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Montag, 01. März 2021

Chemie in der Bratpfanne

Von Reaktionen, die unseren Alltag bestimmen

„Nein – in die Bratpfanne gehört keine Chemie! Ich möchte mich doch nicht vergiften!“ So könnte der Protestschrei lauten, wenn man die pauschale Verteufelung von „Chemie“ als konstruierten Gegensatz zur „Natur“ ernst nimmt. Dabei ist Chemie untrennbarer Teil der belebten und unbelebten Natur. Braten wir uns beispielsweise ein saftiges Steak, dann ist der Bratvorgang ein hochkomplizierter Prozess, der aus wissenschaftlicher Sicht aus einer Vielzahl von chemischen Reaktionen besteht.

Bereits im Jahr 1912 untersuchte der französische Wissenschaftler Louis Camille Maillard im Rahmen seiner Doktorarbeit die chemische Reaktion zwischen Aminosäuren (Eiweiß) und Zuckern. Bei höheren Temperaturen verbinden sich beide Stoffgruppen miteinander, und es entstehen sogenannte Melaniodine, die für die Bräunung des Fleisches und den wunderbaren Duft und Geschmack des Steaks verantwortlich sind. Diese Röstaromen entstehen als Folge einer dreistufigen, komplizierten Reaktionskette mit Hunderten bis Tausenden von Einzelkomponenten.

Es ist das Verdienst des amerikanischen Chemikers John E. Hodge, den Mechanismus im Groben dann im Jahre 1953 aufgeklärt zu haben. Zu Ehren der Entdecker wird dieser Chemische Prozess auch als Maillard-Reaktion, besser eigentlich als Maillard/Hodge-Reaktion bezeichnet.

Diese Reaktion begleitet unseren Alltag – immer wenn wir etwas rösten, braten oder backen. Es ist erstaunlich, dass dieser Schlüsselprozess für unsere Ernährung so wenig in der Öffentlichkeit bekannt ist. Auch die wissenschaftliche Durchdringung bietet noch viel Raum für weitere Aufklärung.

Wir verdanken der Maillard-Reaktion nicht nur das Aroma eines gebratenen Steaks, sondern  auch den Geruch und Geschmack von gebackenen Brötchen, Kaffee, Bratzwiebeln, Bier, Reibekuchen und Pommes Frites. Geröstete Kaffeebohnen enthalten gar bis zu 30 Prozent der genannten Melanoidine.

In das Bier gelangen sie über den Röstprozess der Gerste zur Herstellung des Malzes. Die Melanoidine sorgen ganz generell für eine längere Haltbarkeit und haben einen leicht sterilisierenden Effekt. Ihre Entstehung wird begünstigt durch höhere Temperaturen ab etwa 140 Grad Celsius und hohe pH-Werte. Aus diesem Grund werden Brezeln vor dem Backen in Natronlauge getaucht, wodurch sie braun werden und ihr charakteristisches Geschmacksprofil erhalten.

Unser Organismus hat sich im Laufe der Evolution sehr gut an die Maillard-Reaktionsprodukte angepasst. Einige haben sogar gesundheitsfördernde Wirkungen, wenn man davon absieht, dass der Genuss von geschmackvollen Speisen ohnehin unsere Lebensqualität erhöht.

Die Maillard-Reaktion hat jedoch auch eine dunkle Seite. Erst im Jahre 2002 entdeckten schwedische Forscher in beliebten, hochveredelten Lebensmitteln wie Pommes Frites und Chips den Stoff Acrylamid in nennenswerten Konzentrationen. Acrylamid ist krebserregend und sollte in unserer Nahrung nicht oder nur in der geringstmöglichen Konzentration enthalten sein. Es wird gebildet aus der Reaktion der Aminosäure Asparigin mit Zucker bei Temperaturen über 180 Grad Celsius. Heute wird in der Lebensmittelindustrie die Bildung von Acrylamid minimiert, indem man vor dem Erhitzen das Asparigin enzymatisch umwandelt und die Temperaturen so tief wie möglich wählt. Sogar in unserem Körper kann die Maillard-Reaktion wenig segensreiche Effekte entfalten. Unser Organismus weist jede Menge an Aminosäuren und Zuckern auf. Bei 37 Grad Celsius ist die Reaktion zwar sehr langsam, sie läuft jedoch trotzdem ab, da die benötigten Reaktionspartner Aminosäuren und Zucker überall verfügbar sind. So wird vermutet, dass bei Diabetes mellitus infolge der erhöhten Blutzuckerwerte vermehrt Maillardprodukte entstehen, die beispielsweise die Koronare Herzkrankheit mit der Gefahr des Herzinfarktes begünstigen.

Zurück zur Chemie in der Bratpfanne: Nicht zu verwechseln ist die Maillard-Reaktion mit der Karamellisierung. Hierbei ist ausschließlich der Zucker beteiligt, der bei hohen Temperaturen in den angenehmen Karamellgeschmack umgewandelt wird. Auch bei der Karamellisierung ist eine Bräunung zu beobachten. Häufig laufen auch Maillard-Reaktion und Karamellisierung gleichzeitig ab.

Wenn man nicht aufpasst, gehen die Prozesse bei weiterer Temperaturerhöhung zunehmend in Verkohlung (wissenschaftlich Pyrolyse) ĂĽber – unser Steak ist nun angebrannt. Die beim Anbrennen entstehenden Stoffe sind definitiv ungesund. Wenn Fett zu heiĂź wird, entstehen  polyzyklische  aromatische Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel  Benzo(a)pyrene, die ein hohes Krebs- und Mutagenitätspotenzial aufweisen. Verkohlte Teile sollten wir daher groĂźzĂĽgig abschneiden und nicht mehr verzehren.

Eine erfahrene Köchin (oder Koch) wendet viele dieser Erkenntnisse intuitiv mit hervorragenden Ergebnissen an. Letztlich sind es jedoch die Naturwissenschaften, und hier speziell die Chemie, die uns den Schlüssel zum tieferen Verständnis der Vorgänge liefern.

WeiterfĂĽhrende Literatur und Quellen:

Olschewski, F.: Maillard-Reaktion: Genuss oder Gefahr? www.urgeschmack.de/maillard-reaktion-genuss-gefahr/

Everts, S.: The Maillard Reaction Turns 100, c&en, Volume 90 Issue 40 (2012), S. 58-60,

cen.acs.org/articles/90/i40/Maillard-Reaction-Turns-100.html

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