Varenie a pečenie sú v skutočnosti veda. Poznať chemické reakcie, ktoré prebiehajú v kuchyni, vám môže pomôcť pozdvihnúť vaše kulinárske schopnosti na vyššiu úroveň. Nemusíte sa báť zložitých poučiek, práve naopak!
Základné princípy chemických reakcií
Chemická reakcia je dej, pri ktorom sa východiskové látky (reaktanty) menia na iné látky, nazývané produkty reakcie. Ide o kvalitatívnu zmenu látok, pri ktorej dochádza k zániku pôvodných chemických väzieb v reaktantoch a k vzniku nových chemických väzieb v produktoch. Dôležité je, že pri chemickej reakcii sa počet a druh atómov nemení, čo potvrdzuje zákon zachovania hmotnosti. Mení sa len ich vzájomné usporiadanie a elektrónová štruktúra valenčnej vrstvy. Chemické reakcie môžu byť jednoduché - prebiehajú priamo tak, ako ich vyjadruje chemická rovnica. Ak však reakcia zahŕňa viacero krokov a prechodných produktov, hovoríme o reakčnom mechanizme.
Reaktanty sú východiskové látky, ktoré vstupujú do chemickej reakcie. Ich množstvo sa počas reakcie znižuje, pretože sa premieňajú na produkty. Napríklad v reakcii vodíka s kyslíkom sú vodík (H₂) a kyslík (O₂) reaktantmi, pričom ich atómy sa spájajú a vytvárajú molekuly vody (H₂O).
Produkty sú látky, ktoré vznikajú počas chemickej reakcie. Majú odlišné chemické vlastnosti v porovnaní s reaktantmi.
Chemické reakcie sa zapisujú pomocou chemických schém alebo chemických rovníc. V schémach sa na ľavej strane zapisujú reaktanty, na pravej strane produkty, pričom sú spojené prerušovanou šípkou. Tento zápis však nevyjadruje presné množstvo reagujúcich látok.
Príklad chemickej schémy:
\( \text{H}_2 + \text{O}_2 \dashrightarrow \text{H}_2\text{O} \)
Naopak, chemická rovnica zohľadňuje stechiometrické pomery v súlade so zákonom zachovania hmotnosti. Stechiometrické koeficienty určujú správny pomer reaktantov a produktov.
Na uskutočnenie chemickej reakcie musia byť splnené základné podmienky:
- Prítomnosť reaktantov - bez východiskových látok reakcia nemôže prebehnúť.
- Kontakt a zrážky častíc - častice (atómy, molekuly, ióny) sa musia zraziť, pričom vyššia koncentrácia reaktantov zvyšuje pravdepodobnosť zrážok a rýchlosť reakcie. Pri tuhých látkach prebieha reakcia na povrchu.
- Dostatočná aktivačná energia - častice musia mať dostatok energie na rozštiepenie väzieb v reaktantoch a vznik nových väzieb v produktoch.
Prenos tepla a vplyv teploty pri pečení
Pri dostatočne vysokej teplote začne napríklad steak nadobúdať charakteristickú hnedastú farbu a zároveň rozvoniavať. Skúsenosti s takouto prípravou mäsa máme pravdepodobne všetci. Hovoríme o tzv. Maillardovej reakcii, ktorá bežne prebieha pri teplotách od 140 do 165 °C. Konkrétne ide o reakcie cukru s aminokyselinou za prítomnosti tepla. Klasický kuchynský cukor (sacharóza) začne pri teple denaturovať a vytvárať jednoduchšie cukry, fruktózu a glukózu. Obidva cukry majú chemický vzorec C6H12O6, pričom rozdiel je v priestorovom rozložení ich molekúl. Výsledkom reakcie je tvorba aromatických molekúl dodávajúcich jedlu príznačnú maslovú, orieškovú alebo až zemitú arómu a chuť. Produkt navyše získava zlatisté až hnedasté zafarbenie. Tieto reakcie sa odohrávajú nielen pri príprave mäsa, ale napríklad aj pri príprave pečiva, či dokonca piva.
Ďalšou charakteristikou týchto reakcií je, že ide o exotermické reakcie, pri ktorých sa uvoľňuje teplo. Zvýšenie teploty má za následok ešte rýchlejší priebeh reakcie.
Keď chceme mäso tepelne upraviť, musí sa teplo dostať do každej jeho časti, teda do celého objemu mäsa. V tomto procese je dôležitá tzv. difúzna konštanta. Tento parameter určuje vzťah medzi časom a miestom, kam sa až teplo dostane. Pri zvýšenej teplote okolia sa všetky molekuly dajú do zvýšeného nekontrolovaného pohybu. Neustále do seba narážajú, čím prenášajú dané teplo medzi sebou. Keď molekuly z okolia začnú narážať do molekúl mäsa, odovzdajú im svoju energiu čiže teplo. Molekuly mäsa však medzi sebou prenášajú teplo inou rýchlosťou. Každý materiál vrátane mäsa má svoju vlastnú hodnotu difúznej konštanty, ktorá ho charakterizuje.
Kľúčové chemické reakcie pri pečení
Pri pečení dochádza k celej rade fyzikálnych, koloidno-chemických a mikrobiologických pochodov. Procesy sú tu ukázané na príklade zahrievania bielkovín. Syrová bielkovina vypadá "ako špirála korálkov navlečených na niti, ktorá je stočená do klbka. Postupne ako sa bielkovina zahrieva, získavajú jednotlivé atómy tepelnú energiu (pri 40 - 60°C), rozkmitajú sa a nakoniec sa celá zložitá štruktúra zrúti. Ak ďalej zvyšujeme teplotu, začína dochádzať k prvým chemickým reakciám. Pomocou vody sa začína trhať väzba medzi jednotlivými korálkami a šnúra sa rozpadá (okolo 100°C). Oddeľujú sa kusy šnúry aj jednotlivé korálky, aminokyseliny.
1. Fermentácia
Chemická reakcia fermentácie je proces, pri ktorom mikroorganizmy (kvasinky, baktérie, plesne) rozkladajú organické látky. Tieto mikroorganizmy väčšinou využívajú cukry ako zdroj energie a pri fermentácii produkujú alkoholy, kyseliny a plyny. Kvasnice (kvasinky) sú jednobunkové organizmy. Podstata použitia droždí pri výrobe pečiva spočíva v tom, že kvasnice vytvárajú svoju životnou činnosťou tiež oxid uhličitý, ktorý cesto, a tým aj hotový výrobok, kypri. Okrem toho vznikajú pri kvasných pochodoch aj iné splodiny, napr. alkoholy, organické kyseliny, aldehydy, ketóny, estery, ktoré dodávajú výrobkom typické znaky kysnutého pečiva.
2. Tvorba lepku
Tvorba lepku je proces, pri ktorom sa proteíny nazývané gluteníny a gliadíny nachádzajúce sa v pšenici, raži, jačmeni a ďalších obilninách, spájajú za prítomnosti vody. Tento proces vytvára elastickú sieť, ktorá dáva cestu pružnosť a štruktúru. V kuchyni sa tvorba lepku využíva na viaceré spôsoby, napríklad pri príprave pečiva, cestovín či cesta na pizzu.
3. Karamelizácia
Sme si istí, že o karamelizácii ste už niekedy počuli. Možno ste sa však na vznik karamelu nikdy nepozreli ako na chemickú reakciu.
4. Pyrolýza
V kuchyni sa pyrolýza využíva najmä pri grilovaní a pečení na otvorenom ohni. V jednoduchosti vysvetlené, pyrolýza je proces, keď vysoké teploty spôsobujú rozklad organických zložiek a vytvárajú charakteristické arómy a chute. Rovnako pyrolýzu využívate aj vtedy, keď pripravujete dezert crème brûlée. Dnešné rúry majú v sebe dokonca zabudovaný program na čistenie, ktorý funguje na princípe pyrolýzy.
5. Acidobázická reakcia
Bez týchto chemických reakcií by sme nemali nadýchané sušienky či koláče. Acidobázická reakcia je reakcia medzi kyselinami a zásadami - ak by sme k sóde bikarbóne nepridali žiadnu kyselinu, nefungovala by dobre.
Ďalším príkladom je potieranie pečiva rozšľahaným vajíčkom pri pečení. To je možné docieliť pridaním zásady, ktorá zreaguje s aminoskupinou prítomnou v aminokyseline. Tá získa negatívny náboj od vodíka pochádzajúceho zo zásady. Ako báza sa v kuchyni používa sóda bikarbóna. Keď obalíme pečivo v jedlej sóde, po pečení získa hnedasté sfarbenie. Existujú recepty na niektoré pečivá, ktoré si to vyžadujú. Takýmto spôsobom sa však dajú pripraviť aj hnedé cibuľové krúžky.
6. Štiepenie bielkovín
K štiepeniu bielkovín dochádza napríklad pri tepelnej úprave mäsa. Tento proces mení štruktúru bielkovín a vedie k zmäkčeniu mäsa a tiež k tvorbe charakteristickej kôrky či chrumkavému povrchu.
7. Emulgácia
Emulgácia je chemická reakcia, počas ktorej sa zmiešavajú dve kvapaliny, ktoré sa za bežných okolností zmiešať nedajú (napríklad olej a voda). Na emulgáciu je potrebné pridať tretiu látku, respektíve substanciu. Výsledný produkt sa nazýva emulzia.
8. Enzymatické hnednutie
Aj keď sme v úvode hovorili o chemických reakciách, vďaka ktorým uvarené jedlo chutí dobre, poďme sa pozrieť na jednu reakciu, ktorá spôsobuje zhoršenie kvality potravín. Ide najmä o ovocie a zeleninu, ktoré podliehajú enzymatickému hnednutiu, teda oxidácii. Niektoré druhy sú náchylnejšie, napríklad avokádo či jablko.
9. Prášok do pečiva a sóda bikarbóna
Každý domáci cukrár či cukrárka používa v kuchyni základnú prísadu, a tou je kypridlo. Či už používaš prášok do pečiva, alebo sódu bikarbónu, cieľom je dodať svojim obľúbeným dezertom nadýchanú a „obláčikovú“ štruktúru. Tieto dve suroviny však neradno svojvoľne zamieňať, pretože aj keď plnia tú istú úlohu, nejde o to isté. Prášok do pečiva a sóda bikarbóna sa líšia nielen v štruktúre, ale aj v tom, ako ich treba používať.
Prášok do pečiva
Kypriaci prášok alebo prášok do pečiva je kypridlo, ktoré je zmesou sódy bikarbóny, škrobu a kyseliny citrónovej, vo väčšine prípadov obsahuje aj soli fosforu vo forme difosforečnanov. Mäkučký finálny efekt zabezpečujú kypridlá pomocou chemickej reakcie. Pri kypriacom prášku nastáva prvá reakcia pri spojení prášku, resp. zmesi sypkých surovín a prášku s tými mokrými, druhá reakcia nastupuje v rúre pri vysokej teplote. Keďže prášok do pečiva je zmes a obsahuje kyslú surovinu, ktorou je kyselina citrónová, prášok do pečiva sa používa hlavne v receptoch, kde kyslá zložka chýba.
Fosfáty v kypriacom prášku
Pre difosforečnany, ktoré obsahuje väčšina bežných práškov do pečiva, platí, že v malých množstvách nie sú nebezpečné pre naše zdravie a dokonca sa nachádzajú aj v mnohých potravinách. Vo väčších množstvách však môžu spôsobovať poruchy iónovej rovnováhy - vápnika a fosforu. Preto, ak môžete, siahnite radšej po bezfosfátových práškoch do pečiva. Bezfosfátové prášky do pečiva často obsahujú vínny kameň, ktorý je akousi novinkou na trhu a ide o vedľajší produkt vzniknutý pri výrobe vína. Vínny kameň má dobré kypriace schopnosti a váš pokrm tak bude krásne mäkký a nadýchaný!
Sóda bikarbóna
Jedlá sóda aj sóda bikarbóna sú synonymá. Chemický názov tejto zlúčeniny je hydrogénuhličitan sodný a ide o biely prášok so zásaditými vlastnosťami, ktorý pozná určite každý. Sóda bikarbóna má silné kypriace vlastnosti a dokáže vykúzliť skutočne nadýchaný efekt, avšak kvôli tomu, že ide o zásadu, ju používame len v receptoch, ktoré obsahujú kyslú ingredienciu. Aby zásada vytvorila oxid uhličitý, ktorý vnímame ako bublinky, potrebuje zreagovať s kyselinou. Pri kyslej zložke si nemusíte predstaviť len citrónový koláč. Kyslú zložku, ktorá zabezpečí požadovaný efekt, môže predstavovať citrón, ale aj ocot, kefír, jablkové pyré, ale dokonca aj med, ktorý má kyslé vlastnosti. Čo sa týka postupu, pri sóde bikarbóne treba pracovať rýchlo, pretože reaguje hneď pri kontakte s kyslou zložkou. Dôsledne preto dodržiavajte postup uvádzaný v recepte a po pridaní sódy do cesta sa snažte koláčik čo najskôr vložiť do rúry, aby bublinky nevyprchali a nevytiahli ste hutný a nízky zákusok! Sóda má tiež veľmi silný účinok, a tak to s ňou nepreháňajte. Vo všeobecnosti platí, že na 500 g múky úplne postačí jedna čajová lyžička.