Konyhakémia - vegyianyagok, vegyireakciók a konyhában

Mindenféle "vegyianyagokat" eszünk. Ez alatt most nem csak az "E-anyagokat" értem, hanem mindent.
A kémia szemszögéből nézve bármi, amit megeszünk, amit élelmiszernek nevezünk sok-sok (szerves és szervetlen) vegyület bonyolult keveréke. Sok esetben nem könnyű megállapítani, hogy mi is van bennük. A szervezet viszont "ért hozzá" és megfelelően tudja "szelektálni" őket.
Számtalan enzimje segítségével az emberi (meg más élő) szervezet általában a legtöbb tápanyagot, adalékot, miegyebet lebontja és a szükséges alkotókat "felhasználja" ("elégeti", elraktározza, újraépíti belőle a szervezetet) a szükségteleneket pedig kiválasztja.
Probléma az olyanokkal van, amit nem tud kiválasztani vagy megfelelően lebontani, és azonnal, vagy felhalmozódva mérgezést okoz (pl. higanyvegyületek). Akadnak olyanok, amelyeknek éppen a "feldolgozásakor" keletkezik mérgező vegyület (pl. a metil-alkoholt első lépésben formaldehiddé oxidálja).

Amikor egy szépen feltálalt, gusztusosan elkészített étel elénk kerül akkor persze nem feltétlenül a kémia jut eszünkbe, hanem egyszerűen csak évezni akarjuk az ízét, illatát, jól akarunk lakni vele.

Ebben a részben én most egy kicsit a kémia szemszögéből szeretném áttekinteni mindazokat az anyagokat, folyamatokat, amik az ételeinket alkotják, amik a készítésük során történnek.
Messze nem teljes körűen, inkább csak az érdekesebb, gyakoribb dolgokat kiemelve, és elsősorban a lexikonomban egyébként megtalálható információkra koncentrálva, hivatkozva. (Egyébként a Szójegyzék keresőjébe a konyhakémia vagy főzéskémia keresőszót beírva az összes kapcsolódó címszó legyűjthető.)

Alapépítőkövek

Élelmiszereink anyagának legnagyobb hányada három vegyületcsoportba sorolható:

Fehérjék
Amikor húst, tojást, tejet, sajtot stb. eszünk azt elsősorban a fehérjetartalma miatt tesszük (persze az íze sem közömbös).
A fehérjék az élet legalapvetőbb vegyületei, az élővilág szinte mindent ezekkel "old meg" (legfeljebb bizonyos szervetlen anyagokat is "közéjük épít" pl. kalcium-karbonátot a csontokban).
Fehérjék alkotják az élőlények testét ("vázát", bőrét, izmait, stb.) és fehérjék (enzimek) végzik azokat a biokémiai folyamatokat is, amiket tulajdonképpen életnek nevezünk.
Az ember (és persze más élőlények is) a fehérjéket aminosavakra bontják.
A megfelelő enzimek felszakítják az aminosavak közötti peptidkötéseket és "beépítenek" egy-egy vízmolakulát. (Ezért szomjazunk meg, ha sok fehérjét kell megemészteni.) Ezekből az aminosavakból építik fel a saját fehérjéiket megfelelő (a DNS-ben kódolt) "recept" alapján. (Ekkor viszont egy-egy vízmolekula "szabadul ki" minden egyes peptidkötés létrehozásakor.)

Nézzük ezt két egyszerű aminosavmolekula (glicin) kötésének bontásán.
A nyilakra kattintva látható a vízmolekula beépülése és a "fordított folyamat". Az elejére felirattal visszaáll a kezdő helyzetbe.

Nézzük ezt két egyszerű aminosavmolekula (glicin) kötésének bontásán. A nyilakra kattintva látható a vízmolekula beépülése és a "fordított folyamat".

Mindössze húszféle ilyen aminosav ("legokocka") építi fel az egész élővilág millióféle fehérjemolekuláját. Az ember ezek egy részét csak állati "alapanyagból" tudja "beszerezni" (a vegetáriánusok is).

Szénhidrátok
A szénhidrátok elsősorban, mint "energiahordozók" funkcionálnak az élővilágban. Vannak köztük "kicsik" (pl. szőlőcukor) és "nagyok" (pl. keményítő).
A szőlőcukor általános "energiahordozó" a növény és az állatvilágban egyaránt. Az emberi véráramban is jelen van minden sejthez eljut, ennek "elégetésével" nyerik a sejtek a szükséges energiát. Miközben a szőlőcukor vízzé és szén-dioxiddá alakul, tulajdonképpen az a napenergia szabadul fel, amit a növények raktároztak el, amikor szőlőcukrot "gyártottak" szén-dioxidból és vízből fotoszintézissel. (Ezek után nem is tűnik olyan nagy csodának, ha valaki napfényből él, mint ahogy néhányan állítják.)
A "kicsik" közé sorolható az a diszacharid is, amit keginkább úgy emlegetünk, hogy "a cukor", vegyileg nem más mint a répa- (vagy nád)cukor. Két monoszacharidból egy szőlőcukorból és egy gyümölcukorból áll.
A "nagyok" között a két leglényegesebb a keményítő és a cellulóz. Mindkettő sok ezernyi szőlőcukormolekulából áll, csak másképp kapcsolódnak össze. Az emberi szervezet enzimjei csak a keményítő "zárait" képesek nyitni, a cellulózzal nem bírkóznak meg, "veszendőbe megy". Ennek ellenére nagyon lényeges szerepe van az emésztésben, bélműködésben. Ezért (is) kell sok zöldséget enni.

Trigliceridek
A zsírokat és az olajokat együtt nevezik triglicerideknek.
Szerkezetükben hasonlóak, mindkettő hosszabb szénláncú karbonsavak glicerinnel alkotott észtere, csak a kapcsolódó karbonsavakban térnek el egymástól.

A trigliceridek általános képlete - az n értéke általában 14-17 közötti.

Az emberi szervezet megfelelő enzimjei ezeket is képesek lebontani zsírsavakra és glicerinre.

Zsírok és olajok

Az olajok egészségesebbek (legalább is "érelmeszesedésileg"), ezért kitalálták, hogy hogyan lehet szilárd zsiradékot csinálni a folyékony olajokból. Kicsit meg kell hidrogénezni.
Ez "keményített olaj" a margarin, ami azóta nagyon elterjedt "vajpótlék". Később kitalálták a "lájtosabb" válztozatát is, ami úgy készül, hogy a margarint összekeverik vízzel. Megfelelő technológiával, meg adalékokkal, stabil emulziót képeznek belőle. Így szinte akármilyen kis zsírtartalma lehet, szinte vízzel kenhetjük a kenyeret. (Persze ugyanilyen változat létezik vajból is, és "összességében" már egyre inkább kezd kérdésessé válni mennyivel egészségesebb a margarin a vajnál.) A zsírok nem csak fontos energiát adó tápanyagok. Jelentős szerepet töltenek be szervezetünk működésében, egészségünk megőrzésében. Nélkülözhetetlenek a zsírban oldódó vitaminok felszívódásához.
A zsírszövet testünk fontos energiatartaléka. Mechanikai védőszerepet tölt be azáltal, hogy mintegy beágyazza egyes szerveinket. A bőr alatti zsír jól hőszigetel, így segíti a szervezet állandó hőmérsékletének megőrzését.

Egyebek

Az említett "alapépítőköveken" kívül még számtalan vegyület fordul elő élelmiszereinkben, sokszor egészen kis mennyiségben, mégis sokszor ezek teszik igazán ehetővé, kívánatossá az ételt.
Az ember nem aminosavakat és szőlőcukrot meg zsírsavakat akar enni, hanem sült csirkét, hasábburgonyával és vegyes salátával, megfelelően fűszerezve.
Így aztán már régóta mindenféle egyebeket is tesznek az ételhez. Rájöttek, hogy vannak olyan növények, amelyek bizonyos kellemes ízű és illatú (vegyi)anyagokat tartalmaznak és, ha ezeket a fűszernövényeket hozzáadják a húshoz, krumplihoz, zöldségekhez, akkor sokkal kellemesebb ízük lesz. Az élelmiszer-vegyipar aztán ezek közül jó néhányat szintetikusan is előállított és az élelmiszer-vegyipar sok esetben a "mesterséges változatot" használja, mert olcsóbb, egyszerűbb vele bánni, stb. (A vaníliás sütibe pl. nem "igazi" vaníliát tesznek, hanem vanilint (3-metoxi-4-oxi-benzaldehid), a banános csokiba meg nem "igazi banánt", hanem 3-metil-butil-acetátot.)
A következő két részben ezekkel az "egyebekkel"; foglalkozom kicsit részletesebben.

E-anyagok

Az élelmiszer-vegyipar aztán (nyilván valamilyen "külső hatásra") megpróbált "rendet teremteni" az "adalékkáoszban" és kitalálták az "E-anyag kódokat". Mivel az emberek - nem alaptalanul - ódzkodnak a mesterséges dolgoktól, kétkedve fogadnak minden ilyen kódot. Sokszor mende-mondák alapján, és teljesen ok nélkül, kikiáltanak "főellenségnek" egyet-kettőt. Például hosszú időn át különösen veszélyesnek tartották egyesek az E-330-at, ami az egyébként teljesen "ártatlan" citromsav, és "névadóján" kívül is számos más növényben előfordul. (Egyébként sem a szakirodalom, sem az álmoskönyv nem tekinti kártékonynak.)
Ezzel persze nem akarom bagatellizálni az adalékok esetleges hatásait, de azért nem szabad teljesen ész nélkül bedőlni mindennek.
Ezt a kódrendszert csak az egységesítés és az egyértelműség miatt vezették be. Ugyanezeket az adalékokat (legalábbis nagy részüket) előtte is használták, csak most a legtöbb esetben nem írják ki az anyag nevét csak a kódját. Sokat közülük otthon is használunk a főzésnél, legfeljebb nem tudjuk.
Az E-anyagok címszónál egyébként szinte valamennyi megtalálható és nagyon sokról részletesebb információ is elérhető a megfelelő linkre kattintva.
Megtalálhatók persze külön-külön a nevükön is a Kislexikon rész tartalomjegyzékében, illetve a Kémia rész megfelelő helyein. Ugyancsak elérhető valamennyi a Szójegyzék keresőjébe beírva az eanyag keresőszót. Illetve megfelelően csoportosítva is elérhetők, pl. az antioxidánsok, savszabályzók vagy más csoport beírásával az odatartozók külön legyűjthetők.
Természetesen "egyenként" is megkereshetők akár a kódot akár a nevet beírva a keresőmezőbe, tehát az említett példa esetén, akár a citromsav, akár az e330 beírásával elérhető az a címszó, ahol részletesebb leírás látható kedvenc savanyítónkról.

Házilagos adalékok

Nézzük meg akkor azokat a "vegyianyagokat" amelyek főzésnél (a fentebb említett "alapépítőelemeken" kívül), otthon a konyhában, használatosak.

Savszabályzók
Az előbb említettem a citromsavat.
A leggyakrabban alkalmazott konyhai "savszabályzó" azonban az ecetsav.
Savanyít persze a pl. borkősav és az aszkorbinsav is, amelyeket élelmiszeradalékként használnak ilyen célra.
Mindegyik előfordul a természetben, de szintetikusan is előállítják.
Ecetet élelmiszeripari célra szinte kizárólag fermentációval (vagyis "természetes" úton) készítenek.

Fűszerek
A fűszerek közül a "legmagyarabb" a paprika (pedig Mátyás idején még nem is ismerték a szakácsok).
Három jellemző összetevője található meg a lexikonomban:
a jellegzetes piros színt adó kapsanthin és kapsorubin [E-160(c)] és
a csípősséget okozó kapszaicin.
A bors csípősségét egy piperin nevű vegyület okozza.
A köménymag egyik vegyülete a karvon.
Jellegzetes ízesítő a mentol vegyileg egy terpénalkohol.
A vanília jellegzetes ízét a fentebb már említett vanilin nevű vegyület adja.

Időnként a sót is fűszernek tekintik, pedig nem az. Amit mi a konyhában sónak nevezünk, az egy bizonyos fajta só, a nátrium-klorid. Ahol egyáltalán nem áll rendelkezésre nagyon súlyos problémát okoz a hiánya. Egyébként inkább a túlzott fogyasztása okoz magas vérnyomást. (Általában sokkal többet eszünk belőle mindenféle élelmiszerekben, mint amennyire szükség lenne.)

Emulgeálószerek
Emulgeálószereket akkor adagolnak az élelmiszerhez, ha a olaj (vagy zsír) és víz emulzióját tartósabbá akarják tenni.
Ennek "házilagos" megoldása a majonéz készítése étolajból és tojássárgájából, ami aztán pl. tejfellel (ami a tejzsír vizes emulziója) már könnyen összekeverhető.
Az emulgeálószerek hatásmechanizmusa egyébként a szappanhoz (vagy mosószerekhez) hasonlít van egy vízoldható és egy zsíroldható molekularészük.

A tortazselé, vagy más hasonló "kocsonyásító" készítmény általában zselatint tartalmaz (esetleg valami színezékkel).
Ennek "házilagos" változata a kocsonya készítéskor fő ki a bőrös darabokból.

Édesítők
Mivel a lakosság nagy része túlsúlyos, egyre többen használnak mindenféle mesterséges édesítőszereket.
A Szójegyzék keresőjébe az édesítők keresőszót beírva a "legnépszerűbb" édesítőszer legyüjthetők. (Aceszulfám-K, aszpartám, ciklamát, szacharin, szorbit)
Ezeknek a vegyületeknek semmi köze a cukrokhoz, általában nincs semmilyen kalóriaértékük, és sokkal (néha több százszor) édesebbek.

Színezékek
Az élelmiszer-ipar számtalan színezőanyagot használ. (A Szójegyzék keresőjébe a színezékek keresőszót beírva az összes legyüjthető.) Léteznek azonban "házi célra" megvásárolható élelmiszer színezékek is.
Persze használhatunk természetes anyagokat is, számtalan olyan növény van, ami nagyon erősen színez (sárgarépa, cékla, meggy, spenót, paprika, kurkuma, stb.). A legtöbb ilyen színezék más színű savas, lúgos vagy semleges környezetben.
Akár pH mérésre (indikátorként) is használhatók. (A képen a vöröskáposzta levének színe látható különböző pH értékek mellett.

A sütőpor olyan vegyületet (nátrium-hidrogén-karbonát) tartalmaz, amelyből hő hatására szén-dioxid keletkezik és ezek a gázbuborékok teszik lazává a süteményt.
(Ugyanezt okozza az élesztő is, csak ott az élesztőgombák "termelik" a cokettőt.)

Konyhai technológiák, folyamatok, reakciók

Főzés közben nem feltétlenül a végbemenő fizikai és kémiai folyamatok lebegnek a szemünk előtt, pedig rengeteg ilyen folyamat megy végbe az előkészítés, a főzés, sütés, befőzés, stb. során.

Nézzünk néhányat:

Előkészítés
A könnyebb elkészíthetőség érdekében a húsokat pácolni szokták. Ezzel kicsit részletesebben foglalkozom az Érdekességek részben a Húspácolás kémiája címen. Itt csak annyit, hogy valamennyi eljárás alapja a fehérjék peptid kötéseinek megbontása, ami csökkenti a sütési időt, puhább sültet eredményez.
Ugyanilyen hatása van az "enzimes megoldásnak" is, amikor ananásszal sütik a húst, mert az abban lévő enzim fehérjebontó hatású. (De ez konzerv-ananásszal már nem működik!)

Sütés, főzés
A fehérjéket vízburok veszi körül, a sütés, főzés során ez megbomlik és így a fehérjék szerkezete megváltozik, kicsapódnak, másodlagos kötések jönnek létre.
Ez jól megfigyelhető pl. a tojás sütésekor.
A keményítő is kisebb láncokra töredezik melegítés hatására. Mindenki jól ismeri a kenyér és a sütemények felületén látható barna "kérget" ez dextrinből, a keményítőnél rövidebb láncú poliszacharidból áll. Ezt már a nyálban lévő enzim is képes szőlőcukorra bontani, ezért szeretnek kenyérhéjat rágni a gyerekek. A részben lebontott, csirizesedett keményítő szolt képez vízzel ez a rántáskészítés lényege. (Az élelmiszeradalékként említett módosított keményítő tulajdonképpen rántás, csak úgy nem hangzik olyan "előkelően".)

Tartósítás
(tartósítás, hőkezelés, sózás, füstölés, szárítás, aszalás, erjesztés, hűtés, mélyhűtés)

A tartósítási eljárások egy részét már nagyon régóta használják. Minden tartósítás célja a mikroorganizmusok "tevékenységének" gátlása. Az élőlények csak bizonyos környezetben "érzik jól magukat". Ha ettől eltérő körülményeket teremtünk, akkor "nem működnek" és nem tudják "megenni" helyettünk az élelmiszereket.
Hőkezelés
Az egyik legegyszerűbb módszer. Magasabb hőmérsékleten nem csak a húsok, hanem a baktériumok fehérjéi is kicsapódnak. Tehát, ha forró állapotban tartjuk a befőttet egy ideig, akkor kipusztul benne minden élőlény. Ha utána jól lezárjuk, akkor kívülről már nem tudnak újabbak behatolni, tehát a befőtt megmarad nekünk. Persze az sem árt, ha jó tömény cukros lével öntjük nyakon a befőttet, mert akkor nem csak édesebb lesz, hanem a baktériumok sem tudnak szaporodni benne, mert a túl tömény oldatokat sem szeretik. A nátrium-benzoát, szalicil vagy más tartósítószer már csak hab a tortán, ha jó a hőkezelés, és jól lezártuk az üveget, tulajdonképpen elhagyható.
Sózás
Szintén régóta alkalmazott módszer. Ha jól besózzák a sonkát akkor az ozmózis miatt a víz a sejtekből a töményebb sóoldat felé áramlik, vagyis a hús "kiszárad". Márpedig víz nélkül nincs élet, vagyis a baktériumok élettér nélkül maradnak.
Egyes húskészítmények, pl. sonka esetén még nitrites pácsókat is alkalmaznak, ez nem csak mint vízelvonószer, hanem mint botulizmus gátló is nagyon hatékony.
Füstölés
Szintén régóta használt módszer. A sózással együtt is alkalmazzák. Lényege, hogy a füstben megtalálható aromás vegyületek mérgező hatásúak a mikroorganizmusokra. Sajnos rákkeltők is, ezért nem tanácsos állandóan füstöltsonkát enni.
Szárítás, aszalás
Tulajdonképpen ugyanaz az eset, mint a sózásnál, csak itt "vegyszer" nélkül történik a vízvesztés.
(Az aszalás talán a legrégibb tartósító eljárás.)
Az eredmény ugyanaz.
Víz nélkül nincs élet, vagyis a baktériumok így is élettér nélkül maradnak.
Erjesztés
Tartósításként (is) alkalmazzák a különböző erjesztéseket. Így készül pl. a savanyú káposzta. Lényege, hogy megfelelő körülmények között egy adott baktérium szaporodik el (pl. a savanyú káposzta esetén a tejsavbaktériumok) és nem hagyja a többit.
Hűtés, mélyhűtés
Már régen rájöttek, hogy lehűtve minden tovább eláll. Mivel az élet leginkább biokémiai folyamatok összessége, a reakciók meg lassabbak hidegben, nyilván a mikroorganizmusok is "takarékra kapcsolnak" mínusz 18 fokon. De nem pusztulnak el, ezért kiengedés után gyorsan el kell készíteni az adott élelmiszert. Régen vermekben őrizték meg a tavak jegét és ezt használták hűtésre. Aztán jöttek a hűtőgépek, fagyasztók. Ma már rengeteg mélyhűtött élelmiszer áll rendelkezésre. Akár egy évig vagy még tovább is tárolhatók. Szinte "csak" energia kérdése.

Az élelmiszeripar ennél bonyolultabb eljárásokat is alkalmaz pl. liofilizálás, védőgázas csomagolás (bár ez inkább az oxidációt gátolja), ultrapasztőrizálás, ESL, sugárkezelés, HPP, stb., de az elv ugyanaz. Nem kell hagyni "nyugodtan élni" a baktériumokat, gombákat és akkor megmarad nekünk az élelmiszer, mi ehetjük meg helyettük.

Élvezetkémia

Végül ejtsünk szót az italokról is.
Az etil-alkoholt (szeszt) igen régóta készíti (mindenből) az ember és fogyasztja is.
Főzéshez nem az alkoholtartalma, hanem az íze miatt szokás pl. vörösbort, rumot, konyakot, stb. használni.
Inni viszont pont azért szokták és mindenfélékkel keverve "használatos". (Bár állítólag akad olyan, aki 96%-osan is képes meginni!)
A borral külön foglalkozom az Érdekességek rész Borkémia címszavában, a sörrel ugyanitt a Sörkémia címszóban.

Iszunk még (többek között) kávét (részletesebben foglalkozom az Érdekességek rész Kávékémia címszavában) és teát is.
Leginkább jellemző, élénkítő hatású alkaloidjuk, a koffein miatt.

A lexikonban egyéb alkaloidokról is található információ, de ezek már nem a "konyha világába" tartoznak.
A legális élvezeti cikkek körébe tartozik a dohány, nikotin nevű alkaloidjával.
Vannak aztán olyanok is, amelyek már a tiltott kábítószerek kategóriájába sorolhatók. Ezek közül is megtalálható jó néhány a lexikonban és a Szójegyzék keresőjébe a kábítószerek vagy az alkaloidok keresőszót beírva legyűjthetők.

Felhasznált irodalom