V predchádzajúcom článku série Veda v kuchyni sme sa detailnejšie pozreli na to, ako čo i len malá zmena teploty môže viesť k radikálne odlišným výsledkom pri varení. Ukázali sme si to na príklade vareného vajíčka. V tomto článku si priblížime vplyv teploty na výslednú chuť produktu a na samotný aspekt prenosu tepla pri príprave jedla. Ako vhodný príklad nám pri tom poslúži mäso a jeho príprava.
Vezmime si grilovanie steakov. Pri dostatočne vysokej teplote začne steak nadobúdať charakteristickú hnedastú farbu a zároveň rozvoniavať. Skúsenosti s takouto prípravou mäsa máme pravdepodobne všetci. No nie všetci si možno uvedomujeme, že je za ňou skrytá veľmi pekná chémia.
Sfarbenie, vôňa aj chuť
Hovoríme o tzv. Maillardových reakciách, ktoré po prvýkrát popísal francúzsky chemik Louis Camille Maillard v roku 1912. Reakcie bežne prebiehajú pri teplotách od 140 do 165 °C. Konkrétne ide o reakcie cukru s aminokyselinou za prítomnosti tepla. Klasický kuchynský cukor (sacharóza) začne pri teple denaturovať a vytvárať jednoduchšie cukry, fruktózu a glukózu. Obidva cukry majú chemický vzorec C6H12O6, pričom rozdiel je v priestorovom rozložení ich molekúl. Z molekulárneho pohľadu sa na aminokyselinách nachádza tzv. aminoskupina obsahujúca dusík, ktorá reaguje s uhlíkom prítomným v cukroch.
Výsledkom reakcie je tvorba aromatických molekúl dodávajúcich jedlu príznačnú maslovú, orieškovú alebo až zemitú arómu a chuť. Produkt navyše získava zlatisté až hnedasté zafarbenie. Tieto reakcie sa odohrávajú nielen pri príprave mäsa, ale napríklad aj príprave pečiva, či dokonca piva. Vo výsledných molekulách sa často nachádza síra alebo dusík a práve síra je zodpovedná za typickú chuť mäsa.
Rýchly priebeh
Ďalšou charakteristikou týchto reakcií je, že ide o exotermické reakcie, pri ktorých sa uvoľňuje teplo. Zvýšenie teploty má za následok ešte rýchlejší priebeh reakcie. Dobre vieme, že keď začne mäso alebo aj toast hnednúť, treba dávať veľký pozor, aby sa nám jedlo nespieklo, keďže sa v tejto fáze začnú reakcie odohrávať rýchlejšie.
Zaujímavým príkladom je zahrievanie mlieka. V mlieku sa nachádzajú cukry a takisto aj mliečne proteíny. Pri jeho dostatočnom zohriatí spoločne zreagujú, pričom sa v ňom začnú objavovať hnedasté zložky, ktoré majú orieškovú príchuť. Práve na tomto princípe je založená príprava tradičného latinskoamerického karamelového dezertu dulce de leche.
Ďalším príkladom je potieranie pečiva rozšľahaným vajíčkom pri pečení. To dodá na jeho povrch proteíny, ktoré vytvoria prostredníctvom Maillardových reakcií hnedastú farbu. Snahou dobrého kuchára by teda malo byť, aby sa mu v jedle odohralo čo možno najviac Maillardových reakcií. To je možné docieliť pridaním zásady, ktorá zreaguje s aminoskupinou prítomnou v aminokyseline. Tá získa negatívny náboj od vodíka pochádzajúceho zo zásady. Aminoskupina sa vďaka tomu ľahšie pripne na glukózu a Maillardove reakcie prebehnú jednoduchšie. Ako báza sa v kuchyni používa sóda bikarbóna. Keď obalíme pečivo v jedlej sóde, po pečení získa hnedasté sfarbenie. Existujú recepty na niektoré pečivá, ktoré si to vyžadujú. Takýmto spôsobom sa však dajú pripraviť aj hnedé cibuľové krúžky. Odporúčame vyskúšať doma.
Zohrievanie celého objemu
Keď chceme mäso tepelne upraviť, musí sa teplo dostať do každej jeho časti, teda do celého objemu mäsa. V tomto procese je dôležitá tzv. difúzna konštanta. Tento parameter určuje vzťah medzi časom a miestom, kam sa až teplo dostane. Tieto tri veličiny sú vo vzťahu:
, pričom L je vzdialenosť, ako ďaleko sa teplo dostane, D je hľadaná difúzna konštanta a t predstavuje čas.
Čo sa v skutočnosti deje? Pri zvýšenej teplote okolia sa všetky molekuly dajú do zvýšeného nekontrolovaného pohybu. Neustále do seba narážajú, čím prenášajú dané teplo medzi sebou. Keď molekuly z okolia začnú narážať do molekúl mäsa, odovzdajú im svoju energiu čiže teplo. Molekuly mäsa však medzi sebou prenášajú teplo inou rýchlosťou. To môže navádzať k myšlienke, že každý materiál má svoju vlastnú rýchlosť prenášania tepla medzi svojimi molekulami, a presne tak to aj je. Každý materiál vrátane mäsa má svoju vlastnú hodnotu difúznej konštanty, ktorá ho charakterizuje. Znamená to, že keď nájdeme hodnotu tejto veličiny, budeme teoreticky vedieť všetko potrebné o vhodnej príprave mäsa.
Mgr. Patrik Čechvala
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Mgr. Fridrich Egyenes
Elektrotechnický ústav SAV
Foto Pixabay