Braten, Backen, Karamellisieren – Chemie des guten Geschmacks

Braten

Bild: Pixabay CC0

Warum wird ein Steak beim Braten braun? Warum riecht Karamell so lecker? Was passiert beim Backen von Brot? Wie entsteht die Stammwürze bei der Bierherstellung? Hinter all diesen Vorgängen steckt die vom Louis Maillard 1912 erstmals beschriebene chemische Reaktion zwischen Zuckern und Eiweißbestandteilen. Wie funktioniert die Maillard-Reaktion und kann sie unserer Gesundheit schaden? Die bESSERwisser haben recherchiert.

Nicht-enzymatische Bräunungsreaktion

Bei der Maillard-Reaktion handelt es sich um eine hoch komplexe Angelegenheit. Bis dato sind nicht alle Schritte der Maillard-Reaktion aufgeklärt. Jedoch ist das Grundprinzip schnell erklärt: Während des Erhitzens (ab 100°C, effektiv ab 150-180°C) von Fleisch, Brot oder anderen Eiweiß- und Kohlenhydrat enthaltenden Lebensmittel, verbinden sich bestimmte Aminosäuren der Eiweiße mit Zuckermolekülen der Kohlenhydratketten. Ab 100°C, effektiv ab 150-180°C, entstehen als Folge Maillard Produkte und die braune Farbe. Diese besteht aus als Melanoidine bezeichneten Pigmenten. Je nachdem, welche Zucker- bzw. Aminosäuren in den erhitzen Lebensmitteln vorhanden sind, ergeben sich charakteristische Geschmäcker. Ebenso bildet diese Reaktion Aromen oder erzeugt Knusperkrusten. Letzlich entscheidet die Temperatur beim Braten über die gebildeten Aromastoffe und damit über den Geschmack [1].

Es gibt eine Vielzahl an möglichen Reaktionen und damit auch eine große Anzahl an möglichen Folgeprodukten. Typische Endprodukte und ihre Geschmackseigenschaften sind in folgender Grafik [2] abgebildet.

Maillard Reaktion

Bild: Open Science – Lebenswissenschaften im Dialog, (cc/by-nc-sa.4.0)

Die Geruchs- als auch die Geschmacksstoffe der Maillard-Reaktion lassen sich auch künstlich erzeugen. Erhitzt man beispielweise die Aminosäure Cystein und den Zucker Glucose, entsteht rasch der Geruch eines Steaks. Verwendet man statt Cystein die Aminosäure Glycin, macht sich der Karamell Geruch einer Creme brulée breit. Erhitz man die Substanzen Prolin und Glucose, wird aus dem Labor eine Bäckerstube – es riecht nach leckerem Brot [1].

Genauso haben beim Bierbrauen die Produkte der Maillard-Reaktion einen großen Einfluss auf verschiedene  Eigenschaften des Bieres. Dabei ist das farbgebende Attribut des gebildeten Melanoidin das Auffälligste. Diese kann durch die Auswahl des Malzes gesteuert werden. Folglich gibt eine Vielzahl  an Verbindungen,  die  im  Laufe  der  Maillard-Reaktion  gebildet  werden. Zum  Teil sind diese sehr aromaaktiv, damit kann der Biercharakter gezielt beeinflusst werden [3].

Braten: Mythos Fleischporen

Um das richtige Braten von Fleisch kursieren viele Gerüchte. Der hartnäckigste Mythos besagt, dass sich beim Braten „Poren“ verschließen. Deswegen sollte man, so wurde stets verlautbart, das Fleisch auch anbraten, bevor man es beispielweise in einer Kasserolle gart. Jedoch hat Fleisch gar keine Poren, sondern besteht aus Muskelzellen. Daher nützt das Anbraten des Fleisches lediglich dafür, durch die hohen Temperaturen Geschmäcker zu generieren, die durch das Niedrigtemperaturgaren nicht entstehen würden. Ob nun die entstandenen Maillard Produkte im Fleisch bleiben oder in den Bratensaft übergehen, ist  für den Genuss völlig irrelevant, solange alle Geschmäcker erhalten bleiben [1], [4].

Acrylamid: die Dosis macht das Gift

Es ist landläufig bekannt, dass zu dunkel gebratene oder gebackene Lebensmittel potentiell krebserregend sein können. Der Stoff Acrylamid wird beim Braten bei einer Reaktion, die der Maillard Reaktion ähnelt, gebildet. Eine Studie zeigte, dass die Menge an dabei gebildetem Acrylamid abhängig von der Kohlenhydratmenge im Ausgangsproduk ist. Ebenso ist die Menge von der Art (Temperatur) der Zubereitung abhängig. Beispielweise wiesen roh gebratene Kartoffelstücke dreihundertmal mehr Acrylamid auf als gebratene Rindfleischstücke. Außerdem war die produzierte Menge an Acrylamid bei 220°C mehr als zwanzigmal so hoch wie bei 120°C. Einen besonders hohen Wert an Acrylamid lieferten übrigens industriell frittierte Kartoffelchips und Pommes [5].

Fazit

Die Maillard Reaktion ist eine der interessantesten und vielfältigsten chemischen Reaktionen in der Küche. Deshalb spielt sie in der Lebensmittelindustrie und bei der chemischen Erzeugung von Aromastoffen heutzutage eine wichtige Rolle. Die Reaktion verhilft uns jedoch nicht nur zu genussreichen Stunden. Durch das Erhitzen von Kohlenhydraten (Stärke) entsteht Acrylamid, das potentiell gesundheitsschädlich ist.

Es lässt sich schlussfolgern, dass zu heiß und zu lange Gebratenes oder Frittiertes auf Dauer eine  krebsfördernde Wirkung entfalten kann. Dabei ist die produzierte Acrylamidmenge nicht nur von der Zubereitungstemperatur, sondern auch vom Kohlenhydratanteil und damit vom verarbeiteten Lebensmittel selbst abhängig.

Referenzen

[1] Vilgis Thomas, Die Molekül-Küche, Physik und Chemie des feinen Geschmacks,  Hirzel Verlag, 2013, 9. korr. Auflage, 53-55, ISBN 978-3-7776-2330-6

[2] van Boekel M A J S, Formation of flavour compounds in the Maillard reaction, Biotechnology Advances 24, 2006, 230–233, doi:10.1016/j.biotechadv.2005.11.004

[3] Spieleder E, Dissertation: Systematische Untersuchungen von reduzierenden Substanzen im Malz und ihr Einfluss auf den Brauprozess, Technische Universität München, Lehrstuhl für Technologie der Brauerei I und Getränketechnologie,  2006, Abgerufen am 16.3.2017

[4] Coultate T.P., Food: The Chemistry of Its Components, Royal Society of Chemistry Publishing, 2009, 5. Auflage, S. 36

[5] Tareke E, Rydberg P, Karlsson P, Eriksson S, Törnqvist M., Analysis of Acrylamide, a Carcinogen Formed in Heated Foodstuffs , J Agric Food Chem., 2002 , 50(17):4998-5006., doi:10.1021/jf020302f

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