Сергей Белков (flavorchemist) wrote,
Сергей Белков
flavorchemist

Реакционные ароматизаторы

Ароматизаторы далеко не всегда делаются просто смешиванием 2-5-20 веществ между собой. Иногда реализуются более сложные и интересные подходы. Подробнее можно почитать в новом номере ТрВ.


Версия ниже слегка отличается от опубликованной (выделено курсивом), но совсем чуть-чуть. Плюс добавил картинок.

Химический аромат
Мы привыкли считать, что химические пищевые ароматизаторы, присутствующие практически в каждом магазинном продукте - это изобретение последних десятилетий. Это не совсем так.
Некоторые считают, что «химический» - это антоним слова «натуральный».  Все вокруг нас: воздух, вода, натуральная пища, и даже мы сами, являемся химическими. Состоим из молекул, которые в результате химических взаимодействий могут превращаться в другие молекулы.
Многие твердо убеждены, что «химический» - это нечто вредное, полученное в лаборатории, в противовес «натуральному», полученному в природе, и поэтому обладает другими свойствами. Но свойства вещества зависят исключительно от набора и порядка расположения атомов в составе молекулы, а не от способа их получения, это один из фундаментальных законов природы. Синтез конкретных веществ в клетках живых организмов по сути своей мало отличаются от промышленных методов синтеза. Разница очень часто только в аппаратурном и инженерном оформлении процесса.


Химические ароматизаторы, как смесь душистых веществ, придающих аромат пище, были всегда. Они были до человека, будут и после. Синтезировать ароматизаторы, целенаправленно придавать продуктам новые, до этого неизвестные человеку вкусы, мы научились не сразу.
Это произошло задолго до появления первых цивилизаций. С приручением огня наши предки впервые синтезировали первый в истории искусственный ароматизатор.

Оказалось, что пища, приготовленная на огне, не только дольше хранится и быстрее переваривается, она еще и вкуснее. Неважно, что химическую природу появления новых вкусов мы начали познавать только сейчас. Реакциями, происходящими в процессе нагревания пищи, человечество пользовалось всегда.

От традиций к технологии
С самого своего появления, кулинария, как явление (свойственное абсолютно всем культурам), играла значительную роль в жизни людей. Кулинары давнего и не очень прошлого всегда ценились в обществе. Личные повара королей и вождей революции порой определяли судьбы страны, и все из-за их владения искусством готовить вкусную пищу.
На самом деле, конечно, все имеет под собой научную основу. Любой повар, готовя суп, добавляя в определенной пропорции и подвергая определенным режимам термообработки пищевые продукты по сути своей лишь не очень умелый химик (это не мешает ему быть умелым поваром), проводящий в весьма примитивных условиях кухни простейшие реакции. Те вещества, которые пытаются получить всемирно известные шефы, путем смешивания пищевых ингредиентов, любой химик - синтетик получит гораздо более эффективными методами и с гораздо большими выходами в лаборатории.

Задача получения аромата любого блюда, таким образом, сводится к банальным «определить, какие вещества влияют на аромат», «синтезировать их в лаборатории» и «смешать их вместе». Эта задача действительно достаточно легко решается для получения природных ароматов, таких как «яблоко», или «молоко», но с продуктами термообработки все гораздо сложнее. К примеру, аромат кофе содержит в своем составе более 1 000 душистых веществ, и воспроизводство такого состава становится попросту слишком сложным и нерентабельным.

(г-н Майяр)

100 лет назадЛуи Майяр обнаружил, что если смешать аминокислоты с сахарами и нагреть, то образуется смесь веществ темного цвета. Впрочем, ни современники, ни он сам не оценили значимость этого открытия. Фактически, Майяр и не сделал ничего особенного. Он даже и не подумывал ни о каких ароматизаторах, и тем более о методах их получения. Он опубликовал, если не ошибаюсь 8 работ на эту тему, но нигде даже не приблизился к объяснению проихсходящего. Механизм реакции, до сих пор не претерпевший серьезных изменений (лишь дополнения), был предложен Джоном Ходжем в 1953 году, и это всколыхнуло интерес в отрасли.

(Джон Ходж. Ученый с большой буквы)

Что бы понять, что сделал Ходж, мало оценить сам механизм реакции. Он закончил университет Каназаса в 1940.
Это был 1953 год. До первых хроматографов, с помощью которых можно было легко идентифицировать продукты реакции с строить теории, было еще далеко. Еще не было Мартина Лютера Кинга. Ходж - все таки не белый человек, и выражаясь современным языком, афроамериканец. Тогда его, частенько называли совсем иначе. Тем не менее, этот человек сделал для нашей пищевой науки столько, что всяким еделевым и не снилось.

Фактически реакции, ныне известной как реакция Майяра, следовало дать имя Ходжа.

(схема Ходжа, как она была опубликована в далеком 1953)

Сегодня ясно, что наблюдавшиеся Майяром эффекты лежат в основе огромного количества явлений, одно из которых мы получили в подарок от неизвестного первооткрывателя огня и можем наблюдать каждый день на нашей кухне – приготовление вкусной, ароматной пищи. Реакция Майяра – это целый набор огромного количества взаимосвязанных химических превращений. Продукты этих реакций вступают во взаимодействие между собой и с исходными веществами, и, как следствие, образуется неисчислимое количество веществ разной природы. Смесь этих веществ и лежит в основе вкуса и аромата так любимых нам кофе, шоколада, мяса, хлеба и многого другого.
Как можно объяснить, что сырое мясо пахнет по-своему, жареное и вареное пахнут по-своему и совсем по-другому? Если говорить простым, школьным языком химии, то механизм появления аромата можно описать следующим образом:
1. В сыром мясе существуют некоторые вещества, которые при нагревании могут реагировать друг с другом.
2. Возможных механизмов взаимодействия много, скорость накопления разных возможных продуктов зависит от условий приготовления мяса, таких как температура, кислотность, время процесса.
3. Конечный вкус и аромат продукта определяется соотношением накопленных продуктов реакции Майяра.
Технически, имея достаточный интерес, становится возможным смоделировать процесс в лаборатории. Все что для этого нужно – это определить, какие же вещества в каких реакциях принимают участие, уточнить механизмы и кинетику реакций. Примерно так все и происходит. Пусть пока еще не существует подробной модели реакции Майара (уж очень сложна), но ее основные механизмы установлены, и давно используются в пищевой промышленности.

Современные реакционные ароматизаторы
Характерно, что первое внедрение реакции Майяра в промышленности, можно даже сказать синтез первого промышленного реакционного ароматизатора, было осуществлено, когда Майяру было всего 7 лет, и он не помышлял ни о каких исследованиях.  В 1885 году на рынке появились продукты, разработанные Джулиусом Магги.

(г-н Магги)

 Имя этого предпринимателя мы до сих пор можем видеть на полках магазинов в названиях продуктов быстрого приготовления и бульонных кубиках. Да, торговая марка «Магги» не несет в себе ничего магического, это фамилия человека, совершившего маленькую революции в пищевой промышленности. (Мне, кстати, посчастливилось два дня провести на том самом заводе, где родилась пищевая промышленность в том виде, в котором знаем ее мы. Сейчас территория принадлежит самой сильной в мире ароматизаторов компании, но еще пару лет назад знаменитые продукты там выпускались.)


Производство современного технологического, или, другими словами, реакционного ароматизатора, в промышленности происходит примерно так же, как на кухне модного повара.
В реактор (на кухне - кастрюлю) загружаются необходимые компоненты: воду, аминокислоты, сахара, растительные и животные белки и белковые гидролизаты, жиры, витамины, некоторые другие компоненты (на кухне - продукты питания, содержащие эти вещества). Реактор нагревается в течение четко определенного количества времени. На выходе мы имеем готовый ароматизатор. Высушив его тем или иным способом, мы можем использовать его для придания аромата чипсам, лапше быстрого приготовления, бульонным кубикам и многому другому. В составе этого ароматизатора будет точно такой же набор веществ, который содержится в натуральном продукте. Все, что мы сделали – заменили примитивный кухонный реактор - кастрюлю на профессиональный промышленный. Точно так же, как в свое время сковородки и горшочки для запекания вытеснили вертел, на котором жарили на костре мясо наши давние предки.


Необходимые пояснения для людей, далеких от химии.
Есть набор веществ, которые вступают в реакцию Майяра. Каждое вещество может вступать в реакцию с одним или несколькими другими. В каждой из этих реакций может образовываться одно или несколько новых веществ, которые могут реагировать между собой, с исходными веществами, или с продуктами других реакций. В результате образуется огромное количество веществ, совокупность которых определяет аромат и цвет продукта. Сколько - например в кофе таких веществ определено больше 1000, и еще немало предстоит определить.
На скорость каждой из огромного количества превращения влияет температура, кислотность, время, и разумеется состав смеси. Возможных вариантов технологических процессов может быть много, именно поэтому никогда не получится два раза одинаково зажарить курицу. Именно поэтому очень трудно одинаково обжарить кофе, и кофе-хаусы платят нехилые деньги специалистам по подбору блендов.
Поэтому сделать такой ароматизатор - исключительно увлекательное занятие, а по составу он не просто "идентичен натуральному", он и получен в  результате тех же процессов, что происходят у нас на кухне,


 Фактически мы моделируем давно существующий привычный традиционный процесс. Просто наша технология дешевле, эффективнее, экологически чище и лучше. Почему?
- Невозможно приготовить два раза два абсолютно одинаковых блюда, потому что малейшие изменения в химическом составе продуктов (вы никогда не найдете двух одинаковых кусков мяса) и условий их кулинарной обработки приведут к изменению набора продуктов реакции Майяра, а значит, и к вкусу продукта. В случае ароматизатора эта проблема легко решается установлением жестких технологических режимов и требований к сырью;
- Для ароматизации тонны, например, лапши вкусом вареной курицы, нам нужно 100-200 кг этой самой курицы или всего 1 кг ароматизатора. В первом случае, кроме нестабильного качества, мы получаем проблемы со сроками хранения из-за микробиологической порчи. В случае с ароматизаторами - у нас таких проблем нет;
- Не применяя в качестве сырья продукты животного происхождения, можно делать продукты со вкусом мяса для вегетарианцев. Или узнать, какой на вкус жареный кенгуру, не убивая животное. А если грамотно подобрать ингредиенты, то можно сделать и неотличимую нашими органами чувств от обычной, колбасу.


Это не обман наших чувств, придуманный хитрыми и ушлыми коммерсантами. Это серьезная технология, позволяющая значительно расширить наши вкусовые ощущения, в основе которой лежит труд большого количества людей.

Идентичные натуральным
Я, впрочем, немного покривил душой, описывая идентичность химического состава аромата натуральной жареной курицы и реакционного ароматизатора. В процессе нагревания смеси веществ, присутствующих в курице, или в нашем ароматизаторе, образуются не только душистые вещества.
И не только безобидные.
Многие из нас слышали про вещество с названием акриламид, обладающее  канцерогенными и токсичными свойства. Многие знают, что он образуется в продуктах питания при нагревании до высоких температур, например, при жарке во фритюре. Часто считают, что образуется он при нагревании жира или крахмала, хотя это совсем не так. Акриламид образуется в ходе реакции Майяра из присутствующей практически в любом белке аминокислоты - аспарагиновой аспарагина (каюсь, не уследил и допустил в статье важную ошибку - акриламид образуется именно из аспарагина) На рисунке ниже нарисованы формулы, не правда ли, похожие структуры?



Именно поэтому, на каком бы масле вы не жарили мясо или картошку, свою порцию акриламида организм обязательно получит. В производстве реакционных ароматизаторов избегают использования аспарагиновой кислоты аспарагина, а, значит, акриламид вы в них не обнаружите.

Только не стоит сразу бросаться в сыроедение. В большинстве продуктов содержание акриламида минимально, и не представляет опасности для здоровья. Тем не менее, в ароматизаторах его вообще нет

Не только акриламидом богаты привычные нам «натуральные» продукты. В процессе нагревания креатин и креатинин (которые естественным образом содержатся в мясных продуктах) превращаются в вещества, носящие аббревиатуры 4,8-DiMeIOx и PhIP, по строению являющиеся гетероциклическими соединениями, а по биологическим свойствам - сильными мутагенами.




Избежать их образования при термообработке мяса, увы, невозможно. Можно лишь минимизировать их образование. Стоит ли говорить, что в реакционных ароматизаторах таких веществ не образуется, потому что ни креатин, ни креатинин в качестве сырья не используются. Опять же, не стоит отказываться от мяса, потому что содержание их обычно невелико (как правило, много ниже допустимых концентраций), если только вы не злоупотребляете грилем и шашлыками. Но в ароматизаторах этих штук нет вообще.

Заключение
Современная пищевая промышленность - давно уже не эксперименты на огне или в кастрюльке. Это производство массового продукта, со строгими требованиями, которые мы далеко не всегда соблюдаем на кухне. С точки зрения безопасности - современные пищевые ароматизаторы с легкостью проходят такие тесты на безопасность, которые никогда не прошла бы ни жареная картошка, ни копченая грудинка, ни квашеная капуста.
Сегодня наука и технология дает нам в руки удивительные возможности по созданию новых безопасных, доступных продуктов, возможности, которых у человечества никогда не было. Стоит ли бояться этой технологии только потому, что нам об ее вреде рассказали далекие от нее и недалекие сами по себе непонятные люди из телевизора? Не лучше ли подумать самим, постараться разобраться и сделать свои собственные выводы?

ЗЫ. Это только часть теории, на практике все выглядит гораздо интереснее. Как то так

Tags: ароматизаторы, наука, химия
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 49 comments