Úvod do molekulární gastronomie aneb hovory s Mojmírem Miroslav Raab Ústav makromolekulární chemie, Akademie věd ČR
[email protected]
Můj přítel Mojmír je úspěšný a uznávaný organický chemik. Nebudu vás unavovat výčtem jeho patentů a mohu si odpustit i charakteristiku osoby, protože ta přesně odpovídá popisu pyknického typu ze základních učebnic psychologie. Z toho už je zřejmé, že Mojmír neustále bojuje s mírnou nadváhou a těší se z každého dobrého jídla, ať už je to biftek tlustý jako česko-anglický slovník nebo nastavovaná kaše. (Mojmír jí říká „potravinový kompozit“.) Právě tak s potěšením vychutná nejen deset let starý rýnský ryzlink z Lechovic, ale i řezané pivo od Černého vola. Nicméně, psychologické učebnice zamlčují, že Mojmír je navíc vášnivý a výtečný kuchař amatér. Je nesmírně zajímavé pozorovat, jak se u něj profesionální zaujetí pro chemii a materiálovou technologii promítá do jeho podvečerních kuchařských experimentů. Právě ty jsou obvykle spojeny s populárními přednáškami o molekulární a makromolekulární gastronomii. Já sám vděčím jeho přátelství za mnoho cenných rad, skutečných perel kuchařské vědy. V posledních letech se vyrojilo množství různých příruček a návodů jak správně jíst, čemu se v jídle vyhýbat a jaké zázračné diety by se měly dodržovat. Tyto návody jsou vyloženy na pultech knihkupectví a ovšem rovněž na internetu. Často jsou neodborně
přeložené z angličtiny nebo němčiny a mnohdy obsahují tvrzení a výrazy, z nichž graduovaného chemika nutně trefí šlak. Jejich autoři se třeba obávají, že jíme málo zinku, ale zato se přejídáme mědí. Doporučují jakousi „diamantovou vodu“ a na jiném místě vysvětlují, že „diamant je vlastně uhlovodík (!)“. Mojmír je z toho pěkně otrávený, protože jeho molekulární gastronomie, jak ji sám nazývá, je založena na reálných poznatcích a racionálních úvahách. Pojednává o chemických látkách, které vaříme, pečeme a jíme. Tato vědní disciplina ukazuje, že chemie může být nejen zajímavá, ale zároveň i chutná. Je sympatická také tím, že se její výsledky bezprostředně objevují v praxi, přesněji řečeno na talíři. Onehdy jsem zastihl přítele Mojmíra právě při svačině. Na stolečku měl bílý ubrousek a mazal si na rozkrojenou housku cosi z malé červené misky. „Tato pomazánka,“ pravil s plnými ústy, „ je názorným příkladem toho, jak důležité pro chuť potravin jsou mechanické vlastnosti. Má tři složky: kousky plísňového sýra, natvrdo uvařená vajíčka a majonézu. Díky své různé konzistenci přicházejí na jazyk postupně a výsledkem je báječně proměnlivá chuť. Nejlíp bude, když to znázorníme graficky.“ A hned začal kreslit na okraj ubrousku složitou křivku s mnoha maximy. „A teď si představ,“ pokračoval přítel, „že bych tu pomazánku zpracoval v mixéru. Chemické složení se pochopitelně nezmění, ale chuť bude úplně jiná. Řekl bych – méně atraktivní.“ Přítel se napil mléka, utřel si ústa a hned pokračoval v přednášce: „Mechanické vlastnosti, hlavně pevnost v tlaku a tuhost, jsou podstatné pro chuťový dojem z kaviáru, znojemských okurek i těstovin; proto chutnají špagety jinak než třeba flíčky a dokonalý labužník by možná dokázal jazykem i přečíst jednotlivá písmenka těstovinové abecedy do polévky. Křehkost je zase důležitá pro chuť pečiva. To je hlavní důvod, proč se někdy přidává to těsta rum (pro Evropskou unii vlastně „tuzemák“). Není to jen kvůli vůni, ale hlavně proto, že alkohol nabotná a částečně i rozpustí lepek neboli gluten přítomný v mouce. Tato směs bílkovin se pak jako pojivo rovnoměrně v tenké vrstvě rozptýlí mezi škrobovými zrny. Veškerý rum se bohužel během pečení beze zbytku odpaří, „prohlašuje Mojmír, „ale předtím ještě stačí zlepšit mezifázovou adhezi materiálu“. Nezapomenutelné jsou Mojmírovy přednášky o potravinářské chemii a biochemii, protože pozorný posluchač obyčejně dostane i něco ochutnat. Mojmír obyčejně začíná pojednáním o „sluneční laboratoři“, kterou je vlastně celý povrch naší Země.V listech zelených rostlin vystavených slunečnímu světlu probíhá chemická reakce známá jako fotosyntéza. V učebnicích se fotosyntéza popisuje chemickou rovnicí, kterou ovšem Mojmír pokládá za jednoduchou až příliš:
6H 2 O + 6CO 2 → C 6 H 12 O 6 + 6O 2 B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
Slovy řečeno, pomocí sluneční energie a zeleného chlorofylu rostlina vyrobí ze šesti molekul vody a šesti molekul oxidu uhličitého jednu molekulu jednoduchého cukru glukózy a šest molekul kyslíku. Tu glukózu si rostlina ponechá na další zpracování, polykondenzací z ní vytváří vyšší sacharidy a posléze i škrob a celulózu. Kyslík se uvolňuje do okolního vzduchu. A právě díky tomu se mohou na Zemi vyskytovat vyšší živočichové a také my lidé, protože kyslík v molekulární formě O 2 nutně potřebujeme k dýchání. Ale ovšem, taky B
B
musíme něco jíst. A také o to se nám zelené rostliny starají. Především jíme už zmíněné sacharidy, ty vyšší se v těle rozkládají a společně jsou důležitým zdrojem pohotově dostupné energie. Ta je třeba nezbytná pro činnosti mozku. Proto je podle Mojmíra naprosto nesmyslná současná kampaň ve Spojených státech proti sacharidům. Pod heslem „low carb“ se šmahem odsuzují všechny potraviny obsahující sacharidy (anglicky carbohydrates), včetně chleba. Jednoduché sacharidy mají sladkou chuť a těm se říká cukry. Ukazuje se, že za sladkou chuť odpovídá zvláštní seskupení dvou atomů uhlíku, jednoho atomu kyslíku a skupiny –OH. To se vyskytuje také v glycerolu, a proto chutná glycerol sladce. Zatímco jednoduché cukry (třeba glukóza, fruktóza, galaktóza, manóza) poskytnou tělu T
T
potřebnou energii už během pár minut, k uložení energie do zásoby (na horší časy) slouží živočichům tuky. Toto téma však nepatří k Mojmírovým oblíbeným. Nanejvýš zabrumlá, že tuky jsou estery glykolu a mastných kyselin, jak přece každý ví. Dál se na toto téma odmítá bavit a hned přechází na vůbec nejdůležitější složku naší potravy, což jsou bílkoviny neboli proteiny. O těch si povídám s Mojmírem nejraději. Ostatně samotné slovo protein pochází z řeckého slova prótein, což znamená „být na prvním místě“. Mojmír říká odborně „tepelná úprava proteinů“, ale jelikož přitom lehce pomlaskává, nepochybně myslí na pečení masa. Mezitím se už také na pekáči odehrávají složité biochemické procesy. Především je to takzvaná denaturace. Molekuly bílkoviny při ní ztrácejí své biologické vlastnosti i rozpustnost a prudce mění strukturu; z dokonale uspořádaného stavu přejdou do tvaru náhodných klubek. Současně se o mnoho zvýší jejich stravitelnost. Každý biochemik ví, že kromě vyšší teploty působí denaturačně i celá řada chemických látek, z kuchyňských chemikálií například sůl, ocet, citrónová šťáva i kyselé mléko. Podle Mojmíra se přídavkem iontů narušují chemické můstky uvnitř jednotlivých molekul (intramolekulární vazby), které v přírodní živé bílkovině zabezpečují její biologickou aktivitu. V každém případě i méně kvalitní hovězí kližka naložená na tři dny do octového nálevu se pak upeče skoro jako svíčková. Ze stejného důvodu se „ztracená vejce“ zavářejí do okyselené vody. Mojmír mně jednou předvedl, že
nakřápnuté vajíčko při vaření nevyteče, když se trhlina ve skořápce předem prosolí a k vaření se použije osolená a lehce okyselená voda. V závěru pečení se již bílkoviny začínají v povrchové vrstvě tepelně rozkládat neboli degradovat. Přitom se uvolňují jejich základní stavební jednotky, tedy aminokyseliny. Ty pak dodávají pečeni typickou chuť a ještě jednodušší degradační produkty přidají i zlatohnědou barvu. Opět jsou důležité i mechanické vlastnosti křupavého povrchu, protože směs aminokyselin připravená chemickou hydrolýzou jako polévkové koření nebo jako sojová omáčka chutná přece jen o dost jinak. Odhaduje se, že v lidském těle se vyskytuje nějakých 100 000 různých druhů proteinů. Molekuly každého z nich (polypeptidické řetězce) jsou tvořeny určitou kombinací jenom asi dvaceti výchozích aminokyselin (obvykle se uvádí počet 22). Když sníme potravu obsahující bílkoviny (třeba maso, fazole nebo sýr), molekulární řetězce proteinů se v trávicím traktu rozloží a ze vzniklých jednodušších molekul si pak tělo skládá své vlastní aminokyseliny a posléze i vlastní proteiny. Existuje však 9 takzvaných esenciálních aminokyselin, které si tělo samo vytvořit nedokáže. Ty jsou přítomny především v živočišných bílkovinách a třeba v sojové mouce nejsou vůbec. Ještě jedna věc je důležitá: Molekuly aminokyselin se vyskytují vždycky ve dvou formách, optických izomerech, přičemž pouze levá forma (L-forma) je stravitelná a biologicky účinná. Klasickým, běžným a levným zdrojem bílkovin jsou ovšem vejce. Přítel Mojmír nepropadl současné panice a bez výčitek svědomí snídá dvě vajíčka na různý způsob skoro každé ráno. A snídani ještě doprovodí latinským citátem: „Omne vivum ex ovo,“ neboli „Vše živé je z vejce,“ prohlásí filozoficky nad vařeným vajíčkem a hned se pustí do druhého. „Představ si, že jsou hospodyně,“ pokračoval v ranní úvaze, „ které opatrně naťuknou skořápku tak, aby mohly oddělit bílek od žloutku a nakonec žloutek vyhodí do výlevky! Nemohou udělat větší hloupost. Vždyť vlastně vyhazují prvotní směs, z níž vzniká život. Jsou v ní všechny nezbytné aminokyseliny, minerály a životně důležité vitamíny, třeba thiamin, riboflavin, vitamin B12 nebo vitamin E. Ideální výživa pro svaly. A ve žloutku je taky lecitin, přírodní emulgátor tuků.“ Mojmír odněkud vylovil ruční mixérek a za pár minut vytvořil z olivového oleje a jednoho vajíčka čerstvou majonézu. Ještě ji trochu dochutil hořčicí a s gustem ochutnal. „Lecitin je vlastně fosfolipid, složený z cholinu, glycerolu a fosfátu,“ vysvětluje. „Kromě toho že účinně převádí tuky do vodné emulze, snižuje v těle hladinu cholesterolu LDL, tedy toho takzvaně špatného.“
„Samozřejmě, v každém žloutku je zhruba 200 miligramů cholesterolu,“ připouští, ale právě díky přítomnému lecitinu se ho vůbec nemusíme bát“. Velmi vděčným tématem k hovoru s Mojmírem jsou i produkty kvasné chemie, tedy řečeno laicky a přímo, pivo víno a destiláty. Odborní ochutnavači je pořád ještě hodnotí jazykem a nosem. Avšak Mojmír věří, že soudobá chromatografie a hmotnostní spektroskopie už jsou připraveny je nahradit, ba překonat. Potíž je v tom, že chemická analýza je v zásadě stejně citlivá na všechny látky, zatímco naše smyslové „senzory“ jsou vysoce citlivé jenom na některé chemikálie, zatímco řadu jiných vůbec nevnímají. Chuťový a čichový práh se může pro různé látky lišit o mnoho řádů a navíc (naštěstí) existuje čichová adaptace, výrazný pokles citlivosti k vůním a zápachům s časem. Mojmír mně připomněl, že Nobelova komise ve Stockholmu v roce 2004 usoudila, že Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu si společně zaslouží Američané Richard Axel a Linda B. Bucková. Tito badatelé popsali a vysvětlili celý složitý proces vnímání vůní a pachů od specializovaných čichových buněk v horní části nosní sliznice přes cestu chemické informace nervovými drahami do určité oblasti mozku až k uložení této čichové informace do paměti. Díky podivuhodnému uspořádání smyslových a nervových buněk jsme schopni rozeznat doslova tisíce různých vůní a jednotlivé vůně (často spojené s určitými zážitky) si pak můžeme pamatovat po mnoho let. Proto mohou odborní degustátoři porovnávat mnoho různých vzorků vína v různých dobách a na různých místech. Každý ví, že víno vzniká kvašením neboli fermentací hroznové šťávy v sudech bez přítomnosti kyslíku. Přitom se mění jednoduchý hroznový cukr, glukóza, na ethylalkohol působením kvasinek. Ty se běžně vyskytují na povrchu vinných bobulí, žádné další kvasinky se už do vína přidávat nemusí. Jako vedlejší produkt odpadá oxid uhličitý, takže v průběhu kvašení není radno pobývat ve vinném sklepě bez patřičného větrání. Jak se v během fermentace zvyšuje obsah alkoholu, kvasinky postupně odumírají a klesají ke dnu sudu. Proto obsah alkoholu v přírodním víně nemůže překročit určitou hranici, řekněme 12 až 15 objemových procent. V základních učebnicích se kvasný proces vyjadřuje rovnicí C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
S takto jednoduchou rovnicí ovšem Mojmír nemůže být spokojen, protože někde zjistil, že bylo už podrobně popsáno nejméně dvanáct mezistupňů tohoto základního schématu přeměny cukru na alkohol. Ta přeměna se ve skutečnosti odehrává několika postupnými reakcemi s řadou meziproduktů. Některé z nich ve víně zůstávají a dodávají mu specifickou
chuť, třeba kyselina pyrohroznová, další jsou nestálé nebo i těkavé. Každý z reakčních stupňů probíhá jinou rychlostí (s jinou kinetikou), a to je právě podstata stárnutí vína. Destilací vína se připravuje koncentrovaný alkohol, který se pak příslušně naředí na koncentraci 40% objemových do nápoje kterému se, po příslušném stárnutí, říká koňak nebo brandy. To už prozkoumali staří alchymisté a destilační produkt nazvali „živá voda“. Pálence se dodnes ve Francii říká roztomile „l’eau-de-vie”. Je zajímavé, že slovo “whisky” pochází od galského „uisge beatha” nebo „usquebaugh“, což znamená rovněž „živá voda“. Samotná výroba whisky není principiálně příliš složitá. Výchozí surovinou je slad. Podstatné je, že obilné klíčky obsahují enzymy schopné rozložit škrob na jednodušší cukry. Ty se pak fermentací přemění na alkohol. Naklíčené obiloviny se rozemelou a pomocí horké vody se získá cukrem obohacený základ. Přidají se kvasinky a tekutina vzniklá kvašením se poté destiluje – nejlépe dvakrát, někdy i třikrát. Získaná lihovina je několik let uskladněna v dubových sudech, kde se při kontaktu se dřevem získává barva a charakteristická chuť. Mojmír mně ukázal výsledek chemického rozboru pravé skotské whisky. Dosud v ní bylo identifikováno 262 různých chemických látek. Typická „uzená“ chuť whisky je prý způsobena nepatrnou příměsí eugenolu a kupodivu také m-kresolu. Eugenol je derivát pyrokatechinu přítomný v hřebíčkovém oleji a směs kresolů je běžný desinfekční prostředek. Při klasické výrobě whisky se suší slad nad doutnající rašelinou; stopy eugenolu a kresolu přecházejí přitom do sladu spolu s dýmem a při destilaci se dostanou do konečného výrobku. Pohotoví Japonci se už snaží těchto výsledků využít a vyrobit umělou napodobeninu pravé whisky ze šedesáti různých příměsí. Takové použití chemie v potravinářství asi moc nepotěší skotské lihovarníky, ale výhoda citlivých analytických metod je zřejmá: umožňují výrobcům a spotřebitelům zcela objektivní hodnocení a srovnávání potravinářských výrobků, materiálovým technologům pak vývoj a výběr optimálních materiálů pro potravinářské obaly. Bohužel (nebo bohudík) žádná věda není tak dokonalá, aby odpověděla na úplně všechny otázky. Ani Mojmírova molekulární gastronomie není prosta temných míst. Traduje se například mezi zkušenými hospodyněmi, že letní bouřka pravidelně způsobí zkysnutí čerstvého mléka, a to i v ledničce. Během zuřící bouře nebo krátce před ní se prý také nikomu nepodaří udělat hladkou majonézu. Jenomže nikdo dosud nevysvětli proč, dokonce ani můj učený přítel Mojmír. Nemáte na to náhodou nějakou vlastní teorii?
