Ось розумна хімія, яка може зупинити ваше гниття їжі

Саймон Коттон, Бірмінгемський університет

У готелі в Рейк'явіку виставлений гамбургер "Макдональдс" і картопля фрі, здавалося б, нерозкладені через 2512 днів - і підраховуючи. Його придбали 30 жовтня 2009 року, в день закриття останнього Макдональдсу в Ісландії. Але вам не потрібно їхати до Рейк'явіка, щоб побачити його: він має власну веб-камеру, щоб ви могли спостерігати за ним зі свого крісла.

Що робить цю їжу такою довговічною? Ну, я сам не досліджував цей конкретний гамбургер, але хімічні реакції призводять до того, що їжа руйнується - і їх розуміння може допомогти нам зберігати їжу краще і довше.

Почнемо з сирого рису - у свідомості багатьох людей це харчовий продукт, який збережеться надовго. Експерти вважають, що шліфований білий рис зберігатиметься протягом 30 років, якщо його належним чином закрити і зберігати в сухому прохолодному місці. Це означає, що в герметичному контейнері з поглиначами кисню видаляється газ, який може окислювати молекули рису.

Більш гаряча їжа йде швидше; як ви пам'ятаєте зі шкільних уроків природознавства, хімічні реакції швидші при високих температурах, оскільки гарячіші молекули мають більше енергії, і тому, швидше за все, вони реагують при зіткненні. Це одна з причин, по якій у нас є холодильники. Але є межа. Вище певної температури (приблизно 50-100 ° C) ферменти бактерії денатуруються - їх “активний центр”, де відбувається її каталітична активність, і вона зв’язується з молекулами для здійснення реакцій на них, втрачає форму і не може довше здійснюють реакції.

Ще в 19 столітті Луї Пастер винайшов процес, який носить його ім'я. Пастеризація вбиває бактерії, які змушують їжу виходити, і сьогодні це застосовується переважно до молока. Молоко, яке було пастеризовано нагріванням до трохи більше 70 ° C, зберігатиметься протягом двох-трьох тижнів у холодильнику, тоді як молоко UHT, виготовлене при нагріванні до 140 ° C, зберігатиметься в герметичних стерильних контейнерах до дев'яти місяців. Сире молоко, залишене в холодильнику, протримається лише кілька днів.

Життя з землі

Коротке життя їжі стало причиною того, що середньовічні армії "жили з землі", чистячи їжу, але в 1809 році француз на ім'я Ніколас Апперт виграв приз, запропонований його урядом, за процес збереження їжі. Він показав, що їжа, закрита всередині контейнера, щоб виключити повітря, а потім готується до досить високої температури, щоб знищити мікроби, такі як Clostridium botulinum, що зберігаються протягом тривалого часу.

Він винайшов консерви, які стали широко використовуватися, і не лише для годування армій та експедицій, - їх одразу взяв на озброєння і цивільний сектор. Консервована їжа, безумовно, працює. Наприклад, сер Вільям Едвард Паррі взяв із собою в 1824 році в експедицію з метою знайти Північно-Західний прохід 26 тонн горохового консервованого супу, яловичини та баранини. Одна з таких банок з бараниною була відкрита в 1939 році і виявилася їстівною, якщо не дуже смачною.

І навпаки, холод сповільнює ріст мікробів. Зберігання їжі при температурі близько 5 ° C у холодильнику уповільнює ріст мікробів, але це не зупиняє. Люди, які живуть у таких холодних районах, як Арктика, виявили це раніше, звичайно, без потреби в холодильниках. А спостереження за рибою інуїтів під товстим льодом дало Кларенсу Бердзі Ай ідею швидкого заморожування їжі; це створює менші кристали льоду, ніж звичайне заморожування, що призводить до меншого пошкодження клітинних стінок, тому їжа не тільки зберігається довше, але й покращує смак.

Цукор і спеції та все приємне

Починаючи з громад у більш жарких регіонах, таких як Близький Схід, сушена їжа існує вже тисячі років - найраніші випадки існування датуються 12000 р. До н. Е. Сушіння їжі, незалежно від використання сонця (та вітру) або сучасних заводських процесів, видаляє воду з клітин мікробів, які розщеплюють їжу. Це зупиняє їх розмноження і в кінцевому підсумку вбиває їх.

Подовженням цього є використання солі (або цукру) для збереження їжі. Хоча солона яловичина та свинина можуть викликати думки про Королівський флот за часів Джека Обрі та Стівена Матуріна - героїв наполеонівських романів Патріка О'Браяна - процес сягає значно далі, ніж це.

У середні віки в Північній Європі широко їли солену рибу, таку як оселедець і тріска, і риба, звичайно, була необхідною під час посту. Клітини мікроорганізмів мають стінки, проникні для води, але не для солі. Коли клітина контактує з сіллю, відбувається осмос, тому вода рухається з клітини, щоб спробувати вирівняти концентрацію солі всередині і зовні клітини, і з часом із клітини видаляється стільки води, що вона гине. Більше немає бактерій.

Цукор має подібний ефект, згадайте лише фруктові консерви, варення або желе. Куріння також висушує їжу. Деякі молекули, що утворюються при спалюванні деревини, як ванілін, додадуть аромату, тоді як інші, включаючи формальдегід та органічні кислоти, мають консервуючі властивості.

Сублімаційне сушіння - це сучасний спосіб видалення води з їжі, можливо, саме таку каву ви використовуєте. Сучасні виробники використовують щось, що інки у Високих Андах розробили 2000 років тому, щоб приготувати ліофілізовану картоплю, відому як чуньо. Практика продовжується і сьогодні. Картоплю залишають на ніч, коли температура замерзання гарантована, тоді вона топче її, босоніж, щоб розім’яти. Потужне сонце закінчує роботу - у вас є їжа, яка зберігатиметься місяцями, їжа для армій інків або селян Болівії та Перу.

Як щодо спецій? Ну, і цибуля, і часник мають протимікробні властивості. Є дані, що використання спецій у теплих кліматичних зонах пов’язане з їх антимікробними властивостями, тому їх додавання в їжу може допомогти зберегти їх.

Антибактеріальна активність деяких прянощів, зокрема кориці та коріандру, зумовлена, можливо, альдегідами - реакційноздатними молекулами, що містять групу –CHO, утворену окислювальними спиртами, включаючи гексенал, молекулу, яку ми відчуваємо при свіжозрізаній траві - вони містять.

Спеція, на яку приділено найбільше уваги, - куркума, виготовлена з коренів рослини з сімейства імбирних Curcuma longa, і особливо вміщена в ній молекула, яка називається куркумін. Куркуму використовували в їжі в долині Інду понад 4000 років тому, а також у медицині. Сьогодні це може бути корисною молекулою свинцю проти хвороби Альцгеймера, а також, можливо, перешкоджаючи різним сигнальним шляхам, причетним до раку.

Отже, за процесами, що використовуються для консервування їжі, є суцільна наука, і деякі з цих речовин можуть мати приховану користь для нашого здоров'я. Однак цей гамбургер в Ісландії залишається загадкою. Безумовно, було багато публікацій у ЗМІ, які намагалися донести суть до його очевидного безсмертя, але єдиним способом бути впевненим було б піддати його жорсткому науковому дослідженню. Можливо, я забронюю свій рейс.

Саймон Коттон

Саймон Коттон не працює, не консультується, не володіє акціями та не отримує фінансування від будь-якої компанії чи організації, яка мала б користь від цієї статті, і не розкрив жодних відповідних зв'язків, крім їх академічного призначення.

Бірмінгемський університет забезпечує фінансування як партнер-засновник The Conversation UK.