Brązowa skórka na cieście jest konsekwencją reakcji Maillarda

Reakcja Maillarda(pol. Reakcja Maillarda) to reakcja chemiczna między aminokwasem a cukrem, która zwykle zachodzi po podgrzaniu. Przykładem takiej reakcji jest smażenie mięsa czy pieczenie chleba, gdzie w procesie podgrzewania powstaje typowy zapach, kolor i smak gotowanej żywności. Zmiany te spowodowane są powstawaniem produktów reakcji Maillarda. Wraz z karmelizacją reakcja Maillarda jest formą brązowienia nieenzymatycznego (brązowienia). Jego nazwa pochodzi od francuskiego chemika i lekarza Louisa Camille Maillarda, który jako jeden z pierwszych badał reakcję w 1910 roku.

Chemia

Reakcja obejmuje kilka etapów:

1. Reaktywna grupa karbonylowa cukru (w swojej otwartej konformacji) reaguje z grupą nukleofilową aminokwasu, tworząc niestabilną N-podstawioną glikozyloaminę i wodę.
2. Glikozyloamina jest spontanicznie przekształcana przez Amadoriego i przekształcana w ketozaminę
3. Ketozaminy w trakcie kolejnych reakcji mogą przekształcić się w

• redukcje,
• produkty hydrolizy o krótkim łańcuchu (diacetyl, aspiryna, aldehyd pirogronowy itp.) lub
• brązowe polimery azotowe i melanoidyny

Różne cukry mają różną reaktywność. Reaktywność cukrów jest następująca w następującej kolejności: pentoza>heksoza>disacharyd. Na przykład fruktoza jest 100-200 razy bardziej aktywna niż glukoza. Reakcja Maillarda prowadzi do powstania wielu produktów, czasem o dość złożonej i często jeszcze nie zbadanej strukturze.

Przemysł

Przemysł spożywczy wytwarza wiele produktów reakcji Maillarda, które są wykorzystywane do nadania żywności pożądanego smaku i zapachu.

Medycyna

Reakcja Maillarda występuje nie tylko podczas przygotowywania żywności. Ta reakcja między białkami a cukrami zachodzi również w żywym organizmie. W normalnych warunkach szybkość reakcji jest tak niska, że ​​jej produkty mają czas na usunięcie. Jednak przy gwałtownym wzroście poziomu cukru we krwi w cukrzycy reakcja jest znacznie przyspieszona, gromadzi się żywność i może powodować liczne zaburzenia (na przykład hiperlipidemię). Jest to szczególnie widoczne we krwi, gdzie poziom uszkodzonych białek gwałtownie wzrasta (na przykład stężenie glikozylowanej hemoglobiny jest wskaźnikiem stopnia cukrzycy). Nagromadzenie zmienionych białek w soczewce powoduje poważne zaburzenia widzenia u pacjentów z cukrzycą. Nagromadzenie niektórych późnych produktów reakcji Maillarda, a także produktów utleniania, które pojawiają się z wiekiem, prowadzi do związanych z wiekiem zmian w tkankach. Do tej pory nie znaleziono leków, które mogą hamować reakcję Maillarda w organizmie, chociaż niektóre środki (aminoguanidyna) znacznie zmniejszają reakcję in vitro... Najczęstszym produktem późnej reakcji jest karboksymetylolizyna, pochodna lizyny. Karboksymetylolizyna w białkach służy jako biomarker ogólnego stresu oksydacyjnego w organizmie. Z wiekiem gromadzi się w tkankach, takich jak kolagen w skórze, i jest podwyższony w cukrzycy.

Produkty reakcji

stabilny, dość łatwy do wyznaczenia zarówno eksperymentalnie, jak i realnie Życie codzienne wzorce odzwierciedlające specyfikę relacji interpersonalnych w grupie i ujawniające psychologiczną specyfikę tych procesów, choć niekiedy w uproszczonej, schematycznej formie, ale w sposób znaczący charakteryzują główne parametry interakcji kontaktowej i komunikacji. W naukach społeczno-psychologicznych efekty i zjawiska są tradycyjnie, choć nie zawsze uzasadnione, „hodowane”. Jednocześnie praktycznie nie ma mniej lub bardziej merytorycznych kryteriów tego zróżnicowania, z wyjątkiem prób, w ramach teorii pośrednictwa działania w relacjach międzyludzkich, identyfikacji całego zespołu zjawisk społeczno-psychologicznych (odniesienia, motywacji sedno wyborów interpersonalnych, identyfikacja kolektywistyczna, kolektywistyczne samostanowienie, przypisywanie odpowiedzialności za sukcesy i porażki itp.), których charakter, nasilenie i ukierunkowanie umożliwiłoby diagnozę poziomu rozwoju społeczno-psychologicznego społeczności, które w istocie odróżniałyby społeczno-psychologiczne zjawiska relacji międzyludzkich od zespołu efektów społeczno-psychologicznych związanych przede wszystkim z tymi cechami procesu interakcji i komunikacji w grupach kontaktowych, które są determinowane nie tyle przez poziom rozwoju tych ostatnich, jak przez specyfikę przepływu percepcji interpersonalnej w społecznościach dowolnego typu. Najbardziej znane w naukach społeczno-psychologicznych to efekt bumerangu, efekt nowości, efekt halo. Psychologiczna istota efektu bumerangu polega na tym, że w wielu przypadkach wysiłki aktora, zwłaszcza jeśli zaufanie do niego jest podważone z tego czy innego powodu, prowadzą do dokładnego przeciwieństwa pożądanego rezultatu. Tak więc np. jednostka, w której działaniach przeciwnicy rozpoznali motyw manipulacji, często sama staje się przedmiotem zewnętrznej manipulacji. Psychologiczna istota efektu nowości polega na tym, że nie wszystkie informacje o przedmiocie społecznym można uznać za równoległe, równoważne. Jeśli więc mówimy o znaczącym partnerze komunikacji, to pierwsza informacja jest zapamiętywana jako najważniejsza, ale jednocześnie ostatnia seria informacji. Jeśli chodzi o informację o neutralnym obiekcie społecznym, to właśnie pierwszy, wstępny blok informacyjny okazuje się decydujący w ocenie. Efekt aureoli odzwierciedla istniejący wzorzec percepcji interpersonalnej, gdy w warunkach oczywistego braku informacji o partnerze w interakcji i komunikacji powstaje ogólne, negatywne lub pozytywne wrażenie. Jednocześnie dalsze wyjaśniające informacje, które pojawiają się później, z reguły są uważane za drugorzędne w porównaniu z tymi, które były początkowo rozumiane. Tak naprawdę w tym przypadku mówimy o stereotypizacji, o kształtowaniu się konserwatywnych wzorców percepcji i oceny rodzaju cech „ostatecznego wniosku”. Oczywiste jest, że w wielu sytuacjach takie uproszczone podejście do oceny drugiego może okazać się nie tylko słuszne, ale także zasobooszczędnym sposobem budowania algorytmu interakcji, a w niektórych przypadkach – błędnym, destrukcyjnym, a przez to niszczącym. możliwości tworzenia wspólnych, produktywnych działań. Oczywiście listę efektów społeczno-psychologicznych można znacznie poszerzyć, ale wyżej wymienione efekty percepcji interpersonalnej są nie tylko najbardziej rozwinięte w ramach nauk społeczno-psychologicznych, ale także najbardziej ambitne w swojej treści, więc mówić.

Uderzającym przejawem efektu bumerangu jest sytuacja, jaka rozwinęła się w ZSRR w latach 70-80. ostatni wiek. Wszelkie wysiłki propagandy sowieckiej, w których zaufanie znacznej części ludności zostało już podważone, aby udowodnić przewagi „rozwiniętego socjalizmu” nad „rozkładającym się Zachodem” nie tylko nie osiągnęły zamierzonego celu, ale na przeciwnie, spowodowało jeszcze bardziej krytyczny stosunek do rzeczywistości sowieckiej. Co więcej, efekt bumerangu w tej sytuacji spowodował całkowicie bezkrytyczne postrzeganie alternatywnych informacji nadawanych przez zagraniczne rozgłośnie radiowe. Efekt bumerangu jest również dość powszechny w relacjach rodzic-dziecko, zwłaszcza w okresie dojrzewania. Upewniwszy się w tym momencie, że rzeczywiste zachowanie rodziców (a także innych znaczących dorosłych, na przykład nauczycieli) nie zawsze odpowiada deklarowanym przez nich normom i zasadom, wielu nastolatków, zwłaszcza w obliczu zaporowego wpływu z ich strony , wykazują aktywność behawioralną, która jest bezpośrednio przeciwna do zalecanej. Dotyczy to zwłaszcza rodzin autorytarnych i tradycjonalistycznych, w których dzieci, po osiągnięciu pewnego wieku, często zaczynają zdawać sobie sprawę z wcześniej mocno tłumionej potrzeby autonomii i manifestowania inicjatywy w skrajnie destrukcyjnych i niebezpiecznych formach, takich jak rozwiązłe życie seksualne, używanie substancji psychoaktywnych, włóczęgostwo itp. str.

Efekt nowości, który w literaturze socjopsychologicznej określany jest również jako efekt prymatu i nowości, był wielokrotnie odnotowywany w badaniach eksperymentalnych. Tak więc w trakcie jednego z eksperymentów „niektóry nieznajomy został przedstawiony czterem grupom studentów, o których mówiono: w grupie I, że był ekstrawertykiem; w II grupie, że jest introwertykiem; w III grupie – najpierw, że jest ekstrawertykiem, a potem, że jest introwertykiem; w czwartej grupie - to samo, ale w odwrotnej kolejności. Wszystkie cztery grupy zostały poproszone o opisanie nieznajomego pod kątem sugerowanych cech osobowości. W pierwszych dwóch grupach nie było problemów z takim opisem. W grupie III i IV wrażenia na temat nieznajomego dokładnie odpowiadały kolejności przedstawiania informacji: dominowała ta przedstawiona wcześniej”1. Podobny wynik uzyskano w jednym z eksperymentów S. Ascha. Jedna grupa badanych została poproszona o przeczytanie zdania: „Jan to osoba intelektualna, pracowita, impulsywna, wybredna, uparta i zazdrosna”, druga: „Jan to osoba zazdrosna, uparta, wybredna, impulsywna, pracowita i inteligentna. " Następnie wszyscy badani zostali poproszeni o wyrażenie ogólnego wrażenia na temat nieznanego Jana. W rezultacie „… ci… którzy czytają przymiotniki w kolejności od „inteligentny” do „zazdrosny” ocenili Jana bardziej pozytywnie niż ci, którzy otrzymali opis w odwrotnej kolejności”. Jak zauważył GM Andreeva, „ten efekt został nazwany„ efektem prymatu ”i został zarejestrowany w przypadkach, gdy postrzegany jest nieznajomy. Wręcz przeciwnie, w sytuacjach percepcji osoby znajomej występuje „efekt nowości”, polegający na tym, że ta ostatnia, czyli nowsza, okazuje się najistotniejsza”2.

Zauważmy, że efektu prymatu i nowości związanego z percepcją interpersonalną nie należy mylić z skutkami prymatu i wtórnego, identyfikowanymi w wielu badaniach procesu komunikacyjnego i wpływu społecznego. W tym przypadku efekt pierwszeństwa sugeruje, że „pozostałe rzeczy są równe, wpływ informacji przedstawionych wcześniej jest zwykle silniejszy”. W eksperymencie N. Millera i D. Campbella poproszono grupę studentów o przeczytanie raportu z prawdziwego procesu. Jednocześnie eksperymentatorzy „… umieszczają zeznania świadków i argumenty prokuratora w jednym tomie, a zeznania świadków obrony i argumenty adwokata – w innym. Uczniowie czytają oba tomy. Tydzień później wyrazili swoje zdanie, przy czym większość preferowała stronę, z którą mogli się w pierwszej kolejności zapoznać. Korzystając z relacji z rzeczywistego procesu karnego, Gary Wells i współpracownicy stwierdzili podobny efekt pierwszeństwa, zmieniając moment wystąpienia wstępnych uwag obrońcy. Jego wypowiedzi były skuteczniejsze, gdyby zostały złożone przed zeznaniami świadków oskarżenia”3.

Jednak w innej wersji eksperymentu N. Millera i D. Campbella odnotowano odwrotny wynik. W nowej modyfikacji eksperymentu „Miller i Campbell zaprosili inną grupę studentów do przeczytania jednego z tomów raportu. Tydzień później badacze umożliwili wszystkim zapoznanie się z pozostałym tomem i poprosili badanych o natychmiastowe sformułowanie opinii.” Teraz większość badanych skłaniała się do punktu widzenia, który wypływał z najnowszych otrzymanych informacji. Pozwoliło to wnioskować, że w pewnych sytuacjach występuje efekt wtórny, który wyraża się w tym, że „najnowsze informacje otrzymane w momencie ich otrzymania mają czasami największy wpływ”. Według D. Myersa efekt wtórny ma miejsce w przypadku wystąpienia dwóch warunków: „1) gdy dwie wiadomości są oddzielone odpowiednio długim czasem; oraz 2) gdy publiczność podejmie decyzję wkrótce po drugiej wiadomości.” Jednocześnie, zdaniem D. Myersa, „jeśli oba komunikaty następują po sobie, a potem upłynie jakiś czas, zwykle następuje efekt prymatu”4.

Jeśli chodzi o efekt aureoli, jak pokazują liczne badania eksperymentalne, „...najwyraźniej manifestuje się on, gdy odbiorca ma minimalne informacje o przedmiocie percepcji, a także gdy sądy dotyczą jakości moralnych. ... W jednym z eksperymentów zarejestrowano oceny dwóch grup dzieci, podane przez podmiot percepcji. Jedna grupa składała się z „kochanych”, a druga składała się z „niekochanych” dzieci. Chociaż „kochane” (w tym przypadku atrakcyjniejsze) dzieci popełniały (celowo) błędy w wykonywaniu zadania, a „niekochane” robiły to poprawnie, odbiorca przypisywał pozytywne oceny „kochanym”, a negatywne „ niekochany”. ... W innym eksperymencie zademonstrowano przeniesienie cech atrakcyjnych fizycznie na cechy psychiczne postrzeganej osoby: grupie mężczyzn pokazano zdjęcia pięknych, zwyczajnych i wyraźnie brzydkich kobiet i poproszono o skomentowanie ich cech. Tylko piękni byli obdarzeni takimi cechami jak szczerość, równowaga, życzliwość, a nawet troska i troska. Efekt aureoli wyraża więc tendencję do zaciemniania pewnych cech i podkreślania innych, pełni rolę swoistego filtra podczas „odczytywania” partnera komunikacji”1.

Trzeba powiedzieć, że efekt aureoli ma szczególne znaczenie praktyczne dla psychologów społecznych pracujących z małymi grupami, gdyż to właśnie ten efekt znacząco wzmacnia efekt identyfikacji projekcyjnej w rozkładzie podstawowych ról na pierwszym etapie rozwoju grupy.

Praktyczny psycholog społeczny, pracując z grupą lub organizacją powierzoną jego profesjonalnej opiece, musi brać pod uwagę uniwersalny charakter opisanych powyżej efektów percepcji i interakcji interpersonalnej oraz kontrolować nie tylko ich specyficzne przejawy w ramach działalności wewnątrzgrupowej, ale także sam fakt pojawienia się tych stereotypów i ich stabilizacji w indywidualnej świadomości członków wspólnoty, zwłaszcza jeśli jego zdaniem wpływa to na charakter i intensywność grupowej aktywności.

Związek chemiczny, który występuje po podgrzaniu i uruchamia procesy między aminokwasami a cukrem, nazywany jest reakcją Maillarda. Swoją nazwę zawdzięcza francuskiemu lekarzowi Louisowi Camille Maillardowi, który badał to zjawisko.

Często podczas smażenia mięsa dochodzi do interakcji pierwiastków, a także może mieć miejsce w procesie pieczenia produktów chlebowych, gdy w wyniku ogrzewania wydziela się specyficzny zapach, powstaje nietypowy kolor i smak. Wszystkim towarzyszy nieenzymatyczne brązowienie produktów. Oprócz jedzenia przyczyną może być podwyższona zawartość glukozy w organizmie człowieka. Produkty reakcji Maillarda są wynikiem tworzenia się resztek komórkowych, żużlu, który może zmienić działanie komórki, zakłócić jej normalne funkcjonowanie.

Powstawanie i przebieg reakcji

Każda zmiana we wzorze komórkowym, skład konstruktywny ma swoje własne okresy, w tym reakcję Maillarda. Etapy powstają sekwencyjnie, przechodząc przez pewien etap.

Scena pierwsza

Jest to etap kondensacji, w którym grupa karbonylowa cukru łączy się ponownie z aminokwasami, powodując reakcję chemiczną z białkiem lub peptydem. W wyniku tej wspólnoty zaczyna tworzyć się podstawiona aldozyloamina. Mówiąc prościej, następuje odwodnienie cukru, w którym powstaje woda. Po reakcji Maillarda struktura cząsteczek w pobliżu atomu tlenu zaczyna się zmieniać, zmienia się skład, tworzą się składniki pośrednie, które są przyczyną reakcji ciemnienia.

Druga faza

Na tym etapie następuje rozkład i rozkład produktu, który powstał w wyniku reakcji Amadoriego. W zależności od warunków rozpad może wystąpić w trzech różne sposoby... W ten sposób aminokwasy są degradowane przez utlenianie i działanie związków karbonylowych, które powstają w wyniku rozkładu ketozamin. Ponadto, na skutek katalizacji kwasów, rozpoczyna się proces dekarboksylacji, który prowadzi do uwolnienia dwutlenku węgla, który przyczynia się do zapoczątkowania reakcji transaminacji. Sugeruje to reakcję Maillarda. Powstanie melanoidów potwierdza pojawienie się aromatu.

Trzeci etap

Polimeryzacja i brązowienie produktu z wytworzeniem zapachu prażonego. Reakcja Maillarda na tym etapie jest spóźniona, ze wszystkimi towarzyszącymi jej okolicznościami. Następuje polimeryzacja pierwiastków reaktywnych, której towarzyszy ostry nieprzyjemny zapach. Obejmuje to zapach spalonych, zjełczałych lub pojedynczych produktów spożywczych, takich jak cebula, kapusta i rozpuszczalnika lub acetonu, co wskazuje, że zachodzi reakcja Maillarda.

Przykłady produktów nie ograniczają się do nieprzyjemnych zapachów, ale przyjemny ruch jelit może towarzyszyć procesowi, jeśli chodzi o cukierki, kawę lub pieczoną skórkę chleba. Negatyw w tym przypadku występuje, ponieważ zastosowanie składników dla konsumenta jest po prostu nieznane.

Czym reakcja zagraża osobie?

Faktem jest, że dziś przemysł spożywczy wykorzystuje do swojej produkcji ogromną gamę produktów reakcji Maillarda. Jest to konieczne, aby nadać przyjemny zapach i smak. Ale reakcja Maillarda, oprócz przemysłu spożywczego, może wystąpić w żywym ludzkim ciele. Kiedy stan się ustabilizuje, połączenie białek z cukrem jest bardzo powolne, więc organizm ma czas na przyswajanie pokarmów. W przypadku wzrostu poziomu cukru zaczyna się przyspieszanie, wchłanianie nie zachodzi całkowicie, co prowadzi do nagromadzenia toksyn, które mogą powodować poważne choroby. Osoby z cukrzycą są podatne na reakcje. Dlatego przy reakcji Maillarda mogą mieć problemy ze wzrokiem, obserwuje się również zaburzenia tkankowe.

Zmiana biocząsteczek

Reakcja Maillarda, której formuła jest zdolna do modyfikacji biocząsteczek, powoduje ogromne uszkodzenia różnych narządów funkcjonującego organizmu. Pochodzi z kolagenu, który znajduje się w tkankach, ścięgnach, kościach i stanowi znaczną ilość w przeliczeniu na masę ciała. Kiedy zmienia się struktura, dochodzi do naruszenia składnika tkankowego, mogą pojawić się przedwczesne zmarszczki, skóra staje się zwiotczała, traci swoje naturalne piękno, a dzieje się to wcześniej niż powinno to wynikać z wieku. Dlatego osoby z cukrzycą mają skłonność do tzw. wczesnego starzenia się.

Gotowanie jako źródło reakcji

Reakcja Maillarda dominuje w gotowaniu ze względu na wiele użytych dodatków i aromatów. Obecnie chemiczne dodatki do żywności znajdują się w prawie wszystkich produktach spożywczych. Jednak nie każdy suplement może być korzystny dla organizmu, ponieważ nie jest to produkt naturalny, a cząsteczka sztucznie wytworzona z oddziałujących cząsteczek.

Skutkiem spożywania pokarmów może być reakcja Maillarda. Formuła uzależniona jest od zastosowania substancji, które są wykorzystywane do uzyskania skutecznego produktu stosowanego w przemyśle spożywczym. Z drugiej strony efekt stworzenia nie odbiega od tego, który uzyskano za pomocą naturalnych składników. Jednak układ i układ atomów w produkcji przemysłowej może się znacznie różnić, co sprawia, że ​​spożywana żywność jest ostatecznie niebezpieczna dla zdrowia.

Problem w tym, że branża dodatków smakowych do żywności rozwija się jak najszybciej, bo trzeba wypracować nowe smaki, aromaty, które ułatwią szybką sprzedaż, popyt wśród ludności, a to może doprowadzić do reakcji Maillarda. Stek pysznie pachnący, jakby rozpływający się w ustach, przyciąga człowieka znacznie bardziej niż kawałek. domowe kotlety z cebulą, dlatego ludność musi być uzależniona od takich produktów, co oznacza, że ​​produkcja aromatów, przynajmniej przez następną dekadę, nie pozostanie bez popytu.

domowa kuchnia

Kiedy sam gotujesz, może wystąpić reakcja Maillarda. Smażenie mięsa przyczynia się do pojawienia się pewnego aromatu, specyficznego smaku, chociaż produkt w stanie surowym nie posiada tych cech. Wynika to z faktu, że podczas interakcji różnych substancji, które łączą się z innymi pierwiastkami, powstają wszelkiego rodzaju cząstki, które mają formacje o różnym charakterze. To właśnie te procesy stają się przyczyną przyjemnego zapachu. Oprócz produktów mięsnych obejmuje to kawę, chleb, ciastka i wiele innych. Reakcje te wynikają z interakcji elementów po podgrzaniu, dlatego korzystanie z produktów we własnej kuchni powinno być bardzo ostrożne. Nieprzestrzeganie proporcji, nadmierne dodawanie aromatów itp. po cichu stają się przyczyną reakcji Maillarda. Często przyprawy, kostki Rollton lub Maggi, aromaty do różne rodzaje smażenie, które są nasycone elementami wywołującymi reakcję. Jest to wykorzystywane przez przemysł produkujący dodatki do żywności, aby dodać przyprawy osobie poprzez użycie przypraw do gotowania.

Ponadto takie dodatki są stale stosowane w kawiarniach, gdzie w dużych ilościach oferowane są frytki, steki, hamburgery, cheeseburgery itp. Odbywa się to tak, aby przyjemny smak i bogaty zapach nieustannie kusił. Organizm ludzki po kilku wizytach nie ma nic przeciwko powtórnemu stosowaniu tego pokarmu, bo zaczyna się uzależnienie, a domowe jedzenie nie jest już tak kuszące.

Jak zachować bezpieczeństwo?

Reakcja Maillarda nie ma określonego modelu, ponieważ w grę wchodzi wiele związków pierwiastków, które zawierają co najmniej białko w swoim składzie. Ponadto nie ma lekarstwa na reakcję, są tylko niektóre leki, które zawierają składniki, które mogą zminimalizować lub uspokoić zmianę, która już się rozpoczęła od jakiegoś czasu. Dlatego, aby zachować zdrowie, musisz najpierw monitorować poziom cukru we krwi. W starszym wieku poddaj się badaniom, aby wykluczyć pojawienie się cukrzycy.

Warto też odmówić odwiedzania miejsc gastronomicznych, w których znajdują się główne produkty smażone jedzenie... Do domowe gotowanie warto zminimalizować użycie smaków i przypraw, preferując gotowanie na parze. Nie można całkowicie wykluczyć produktów zawierających pierwiastki, które mogą wywołać reakcję Maillarda, ponieważ nowoczesny przemysł w tej dziedzinie opanował prawie każdy przemysł spożywczy. Pozostaje tylko chronić się, jedząc ryzykowne potrawy w jak najmniejszej ilości.

Kosmaczewskaja O.V.

("KhiZh", 2012, nr 2)

Doktor nauk biologicznych

Instytut Biochemii. A.N.Bach RAS

Każdy zdaje sobie sprawę, że normalne i zdrowe jedzenie- jest jedzenie z apetytem, ​​jedzenie z doświadczoną przyjemnością; każde inne jedzenie, jedzenie na zamówienie, według obliczeń, jest już w mniejszym lub większym stopniu uznane za złe…

IP Pawłow

Chemia jest bogata w reakcje nominalne, jest ich ponad tysiąc. Ale większość z nich niewiele powie osobie dalekiej od chemii, są dla tych, którzy rozumieją. Jednak na tej bogatej liście jest jedna reakcja, z którą wszyscy spotykamy się na co dzień – ilekroć przychodzimy do pieca, żeby ugotować coś pysznego, albo pić poranną kawę z kanapką, albo piwo wieczorem z przyjaciółmi. Chodzi o reakcję Maillarda, który w tym roku kończy 100 lat. We Francji Nancy planuje nawet jubileuszowe międzynarodowe sympozjum poświęcone tej reakcji.

Dlaczego takie wyróżnienia? Dlaczego jest taka niezwykła? Tak, ponieważ jest wszechobecny i wszystkim dobrze znany. W wyniku tej reakcji powstaje próchnica w glebie, węglu, torfie, sapropelu i błocie leczniczym. Ale porozmawiamy o znacznie bardziej znanych i atrakcyjnych rzeczach - o niezapomnianym aromacie świeżo parzonej kawy, pieczonego chleba i smażone mięso, o złocistej chrupiącej skórce na bochenku i kotletze, o niesamowitym smaku tych produktów. Ponieważ wszystko to jest wynikiem reakcji Maillarda.

Pierwszy kotlet i rewolucja

Trudno wyobrazić sobie życie współczesnego człowieka bez gotowania i gotowania bez smażenia, gotowania i pieczenia, chociaż wszystkie inne żywe istoty obywają się bez obróbki cieplnej żywności. Istnieją dowody na to, że już Sinantropy (Homo erectus pekinensis) używały ognia, a współczesne Homo sapiens gotowały się na ogniu, jak mówią, od urodzenia. Tak więc miłość do smażonego i gotowanego powstała dawno temu. Ale co spowodowało, że prymitywny człowiek podpalił jedzenie, a następnie je zjadł? I dlaczego wtedy wszyscy zaczęli jeść przetworzoną żywność?

Jest mało prawdopodobne, abyśmy wiedzieli, kiedy i jak to się stało. Najwyraźniej z jakiegoś powodu surowe mięso dostało się do ognia, usmażone, a nasi przodkowie po prostu nie mogli się oprzeć, aby nie włożyć pachnące kawałki w ustach. Jest jasne, że smażony kawałek smakował lepiej niż surowy, nawet bez soli, ketchupu i przypraw. Jest to jednak zrozumiałe tylko dla niebiologów. Zgodnie z teorią ewolucji coś powinno być smaczne, przydatne, co zawiera cenne składniki (nadmiar słodyczy szkodzi, ale ten nadmiar nie zagrażał naszym przodkom). Dlaczego smażone jedzenie wydaje się smaczne, nie jest trywialne. Może to tylko dlatego, że gotowane jest łatwiejsze do strawienia i kubki smakowe to wyczuwają. I wkrótce ugotowane jedzenie zaczęto uważać za święte, „poświęcone ogniem”, ponieważ podczas składania ofiary, kiedy potencjalny pokarm był spalany na ogniu, jego część w postaci dymu była ofiarowana bogom.

Ciekawe, że gdyby dzisiejsze małpy człekokształtne umiały smażyć się i szybować, z pewnością by to zrobiły. Antropolodzy Richard Runham z Harvardu i Victoria Wobber z Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka ustalili, że szympansy, bonobo, goryle i orangutany wolą gotowane na surowo jedzenie, czy to mięso, marchew czy słodkie ziemniaki. O co chodzi - w miękkości gotowego produktu, jego lepszej strawności lub jego najlepszy smak- niejasne. Chociaż, jak wiemy, zwierzęta domowe również chętnie jedzą „ludzkie” jedzenie.

Tak czy inaczej ogień, patelnie, szaszłyki i garnki stały się głównymi narzędziami kucharzy i gospodyń domowych, a pyszne ciepłe jedzenie jest jedną z najbardziej dostępnych przyjemności. Jak napisał Jerome K. Jerome: „Czyste sumienie daje poczucie zadowolenia i szczęścia, ale pełny żołądek pozwala osiągnąć ten sam cel z większą łatwością i kosztami”.

Jednak ten sposób gotowania ma znacznie bardziej znaczące, globalne konsekwencje. Istnieje interesująca teoria, według której obróbka cieplna żywności doprowadziła do rewolucji antropogenetycznej i posłużyła jako punkt wyjścia w kulturowym rozwoju człowieka. Nasi przodkowie byli wszystkożerni. Dało to niewątpliwą przewagę ewolucyjną, ponieważ różnorodność spożywanych pokarmów była ogromna, ale miała też wady: surowe, gruboziarniste jedzenie było słabo trawione, więc trzeba było dużo jeść, spędzać dużo czasu na zdobywaniu pożywienia. Eksperci obliczyli, że szympans spędza kilka godzin dziennie na spożywaniu pokarmu, podczas gdy współczesny człowiek niewiele ponad godzinę (długie siedzenie w restauracjach i barach się nie liczy, tutaj większość czasu spędza na komunikacji). Okazuje się, że obróbka termiczna żywności, radykalnie podnosząc efektywność trawienia, zmniejszyła zapotrzebowanie na zasoby i dała naszym przodkom wolny czas i energię, które można było przeznaczyć na myślenie, rozumienie świata, kreatywność, tworzenie narzędzi. Innymi słowy, gotowanie dało Homo sapiens możliwość stania się prawdziwie inteligentną istotą.

Jak na patelni znajdują się cukry, tłuszcze i białka

Wystarczy wyobrazić sobie chrupiące złota skorupa na dobrze wysmażonym mięsie lub bochenku świeżego chleba, gdy zaczyna się ślinić. Dlaczego smażone jedzenie jest tak smaczne i atrakcyjne dla oka?

W substancjach organicznych stosowanych w żywności znajdują się trzy najważniejsze składniki: węglowodany, tłuszcze i białka. Nie będę się rozwodził nad biologicznym znaczeniem tych substancji, ponieważ jest to oczywiste dla czytelników Chemii i Życia. W tym przypadku będziemy zainteresowani niektórymi cechami budowy chemicznej tych substancji. Węglowodany, zwane również naturalnymi polihydroksyaldehydami i polihydroksyketonami o ogólnym wzorze (CH 2 O) n, zawierają w swoich cząsteczkach nie tylko grupy hydroksylowe -OH, ale także grupy karbonylowe C = O.

W cząsteczkach naturalnych tłuszczów, triglicerydów (estrów glicerolu i jednozasadowych kwasów tłuszczowych), koniecznie są również obecne grupy karbonylowe.

Białka są znacznie bardziej złożone, są polimerami, których łańcuchy zbudowane są z różnych aminokwasów. Właściwości białka bezpośrednio zależą od tego, jakie aminokwasy i w jakiej kolejności są tworzone. Wśród 20 aminokwasów, z których składa się białko, kilka jest chemicznie najbardziej wrażliwych: lizyna, arginina, tryptofan i histydyna. Ich cząsteczki zawierają wolną grupę aminową (-NH 2), grupę guanidynową (-C (NH 2) 2), pierścienie indolowe i imidazolowe.

Są podatne, ponieważ wymienione grupy, nawet w składzie cząsteczki białka, łatwo reagują z grupą karbonylową (C=O) węglowodanów, aldehydów i lipidów. (W innych aminokwasach grupa aminowa reaguje tylko wtedy, gdy ten aminokwas jest wolny lub końcowy w łańcuchu polipeptydowym). podniesiona temperatura, ogień lub piec. Ta reakcja jest znana w chemii żywności jako reakcja kondensacji aminy cukrowej lub reakcja Maillarda.

Historia jego odkrycia to skomplikowana sprawa. Uważa się, że Maillard jako pierwszy odkrył aktywne oddziaływanie cukrów z aminokwasami. Jednak uczciwie należy zauważyć, że po raz pierwszy taką reakcję zaobserwowali P. Brandes i C. Stoer w 1896 r., podgrzewając cukier amoniakiem.

W 1912 roku młody francuski lekarz i chemik, Louis Camille Maillard, zaczął badać interakcje między aminokwasami a cukrami w diecie, glukozą i fruktozą. Jego badania były inspirowane chęcią znalezienia możliwych ścieżek syntezy polipeptydów. Przez kilka godzin gotował wodne roztwory cukru lub gliceryny z aminokwasami i stwierdził, że w mieszaninie reakcyjnej powstały pewne złożone związki o żółto-brązowym zabarwieniu. Naukowiec pomylił je z peptydami i pospieszył z opublikowaniem wyników w „Compte Rendu de l” Academie des Sciences. „Tak jednak było w przypadku, gdy badacz uchodził za pobożne życzenie – rzecz powszechna w nauce. Żadne dane eksperymentalne nie potwierdziły się to czysto spekulacyjny wniosek. Na cześć Maillarda zrozumiał to, kontynuował swoje badania i już w następnym roku 1913 odkrył wielkie podobieństwo powstałych brązowych pigmentów z substancjami humusowymi w glebie.To nie były peptydy, ale coś innego .

Pałeczkę badań w tym kierunku przejęli rosyjscy naukowcy z laboratorium fizjologii roślin Uniwersytetu w Petersburgu. Wkrótce po Maillardzie, w 1914 roku, S.P. Kostychev i V.A. Brilliant opisali produkty powstałe w reakcji między aminokwasami i cukrami w autolizacie drożdży - produkcie samotrawienia komórek drożdży. Rosyjscy naukowcy aktywnie badali powstawanie „nowych związków azotowych”, które zabarwiają roztwór na ciemnobrązowy po dodaniu glukozy lub sacharozy do autolizatu drożdży i udowodnili, że materiałem do syntezy jest cukier i aminokwasy, które łatwo reagują bez zakłóceń. enzymów.

Spośród wszystkich badaczy zajmujących się tym problemem główne wyniki nadal uzyskał francuski naukowiec, który stwierdził, że zachodzi oddziaływanie grupy ketonowej (C = O) cukru z grupą aminową (-NH 2) aminokwasu w kilku etapach. Dlatego reakcja aminy cukrowej jest znana jako reakcja Maillarda. W latach 1910-1913 francuski naukowiec opublikował około 30 wiadomości, które stały się podstawą jego rozprawy doktorskiej „Geneza białek i materiałów organicznych. Działanie gliceryny i cukrów na aminokwasy ”.

Ale, jak to często bywa w nauce, odkrycie Maillarda nie zyskało należytego uznania za jego życia. Dopiero w 1946 roku naukowcy ponownie zainteresowali się tą reakcją. A dzisiaj wiemy już dużo o reakcji Maillarda. Przede wszystkim nie jest to pojedyncza reakcja, ale cały kompleks procesów, które przebiegają sekwencyjnie i równolegle bez udziału enzymów i dają masę reakcji brązowy kolor... Najważniejsze jest to, że mieszanina reakcyjna zawiera grupy karbonylowe (w składzie cukrów, aldehydów lub tłuszczów) i grupy aminowe (białka). Wyraźnie widać, że taki bukiet reakcji prowadzi do powstania wielu produktów o różnej strukturze, które w literaturze naukowej określane są terminem „końcowe produkty glikacji”. Do tej grupy należą zarówno alifatyczne aldehydy i ketony, jak i heterocykliczne pochodne imidazolu, pirolu i pirazyny. To właśnie te substancje - produkty kondensacji cukrowo-aminy - odpowiadają za kształtowanie barwy, aromatu i smaku produktów poddanych obróbce termicznej. Reakcja ta jest przyspieszana wraz ze wzrostem temperatury i dlatego jest intensywna podczas gotowania, smażenia i pieczenia.

Melanoidyny: dobro i zło

To, że reakcja Maillarda minęła, można ocenić po złotobrązowej skórce chleba, smażonej rybie, mięsie, po brązowym odcieniu suszonych owoców. Barwę produktu poddanego obróbce termicznej nadają ciemno zabarwione, wysokocząsteczkowe substancje melanoidyny (z greckiego „melanos”, co oznacza „czarny”), które powstają na ostatnim etapie reakcji Maillarda. Jednak kolor standardowych melanoidyn nie jest czarny, ale czerwono-brązowy lub ciemnobrązowy. Melanoidyny tworzą tylko czarne pigmenty, podobne do substancji humusowych, jeśli ogień był zbyt silny lub zapomniałeś smażonych na patelni na patelni, placku w piekarniku i beznadziejnie je spaliłeś. Ten sam termin „melanoidyny” zaproponował w 1897 r. O. Schmiedeberg. (Nawiasem mówiąc, „Chemia i życie” już kiedyś poruszał temat melanoidyn; patrz 1980, nr 3.)

Kawa, kakao, piwo, kwas chlebowy, wino deserowe, chleb, smażone mięso i ryby… Kiedy pijemy i jemy to wszystko, reakcja Maillarda i jej produkty, melanoidyny, są z nami. Codziennie spożywamy około 10 gramów melanoidyn, dlatego tak ważne jest poznanie ich zalet i zagrożeń.

Pod względem chemicznym melanoidyny to szeroka gama nieregularnych polimerów o różnej budowie, w tym o strukturze heterocyklicznej i chinoidowej, o masie cząsteczkowej od 0,2 do 100 tys. daltonów. Mechanizm ich powstawania jest dość skomplikowany i nie do końca poznany - istnieje zbyt wiele produktów pośrednich, które oddziałują ze sobą oraz z substancjami wyjściowymi.

Powstawaniu melanoidyn towarzyszy pojawienie się wielu substancji aromatycznych: furfural, oksymetylofurfural, acetaldehyd, formaldehyd, aldehyd izowalerianowy, metyloglioksal, diacetyl i inne. To oni nadają niezapomniany, apetyczny aromat świeżo upieczonemu chlebowi, pilawowi, grillowi... Jeszcze w 1948 roku założyciel naszego laboratorium w Instytucie Biochemii. A.N.Bakha V.L. Kretovich (później członek korespondent RAS) i R.R. Tokarev odkrył, że w roztworach glukozy w obecności aminokwasów leucyny i waliny powstają specyficzne tony skórki chleb żytni, aw obecności glicyny smak karmelowy. Czy nie jest to sposób na uzyskanie dodatków smakowych i smakowych?

Tradycyjne przepisy na żywność i napoje obejmują etapy przetwarzania żywności, które generują melanoidyny. Na przykład ciemne piwa swoją bogatą barwę zawdzięczają melanoidynizowanemu słodowi. Natomiast środki smakowo-zapachowe i środki smakowo-zapachowe to gotowe produkty reakcji Maillarda, które są otrzymywane oddzielnie i dodawane do żywności i napojów jako naturalne barwniki i wzmacniacze smaku. Smaki i przyprawy do fast foodów są z tego samego pochodzenia. Na przykład suplement diety o smaku gulaszu z mostka jest wytwarzany przez suszenie mikrofalowe hydrolizatu enzymatycznego mięsa wołowego.

Jednak pytanie kręci się na języku - czy te substancje są niebezpieczne? W końcu po prostu słyszysz: nie jedz smażonego, chrupiąca skórka zawiera wszelkiego rodzaju rakotwórcze śmieci. Rozwiążmy to.

Dziś literatura naukowa zgromadziła ogromną ilość danych na temat korzystnych właściwości melanoidyn - przeciwutleniających, przeciwdrobnoustrojowych, immunomodulujących, a także ich zdolności do wiązania jonów metali ciężkich. Po raz pierwszy aktywność przeciwutleniającą produktów reakcji Maillarda odkryto w 1961 r. w eksperymentach z gotowanym mięsem. Wykazano wówczas, że gotowane mięso hamuje peroksydację lipidów, a melanoidyny i maltol powstające w wołowinie podczas gotowania działają jako inhibitory.

Dziś naukowcy badający naturę aktywności przeciwutleniającej melanoidyn sugerują, że jest ona związana ze strukturą tych substancji, które zawierają układ sprzężonych wiązań podwójnych w jednostkach heterocyklicznych i chinoidowych.

To właśnie ta struktura pozwala im neutralizować wolne rodniki i wychwytywać metale. A to niezwykle korzystne dla organizmu.

Na przykład, wiążąc żelazo (Fe 2+), melanoidyny zapobiegają jego interakcji z nadtlenkiem wodoru w organizmie, tworząc silny środek utleniający i niszczyciel – rodnik hydroksylowy (HO.). Mogą również redukować rodniki lipidów peroksylowych (ROO).

Kolejną zaletą jest działanie przeciwdrobnoustrojowe. W niedawno opublikowanym artykule w czasopiśmie Food & Function (Ulla Mueller i wsp. Food & Function., 2011, vol. 2, 265-272) działanie przeciwdrobnoustrojowe melanoidyn kawy jest związane z tworzeniem się nadtlenku wodoru (H 2 O 2), który hamuje rozwój bakterii Escherichia coli i Listeria innocua.

Badania nad melanoidynami kawowymi w ostatnich latach doprowadziły naukowców do przekonania, że ​​mogą one zmniejszyć ryzyko zachorowania na raka. Ponadto wzmagają syntezę enzymów z rodziny S-transferaz glutationowych, które detoksykują różne ksenobiotyki (Somoza V. i wsp. „Molecular Nutritin & Food Research” 2005, 49, 663-672). A grupa naukowców z Korei, Japonii i Niemiec w eksperymentach na szczurach wykazała, że ​​aromat palonych ziaren kawy (wynik reakcji Maillarda) zmienia pracę kilku genów i jednocześnie w mózgu syntetyzowane są białka, które redukują skutki stresu wynikającego z braku snu. Tym samym zostało naukowo udowodnione, że budzenie się przy zapachu kawy jest dobre dla mózgu, a przez to przyjemne. Nie oznacza to jednak wcale, że kawę należy pić od rana do wieczora. Główny neurolog Yoshinori Masuo z Health Technology Research Center (Japonia) uważa, że ​​można po prostu powąchać kawę zamiast pić (Han-Seok Seo i in. Journal of Agriculteral and Food Chemistry. 2008, 56 (12), 4665-4673) .

Dzięki użyteczne właściwości Melanoidyny znajdują zastosowanie nie tylko w kuchni i chemii spożywczej. W medycynie ludowej od niepamiętnych czasów wykorzystywano lecznicze właściwości tych substancji. Odwar z kłosów żyta jest stosowany w leczeniu chorób układu oddechowego jako wykrztuśny emolient; okłady ze słodu jęczmiennego polecane są przy stanach zapalnych skóry i hemoroidach; wywary z ziarna jęczmienia leczą choroby przewodu pokarmowego, nerek, dróg moczowych oraz zaburzenia przemiany materii. W Rosji w XIX w. popularny był tak zwany kwas szpitalny, który w celu podniesienia siły był zawarty w diecie każdego żołnierza powracającego do zdrowia po kontuzji. Podobno stąd pochodzi powiedzenie „Rosyjski kwas chlebowy uratował wielu ludzi”.

A co z dzisiaj? Zewnętrzny środek antyseptyczny do leczenia choroby skórne- „Płyn Mitroshin” – jest koncentratem otrzymanych melanoidyn obróbka cieplna owies, pszenica i żyto. Lek o nazwie „Cholef” (Fecholin), gęsty ekstrakt z kiełków pszenicy, jest dopuszczony do stosowania w leczeniu pacjentów z różne formy postępująca dystrofia mięśniowa. W Naukowo-Praktycznym Centrum Hodowli Zwierząt Narodowej Akademii Nauk Republiki Białoruś otrzymaliśmy eksperymentalną partię antyoksydacyjnego dodatku paszowego „Ecolin-1”, będącego kompozycją hydrolizatów kiełków słodu i torfu. W Instytucie Politechnicznym w Stawropolu z odpadów mleczarskich wytworzono preparat „PV”, który jest zalecany do szerokiego stosowania w uprawie roślin i hodowli zwierząt jako biostymulator. Niestety wszystkie te leki są produkowane lokalnie i w małych partiach.

Ale wracając do melanoidyn, które jemy. Są one co prawda słabo rozkładane przez enzymy trawienne i nie wchłaniają się w przewodzie pokarmowym. Wydawałoby się to minusem? Nie spieszmy się. Melanoidyny pełnią taką samą funkcję jak błonnik pokarmowy poprawiają trawienie i stymulują wzrost bifidobakterii, czyli ujawniają właściwości prebiotyków. I to jest raczej plus.

A jednak skąd się wzięło mówienie o czynnikach rakotwórczych? Faktem jest, że w zbyt wysokich temperaturach podczas reakcji Maillarda mogą powstać naprawdę toksyczne lub rakotwórcze substancje. Na przykład akrylamid pojawia się przy pieczeniu lub pieczeniu w temperaturze powyżej 180°C, gdy melanoidyny ulegają termicznemu rozkładowi. Dlatego nie należy go rozgotowywać. Ale co ciekawe: naukowcy odkryli, że niektóre produkty reakcji Maillarda stymulują powstawanie enzymów zaangażowanych w wiązanie toksyn, w tym akrylamidu. W eksperymentach modelowych wykazano, że melanoidyny o wysokiej masie cząsteczkowej hamują tworzenie rakotwórczych N-nitrozoamin (Kato H et al. Chemia Rolnicza i Biologiczna. 1987, t. 51).

Oczywiście wady można również przypisać temu, że reakcja Maillarda obniża wartość biologiczną białek, ponieważ aminokwasy, zwłaszcza lizyna, treonina, arginina i metionina, których organizm po połączeniu z cukrami najczęściej brakuje im , stają się niedostępne dla enzymów trawiennych, a tym samym nie są przyswajalne. Ale widzisz, warto poświęcić niewielką część aminokwasów dla apetycznego wyglądu, aromatu i smaku jedzenia. Rzeczywiście, bez tych czynników, według I.P. Pavlova, całkowite trawienie pokarmu jest niemożliwe. Jedzenie musi być pyszne!

Aby ocenić szkodliwość lub korzyść melanoidyn, wymagane jest zintegrowane podejście do problemu, uwzględniające wszystkie czynniki i szczegóły, często wzajemnie się wykluczające. To trudne do zrobienia. Ale jest inny sposób. Dziś znaleziono katalizatory i inhibitory dla reakcji Maillarda, wiemy jak wpływa pH środowiska, temperatura, wilgotność, proporcje składników na przebieg tego procesu oraz spektrum powstających substancji. Te parametry są zwykle brane pod uwagę podczas produkcji. produkty żywieniowe... Innymi słowy, reakcja Maillarda staje się kontrolowana, więc jest całkiem możliwe, aby odbierać w tym procesie przetwórstwo kulinarne standardowe produkty, tylko o właściwościach korzystnych dla organizmu.

Oparzenie słoneczne, kryptografia i całun

Z reakcją Maillarda możemy spotkać się nie tylko w kuchni.

Jeśli używasz samoopalaczy (posmarowanych kremem i brązowiejących bez słońca), to widzisz tę reakcję na swojej skórze. Substancją czynną samoopalacza jest dihydroksyaceton, otrzymywany z buraków cukrowych i trzciny cukrowej, a także poprzez fermentację gliceryny. Dihydroksyaceton lub jego pochodna erytruloza wchodzi w reakcję z aminokwasami białek keratyny skóry, w wyniku czego powstają melanoidyny, podobne do naturalnego barwnika skóry – melaniny. W ciągu kilku godzin, gdy tworzą się melanoidyny, skóra nabiera naturalnego opalenizny. Ta procedura jest często stosowana przez kulturystów i modelki, które potrzebują szybko uzyskać piękny kolor skóry.

Uważa się, że w przeciwieństwie do opalania samoopalacz powoduje naturalnie brązowy odcień skóry bez szkody dla zdrowia. Nie jest to jednak do końca prawdą. Samoopalacz ma jedną wadę: nie chroni skóry przed promieniowaniem UV, tak jak robią to naturalne pigmenty melaniny. Ale to nie jest takie złe, drugie jest gorsze. Melanoidyny są fotosensybilizatorami, po wchłonięciu światła wchodzą w reakcje chemiczne, w szczególności z utworzeniem anionorodnika ponadtlenkowego (O 2 -). Dlatego skóra pokryta melanoidynami jest bardziej wrażliwa na działanie promieni słonecznych. Po 40 minutach na słońcu skóra ta wytwarza trzy razy więcej wolnych rodników niż skóra nieleczona.

A oto kolejne stare zastosowanie reakcji Maillarda. Pamiętacie opowieść dla dzieci Michaiła Zoszczenki „Czasami można jeść kałamarze” o tym, jak Lenin, aby przechytrzyć strażników, pisał rewolucyjne teksty na stronach zwykłych książek beletrystycznych z mlekiem? Mleko to klasyczny niewidzialny (sympatyczny) atrament. Aby rozwinąć tekst pisany mlekiem, wystarczy podgrzać papier z napisem nad świecą lub wyprasować go żelazkiem. Niewidoczny tekst staje się widoczny, brązowy. Co to jest, jeśli nie reakcja Maillarda - interakcja białek mleka z laktozą z cukru mlecznego! Nawiasem mówiąc, w roli atramentu współczulnego nadają się wszelkie dostępne substancje zawierające grupy karbonylowe i aminowe, takie jak ślina, pot, sok cebulowy i wiele innych.

We włoskim Turynie, w katedrze św. Jana Chrzciciela przechowywana jest jedna z najbardziej czczonych i tajemniczych relikwii chrześcijańskich - Całun Turyński, płótno lniane, w które według legendy owinął ciało Józef z Arymatei Jezusa Chrystusa po zdjęciu z krzyża. Na tym płótnie w nieznany sposób zostaje uchwycone oblicze i ciało Chrystusa. Powód pojawienia się rozmytego żółtawo-brązowego odcisku pozostaje tajemnicą do dziś (patrz: Verkhovsky L.I. "Chemistry and Life", 1991, nr 12; Levshenko MT "Chemistry and Life", 2006, nr 7). Istnieje kilka wersji, ze względu na reakcje chemiczne uzyskany obraz. Jednak przeszkodą pozostaje fakt, że brązowy kolor występuje tylko na powierzchni włókien, które wewnątrz pozostają niepomalowane. Bardzo prawdopodobne, że mamy do czynienia z reakcją aminy cukrowej.

Chemicy Raymond Rogers z National Laboratory of University of California w Los Alamos i Anna Arnoldi z University of Milan próbowali eksperymentalnie odtworzyć metodę barwienia płótna za pomocą reakcji z aminą cukrową. Tkanina lniana została wykonana specjalnie do tego eksperymentu według technologii opisanej 2000 lat temu przez Pliniusza Starszego. Jak już wiesz, do reakcji Maillarda potrzebne są grupy cukrowe i aminowe. Skąd pochodzi cukier na płótnie? Faktem jest, że nici, z których wykonano tkaninę, zostały pokryte krochmalem, chroniąc je przed uszkodzeniem. Gotową tkankę umyto w ekstrakcie z Saponaria officinalis, który zawiera saponiny – środki powierzchniowo czynne. Hydrolizują skrobię polisacharydową do mono- i oligosacharydów: galaktozy, glukozy, arabinozy, ksylozy, fukozy, ramnozy i kwasu glukuronowego. Ponieważ tkanina była suszona na słońcu, substancje z wody płuczącej koncentrowały się na powierzchni włókien.

Na tkance wytworzonej opisaną technologią naukowcy poddali działaniu produkty rozkładu białek zawierających grupy aminowe - putrescyny (1,4-diaminobutan) i kadaweryny (1,5-diaminopentan). Obie te substancje nazywane są „gazami zwłok”, ponieważ powstają w wyniku rozkładu białek po śmierci. Na powierzchni tkaniny lnianej produkty hydrolizy skrobi oddziaływały z putrescyną i kadaweryną, uzyskując prawdziwie powierzchniowy kolor. Tak więc Rogers i Arnoldi potwierdzili hipotezę o pochodzeniu cukrowo-aminy obrazu na całunie i że ta reakcja faktycznie mogła mieć miejsce, gdy ciało było owinięte w ówczesne płótno.

Melanoidyny w kolebce życia

Biorąc pod uwagę łatwość, z jaką przebiega reakcja Maillarda, można przypuszczać, że u zarania życia na Ziemi, w hydrosferze prebiotycznej, czyli w bulionie pierwotnym, aktywne było oddziaływanie cukrów z aminokwasami (aldehydy z aminami). i wszędzie. To z kolei doprowadziło do powstania polimerów melanoidynowych. Po raz pierwszy pomysł, że abiogenicznie powstające melanoidyny mogą być prototypem nowoczesnych koenzymów, wyrazili w 1969 roku D. Kenyon i G. Steinman. I to założenie nie było przypadkowe.

Faktem jest, że skład melanoidyn obejmuje struktury ze sprzężonymi wiązaniami podwójnymi, które nadają polimerom właściwości transportu elektronów. Dlatego matryce melanoidynowe mogą naśladować niektóre typowe reakcje biochemiczne w komórkach: oksydoreduktazę, hydrolazę, syntazę itp. Ponadto polimery te są w stanie wiązać metale ciężkie, które odgrywają ważną rolę w funkcjonowaniu wielu enzymów. Dlatego powstawanie takich polimerów może służyć jako punkt wyjścia do powstawania głównych typów reakcji biochemicznych. A. Nissenbaum, D. Kenyon i J. Oro w 1975 roku postawili hipotezę, że melanoidyny są układami protoenzymatycznymi, które odgrywały rolę matrycy w procesach powstawania życia przed pojawieniem się układów o wyższej specyficzności.

W Instytucie Biochemii. JAKIŚ. Bach Rosyjskiej Akademii Nauk, pracownicy Pracowni Biochemii Ewolucyjnej od wielu lat modelują procesy ewolucji prebiologicznej i badają rolę pigmentów melanoidynowych w powikłaniach związków zawierających węgiel. T.A. Telegina i współpracownicy w tych eksperymentach udowodnili, że melanoidyny mają aktywność katalityczną, w szczególności promują tworzenie wiązań peptydowych między alaninami. Pigmenty melanoidynowe nałożono na żel krzemionkowy i umieszczono w naświetlonej światłem ultrafioletowym kolumnie kwarcowej, przez którą przepuszczano roztwór alaniny. W rezultacie otrzymano peptydy di-, tri- i tetraalaniny. Ponadto ich stężenie było dziesięciokrotnie wyższe niż stężenie dialaniny, które uzyskano w eksperymencie z niemodyfikowanym żelem krzemionkowym. Wynik ten pokazał przewagę macierzy melanoidynowych nad nieorganicznymi w procesie abiogenezy.

Reakcja Maillarda i stres karbonylowy

Nasza opowieść o reakcji Maillarda i jej produktach byłaby niepełna, gdybyśmy przemilczeli fakt, że ta reakcja zachodzi również w ludzkim ciele. Po raz pierwszy zwrócili na to uwagę wspomniani już rosyjscy naukowcy PA Kostychev i V.A. Brilliant. W przeciwieństwie do Maillarda, przeprowadzili reakcję cukrowo-aminy z większą ilością niskie temperatury, 30-55 ° C, a następnie sugerowano, że może wystąpić również w komórkach. Oto, co napisali w swoim artykule w Izwiestii z Imperial Academy of Sciences w 1916 roku: „Tak więc aminokwasy reagują z cukrem nawet bez interwencji enzymów. (...) W obecnym stanie nauki byłoby oczywiście całkowicie arbitralne zaprzeczanie takim swobodnie zachodzącym reakcjom o znaczeniu fizjologicznym, zwłaszcza jeśli weźmiemy pod uwagę, że warunki niezbędne do reakcji między cukrem a aminokwasami mogą łatwo zachodzą w protoplazmie żywych komórek, ponieważ stężenia substancji uczestniczących w reakcji są tam całkiem możliwe ”.

Rzeczywiście, obecnie wiadomo na pewno, że ta reakcja zachodzi również w ludzkim ciele, przyczyniając się do rozwoju niektórych patologii. Obecnie uwaga badaczy skupia się na glikacji - nieenzymatycznej modyfikacji makrocząsteczek biologicznych w wyniku reakcji Maillarda, podczas której aktywne związki karbonylowe gromadzące się podczas peroksydacji lipidów i cukrzycy oddziałują z białkami.

Ze względu na akumulację aktywnych związków karbonylowych, która pojawia się wraz z wiekiem lub cukrzycą, rozwija się tak zwany stres karbonylowy. Przede wszystkim cierpią białka długowieczne, czyli glikany: hemoglobiny, albuminy, kolagen, krystaliny, lipoproteiny o małej gęstości. Konsekwencje są najbardziej nieprzyjemne. Na przykład glikacja białek błony erytrocytów czyni ją mniej elastyczną, sztywniejszą, w wyniku czego pogarsza się dopływ krwi do tkanek. W wyniku glikacji krystalin soczewka staje się mętna i w efekcie rozwija się zaćma. Możemy wykryć w ten sposób zmodyfikowane białka, co oznacza, że ​​służą jako markery miażdżycy, cukrzyca, choroby neurodegeneracyjne. Obecnie jedna z frakcji hemoglobiny glikowanej (HbA 1c) jest jednym z głównych biochemicznych markerów cukrzycy i chorób układu krążenia. Obniżenie poziomu HbA 1c o 1% zmniejsza ryzyko jakichkolwiek powikłań w cukrzycy o 20%.

W swoim laboratorium w Instytucie Biochemii. A.N.Bach, opracowaliśmy eksperymentalny system, który symuluje warunki stresu karbonylowego. Użyliśmy metyloglioksalu jako aktywnego związku karbonylowego. Okazało się, że gdy lizyna wchodzi w interakcję z metyloglioksalem, powstają produkty wolnorodnikowe, które mogą redukować utlenioną hemoglobinę. Dzięki temu tlenek azotu (NO) wiąże się wydajniej z żelazem grupy hemowej, czyli dochodzi do nitrozylacji hemoglobiny. W niektórych przypadkach powstaje nitrihemoglobina, a procesy te mogą również zachodzić bezpośrednio we krwi, na przykład u pacjentów z cukrzycą. Specyfika funkcjonowania takich zmodyfikowanych hemoglobin nie została jeszcze zbadana.

Nawiasem mówiąc, ze względu na tworzenie się nitrimyoglobiny, może wystąpić tak zwane zazielenienie kiełbasek lub szynki azotynowej, jeśli naruszona zostanie technologia przetwarzania mięsa za pomocą azotynu sodu ( suplement diety E250). Chociaż zwykle dodaje się go, aby nadać produktom mięsnym apetyczny różowy kolor (nie mylić z zazielenieniem spowodowanym zniszczeniem grupy hemu w wyniku zwykłego psucia się produktu!).

Historia reakcji Maillarda i melanoidyn dobiegła końca. Chociaż być może, jak powiedział Kozma Prutkov, jest to początek tego końca, którym kończy się początek. W artykule tylko kilka kresek wskazuje na „wszechobecność” reakcji Maillarda, ale mamy nadzieję, że czytelnik ma pierwsze pojęcie o znaczeniu procesów zachodzących między cukrami a aminokwasami w przyrodzie.

Innym sprawdzianem naszej racjonalności jest zadanie tego samego pytania, sformułowanego na dwa różne, ale logicznie identyczne sposoby, i sprawdzenie, czy zostanie im udzielona ta sama odpowiedź. Dr Jones mówi swojemu pacjentowi Johnowi, że 10% ludzi umiera podczas planowej operacji. Tymczasem w innym gabinecie dr Smith mówi swojej pacjentce Joanne, że 90% pacjentów poddawanych tej operacji przeżywa. Biorąc pod uwagę tożsamość otrzymanych informacji, czy John i Joan zgadzają się w równym stopniu z operacją? Jeśli zareagują jak większość uczestników eksperymentów, John intuicyjnie odczuje duży niepokój po tym, jak dowie się, że 10% umiera. Nawet lekarze stwierdzili, że lepiej zalecić operację, po której 93% pacjentów przeżyje, niż taką, w której śmiertelność wynosi 7%.

Od dawna wiemy, że dobór słów w ankietach może wpływać na odpowiedzi. Podczas jednego liczenia głosów 23% Amerykanów stwierdziło, że rząd wydaje zbyt dużo na „pomoc biednym”. Jednak 53% uważało, że rząd wydaje zbyt dużo na świadczenia socjalne. Większość ludzi pozytywnie odnosi się do „cięć pomocy zagranicznej” i zwiększonych wydatków na „ratowanie od głodu w innych krajach”. „Zakazanie czegoś” może być równoznaczne z „nieprzyzwoleniem” na to. W 1940 roku 54% Amerykanów powiedziało, że powinniśmy zakazać wypowiedzi antydemokratycznych, a 75% stwierdziło, że nie powinniśmy na to pozwalać. Czy te sformułowania mają nieco inne niuanse znaczeniowe? W ostatnich badaniach nad „efektem obramowania” zamieniano słowa, które były synonimami. Konsumenci intuicyjnie czuli ogromną sympatię do mielona wołowina chudszy o 75% niż ten, który zawierał 25% tłuszczu. Ludzie są bardziej zaskoczeni, gdy dowiadują się, że zdarzenie występuje 1 na 20 razy niż 10 razy na 200, ale są bardziej skłonni postawić, jeśli szanse wynoszą 10 na 100, a nie 1 na 10. Dziewięciu na dziesięciu studentów uważają, że prezerwatywa jest skuteczna w ochronie przed zakażeniem wirusem HIV, jeśli „wskaźnik sukcesu wynosi 95%”, ale tylko 4 uczniów uważa prezerwatywę za skuteczny środek, jeśli „wskaźnik niepowodzenia wynosi 5%”.

Czy zauważyłeś, jak efekt kadrowania wpływa na codzienne zachowania konsumentów? Niektóre sklepy (i większość linii lotniczych) pobierają ogromne marże od swoich regularnych cen, dzięki czemu mogą oferować ogromne zniżki przy częstych „wyprzedażach”. Jeśli w Store X cena odtwarzacza CD spadła z 300 USD do 200 USD, wydaje się to lepszym zakupem niż kupowanie dokładnie tego samego odtwarzacza w Store Y, gdzie jest on stale sprzedawany w tej samej cenie 200 USD. Ludzie mogą zgodzić się na 5% podwyżkę płac przy 12% inflacji, ale protestują przeciwko 7% obniżce płac przy zerowej inflacji. Mój dentysta nie pobiera dodatkowej opłaty, jeśli zapłacimy później; daje 5% rabatu jeśli płacimy za wizytę od razu i gotówką. Jest na tyle sprytna, by wiedzieć, że opłata przedstawiona jako potencjalna utracona zniżka jest intuicyjnie mniej irytująca niż dodatkowa opłata, mimo że zasadniczo jest to ta sama rzecz.

Nasze szybko zmieniające się osądy ponownie przypominają nam o granicach naszej intuicji. Intuicyjne odpowiedzi są szybkie i oszczędne, ale czasami irracjonalne. Osoby, które rozumieją siłę efektu kadrowania, mogą wykorzystać go do wpłynięcia na podejmowanie decyzji. Młody mnich otrzymał ostrą odmowę, gdy zapytał, czy wolno mu palić podczas modlitwy. „Zadaj kolejne pytanie” – poradził mu towarzysz z dużą wiedzą. „Pytaj, czy możesz się modlić, kiedy palisz”.

Dowody na skuteczność intuicji

• Widzenie niewidomych (reagowanie na bodźce wzrokowe w ślepocie) i prozopagnozja (niezdolność do rozpoznawania twarzy) to zdolność osób z uszkodzeniem mózgu do „widzenia niewidzialnego”, gdy ich ciała reagują na rzeczy i twarze, które nie są rozpoznawane na poziomie świadomość.
• Codzienna percepcja - natychmiastowe przetwarzanie równoległe i integracja złożonych przepływów informacji.
• Automatyczne przetwarzanie informacji to poznawczy autopilot, który w zasadzie prowadzi nas przez życie.
• Intuicyjna nauka dla małych dzieci – nauka języka i podstaw fizyki.
• Prawidłowe myślenie – ludzie z rozszczepionym mózgiem wykazują wiedzę, której nie potrafią werbalizować.
• Pamięć niejawna to uczenie się, jak coś zrobić, nie wiedząc, że o tym wiesz.
• Podział uwagi i torowanie – automatyczne przetwarzanie informacji przez „obserwatorów radarów piwnicznych”.
• Cienkie plastry — identyfikacja cech na podstawie obserwacji zachowania w zaledwie kilka sekund.
• Podwójny system postaw - ponieważ mamy dwa sposoby poznania (nieświadomy i świadomy) oraz dwa sposoby zapamiętywania (ukryte i jawne), reagujemy postawami na poziomie intuicyjnym („przeczuciowe”) i racjonalnym.
• Inteligencja społeczna i emocjonalna to intuicyjna wiedza, która pozwala zrozumieć i zarządzać sobą w sytuacjach społecznych, a także postrzegać i wyrażać emocje.
• Mądrość ciała - gdy potrzebna jest natychmiastowa reakcja, ścieżki emocjonalne mózgu wychodzą poza jego korę; czasami przeczucia poprzedzają racjonalne zrozumienie.
• Intuicja społeczna - nasze spontaniczne wnioskowanie o cechach ludzkich, intuicji moralnej, zaraźliwości nastroju i trafności empatii (sympatii).
• Doświadczenia intuicyjne to zjawiska nieświadomego uczenia się, uczenia eksperckiego, ukrytego zrozumienia i niezwykłych zdolności naszego ciała.
• Kreatywność (kreatywność) - czasami spontaniczne pojawianie się nowych i wartościowych pomysłów.
• Heurystyki to skróty myślowe i praktyczne zasady, które zwykle działają dobrze.

Tuzin intuicyjnych nieporozumień

• Budowa pamięci - Pod wpływem naszego obecnego nastroju i dezinformacji możemy tworzyć fałszywe wspomnienia i dawać wątpliwe świadectwa.
• Błędna interpretacja własnego umysłu – często nie wiemy, dlaczego robimy to, co robimy.
• Błędna interpretacja własnych uczuć — słabo przewidujemy intensywność i czas trwania własnych emocji.
• Fałszywe przewidywania dotyczące naszego własnego zachowania — Nasze intuicyjne przewidywania dotyczące nas samych są często całkowicie bezpodstawne.
• Zniekształcenia spojrzenia wstecz – patrząc wstecz na wydarzenia wychodzimy z fałszywego założenia, że ​​zawsze wiedzieliśmy, że tak to się skończy.
• Defensywne nastawienie na samoocenę — na różne sposoby wykazujemy zawyżoną samoocenę.
• Zbytnia pewność siebie — nasze intuicyjne oceny własnej wiedzy są zwykle mniej dokładne niż pewne.
• Podstawowym błędem atrybucji jest to, że przypisujemy zachowanie innych ich skłonnościom, bagatelizując niezauważone okoliczności sytuacji.
• Trwałość przekonań i stronniczość w potwierdzeniu — częściowo dlatego, że decydujemy się potwierdzać informacje, przekonania często utrzymują się nawet po zdyskredytowaniu ich podstaw.
• Reprezentatywność i dostępność — szybkie i ekonomiczne heurystyki stają się pochopne i brudne, jeśli prowadzą nas do nielogicznych i błędnych ocen.
• Efekt obramowania – osądy są odwracane w zależności od sposobu prezentacji tej samej informacji.
• Iluzja korelacji - intuicyjne postrzeganie połączenia tam, gdzie go nie ma

Mocne strony i niebezpieczeństwa intuicji

O zaletach i wadach intuicji możemy mówić bez końca. Jestem jednak pewien, że te sześć rozdziałów wystarczy, aby potwierdzić dwie wielkie idee współczesnej psychologii - że naszym życiem kieruje się w dużo większym stopniu niż nam się wydaje "podziemne" intuicyjne myślenie i że nasza intuicja, choć niezwykle skuteczna z przedstawienia z punktu widzenia często prowadzi do błędów, które musimy zrozumieć. W konsekwencji intuicja - nasza zdolność do natychmiastowej, bezpośredniej wiedzy przed racjonalną analizą - ma niesamowity potencjał, ale jednocześnie jest najeżona niesamowitymi niebezpieczeństwami. Ludzki umysł w uderzający sposób demonstruje nam swoje subtelne, nieopisane możliwości, a także właściwości, które zmusiły Madeleine L'Engle do stwierdzenia: „Nagi umysł jest niezwykle nieprecyzyjnym instrumentem”.

Szanując zarówno mocne, jak i słabe strony naszej wewnętrznej wiedzy, jaki wniosek powinniśmy wyciągnąć? W formułowaniu osądów i wyciąganiu wniosków – w biznesie, polityce, sporcie, religii i innych dziedzinach życia codziennego – ludzie wymagający wsłuchują się w swój wewnętrzny głos, ale wiedzą, kiedy rzucić mu uzdę racjonalnego, opartego na rzeczywistości krytycznego myślenia. W większości przypadków percepcja i intuicja naszego autopilota są wystarczająco dobre; być może istnieją tylko dlatego, że pomogły naszym przodkom przetrwać i pozostawić potomstwo. Ale we współczesnym świecie dokładność ma czasami ogromne znaczenie. Kiedy do tego dochodzi, rozsądek musi przejąć stery. Statua Wolności trzyma pochodnię umysłu. Wolność rozkwita w świetle rozumu.

Badając popularne twierdzenia dotyczące intuicji w sporcie, pracy, inwestycjach, ocenie ryzyka, hazardzie i duchowości w następnym rozdziale, pamiętajmy o jednej rzeczy: mądrość przychodzi z rozczarowaniem i wiedzą. „Aby uwolnić człowieka od błędów, trzeba dawać, a nie brać” – powiedział Schopenhauer. „Świadomość, że coś jest fałszywe, jest prawdą”. We wszystkim, od sportu po duchowość, oddzielenie mocnych stron intuicji od jej słabości przygotuje nas do lepszego myślenia i działania.

Porównując naszą intuicję – przeczucia, wewnętrzny głos i instynktowne odczucia – z dostępnymi dowodami, poprawiamy jakość naszego myślenia.

© D. Myers. Intuicja. Szanse i niebezpieczeństwa. Petersburg: Piotr, 2010.
© Opublikowano za zgodą wydawcy