เคมีที่ชาญฉลาดที่สามารถหยุดการเน่าของอาหารได้คืออะไร

โรงแรมในเรคยาวิกจัดแสดงเบอร์เกอร์และเฟรนช์ฟรายของแมคโดนัลด์ ซึ่งดูเหมือนจะไม่ย่อยสลายหลังจากผ่านไป 2,512 วัน และกำลังเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ซื้อเมื่อวันที่ 30 ตุลาคม 2009 วันที่แมคโดนัลด์ร้านสุดท้ายในไอซ์แลนด์ ปิด. แต่คุณไม่จำเป็นต้องไปที่เรคยาวิกเพื่อดู เพราะมี เป็นเจ้าของเว็บแคมเพื่อให้คุณสามารถดูได้จากเก้าอี้นวมของคุณ.

อะไรทำให้มื้อนี้อายุยืน? ฉันไม่ได้ตรวจสอบเบอร์เกอร์ชิ้นนี้ด้วยตัวเอง แต่ปฏิกิริยาเคมีทำให้อาหารเน่าเปื่อย และการทำความเข้าใจเกี่ยวกับเบอร์เกอร์เหล่านี้สามารถช่วยให้เราเก็บอาหารไว้ได้ดีขึ้นและนานขึ้น

มาเริ่มกันที่ข้าวดิบกันก่อน ในใจของใครหลายๆ คน ข้าวเป็นอาหารที่เก็บไว้ได้นาน ผู้เชี่ยวชาญมองว่า ข้าวขาวขัดมัน จะเก็บได้นาน 30 ปีเมื่อปิดผนึกอย่างถูกต้องและเก็บไว้ในที่เย็นและแห้ง ซึ่งหมายความว่าในภาชนะสุญญากาศที่มีตัวดูดซับออกซิเจนที่เอาก๊าซที่สามารถออกซิไดซ์โมเลกุลในข้าว

{youtube}c0En-_BVbGc{/youtube}

อาหารร้อนจะดับเร็วขึ้น อย่างที่คุณอาจจำได้จากบทเรียนวิทยาศาสตร์ของโรงเรียน ปฏิกิริยาเคมีจะเร็วขึ้นที่อุณหภูมิสูง เนื่องจากโมเลกุลที่ร้อนกว่าจะมีพลังงานมากกว่า และมีแนวโน้มที่จะทำปฏิกิริยามากขึ้นเมื่อชนกัน เป็นเหตุผลหนึ่งที่เรามีตู้เย็น แต่มีข้อ จำกัด ที่อุณหภูมิสูงกว่าที่กำหนด (ประมาณ 50-100 องศาเซลเซียส) เอ็นไซม์ในแบคทีเรียจะถูกทำให้เสียสภาพ ซึ่งเป็น "ตำแหน่งที่ออกฤทธิ์" ซึ่งกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาเกิดขึ้นและจับกับโมเลกุลเพื่อทำปฏิกิริยากับพวกมัน สูญเสียรูปร่างและไม่สามารถทำได้ เกิดปฏิกิริยานานขึ้น

ย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 19 หลุยส์ปาสเตอร์ คิดค้นกระบวนการที่มีชื่อของเขา พาสเจอร์ไรส์ ฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่ทำให้อาหารหมดและในปัจจุบันนี้ใช้กับนมเป็นหลัก นมที่ผ่านการพาสเจอร์ไรส์โดยให้ความร้อนเกิน 70°C จะเก็บได้สองถึงสามสัปดาห์เมื่อแช่เย็น ขณะที่นมยูเอชทีซึ่งทำโดยการให้ความร้อนที่ 140°C จะเก็บในภาชนะที่ปลอดเชื้อและอากาศถ่ายเทได้นานถึงเก้าเดือน น้ำนมดิบที่เหลืออยู่ในตู้เย็นจะ อยู่ได้ไม่กี่วัน.


กราฟิกสมัครสมาชิกภายในตัวเอง


อาศัยอยู่นอกแผ่นดิน

อายุขัยสั้นของอาหารเป็นเหตุให้กองทัพในยุคกลาง “ออกจากดินแดน” โดยการกวาดล้าง แต่ในปี พ.ศ. 1809 ชาวฝรั่งเศสชื่อ นิโคลัส แอพเพิร์ต ได้รับรางวัลจากรัฐบาลสำหรับกระบวนการถนอมอาหาร เขาแสดงให้เห็นว่าอาหารที่ปิดสนิทในภาชนะเพื่อแยกอากาศแล้วปรุงด้วยอุณหภูมิสูงพอที่จะฆ่าเชื้อจุลินทรีย์เช่น Clostridium botulinum เก็บไว้เป็นเวลานาน

เขาคิดค้น การบรรจุกระป๋องซึ่งถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย ไม่ใช่แค่สำหรับการให้อาหารแก่กองทัพและการสำรวจเท่านั้น แต่ยังถูกยึดครองโดยภาคพลเรือนในทันทีอีกด้วย อาหารกระป๋องได้ผลแน่นอน. ตัวอย่างเช่น เซอร์ วิลเลียม เอ็ดเวิร์ด แพร์รี นำซุปถั่วกระป๋อง เนื้อวัว และเนื้อแกะจำนวน 26 ตันไปกับเขาในปี 1824 ในการออกสำรวจเพื่อค้นหาทางตะวันตกเฉียงเหนือ หนึ่งในกระป๋องเนื้อแกะเหล่านี้ถูกเปิดใน พ.ศ. 1939 และพบว่ากินได้ถ้าไม่อร่อยมาก.

ในทางกลับกัน ความหนาวเย็นทำให้การเจริญเติบโตของเชื้อโรคช้าลง การเก็บอาหารที่อุณหภูมิประมาณ 5°C ในตู้เย็นจะชะลอการเติบโตของจุลินทรีย์ แต่ก็ไม่ได้หยุดยั้ง ผู้คนที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ที่หนาวจัดอย่างแถบอาร์กติกค้นพบสิ่งนี้ได้เร็วกว่านี้ โดยไม่ต้องใช้ตู้เย็น และชมปลาอินนูอิตภายใต้น้ำแข็งหนาให้ คลาเรนซ์ Birdseye แนวคิดเรื่องอาหารแช่แข็งเร็ว สิ่งนี้จะสร้างผลึกน้ำแข็งที่มีขนาดเล็กกว่าการแช่แข็งแบบธรรมดา ส่งผลให้ผนังเซลล์เสียหายน้อยลง ดังนั้นอาหารจึงไม่เพียงเก็บได้นานแต่ยังมีรสชาติที่ดีกว่าอีกด้วย

น้ำตาลและเครื่องเทศและทุกสิ่งที่ดี

เริ่มจากชุมชนในภูมิภาคที่ร้อนขึ้น เช่น ตะวันออกกลาง อาหารแห้งมีมานานหลายพันปีแล้ว โดยคาดว่ากรณีแรกสุดจะย้อนกลับไปได้ถึง 12,000 ปีก่อนคริสตกาล การอบแห้งอาหารไม่ว่าจะใช้แสงแดด (และลม) หรือกระบวนการในโรงงานสมัยใหม่ จะขจัดน้ำออกจากเซลล์ของจุลินทรีย์ที่ย่อยสลายอาหาร สิ่งนี้จะหยุดการสืบพันธุ์และฆ่าพวกมันในที่สุด

ส่วนเสริมคือการใช้เกลือ (หรือน้ำตาล) ในการถนอมอาหาร ในขณะที่เนื้อเกลือและหมูอาจชวนให้นึกถึงราชนาวีในสมัย Jack Aubrey และ Stephen Maturin – ฮีโร่ของนวนิยายนโปเลียนของ Patrick O'Brian – กระบวนการนี้ย้อนกลับไปไกลกว่านั้นมาก

อาจารย์และผู้บัญชาการ: Aubrey และ Maturin

{youtube}440l8poSQiA{/youtube}

ในยุคกลาง ปลาเค็มอย่างปลาเฮอริ่งและปลาค็อดถูกกินอย่างกว้างขวางในยุโรปเหนือ และแน่นอนว่าปลามีความจำเป็นในช่วงเข้าพรรษา เซลล์ของจุลินทรีย์มีผนังที่ ซึมผ่านน้ำแต่ไม่เค็ม. เมื่อเซลล์สัมผัสกับเกลือ ออสโมซิสจะเกิดขึ้น ดังนั้นน้ำจึงเคลื่อนออกจากเซลล์เพื่อพยายามปรับความเข้มข้นของเกลือภายในและภายนอกเซลล์ให้สมดุลกัน และในที่สุด น้ำจำนวนมากจะถูกลบออกจากเซลล์จนตาย ไม่มีแบคทีเรียอีกต่อไป

เด็ก มีผลคล้ายกัน แค่นึกถึงแยมผลไม้ แยมหรือเยลลี่ การสูบบุหรี่ยังทำให้อาหารแห้ง โมเลกุลบางส่วนก่อตัวขึ้นเมื่อไม้ถูกเผา เหมือนวานิลลินจะเพิ่มรสชาติ ในขณะที่สารอื่นๆ รวมทั้งฟอร์มาลดีไฮด์และกรดอินทรีย์มีคุณสมบัติในการถนอมอาหาร

การทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งเป็นวิธีการที่ทันสมัยในการกำจัดน้ำออกจากอาหาร บางทีนี่อาจเป็นกาแฟประเภทที่คุณใช้ ผู้ผลิตสมัยใหม่กำลังใช้ประโยชน์จากสิ่งที่ชาวอินคาในเทือกเขาแอนดีสพัฒนาเมื่อ 2,000 ปีก่อน เพื่อเตรียมมันฝรั่งแห้งแช่แข็ง เรียกว่า chuño. การปฏิบัติยังคงดำเนินต่อไปในวันนี้ มันฝรั่งจะถูกปล่อยทิ้งไว้ข้ามคืน เมื่อรับประกันอุณหภูมิที่เย็นจัด จากนั้นก็เหยียบย่ำด้วยเท้าเปล่าเพื่อบดให้ละเอียด แดดที่แผดเผาก็ทำให้งานเสร็จ – คุณมีอาหารที่เก็บไว้ได้นานเป็นเดือน อาหารสำหรับกองทัพอินคาหรือชาวนาโบลิเวียและเปรู

แล้วเครื่องเทศล่ะ? ดี, ทั้งหัวหอมและกระเทียมมีคุณสมบัติต้านจุลชีพ. นอกจากนี้ หลักฐาน ว่าการใช้เครื่องเทศในสภาพอากาศที่อุ่นขึ้นนั้นเชื่อมโยงกับของพวกเขา คุณสมบัติต้านจุลชีพดังนั้นการเพิ่มลงในอาหารสามารถช่วยรักษาได้

ฤทธิ์ต้านแบคทีเรียของเครื่องเทศบางชนิด โดยเฉพาะอบเชยและผักชี อาจเป็นเพราะ ลดีไฮด์ – โมเลกุลที่ทำปฏิกิริยาซึ่งมีหมู่ –CHO ซึ่งเกิดขึ้นจากแอลกอฮอล์ออกซิไดซ์และรวมถึงเฮกเซนอล ซึ่งเป็นโมเลกุลที่เราได้กลิ่นเมื่อตัดหญ้าสด – พวกเขามี.

เครื่องเทศที่ได้รับความสนใจมากที่สุดคือ ขมิ้น ทำจากรากพืชในตระกูลขิง Longa Curcumaและโดยเฉพาะอย่างยิ่งโมเลกุลที่ประกอบด้วยเรียกว่า ขมิ้นชัน. ขมิ้นถูกใช้เป็นอาหารในหุบเขาอินดัสเมื่อกว่า 4,000 ปีที่แล้ว เช่นเดียวกับในทางการแพทย์ วันนี้อาจเป็นโมเลกุลตะกั่วที่มีประโยชน์ต่อต้าน โรคอัลไซเมอร์และอาจรบกวนเส้นทางการส่งสัญญาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับมะเร็ง

ดังนั้นจึงมีวิทยาศาสตร์ที่ดีอยู่เบื้องหลังกระบวนการที่ใช้ถนอมอาหารและสารเหล่านี้บางส่วน อาจมีประโยชน์ซ่อนเร้นต่อสุขภาพของเรา. แฮมเบอร์เกอร์ในไอซ์แลนด์นั้นยังคงเป็นปริศนา มีสื่อมากมายที่พยายามจะรับ ด้านล่างของความเป็นอมตะที่ชัดเจน – แต่วิธีเดียวที่จะแน่ใจได้คือต้องได้รับการสอบสวนทางวิทยาศาสตร์อย่างเข้มงวด บางทีฉันจะจองเที่ยวบิน

เกี่ยวกับผู้เขียน

ไซม่อน คอตตอน อาจารย์อาวุโสด้านเคมี มหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮม

บทความนี้ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ สนทนา. อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง

at ตลาดภายในและอเมซอน