cellen. Eén studie vond zelfs dat de inname van benzo [a] pyreen via de voeding en het risico op colorectaal adenoom de frequente consumptie van gerookt of gegrild vlees correleerden met bepaalde vormen van kanker. Daarom wordt aanbevolen om het gebruik van dergelijke stoffen zoveel mogelijk te verminderen. Maar ook hier kan beitsen helpen.

Er zijn verschillende onderzoeken van Portugese en Spaanse chemici die aangeven dat bepaalde soorten marinades de kans op vorming van deze kankerverwekkende stoffen verkleinen. Marineren in donker bier remt bijvoorbeeld gedeeltelijk het effect van biermarinades op de vorming van polycyclische aromatische koolwaterstoffen in op houtskool gegrild varkensvlees, de vorming van polyaromatische koolwaterstoffen en om het aandeel gevormde heterocyclische aminen te verminderen, marinades op basis van wijn, bier of zelfs die met thee moeten worden gekozen. Over het algemeen is het effect van marinades op de vorming van polyaromatische koolwaterstoffen in het algemeen nog niet goed begrepen. Andere mogelijke remmers zijn uien, knoflook, kruiden en augurken met citroenzuur.

frituren

Marineren, vanwege de denaturatie van de meeste eiwitten, versnelt het kookproces aanzienlijk. Dit voorkomt langdurige blootstelling aan hitte en het verdampen van teveel water. Samen met de versnelling van eiwitdenaturatie initieert het frituren met houtskool vele andere chemische processen in vlees.

De eerste hiervan is de bekende Maillard-reactie. Zij is het die verantwoordelijk is voor de vorming van sterk ruikende organische stoffen, die een speciale geur geven aan gebakken vlees. Aminozuren die in vlees en suikers worden gevonden, komen in deze reactie terecht. Als resultaat worden complexe heterocyclische verbindingen gevormd, derivaten van furan, thiofeen, alkylpyridines en pyrazinen.

Het specifieke smaakprofiel voor elke vleessoort is anders, het wordt bepaald door de verhouding van de concentraties van duizenden geurstoffen die gevormd worden tijdens het frituren. In het geval van gebakken kip en varkensvlees spelen de condensatieproducten van cysteïne met suikers, zoals 2-methyl-3-furaanthiol en zijn dimeer, evenals 2-furylmethaanthiol, een belangrijke rol in het aroma.

Natuurlijk reageren ook andere aminozuren met suikers. Methionine, bijvoorbeeld, interageert met suikers en wordt afgebroken tot methional, een stof die ruikt naar gebakken aardappelen.

Het is duidelijk dat eiwitten en suikers niet alleen in vlees voorkomen. Daarom speelt de Maillard-reactie ook een rol in het aroma van andere gerechten. Bakproducten (en sommige soorten rijst) ruiken bijvoorbeeld naar 2-acetylpyrroline, een reactieproduct tussen proline en suikers. In kleine hoeveelheden komt deze stof ook voor in gebakken vlees.

Het tweede chemische proces is vetverkoling. Vetten zijn esters van glycerol en organische vetzuren zoals stearinezuur, palmitinezuur, enzovoort. Bij warmtebehandeling worden ze chemisch omgezet in aldehyden zoals hexadecanal, hexanal, enzovoort. Interessant is dat rosbief meer aldehyden bevat dan kip en varkensvlees, waardoor ze anders smaken. En de karakteristieke lamsgeur is te danken aan 4-methyloctaanzuur en 4-methylnonaanzuur.

Het derde proces is de reactie tussen de producten van de carbonisatie van vetten en de producten van de Maillard-reactie. Dit zijn allerlei soorten alkaanthiolen, alkylpyridinen, alkylderivaten van thiofenen, pyrrolen, thiopyranen, thiazolen, enzovoort. Het alkyldeel daarin komt voort uit de vetcomponent en het heterocyclische deel uit de Mayar-component.

Bovendien treden bij het braden van vlees andere reacties op met aminozuren. Zo vormen cysteïne en glutathion tijdens warmtebehandeling trithiolanen en dithiazinen, die ook een belangrijke bijdrage leveren aan de geur.

De smaak en het aroma van kebab worden niet alleen bepaald door de afbraakproducten van aminozuren, suikers en vetten, maar ook door de producten van de verbranding van steenkool. Onder hen is het de moeite waard om syringol (de naam komt trouwens van de Latijnse naam voor lila, Syringa vulgaris) en guaiacol te benadrukken - ze worden gevormd tijdens de afbraak van lignine, een bindmiddel voor cellulosemoleculen in hout. Deze stoffen geven de kebab (of barbecue) zijn karakteristieke rookgeur.

Tientallen technische details van het kookproces beïnvloeden de verhouding van aromatische stoffen in de afgewerkte kebab: temperatuur, duur van het braden, keuze van kolen, vlees, marinade, marineertijd. En dit is een geweldige kans om, gewapend met een wetenschappelijke methode, zelf je eigen optimale barbecuerecept te vinden en er misschien zelfs een wetenschappelijk artikel over te schrijven - met een bijzonder sappige beschrijving van het experimentele gedeelte.