Φυσικοχημική κατεργασία της τροφής. Ή αλλοιώς: Πως να μαγειρέψω;

2014-06-13 13:22

Της Δήμητρας Σπανού ,  Χημικού, Καθηγήτριας  Β/θμιας Εκπ/σης

 

 

 

Ωμό ή μαγειρεμένο; 

Βραστό ή ψητό; Με βούτυρο ή με λάδι; 

Η "υποψιασμένη" νοικοκοιρά μαζύ με όλα τα άλλα προβλήματα της εποχής μας από την επιλογή της τροφής ,μέχρι το μαγείρεμα στα οικονομικά της - ώστε να ψωνίσει χωρίς  να διαμαρτυρηθούν οι πιστωτικές της κάρτες ,προβληματίζεται και για ένα ακόμα θέμα : το πως θα μαγειρέψει την τροφή της οικογένειας ώστε να έχει το καλύτερο αποτέλεσμα.  

 

 

Με το μαγείρεμα ο άνθρωπος εξασφαλίζει περισσότερη τροφή

Μετά την χρήση της φωτιάς από τον  άνθρωπο της παλαιολιθικής εποχής και στη συνέχεια με  το μαγείρεμα της τροφής του, ήρθε  και μια αλματώδης εξέλιξη στο ανθρώπινο είδος.

  

Οι άνθρωποι της εποχής των σπηλαίων όχι μόνο έμαθαν να μαγειρεύουν αλλά και να χρησιμοποιούν μπαχαρικά (απολιθώματα σπόρων μουστάρδας)

 

Ο αμερικάνος συγγραφέας Ρίτσαρντ Ρανγκαμ πως η  εξέξιξη του μαγειρέματος της τροφή του προιστορικού ανθρώπου έιχε σαν αποτέλεσμα την εξέλιξη και ανάπτυξη του ανθρώπινου εγκεφάλου, του αμέσως επόμενου ανθρώπινου τύπου Homo erectus κατά 50%  από τον αμέσως προηγούμενό του Homo habilis . Ο εγκέφαλος είναι το ανθρώπινο όργανο με τις πιο εξειδικευμένες απαιτήσεις στην τροφή του και στα υλικά που επιτρέπεται να δομήσουν τους ιστούς του. Καταναλώνει πάνω από την μισή ποσότητα γλυκόζης του οργανισμού και από τα λιπαρά οξέα μόνο τα οξέα  ωμέγα..

Η κατεργασμένη -μαγειρεμένη τροφή αφομοιώνεται ευκολότερα από τον οργανισμό

Με το μαγείρεμα και τις άλλες κατεργασίες των τροφών,  θερμικές και μη, συμβαίνει μια αλληλουχία χημικών αντιδράσεων που καταλήγουν σε μια νέα παραγωγή ουσιών που είναι καλύτερα αφομοιώσιμες από τον οργανισμό.

Η κατεργασία αυτή γίνεται συνήθως απουσία ενζύμων γιατί έξω από τον οργανισμό υπάρχει η δυνατότητα εφαρμογής πιο "σκληρών" τακτικών (θέρμανση οξύτητα, πίεση κ.λ.π.)

 Η Κατεργασία του αμύλου 

πως εξημερώνουμε ένα σκληρό πολυμερές

Ας δούμε τι μπορεί να συμβαίνει με την   κατεργασία του αμύλου για παράδειγμα.  Ενός πολυσακχαρίτη που είναι ένα πολυμερές της γλυκόζης, και το συναντάμε σε διάφορα σημεία των φυτών, σχηματίζει  κόκκους και αποτελείται από δύο είδη , την αμυλόζη σε ποσοστό 20-30% στο εσωτερικό των κόκκων και την αμυλοπηκτίνη στο εξωτερικό περίβλημα των κόκκων.

 

   

           αμυλόζη                                                                   αμυλοδεξτρίνη

Μια πρώτη κατεργασία του αμύλου είναι με νερό θερμοκρασίας 50ο . Το νερό απορροφάται από το σκληρό περίβλημα των αμυλοκκόκων εισδύει ατα μόρια της αμυλόζης και της αμυλοπηκτίνης με απότομη αύξηση του ιξώδους και ζελατινοποίηση. Αυτή η διεργασία συμβαίνει στα πρώτα στάδια του ψησίματος του ψωμιού. Πρέπει επίσης να γνωρίζουμε ότι το φωμί μπαγιατεύει και σκληραίνει γιατί κρυσταλλώνονται οι κόκκοι του αμύλου. Με θέρμανση γίνεται πάλι μαλακό.

Η αναλογία αμυλόζης αμυλοδεξτρίνης καθορίζει γενικά το άμυλο και τις ιδιότητές του. Στο ρύζι για παράδειγμα (επίσης αμυλούχα τροφή) η αναλογία αυτή συνδέεται με την απορρόφηση νερού κατά το βράσιμο,την διόγκωση, την αφρατότητα και τον διαχωρισμό των κόκκων.  Σε υγροθερμική επεξεργασία το άμυλο ζελατινοποίείται, διογκώνεται και ισοκατανέμεται, ενώ ταυτόχρονα τα πρωτεινικά μόρια διανοίγονται και γίνονται πιο εύπεπτα.

Το κρέας

από τον μυ στο κρέας

Και μια που αναφέραμε τις πρωτείνες ας πούμε για τις πρωτεινούχες τροφές ζωικής προέλευσης (παρ όλο που αμφισβειτείται η αξία τους και πληθαίνουν οι άνθρωποι που έχουν βελτιώσει την υγεία τους βγάζοντας το κρέας από την διατροφή τους.

Το θέμα είναι πως θα μετατρέψουμε έναν μυ, σε κρέας,που θα χρησιμοποιήσουμε για τροφή μας. 

Από τη θανάτωση του ζώου οι μυες αντανακλαστικά προσπαθούν να συνεχίσουν να ζουν. Το σταμάτημα της κυκλοφορίας του αίματος και της παροχής οξυγόνου  σταματά και την αερόβια  δημιουργία της τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP), που σημαίνει ενέργεια και ζωή . Άμεσα ο μυς αντικαθιστά  με άλλους τρόπους τη δημιουργίας του  ΑΤΡ κυρίως από οδό της  φωσφωρικής κρεατίνης και την αναερόβια μετατροπή του γλυκογόνου σε πυροστσφυλικό. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την πτώση του PH (λόγω πυροσταφυλικού οξέος) του μυ στο 5,1-5,5 όξινο δηλαδή ενώ το φυσιολογικό σε ζωντανό οργανισμο είναι  ελαφρα αλκαλικό . 

Και εκεί σταματά η διαδικασία της αναερόβιας γλυκόλυσης.

Όταν σταματήσουν εντελώς οι διεργασίες της ζωής συμβαίνει αυτόματη δέσμευση του ελεύθερου οξυγόνου του αέρα από την επιφάνεια του μυ από την πρωτείνη αιμογλοβίνη που μετετρέπεται σε οξυαιμογλοβίνη. Σε αυτό οφείλεται το κόκκινο  χρώμα στην επιφάνεια  στο νωπό κρέας.  Τελικά από την διάσπαση του ΑΤΡ δημιουργούνται υποξανθίνη και  αμμωνία που είναι υπεύθυνες για την μυρωδιά των ωμών κρεάτων .

 

             κρέας νωπό                                      κρέας σιτεμένο

 

Στη συνέχεια ο μυς περνά στην επόμενη φάση  που είναι γνωστή σαν ακαμψία θανάτου που οφείλεται στην υδρόλυση του ΑΤΡ και την δημιουργία συμπλόκου των πρωτεινών ακτίνης και μυοσίνης. Τότε το κρέας είναι ακατάλληλο για να μαγειρευτεί  γιατί αυτό το σύμπλοκο είναι πολύ σκληρό. Στη συνέχεια σταματά η υδρόλυση του ATP και το σύμπλοκο της ακτινομυοσίνης διασπάται και το κρέας είναι τώρα αρκετά μαλακό γιατί αρχίζει  και η διάσπαση κάποιων συνδετικών πρωτεινών που είναι επίσης σκληρές .

Το κρέας  που μαγειρεύεται στη φάση αυτή είναι κρέας "σιτεμένο".

Κατά το μαγείρεμα πρωτεινούχων τροφών συμβαίνει μετουσίωση των πρωτεινών τους δηλαδή καταστροφή της τριτοταγούς δομής του πρωτεινικού μορίου τους Ο αφρός στο βράσιμο του κρέατος δεν είναι παρά οι μετουσιωμένες αλβουμίνες του

Στο γάλα η μετουσίωση των πρωτεινών του δημιουργεί την πέτσα του ενώ στο αυγό το πηκτό λευκο μέρος του  το ασπράδι.

Το μαγείρεμα του κρέατος όταν έχει ίνες , για πολλή ώρα,  σε χαμηλές θερμοκρασίες ,υδρολύει το κολαγόνο του από έξω προς τα μέσα και το κάνει μαλακό

 

 

 

 

 

 

Τα λίπη ελευθερώνουν τις γεύσεις τους όταν λιώνουν. 

Το βράσιμο του κρέατος υδρολύει τους εστέρες της γλυκερόλης  (λίπος) και ελευθερώνει 10-15 λιπαρά οξέα , τα περσσότερα ακόρεστα

  1. Υδρόλυση των εστέρων της γλυκερόλης (λίπη ή τριγλυκερίδια)

 

Απλή θέρμανση των λιπων σχηματίζει και ελευθερώνει τα πτητικά τους μόρια 

 

 

 

 

 

 

Τα λαχανικά

πολύτιμες ουσίες προφυλαγμένες μέσα στο κυτταρικό τοίχωμα

και Οι περισσότερες  υδροδιαλυτές βιταμίνες

 Τα λαχανικά επίσης όταν θερμαίνονται ελευθερώνουν αρώματα  και άλλες ουσίες όταν διαλύονται τα κυτταρικά τους τοιχώματα

Γενικά η θέρμανση  αλλά και η ανάμειξή τους , ελευθερώνει ουσίες ανάλογα ,που δίνουν τις γεύσεις και τα αρώματα των φυτικών προιόντων.

Η δημιουργία αυτών των ουσιών,εξαρτάται και από το έδαφος που αναπτύχθηκαν και τα ιχνοστοιχεία του εδάφους . Αυτά ενεργοποιούν την δημιουργία της Α ή της Β ουσίας. Και γι αυτό τα αγροτικά προιόντα έχουν χαρακτριστική ποιότητα κατά τόπους.

 

Τι συμβαίνει με τις βιταμίνες , μέταλλα, ιχνοστοιχεία με το μαγείρεμα της τροφής

Με το μαγείρεμα άλλες ουσίες αλλιώνονται και άλλες χάνονται.

 Στα κρεμμύδια η θέρμανση απενεργοποιεί τις ουσίες που προκαλούν δάκρυα.

Ακόμα  τα ασκορβικό οξύ  (βιταμίνη C) αντιδρά με το οξυγόνο  Αλλοίωση του ασκορβικού (βιταμίνη C που βρίσκεται στα λαχανικά και τα φρούτα που όπως είναι γνωστό καλύτερα τρώγονται ωμά

Αυτό που προσέχουμε είναι οι υδατοδιαλυτές βιταμίνες τους που χάνονται με το βράσιμο.

Οι υδατοδιαλυτές βιταμίνες περιλαμβάνει το σύμπλεγμα βιταμινών Β και την βιταμίνη C

Προφανώς αυτές είναι οι βιταμίνες που χάνονται στο βράσιμο Η C περιέχεται στα φρούτα και τα λαχανικά που είναι καλύτερα να τα τρώμε ωμά

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Στην περίπτωση όμως της βιταμίνης Α που προέρχεται από προβιταμίνη (καροτένιο) ευνοείται η παραγωγή της με το μαγείρεμα (τα καρότα τα μαγειρέυουμε)

 

Το καροτένιο υδρολύεται με το μαγείρεμα και δινει την Βιταμίνη Α

 

 

 

Εκτός από πιο εύπεπτη η τροφή γίνεται και πιο νόστιμη 

Νέες επιθυμητές ουσίες που προσδίδουν άρωμα και γεύση στο φαγητό Παράλληλα :Επικίνδυνες ουσίες και υποβάθμιση συστατικών

Κατά την κατεργασία του φαγητού τα συστατικά του (αμινοξέα , λιπη, και υδατάνθρακες) αναμειγνύονται, θερμαίνονται και αντιδρούν άμεσα .

Έτσι δημιουργούνται νέες ουσίες που προσδίδουν άρωμα και γεύση.  Αλλά όχι μόνο...

 

α. πυραζίνες αλληλεπίδραση αμινοξέων με λίπη

                                                                Μμμμ..! Τι καλό θα φάμε σήμερα;

                                                                 Υπεύθυνες για την όρεξη, στοχεύουν στα κέντρα του εγκεφάλου

Στις επιθυμητές ουσίες που προσδίδουν το άρωμα στα φαγητά εντάσσονται οι πυραζίνες που γίνονται αντιληπτές σε πολύ μκρές συγκεντρώσεις στον αέριο χώρο. (άρωµα ψηµένου φαγητού. φρεσκοψηµένο ψωµί. καµµένη καραµέλα. τηγανητή πατάτα κ.α.) 

Σχηματίζονται κατά το ψήσιμο του φαγητού γιατί απαιτούν υψηλότερες θερμοκρασίες από το βράσιμο και οφείλονται στην 

 

 

Σύνθεση πυραζίνης κατά Gutknecht

 

 

 

Πυραζίνες 

 

 

 

β. μελανοιδίνες : Η καλή μας όρεξη!

Τι ωραίο φαγητό είναι αυτό!

Τα καφετιά χρώματα και ή εικόνα του μαγειρεμένου φαγητού

 : Αυτές οι  ουσίες παρασκευάζονται με την αντίδραση των σακχάρων με τα  αμινοξέα

Επίσης ορισμένες ετεροκυκλικές αμίνες δημιουργούνται κυρίως από το κρέας. Είναι παράγωγα πυριδίνης (κινολίνες) και παράγωγα πυραξίνης (κινοξαλίνες) και του ιμιδαζόλιου Το γνωστό καφετί χρώμα που αποκτούν ορισμένες τροφές (τηγανητές πατάτες, τσιγαρισμένα κρεμμύδια, νιφάδες δημητριακών, κόρα ψωμιου, καφουρντισμένος καφές, μπίρα, κατά το μαγείρεμά ή την επεξεργασία τους  οφείλεται κυρίως στις ουσίες με τον γενικό τίτλο μελανοιδίνες που είναι αζωτούχα πολυμερή χωρις επαναλαμβανόμενες μονάδες, 

Γενικά οι μελαδοινες διαθέτουν αντιοξειδωτικές και αντικαρκινικές  ιδιότητες

 

Είναι αρκετές ουσίες που παράγονται από την αντίδραση του αμινοξέος γλυκίνη με γλυκόζη  (6 άνθρακες) γνωστές σαν αντίδραση  Maillard

Κατά αντίστοιχο τρόπο ακόμη πιο εύκολα αντιδρούν σακχαρα με 5 άνθρακες    ( Πεντόζες)  όπως η ριβόζη  με αμινιξέα όπως η λυσίνη και δίνουν ενώσεις με χρώματα καφετιά Για παράδειγμά το γάλα που έχει λυσίνη γίνεται καφέ σε θέρμανση

Στα μόριά τους οι μελανοίδες μπορούν να προσκολήσουν άλλα μικρότερα μόρια αλλά και ιόντα μετάλλων και γι αυτό υπάρχει μεγάλος αριθμός από αυτές καθώς και οι γεύσεις και τα χρώματα που δίνουν στο φαγητό. Τα αρώματά τους προέρχονται από αυτά τα μικρά μόρια  που παράγονται επίσης στις αντιδράσεις Mailland που προσκολλώνται  (ισοβουτυραλδεύδη, φουρφουράλη, υδροξυ μεθυλοφουρφουράλη) και ελευθερώνονται αργότερα σιγά σιγά .

 

 

 

 

φουρφουράλη και ισοβουτυραλδεύδη, μόρια που προσδένονται πλευρικά στις μελανοίδες και όταν ελευθερώνονται στη συνέχεια δίνουν άρωμα στο φαγητό

 

                              Και οι κίνδυνοι για την υγεία μας  !                Παράλληλα οι ίδιες αντιδράσεις Mailland  μεταξύ σακχάρων και αμινοξέων παράγουν  και ανεπιθύμητες ουσίες  όπως το ακρυλαμίδιο στις τηγανιτές παράτες και μερικώς στο φωμί και τον καβουρντισμένο καφέ 

Παράγεται σε υψηλότερες θερμοκρασίες και εξαρτάται και από την ποιότητα του λαδιού που χρησιμοποιείται.

Θεωρείται νευροτοξικό και πιθανόν καρκινογόνο

 

 

το ακρυλαμίδιο

 

 

Παράγωγα ιμιδαζόλιου, πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες που προέρχονται από ατελείς καυσεις λιπών και δημιουργούντα με το ψήσιμο των κρεάτων ή των ψαριών στα κάρβουνα  είναι μεταλλαξιογόνες και καρκινογόνες ουσίες. Προέρχονται από ατελείς καύσεις ή από κάπνισμα τροφής.

 

Υπεβολική θερμότητα ακόμα δημιουργεί τις σκούρες έως μαύρες ουσίες που είναι επικίνδυνες γιατί περιέχουν υπεροξείδια

 

 

 

 

 

γ. Η γεύση ουμάμι

Η πέμπτη γεύση

Οι τέσσερες γνωστές  γεύσεις είναι το γλυκό, το πικρό, το ξυνό και το  αλμυρό

Η γεύση ουμάμι που ταυτοποιήθηκε πρόσφατα  και θεωρείται πλέον η πέμπτη γεύση. Οφείλεται κυρίως 1.στο μονονάτριο άλας του γλουταμινικού οξέος (MSG) -που όταν χρησιμοποιείται  σαν τεχνητό ενισχυτικό γεύσης, που θεωρείται ότι έχει  παρενέργειες-

 

2.και το φωσφορικό παράγωγο της ινοσίνης (IMR) που εμφανίζεται κατά το σίτεμα του κρέατος από μερική υδρόλυση των πρωτεινών του.

 
 

δ.καραμελοποίηση:  Σάκχαρα σε υψηλές θερμοκρασίες!

 Οι αγαπημένες γεύσεις των παιδικών μας χρόνων

 Η γεύση της καραμέλας οφείλεται στα  σάκχαρα από όπου παράγονται ευχάριστες μυρωδιές και γεύσεις από αλκοόλες , αλδεύδες, οξέα, 

Εδώ πρόκειται για αντιδράσεις των σακχάρων μεταξύ τους  όπου πολλά μόρια σύνθετων σακχάρων διασπώνται σε απλά και μετά πολυμερίζονται, ισομεριώνονται, οξειδώνονται με απώλεια νερού

 Ομως.... Ταυτόχρονα στην αρχή της καραμελοποίησης δημιουργούνται οι δύσοσμες ενώσεις φορμαλδείδη και ακρολείνη που είναι πτητικές  και βλαβερές . Απομακρύνονται  στα αρχικά στάδια

 Formaldehyde-2D.svg File:Propenal.svg


 φορμαλδεϊδη και ακρολεϊνη

 

 

Σε παρατεταμένη θέρμανση παράγονται και άλλες βλαβερές οξυγονούχες ενώσεις , ακόμα και βενζόλιο ( η καραμέλα έχει στιγματιστεί ως καρκινιγόνο)

 

Θα αναφέρουμε μόνο για τις αντιδράσεις μεταξύ πρωτεινών λιπών και σακχάρων αντιδρούν  οι συνδυασμοί και οι επιλογές πολλαπλασιάζονται

και προφανώς  δίνουν ένα πλήθος από νέες γευστικές και αρωματικές ουσίες. 

Η κατάσταση γίνεται ακόμα πιο πολύπλοκη όταν αυτά αναμειχθούν και με μπαχαρικά -ουσίες με αξιοσημείωτες ιδιότητες παντός τύπου- που δίνουν την δική τους δυναμική στο μαγείρεμα.Και βέβαια "καλή μας όρεξη" και βεβαίως 'πάνω από όλα η υγεία"  

αλλά ας μην ξεχνάμε το "είμαστε ότι τρώμε"  σίγουρα ισχύει  ισχύει αλλα υπάρχει ε επίσης  και το

"τρώμε σύμφωνα με αυτό που μπορούμε να είμαστε " 

 

 

Δήμητρα Σπανού

 

 

 

 

Πηγές Βήμα Sciense 13-6-2014,Πτυχιακή μελέτη Ελένης Λέκκα , Χαροκόπειο Πανεπιστήμειο,(Διάχυση των μικροσυστατικών της διατροφής κατά την επεξεργασία των τροφίμων, Χημεία και καθημερινή ζωή του Αναστάσιου Βάρβογλη, Χημεία στο πιάτο μας του Αναστάσιου Βάρβογλη.Βικιπαίδια,  Πληροφορίες διαδικτύου.