Химический аромат

В Международный год химии мы продолжаем публиковать серию статей флейвориста, руководителя отдела разработок пищевых добавок Сергея Белкова (flavorchemist.livejournal.com).

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». Всё вокруг нас: воздух, вода, натуральная пища и даже мы сами — является химическим. Состоит 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 отличается 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 не известные 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 всё из-за их владения искусством готовить вкусную пищу.

На самом деле, конечно, всё 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 банальному: 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 всё гораздо сложнее. К примеру, аромат кофе содержит в своем составе более тысячи душистых веществ, и воспроизводство такого состава становится попросту слишком сложным и нерентабельным.

100 лет назад Луи 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. Механизм реакции, до сих пор не претерпевший серьезных изменений, впервые был предложен Джоном Ходжем в 1953 г. Фактически реакции, ныне известной как реакция Майяра, следовало дать имя Ходжа.

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 нами 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 определяются соотношением накопленных продуктов реакции Майяра.

Технически, имея достаточный интерес, становится возможным смоделировать процесс в лаборатории. Всё, что для этого нужно, — это определить, какие же вещества в каких реакциях принимают участие, уточнить механизмы и кинетику реакций. Примерно так всё 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 промышленность, 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 г. на рынке появились продукты, разработанные Джулиусом 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.

Производство современного технологического, или, другими словами, реакционного ароматизатора, в промышленности происходит примерно так же, как на кухне модного повара.

В реактор (на кухне — кастрюлю) загружают 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. Всё, 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.

Фактически мы моделируем давно существующий привычный традиционный процесс. Просто наша технология дешевле, эффективнее, экологически чище и лучше. Почему?

— Невозможно приготовить 2 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 вкуса 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, каков 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 свойствами. 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. Именно поэтому, на каком бы масле вы ни жарили мясо или картошку, свою порцию акриламида организм обязательно получит. В производстве реакционных ароматизаторов избегают использования аспарагиновой кислоты, а, значит, акриламид вы в них не обнаружите.

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. Стоит ли говорить, что в реакционных ароматизаторах таких веществ не образуется, потому что ни креатин, ни креатинин в качестве сырья не используются.

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 прошли бы ни жареная картошка, ни копченая грудинка, ни квашеная капуста.

Сегодня наука и технология дают 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?