Почему люди не могут без мяса: химия мясоедов

Люди – мясоеды. Это, может быть, не очень хорошо для окружающей среды и не всегда полезно для здоровья. Но мы созданы мясоедами, термически обработанная мясная пища в нашем рационе отложила свой эволюционный отпечаток на нашем внешнем облике. Вместе с ростом благосостояния, потребление мяса в мире растет. Мы любим есть мясо и, скорее всего, будем продолжать есть его. Потому что мясо – это не просто еда. Мясо – это очень вкусная еда.

Что же делает его столь вкусным

О вкусах

Прежде чем говорить о химии вкуса, попробуем разобраться с определениями, так как с ними в русском языке не очень все просто.

Первое, узкое и биологическое понимание термина «вкус» имеет отношение только к рецепторам, расположенным на вашем языке. Помните ту картинку с языком и зонами восприятия на нем четырех базовых вкусов: кислого, горького, соленого и сладкого? Это как раз про вкус в английском понимании узкого taste.

Вкусовые зоны языка

Картинка, кстати, ошибочная. Вообще, забудьте про нее.

Во-первых, на языке нет никаких зон, все рецепторы разбросаны по языку достаточно хаотично. Во-вторых, вкусов намного больше, чем четыре. Одних только горьких вкусов, согласно данным современной молекулярной биологии, у человека насчитывается два с половиной десятка. Почему-то забыт на картинке вкус «умами» — а он ключевой в понимании вкуса мяса. Не упомянут «жирный», который в последние годы практически сменил статус, перестал описываться в терминах «текстуры» и стал описываться в терминах отдельного вкуса. Не хватает вкуса «кокуми» (насыщенность), который хотя пока и спорный, но, скорее, все же вкус. В общем, все немного сложнее.

Широкое, бытовое понимание «вкуса» включает в себя много больше, чем рецепторы на языке. Речь скорее о способности воспринимать любые молекулы любым местом носоглотки. Оно включает в себя не только базовые вкусы, но и аромат — то, что воспринимается обонянием. Например, вкус апельсина в «узком» понимании — сладкий и кислый. В общеупотребимом же смысле это «вкус апельсина»: результат наложения аромата фрукта на кислый и соленый вкусы.

В «узком» понимании вкус говядины не отличается от свинины — это жирный и умами. В широком понимании различия очевидны любому. Включает в себя широкое понимание вкуса и другие химические ощущения: жгучесть перца или горчицы, охлаждающий эффект мяты, вяжущий — хурмы и т. п. Вообще обоняние, по разным оценкам, ответственно за 80−90% вкуса еды. Можно сказать, что вкус больше рождается в носу, чем на языке.

Ключевое отличие между собственно вкусом и обонянием не только в том, что вкус на языке, а запах — в носу. Наше отношение к ощущениям на языке хоть и может модифицироваться опытом, имеет запрограммированную природой, достаточно универсальную основу: сладкий и умами — это вкусно, горький — это не очень. Отношения к запахам же формируется на основании индивидуального опыта. Поэтому и отношение ко вкусам (в узком понимании этого термина) примерно одинаково во всех культурах: везде любят и сладкое, и в меру соленое, и умами. Отношение же к запахам еды варьируется очень широко: то, что для одного запах деликатеса, для другого — запах общественной уборной.

И наконец, совсем широко. Когда мы говорим о еде, мы часто называем вкусом то, что следовало было бы назвать, скорее, восприятием продукта. Оно включает в себя все на свете, в том числе и нас самих. Дело в том, что за восприятие вкуса отвечают не только язык с носом. Восприятие мира любым органом чувств — мультимодальное, и главный в этом деле мозг. Это он собирает информацию со всех рецепторов, со всех органов чувств сразу, соотносит ее с обстановкой и собственным опытом и рождает ощущение. Текстура, цвет, звук, место, время суток и (особенно) ваши ожидания — все это нельзя просто так взять и оторвать от восприятия вкуса. Не случайно тестирование продуктов в промышленных или исследовательских целях всегда проводится в рамках закрытых дегустаций с минимумом вводных данных, без этого объективные оценки получить просто невозможно.

Проиллюстрировать мультимодальность восприятия можно достаточно легко. Представьте, например, себе стейк ярко-синего цвета. Ожидаете ли вы от него такой же вкус, как от обычного, вашей любимой прожарки? Вряд ли. Понравится ли вам этот вкус в ресторане? Готовы ли вы зажарить это дома?

Кстати, именно игры с мультимодальностью восприятия лежат в основе набирающего популярность бизнеса — заведений питания, в которых посетителей кормят в полной темноте. Ограничение по одной, зрительной «модальности» восприятия приводит к полному изменению восприятия в целом.

Химия чистого вкуса — жир и глутамат

Вы уже догадались, что речь пойдет о так называемом пятом вкусе с азиатским названием «умами» и его главном компоненте — глутаминовой кислоте. Вкус, известный на Востоке больше ста лет, всего лишь несколько десятилетий назад закрепился в европейском лексиконе.

Наверное, именно из-за этой «медлительности» и непонимания к глутаминовой кислоте (или глутамату) в обществе существует стойкое предубеждение. В пищевом законодательстве она выступает в качестве «усилителя вкуса», которым не является. Она является носителем, обладателем своего собственного вкуса, так же как носителем соленого вкуса является соль, а кислого — кислота. На нее есть такие же рецепторы, как на сахар, они даже по строению близки. Помимо глутамата вкус умами имеют некоторые другие аминокислоты и пептиды, а также нуклеотиды — молекулы, принимающие участие в строении ДНК и РНК. Все это тоже есть в мясе.

Идентичность рецепторов на Умами и на сладкое

Эволюционная природа умами достаточно прозрачна. Глутаминовая кислота является одной из двух десятков кирпичиков, принимающих участие в биосинтезе белка, одной из самых распространенных аминокислот и выполняет массу других биологических функций. Наличие ее в еде может являться маркером наличия в ней белка — нутриента важного и незаменимого. Эволюция наградила нас рецепторами, способными детектировать эту аминокислоту в еде, и сделала ее вкус приятным. Подобным же образом она сделала приятным вкус сахара и жира, потому что сахара и жиры — это энергия, и способность ее находить в еде способствует выживанию.

Важно отметить, что в составе белка глутаминовая кислота находится в химически связанном состоянии и каким-то вкусом не обладает. Вкусная она только в свободном виде. Но путь белка до свободных аминокислот достаточно прост, имя ему — гидролиз. Если говорить о мясе, то процессы гидролиза (прежде всего ферментативного) в нем начинают происходить сразу же после убоя животного и одним из результатов их как раз становится гидролиз белка с накоплением свободных аминокислот. Чем лучше вызрело мясо — тем больше в нем свободного глутамата и тем оно вкуснее. Происходит гидролиз и при кулинарной обработке. Вообще производство глутамата из белка — это один из любимых процессов в кулинарии в любой точке земного шара. Ведь именно производством глутамата из белка с точки зрения химии является производство итальянских твердых сыров или восточных ферментированных (соевого, устричного и т. п.) соусов. Само использование их в качестве популярных приправ обусловлено именно большим содержанием в них свободного глутамата.

Другой, важнейший компонент вкусового восприятия мяса — это жир. Он тоже вкусный. Его еще не совсем официально, но часто в научных источниках называют шестым вкусом, за этим действительно есть определенные биохимические основания: целый ряд работ показал, что жир — это не просто ощущения текстуры на языке, что механизм восприятия жирного вкуса пусть до конца не расшифрован, но похож на механизмы восприятия сладкого или умами.

Однако в отличие от других химических чувств в случае с жиром действительно не столько важна химия, как структура распределения его по мясу и температура плавления. Например, характерный вкус «мраморной» говядины в значительной степени обусловлен именно хорошо узнаваемым «дисперсным» распределением жировой ткани внутри мышечной. Он будет отличаться от мяса, в котором жир расположен «слоем» над мышечной тканью.

Химия чистого аромата

Если с точки зрения чистого вкуса между разными видами мяса практически нет разницы (везде один и тот же глутамат, нуклеотиды, и примерно одинаковый жир), то с точки зрения летучих веществ разница колоссальна. Виной тому снова химия, но уже химия летучая, химия запаха.

Вы, конечно же, обращали внимание, что хлеб пахнет не так, как тесто, а гуляш — не как сырое мясо. Вкус прошедших термическую обработку продуктов меняется кардинально, одновременно становясь интенсивнее, насыщеннее. Вместе со вкусом происходит и изменение цвета. В пищевой химии есть этому объяснение: реакция Майяра.

О реакции Майяра нам нужно знать две вещи:

1. Это никакая не реакция, скорее, жуткая совокупность огромного количества разнонаправленных реакций.
2. При всем уважении к Майяру, к реакции Майяра его научная деятельность имеет очень слабое отношение.

Исследователь, скорее, оказался в нужном месте в нужное время. Он действительно зафиксировал наблюдение, что смесь углеводов и аминокислот при нагревании темнеет. Это, конечно, тоже важно, наука строится на таких наблюдениях, но для именной реакции этого маловато.  

Ключевой шаг в понимании механизмов этих реакций был сделан Джоном Ходжем. Открытая им на кончике пера и опубликованная в 1953 году схема стала основой современного понимания процессов пищевой химии. В силу ограниченности инструментария аналитическая химия в то время носила больше теоретический характер, но подтвердилась полностью и расширяется с каждым годом. Она неплохо описывает то, что происходит при жарке кофе или мяса, варке сгущеного молока или выпечке хлеба и даже объясняет, почему невозможно одинаково пожарить два разных куска мяса. Слишком много переменных процесса жарки.

В учебниках пишут, что реакция Майяра состоит во взаимодействии аминокислот и редуцирующих сахаров. Не все так просто. Это лишь начало процесса. Самое интересное и настоящий химический хаос остается обычно за кадром. Продукты взаимодействия претерпевают перегруппировки, распады, реагируют между собой и другими продуктами реакции, потом снова реагируют и распадаются, и снова реагируют. Характер промежуточных и конечных продуктов процесса, скорость, направление отдельных реакций внутри него зависят от множества различных факторов: состава исходной «среды», кислотности, влажности, температуры, перемешивания и т. п. Памятник можно ставить химикам, которые смогли разобраться в этом.

С чего же начинается химия превращения веществ мяса в аромат жареного мяса? С правильного убоя животного. В его клетках еще происходят биохимические процессы, однако ни о каком гомеостазе речи уже не идет. Главный процесс для вкусообразования — это автолиз: ферментация компонентов клетки посредством содержащихся в ней же ферментов.

Прежде всего, это уже упомянутая ферментация белка с образованием свободных аминокислот и пептидов. Это не только глутамат для вкуса, но и важное «сырье» для первой стадии реакции Майяра. Аминокислотам нужен напарник — редуцирующий сахар. Главный реагент здесь даже не глюкоза, концентрация которой в мясной ткани резко падает сразу после убоя, а рибоза, образующаяся в процессе деградации РНК. Немалую роль играет распад жиров с образованием свободных жирных кислот.

Жирные кислоты, подобно глутамату, могут играть двойную роль. С одной стороны, они сами могут являться важными вкусоароматическими соединениями.

Например, разница между говядиной зернового и травяного откорма частично лежит в различиях в жирнокислотном составе говяжьего жира. С другой стороны — жирные кислоты и продукты их окисления выступают реагентами в реакции Майяра.

Если говорить о том, какое же конечное вещество придает вкус продукту, то ответа на этот вопрос в общем не существует. Все очень сложно, этих веществ сотни и даже тысячи. Это и альдегиды, и эфиры, и кислоты, и лактоны, и вообще проще перечислить, что не образуется в реакции Майяра, чем наоборот.

Однако про два важных класса веществ упомянуть стоит.

Первые — это пиразины. Их существует множество. В количественном отношении их образуется очень немного. Но чувствительность нашего носа к ним достаточно высока, поэтому их вклад в аромат высок. Чувствуете в аромате что-то яркое — жареное, ореховое, какао? Будьте уверены, это пиразины. Чем больше содержание углеводов и меньше кислотность, чем больше температура и дольше нагрев — тем больше пиразинов.

2-этил-3,5-диметил пиразин, обладающий запахом какао

Вторые — это соединения серы. Прежде всего сульфиды и дисульфиды. По сравнению с пиразинами они более нежные, не всегда стабильны на воздухе и образуются во много меньших количествах. Но много и не надо, они своего рода рекордсмены по «вонючести». Так, обладающий ароматом, близким к тушеной говядине, 2-метил-3-фурантиол имеет вкус уже в концентрации 0,007 мкг/л. Сходный по аромату продукт его окисления бис-(2-метил-3-фурил)-дисульфид — при концентрациях от 0,00002 мг/л. Это насколько мизерные содержания, что не каждый аналитик и сегодня сможет обнаружить его в еде. Сам поиск этих веществ в продуктах в свое время стал сложнейшей задачей аналитической химии.

бис-(2-метил-3-фурил)-дисульфид – чемпион по вонючести

Обращали ли вы внимание, что добавление лука в фарш делает котлету не только сочнее, но и намного ароматнее? Интуитивная находка кулинаров вполне объяснима с точки зрения химии. Серосодержащие соединения в нем не только могут заставить плакать. Они принимают участие в реакции Майяра, на выходе увеличивая содержание обладающих мясным запахом сераорганических соединений. Большое содержание в луке простых сахаров также приводит к увеличению выхода летучих пахнущих веществ (в том числе пиразинов) в процессе жарки.

О структуре мяса — приятного укуса

Конечно же, важной компонентой восприятия вкуса любого продукта является его структура.

Структура мяса и мясных продуктов напрямую обусловлена строением основного белка мышечной ткани — актомиозина. Именно из-за этой уникальной структуры мясного белка и составленных из него мясных волокон до сих пор никому не удалось из растительного сырья сделать что-то приближенное по структуре к мясу. Вкус получается, волокна тянутся, но вот структура пока не выходит.

Если быть точным, то актомиозин — это не один белок, а комплекс белков: актина и миозина. Особенность его в том, что эти белки могут быть либо прочно сцеплены, либо, наоборот, расположены «вольно» относительно друг друга. Прочность связи актина и миозина и их расположение относительно друг друга регулируется организмом на биохимическом уровне и лежит в основе расслабления и сокращения мышц. Но это в живом организме регулируется. В полутуше, разумеется, регулировать ничего не получается и все происходит так, как происходит само.

Если мясо предназначено для производства колбасы, то «излишне прочный» контакт между актином и миозином не является большой проблемой. В арсенале пищевой промышленности существуют безопасные пищевые добавки (например, пищевые фосфаты), способствующие диссоциации белкового комплекса актомиозина и, как следствие, возвращающие мясу сочность и «кусаемость». Все намного сложнее, если речь заходит о непереработанном мясе. Неправильное созревание или хранение способно придать дорогому стейку консистенцию резины, навсегда испортив его.

Вкус мяса, как мы показали, на сковородке только заканчивается, приобретает свое финальное выражение. А начало он берет еще на ферме, закладывается в процессе выращивания и откорма животного, зависит от метода убоя и раскрывается в процессе вызревания. Именно поэтому очень важно, чтобы полный цикл производства мяса, от бычка до конечного покупателя, осуществлялся в рамках единой компании, логистики и системы качества, как, например, происходит с говядиной «Мираторга», чтобы кусок мяса не гулял от одного посредника к другому, по пути приобретая лишь торговую наценку и теряя качественные характеристики. А если учесть, что химический состав мяса, а значит, в итоге и его вкус, зависит и от породы животного (и тут мы должны вспомнить знаменитых бычков Black Angus), и от конкретной мышцы, и от кормов — то вертикальная интеграция производства мяса, с внутренним контролем всех процессов, выглядит действительно здравой идеей, способной обеспечить потребителю лучший вкус и постоянное качество мяса. Остается лишь выбрать прожарку и съесть.

Автор — Сергей Белков, химик, флейворист, начальник отдела разработки ароматизаторов, красителей и подсластителей, член Британского сообщества флейвористов.

Источник:  https://www.popmech.ru/