Всі усвідомлюють, що нормальна і корисна їжа - є їжа з апетитом,
їжа з випробовуваним насолодою; будь-яка інша їжа, їжа за наказом,
за розрахунком, визнається вже в більшій чи меншій мірі злом.
І. П. Павлов
Художник Е. Станікова
Перша відбивна і революція
Складно уявити життя сучасної людини без кулінарії, а кулінарію без смаження, варіння і випічки, хоча всі інші живі істоти обходяться без термічної обробки їжі. Є дані, що вже синантропа (Homo erectus pekinensis) використовували вогонь, а сучасний Homo sapiens готував на вогні, що називається, з народження. Так що любов до смаженого і вареного сформувалася дуже давно. Але що змусило первісної людини сунути їжу в вогонь, а потім з'їсти її? І чому потім всі почали їсти оброблену їжу?
Навряд чи ми дізнаємося, коли і як це сталося. Мабуть, з якихось причин сире м'ясо потрапило в багаття, засмажити, а наші предки просто не змогли втриматися, щоб не покласти ароматні шматочки в рот. Зрозуміло, що смажений шматок за смаком перевершив сирої навіть без солі, кетчупу і приправ. Втім, зрозуміло це тільки небіологам. Відповідно до теорії еволюції смачно має бути те, що корисно, що містить цінні компоненти (надлишок солодкого шкідливий, проте нашим предкам цей надлишок не загрожували). Чому смачним здається смажене - це нетривіальне питання. Може бути, саме тому, що приготоване легше засвоюється і смакові рецептори це відчувають. І незабаром приготовлену їжу стали вважати сакральної, «освяченої вогнем», адже під час жертвопринесення, коли на вогні спалювали потенційну їжу, її частина у вигляді диму підносилася в дар богам.
Цікаво, що, якщо б нинішні людиноподібні мавпи вміли смажити і парити, вони неодмінно б цим займалися. Антропологи Річард Ранем з Гарварду і Вікторія Уоббер з Інституту еволюційної антропології Макса Планка встановили, що шимпанзе, бонобо, горили і орангутанги воліють приготовлену їжу сирої, будь то м'ясо, морква або батати. У чому тут справа - в м'якості готового продукту, його кращої перевариваемости або його кращому смаку - незрозуміло. Хоча, як ми знаємо, домашні тварини теж із задоволенням вживають «людську» їжу.
Так чи інакше, вогонь, сковорідки, вертіла і каструлі стали головними інструментами кухарів і господинь, а смачна тепла їжа - одним з найдоступніших задоволень. Як писав Джером К. Джером, «чиста совість дає відчуття задоволеності і щастя, але повний шлунок дозволяє досягти тієї ж мети з більшою легкістю і меншими витратами».
Однак такий спосіб приготування їжі породив куди більш значущі, глобальні наслідки. Існує цікава теорія, згідно з якою термічна обробка їжі спричинила за собою антропогенетически революцію і послужила відправним пунктом в культурному становленні людини. Наші предки були всеїдними тваринами. Це давало безперечну еволюційну перевагу, оскільки різноманітність споживаних продуктів було велике, але мало і мінуси: сира груба їжа засвоювалася погано, тому доводилося багато є, витрачати багато часу на добування їжі. Фахівці підрахували, що шимпанзе витрачає на споживання їжі кілька годин на добу, а сучасна людина - трохи більше години (довгі сидіння в ресторанах і барах не береться до уваги, тут основний час йде на спілкування). Виходить, що термічна обробка їжі, різко підвищивши ККД перетравлення, скоротила потребу в ресурсах і подарувала нашим предкам вільний час і енергію, які могли бути витрачені на роздуми, пізнання світу, творчість, створення знарядь праці. Іншими словами, приготування їжі дало Homo sapiens можливість стати дійсно розумною істотою.
Про те, як цукру, жири і білки зустрічаються на сковорідці
Варто тільки уявити хрустку золотаву скоринку на добре просмажене м'ясо або буханці свіжого хліба, як починають текти слинки. Чому смажена їжа така смачна і приваблива на вигляд?
Глюкоза (лінійна форма)
Три найважливіших компонента входять до складу органіки, що вживається в їжу: вуглеводи, жири і білки. Не буду зупинятися на біологічному значенні цих речовин, оскільки для читачів «Хімії і життя» це очевидно. В даному випадку нас будуть цікавити деякі особливості хімічної будови цих речовин. Вуглеводи, які ще називають природними полігідроксіальдегідамі і полігідроксікетонамі із загальною формулою (CH2 O) n. в складі своїх молекул містять не тільки гідроксильні групи -ОН. але і карбонільні С = О.
У молекулах природних жирів, тригліцеридів (складні ефіри гліцерину і одноосновних жирних кислот) також обов'язково присутні карбонільні групи.
Білки влаштовані куди складніше, це полімери, ланцюги яких побудовані з самих різних амінокислот. Властивості білка безпосередньо залежать від того, які амінокислоти і в якій послідовності його утворюють. Серед 20 амінокислот, що складають білок, є кілька найбільш вразливих з хімічної точки зору: лізин, аргінін, триптофан і гістидин. Їх молекули містять вільні аміногрупу (-NH2). гуанідинового групу (-С (NH2) 2). індольне і імідазольного кільця.
Меланоїдіни: добро і зло
За хімічною суті Меланоїдіни - це широкий спектр нерегулярних полімерів різноманітного будови, включаючи гетероциклічні та хіноїдному структури, з молекулярною масою від 0,2 до 100 тисяч дальтон. Механізм їх утворення досить складний і до кінця не вивчений - надто вже багато проміжних продуктів, які взаємодіють між собою і з вихідними речовинами.
Освіта меланоидинов супроводжується появою безлічі ароматичних речовин: фурфуролу, оксиметилфурфурола, ацетальдегіду, формальдегіду, ізовалеріанової альдегіду, метилгліоксалю, диацетила та інших. Саме вони надають незабутній, апетитний аромат свіжоспеченого хліба, плову, шашлику. Ще в 1948 році творець нашої лабораторії в Інституті біохімії ім. А. Н. Баха В. Л. Кретович (згодом член-кореспондент РАН) і Р. Р. Токарєва виявили, що в розчинах глюкози в присутності амінокислот лейцину і валіну утворюються специфічні тони кірки житнього хліба, а в присутності гліцину - карамельний аромат. Чим не спосіб отримання смакових і ароматичних добавок?
Однак крутиться на язиці питання - а чи не небезпечні ці речовини? Адже тільки й чуєш: не їжте смаженого, в поджарістой скоринці міститься будь-яка канцерогенна погань. Давайте розберемося.
Сьогодні вчені, що досліджують природу антиоксидантної активності меланоидинов, припускають, що вона пов'язана зі структурою цих речовин, які містять систему сполучених подвійних зв'язків в гетероциклічних і хіноїдному ланках.
Структура фрагмента меланоідінового полімеру (glc - залишок D-глюкози)
Саме така структура дозволяє їм знешкоджувати вільні радикали і захоплювати метали. І для організму це надзвичайно корисно. Скажімо, пов'язуючи залізо (Fe 2+). Меланоїдіни не дають йому взаємодіяти з перекисом водню в організмі з утворенням сильного окислювача і руйнівника - гідроксильного радикала (АЛЕ ∙). Також вони можуть відновлювати пероксильні ліпідні радикали (ROO ∙).
Завдяки корисним властивостям Меланоїдіни знайшли застосування не тільки в кулінарії і харчової хімії. У народній медицині з незапам'ятних часів використовують цілющі властивості цих речовин. Відвар житніх колосків застосовують для лікування захворювань органів дихання як відхаркувальний пом'якшувальний засіб; припарки з ячмінного солоду рекомендують при запаленнях шкіри та геморої; відварами ячмінного зерна лікують захворювання шлунково-кишкового тракту, нирок, сечових шляхів і порушення обміну речовин. У Росії XIX століття був популярний так званий госпітальний квас, який входив в раціон кожного солдата, який одужує після поранення, для підняття сил. Мабуть, звідси і приказка «Російський квас багато народу врятував».
А що сьогодні? Зовнішній антисептичний засіб для лікування шкірних захворювань - «рідина Митрошина» - являє собою концентрат меланоидинов, одержуваний термічною обробкою вівса, пшениці і жита. Препарат під назвою «Холеф» (фехолін), густий екстракт з пшеничних зародків, дозволений до застосування для лікування хворих з різними формами прогресивної м'язової дистрофії. У Науково-практичному центрі по тваринництву Національної академії наук Республіки Білорусь отримали дослідну партію кормової антиоксидантної добавки «Еколін-1», яка являє собою композицію з гідролізатів паростків солоду і торфу. У Ставропольському політехнічному інституті з відходів молочного виробництва зробили препарат «ПВ», рекомендований для широкого застосування в рослинництві та тваринництві в якості біостимулятора. На жаль, всі ці препарати випускають локально і малими партіями
Але повернемося до меланоидинов, які ми їмо. Вони, треба визнати, погано розщеплюються травними ферментами і не всмоктуються в шлунково-кишковому тракті. Здавалося б, мінус? Не будемо поспішати. Меланоїдіни виконують ту ж функцію, що і харчові волокна, поліпшують травлення і стимулюють зростання біфідобактерій, тобто виявляють властивості пребіотиків. А це вже скоріше плюс.
Засмага, тайнопис і плащаниця
Вважається, що на відміну від сонячних ванн автозагар дозволяє отримати природний коричневий відтінок шкіри без шкоди для здоров'я. Однак це не зовсім так. У автозасмаги є один недолік: він не захищає шкіру від впливу ультрафіолетового випромінювання, як це роблять природні пігменти меланіни. Але це півбіди, гірше інше. Меланоїдіни - фотосенсибілізатори, при поглинанні світла вони вступають в хімічні реакції, зокрема, з утворенням супероксидного аніон-радикала (O2 ∙ -). Тому покрита меланоидинов шкіра більш чутлива до дії сонячного світла. Після 40 хвилин перебування на сонці в такій шкірі утворюється в три рази більше вільних радикалів у порівнянні з необробленою шкірою.
На тканину, виготовлену за описаною технологією, дослідники впливали продуктами розкладання білків, що містять аміногрупи, - путресцин (1,4-діамінобутан) і кадаверин (1,5-діамінопентан). Обидва цих речовини називають «трупними газами», так як вони утворюються при розкладанні білків після смерті. На поверхні лляної тканини продукти гідролізу крохмалю взаємодіяли з путресцин і кадаверин і виходила дійсно поверхнева забарвлення. Так Роджерс і Арнольді підтвердили гіпотезу про сахароамінном походження зображення на плащаниці і про те, що ця реакція дійсно могла мати місце при обгортанні тіла в лляну тканину тих часів.
Меланоїдіни біля колиски життя
Справа в тому, що до складу меланоидинов входять структури з сполученими подвійними зв'язками, що додають полімерам електрон-транспортні властивості. Тому меланоідіновие матриці можуть імітувати деякі типові біохімічні реакції, що протікають в клітинах: оксидо-редуктазної, гідролазних, синтазного і ін. Крім того, ці полімери здатні зв'язувати важкі метали, які відіграють важливу роль у функціонуванні багатьох ферментів. Ось чому утворення подібних полімерів могло послужити відправною точкою у формуванні основних типів біохімічних реакцій. А. Ніссенбаум, Д. Кеньон і Дж. Оро в 1975 році висловили гіпотезу, що Меланоїдіни - це протоферментние системи, що грали роль матриці в процесах зародження життя до виникнення систем з більш високою специфічністю.
В Інституті біохімії ім. А. Н. Баха РАН співробітники лабораторії еволюційної біохімії протягом багатьох років моделюють процеси предбиологической еволюції і досліджують роль меланоідінових пігментів в ускладненні вуглецевмісних сполук. Кандидат біологічних наук Т. А. Телегіна з колегами в цих експериментах довела, що Меланоїдіни мають каталітичну активність, зокрема сприяють утворенню пептидних зв'язків між аланін. Меланоідіновие пігменти наносили на силікагель і поміщали в кварцову колонку, опромінюється ультрафіолетом, через яку циркулював розчин аланіну. В результаті були отримані ди-, три- і тетрааланіновие пептиди. Причому їх концентрація виявилася в десять разів вище концентрації діаланіна, який отримували в експерименті з немодифікованим силікагелем. Цей результат показав перевагу меланоідінових матриць над неорганічними в процесі абиогенеза.
Через накопичення активних карбонільних сполук, яке відбувається у міру старіння або при діабеті, розвивається так званий карбонільний стрес. В першу чергу страждають, тобто глікіруются, довгоживучі білки: гемоглобіни, альбуміни, колаген, Кристалін, ліпопротеїди низької щільності. Наслідки найнеприємніші. Наприклад, гликирование білків мембрани еритроцита робить її менш еластичною, більш жорсткою, в результаті чого погіршується кровопостачання тканин. Через глікірованія Кристалін мутніє кришталик і, як наслідок, розвивається катаракта. Модифіковані таким чином білки ми можемо виявити, а значить, вони служать маркерами атеросклерозу, цукрового діабету, нейродегенеративних захворювань. Сьогодні одна з фракцій гликированного гемоглобіну (HbА1c) - в числі основних біохімічних маркерів діабету і серцево-судинних захворювань. Зниження рівня HbА1c на 1% зменшує ризик будь-яких ускладнень при діабеті на 20%.
У себе в лабораторії, в Інституті біохімії ім. А. Н. Баха, ми розробили експериментальну систему, яка моделює умови карбонильного стресу. В якості активного карбонильного з'єднання ми використовували метилгліоксалю. Виявилося, що при взаємодії лізину з метилгліоксалю виходять вільнорадикальні продукти, здатні відновлювати окислений гемоглобін. Завдяки цьому оксид азоту (NO) більш ефективно зв'язується з залізом гемової групи, тобто відбувається нітрозілірованіе гемоглобіну. У деяких випадках утворюється нітрігемоглобін, причому ці процеси можуть відбуватися і безпосередньо в крові, наприклад, у хворих на діабет. Особливості функціонування таких модифікованих гемоглобинов ще належить вивчити.
До речі, через утворення нітріміоглобіна може відбуватися так зване нітритного позеленіння ковбаси або шинки, якщо порушена технологія обробки м'яса нітритом натрію (харчова добавка Е250). Хоча зазвичай її додають для додання м'ясним продуктам апетитного рожевого кольору (не плутати з позеленінням, викликаним руйнуванням гемової групи в результаті звичайної псування продукту!).