تصنيع غذائي (لتفاعلات الكيميائية المصاحبة لعملية الطبخ وإنضاج الطعام


(جمال الدين عبد العظيم) #1

في عملية الطهي يطرأ على المواد الغذائية العديد من التغيرّات الكيميائية في تركيب الجزيئات المسئولة عن اللون والرائحة والنكهة نتيجة التغيرات العالية في درجات الحرارة. ومن أشهر هذه التفاعلات تفاعل ميلارد Maillard المسبّب الأساس لظهور اللون البنّي الذي يشير إلى نضج اللحوم والخبز عند إعدادها، وهو تفاعل يتم بين جزيئات الأحماض الأمينية الناتجة من تحلّل البروتينات والسكريات المختزلة.

في هذا التفاعل يتم تفاعل مجموعة الكاربونيل في السكريات مع مجموعة الأمين في الأحماض الأمينية لينتج المئات من المركبات ذات النكهات المختلفة، وهذه المركبات بدورها تتكسّر لينتج المزيد من المركبات ذات النكهات الجديدة، ، وكلّ نوع من الطعام يتألّف من مجموعات مميّزة لها من مركبات النكهة التي تتشكل من عمليات التكسير بفعل الحرارة والوسط القلوي أو الحمضي الذي تتمّ فيه.



يُعد لويس كاميل ميلارد Louis-Camille Maillard وهو كيميائي فرنسي - من أوائل الكيميائيين الذين اهتموا بكيمياء الطبخ حيث أجرى دراساته في التفاعل بين الأحماض الأمينية والسكريات، وتُعد إنجازاته في هذا المجال من إسهاماته الكبرى والتي أهّلته للحصول على جائزة الأكاديمية الفرنسية للطبّ في عام 1914.

[COLOR=“Blue”][SIZE=“4”][B]الكيميائي الفرنسي ميلارد يعمل في مختبره في كلية الطب في الجزائر العاصمة (الجزائر) عام 1920

ومن الأمثلة الواضحة للتفاعلات الكيميائية المصاحبة للطهي عملية إنتاج الكارميل caramelization وهي عملية شبيهة بتفاعل ميلارد ولكن هنا لا يتم تفاعل السكر مع الأحماض الأمينية بل تحدث عمليات انحلال حراري للسكر حيث ينحلّ سكر السكروز ( سكر القصب ) إلى الجلوكوز والفركتوز ومن ثمّ تحدث عمليات فقدان للماء من هذه السكريات الأحادية لتتكوّن مبلمرات من السكريات اللامائية ( الانهيدريد ) وهي التي تنتج اللون البني والرائحة المميزة للكارميل.
[/b][/size][/color]

تجربة تفاعل ميلارد:
[COLOR=“Blue”][SIZE=“4”][B]اللون البني لقشرة الخبز… تفاعل بين البروتينات والسكريات في الفرن.
نحتاج أن نفهم تأثيرات عملية طهي الطعام على مكوناته، سواء الضار منها أو النافع. واحتياجنا لهذا الفهم له مبرراته المنطقية، والتي من أهمها أننا نأكل الطعام كي تستفيد صحة أجسامنا منه. وعملية الخَبْز إحدى وسائل الطهي، وهي التي تُحول لنا كتلة عجين دقيق القمح إلى أقراص أو رقائق من الخبز الجاهز للأكل.

ومن السهل إدراك مراحل ما يحصل للطبقة الخارجية من عجينة الخبز خلال تعرضها لحرارة الفرن. والذي يجري داخل الفرن، هو أن الحرارة الجافة تُغير تركيبة النشويات لأصناف الأطعمة المخبوزة، وهو ما يُؤدي إلى ظهور طبقة خارجية بنية اللون. وهذه التغيرات في النشويات تحصل نتيجة لعملية تكوين الكراميل من السكريات Caramelization، وأيضاً لعملية تُعرف باسم تفاعل «ميلارد» Maillard Reaction.

وتفاعل «ميلارد» هو تفاعل كيميائي، يحصل بفعل تأثير الحرارة، ويجري فيما بين البروتينات وبين السكريات، الموجودين ضمن مكونات عجينة دقيق القمح. وتفاعل تكوين الكراميل هو تفاعل كيميائي، يحصل بفعل تأثير الحرارة، ويجري فيما بين سكريات وسكريات. ونتيجة كل من هذين التفاعلين تكوين مادة كيميائية بنية اللون.

وكلاهما تفاعل لا يتطلب حصوله أي أنزيمات. ونتيجة لحصول كل تفاعل منهما، تنشأ مئات المركبات الكيميائية ذات النكهة والطعم المتميزين والجديدين. ومع استمرار التفاعل، نتيجة استمرار التعرض للحرارة، يتوالى نشوء مركبات جديدة ومطورة للنكهة والطعم، وهكذا دواليك.

وكأي تفاعل كيميائي، فإن مركبات النكهة والطعم الناجمة عن عملية ميلارد لمنتج غذائي معين تختلف عن تلك الخاصة بمنتج غذائي آخر. ونفس المنتج الغذائي تختلف نكهات المواد المتكونة فيه نتيجة التفاعل، باختلاف الإضافات التي نضعها فيه. بمعنى أن خَبْز دقيق القمح يُعطي نكهة مختلفة عن خبز البطاطا. وخَبْز عجين دقيق قمح صاف يختلف عن خبز دقيق قمح ممزوج بالشوكولاته أو الزبيب أو غيرهما.

أما تفاعل تكوين الكراميل، فيختلف جذرياً عن تفاعل «ميلارد». وهما وإن كانا سيكونان مادة وطبقة بنية اللون، إلا أن الكراميل هو تفاعل بين سكريات فقط، ولا علاقة فيه للبروتينات. وقد يحصل في خَبْز طعام معين كلا نوعي التفاعل.

ولأن اللحوم لا تحتوي إلا على كميات ضئيلة جداً من السكريات، فإن تغير لون اللحوم إلى اللون البني نتيجة الشواء بالحرارة، لا علاقة له بهذين التفاعلين. بل هو نتيجة للتغيرات التي تطال مركبات بروتينية معينة في مكونات العضلات.

ومن المهم التنبه إلى أن تكوين قشرة «مُقمرة» للخبز أو شرائح الـ «توست»، عبر تفاعلات «ميلارد» والكراميل، يجب أن لا يصل إلى حد احتراق عجينة دقيق القمح. لأن الاحتراق يُنتج مادة «بينزوبيرين» Benzopyrene التي لا تزال تحوم حولها شكوك طبية، غير مستقرة، في احتمال تسبب تناولها بالسرطان. …[/b][/size][/color]
طهو الطعام لدرجات حرارة عالية و( الاكريلاميد )
الاكريلاميد
الاكريلاميد: مادة صناعية كيميائية تستخدم في صناعة وإنتاج السلع البلاستيكية والاصباغ وتنقية مياه الشرب من المواد الصلبة، وهو يهاجم الانسجة العصبية للإنسان ومن ضمنها انسجة المخ ويسبب السرطانات، وهي مادة كيميائية تستخدم في التصنيع أثناء عملية الطهي وتعرض الطعام لدرجة حرارة مرتفعة، والمكون الرئيسي للاكريلاميد حمض اميني يعرف باسم (اسباراجين) عندما يسخن مع أنواع سكرية معينة كالجلوكوز.
كيف تتشكل مادة الاكريلاميد ؟
تتشكل مادة الاكريلاميد خلال الطبخ بالأساليب التقليدية سواء كانت المأكولات جاهزة أو تم قليها أو تسخينها بالفرن في المنزل، وخاصة الأغذية التي تقوم على النباتات الغنية بالكربوهيدرات ومنخفضة البروتين، وكلما طالت مدة الطبخ وبحرارة مرتفعة كلما زادت كمية الاكريلاميد.
الأغذية المشبوهة
الأغذية المقلية والمليئة بالدهون بما فيها البطاطس المقلية بأشكالها المختلفة ومنها الشيبس، البسكويت، الجاتوه، الخبز المحمص (يرفع مستوى الاكريلاميد من ستة إلى عشرة أضعاف)، الهمبورجر، النشويات المطهية بأفران الميكروويف تصل فيها نسبة اكريلاميد لأكثر من 400 مرة عن المعدلات المصرح بها عالمياً، وكذا القهوة سريعة التحضير، والقهوة المطحونة (حيث وجد باحثون ألمان الاكريلاميد في جميع أنواع القهوة المطحونة التي يقدر عددها بـ24 نوعاً، إضافة الى 7 أنواع من القهوة، ويقول (وينفريد تيجرز) رئيس اتحاد القهوة الألماني: إن حبات القهوة الأصلية لا تحتوي على مادة الاكريلاميد لكن هذه المادة تظهر بعد تحميص القهوة والتي تحتوي على أكثر من ألف مادة كيميائية وفقاً لمشروع الكمونية السرطانية بجامعة كاليفورنيا والذي تم خلاله اختبار 30 مادة ثبت أن 21 منها تسبب السرطان لدى الجرذان.


(جمال الدين عبد العظيم) #2

تفاعلات السكريات :
نتيجة لوجود مجموعتى الألديهيد aldehyde و مجموعة الكيتون ketone تحدث التفاعلات فى الكربوهيدرات و الذى يجعلهم سكريات مختزلة , و عموما فأن معظم السكريات مختزلة عدا السكروز و الكحوليات السكرية , مع العلم أنة بتحلل السكروز أو السكريات الثنائية نتيجة الحرارة و وجود حامض أو وجود الحامض بمفردة اثناء التخزين يجعل السكر الثنائى كالسكروز يتحول الى جلوكوز و فركتوز و كلاهما سكريات مختزلة , عند أرتفاع درجة الحرارة تتحول السكريات لصورة مختزلة و ربما لا تتحول و يحدث تفاعل الكرملة أو عملية الكرملة بمعنى أخر و فى هذه العملية يتكون الطعم المميز و الرائحة المعروفة للكراميل و اللون البنى و يتكون بوليمارات قليلة الذائبية بالماء .

تفاعل ميارد Millard reaction :
هو تفاعل يحدث بين مجموعة الكربونيل carbonyl (الألدهيد أو الكيتون ) الموجودين بالسكر المختزل و مجموعة الآمين Amine الموجودة بالبروتين و الأحماض الأمينية و تكون نتيجة هذا التفاعل النكهة و الرائحة المميزة لقشرة رغيف الخبز الأفرنجى و الكيك و اللحم المطهى و القهوة و الكاكاو و البطاطس المقلية فى معظم الأحيان تكون نواتج تفاعل ميارد مرغوبة و فى وقت أخر لا تكون مرغوبة كحالة البطاطس المقلية لو أستمر التفاعل تنتج بطاطس مقلية بنية و هى غير مرغوبة , عادة ما يحدث تفاعل ميارد فى درجات الحرارة المرتفعة و كذلك نقص المحتوى الرطوبى مثل ظروف عملية الخبيز , لذلك لا يحدث هذا التفاعل فى أفران الميكروويف لأن درجة الحرارة لا تزيد عن 100 درجة سيليزية و ثانيا لأن السطح يكون بة نسبة رطوبة عالية .
و عامة ليس هناك أى طريقة طريقة عملية لمنع حدوث تفاعل ميارد غير تقليل درجة الحرارة , و أبقاء المنتج رطب , و حامضى (الأس الهيدروجينىpH كلما كان منخفض كان التفاعل اقل) أو تقليل السكريات المختزلة , و بالطبع تقليل مجموعات الأمينو و لكن هذا أكثر صعوبة .