Химик-технолог Сергей Белков рассказал, откуда берутся запахи

В "Экспериментаниуме" прошла лекция "У каждой профессии запах особый"

В Музее занимательных наук "Экспериментаниум" химик-технолог и научный журналист Сергей Белков рассказал, откуда берутся запахи и почему ароматы играют огромную роль в жизни человека. Также в ходе лекции можно было узнать, как получаются специфичные запахи самых привычных продуктов. Прямую трансляцию мероприятия провело сетевое издание M24.ru.

По мнению Сергея Белкова, все, что нас окружает: воздух, вода, натуральная пища и даже мы сами, - состоит из молекул, которые в результате химических взаимодействий могут превращаться в другие молекулы.

В своих научных статьях автор писал, что химические ароматизаторы, придающие аромат пище, - вовсе не чудеса современных технологий. Их начали употреблять задолго до появления первых цивилизаций, когда пищу готовили на огне. Оказалось, что этот способ приготовления способствует не только более длительному хранению продуктов, но и улучшает вкусовые качества.

Во все времена кулинария играла значительную роль в жизни людей, а кулинары всегда ценились в обществе. Личные повара королей и вождей порой определяли судьбы страны, и все из-за их владения искусством готовить.

Но любой повар - это по сути не очень умелый химик. Ведь те вещества, которые пытаются получить всемирно известные шефы путем смешивания пищевых ингредиентов, любой химик-синтетик получит гораздо более эффективными методами.

Получить аромат любого блюда очень просто: достаточно определить, какие вещества влияют на него, синтезировать их в лаборатории и смешать. С продуктами термообработки все гораздо сложнее. К примеру, аромат кофе содержит более тысячи душистых веществ, и воспроизводство его запаха слишком сложно и нерентабельно.

Реакция Майяра

100 лет назад Луи Майяр обнаружил, что если смешать аминокислоты с сахарами и нагреть, то образуется смесь веществ темного цвета.

Реакция Майяра - химическая реакция между аминокислотой и сахаром, которая, как правило, происходит при нагревании. Примером такой реакции является жарка мяса или выпечка хлеба, когда в процессе нагревания пищевого продукта возникает типичный запах, цвет и вкус приготовленной пищи. Эти изменения вызваны образованием продуктов реакции Майяра.

Вместе с карамелизацией реакция Майяра является формой неферментативного потемнения (побурения).

Производство ароматизатора в промышленности

Ароматизаторы добавляются в пищу в количествах, примерно соответствующих содержанию вкусоароматических веществ в натуральных продуктах. Если превысить норму, их свойства будут хуже восприниматься органами чувств, а потребительские качества потеряются. При этом ароматизаторы нельзя использовать для "отбивания" запаха испорченной еды.

Рост спроса на ароматизаторы связывают с развитием технологий по получению продуктов путем глубокой переработки сырья, в ходе которой они почти полностью освобождаются от "балластных" веществ (в том числе ароматных: рафинированные масла, соевый белок, мука, крахмал, сахар, белково-витаминный концентрат и др.) В результате получаются сыры и йогурты со всевозможными вкусами, паштеты, колбасы из структурированного соевого белка, крабовые палочки, искусственная икра и др.

Для получения ароматизатора достаточно загрузить необходимые компоненты: воду, аминокислоты, сахар, растительные и животные белки и белковые гидролизаты, жиры и витамины - в специальный реактор для последующего нагревания. В составе ароматизатора будет такой же набор веществ, который содержится в натуральном продукте.

Плюсы химических ароматизаторов

- Современные пищевые ароматизаторы с легкостью проходят тесты на безопасность, которые никогда не прошли бы ни жареная картошка, ни копченая грудинка, ни квашеная капуста.

- Для ароматизации тонны лапши со вкусом вареной курицы повару понадобится 100-200 кг мяса или всего 1 килограмм ароматизатора. В первом случае будет получен продукт с маленьким сроком годности. С ароматизаторами таких проблем нет.

- Вегетарианцы смогут порадовать себя вкусом мяса, не применяя при этом продукт животного происхождения. А если грамотно подобрать ингредиенты, то можно сделать химическую колбасу, которую не отличишь от настоящей.

- В процессе нагревания смеси веществ, присутствующих в курице или в ароматизаторе, образуются не только душистые вещества, и не только безобидные. Например, при нагревании пищи до высоких температур, например, во фритюрнице образуется вещество акриламид, обладающее канцерогенными и токсичными свойствами.

Его появление связывают с нагреванием жира или крахмала, хотя это совсем не так. Акриламид образуется в ходе реакции Майяра из присутствующей практически в любом белке аспарагиновой аминокислоты. В производстве реакционных ароматизаторов избегают использования аспарагиновой кислоты, а, значит, акриламида там нет.

- 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 гетероциклические соединения, а по биологическим свойствам - сильные мутагены. Избежать их образования при термообработке мяса, увы, невозможно. В реакционных ароматизаторах таких веществ не образуется, потому что ни креатин, ни креатинин в качестве сырья не используются.

"Утро": Голландские ученые вырастили искусственное мясо

Обоняние

По мнению Сергея Белкова, обоняние обманчиво, поскольку на восприятие вкуса влияют многие факторы, прежде всего, внешний вид продукта - не случайно в ресторанах уделяют большое внимание сервировке и украшению блюд.

Эксперименты с дегустацией вин показали, что в большинстве своем люди редко могут отличить красное вино от подкрашенного краской белого. А дети с большим удовольствием будут есть хлопья из яркой коробки с мультперсонажами, чем из прозрачного пакета.

На вкус влияет даже цена продукта. Например, одно и то же вино, подаваемое дегустаторам в одних и тех же условиях, получает разные оценки в зависимости от стоимости напитка (более дорогое вино получало высокие оценки). Дегустаторы не просто выдавали желаемое за действительное - их мозг в процессе обработки сигнала с обонятельных рецепторов на самом деле считал дорогой продукт более вкусным.

Запах природы

Оказывается, привычные запахи фруктов, овощей и прочей растительности способны не только притягивать, но и отталкивать: поврежденный цветок может "переключиться с роста на защиту" (говоря научным языком, произойдет перенаправление ресурсов растения в сторону синтеза вторичных метаболитов).

Например, запах свежескошенной травы. Вещества, отвечающие за этот аромат, являются вторичными метаболитами растения и предназначены для защиты от предполагаемого вредителя, покусившегося на его сочную мякоть. Эти же самые вещества присутствуют в компонентах аромата ягод земляники и яблок.

Среди механизмов защиты бывают и более необычные. Есть много примеров того, как растения используют свои ароматы для привлечения врагов своих врагов. Часто бывает, что в качестве ответной реакции на повреждение ткани гусеницей растения выделяют летучие вещества, привлекающие паразитических ос – естественных врагов насекомого.

Еще один удивительный способ применения душистых веществ – это общение. Растения могут "разговаривать" друг с другом и с другими организмами при помощи обмена молекулами. Таким образом они могут сообщить своим "соседям" о надвигающейся опасности. Гормоны растений, которыми они регулируют свою жизнедеятельность, распространяются часто именно по воздуху, а не внутри. Так, жасминовая кислота и ее производные, определяющие запах очень многих цветов, считаются растительными гормонами.

Ароматизаторы, которых нет

Многие вещества, которые мы традиционно принимаем за аромат натуральных вкусных и полезных продуктов, изначально вообще не присутствуют в растении.

Ванилин

Ванилина как химического соединения в стручках известной орхидеи просто нет. В них синтезируется так называемый глюкованилин – гликозид, основная функция которого – защита растения от поедания вредителями. Для получения ароматной субстанции с запахом ванили нужно разрушить гликозид, для чего проводится сложный и длительный процесс ферментации, обусловливающий высокую цену. В пищевой промышленности ванилин (значительно более чистый и гораздо более дешевый) получают из гваякола или лигнина.

Горчица

Это растение научилось защищаться с помощью мощнейшего химического оружия – слезоточивого аллилизотиоцианата (АИТЦ), токсичного для многих живых организмов. А поскольку для самой горчицы он тоже опасен, растение не синтезирует его в готовом виде, а хранит в своих тканях два совершенно безвредных по отдельности компонента: глюкозинолат синигрин и фермент мирозиназу. Животное или насекомое, решившее полакомиться растением, повреждает его ткани, что приводит к смешению компонентов, при этом фермент (реакция протекает в водной среде) "отрезает" от синигрина глюкозу, образуя токсичный АИТЦ или нитрил. Такое пиршество дорого обходится вредителю.

Этот же механизм позволяет "зачистить" территорию от других растений и микроорганизмов: в отслуживших свое и разлагающихся стеблях и листьях образуется АИТЦ, "стерилизуя" почву. В сухом же горчичном порошке жгучего вещества просто нет, поэтому он приобретает аромат только при добавлении воды, причем не сразу (по этой же причине горчичники "жгутся" только после замачивания). Для нужд пищевой промышленности (например, для изготовления майонеза) используют синтетический АИТЦ, полностью идентичный натуральному.

Анна Лебедева