Die Maillard-Reaktion

Wie sagt man einem Chemiker, dass er etwas bei 140°C backen soll? Er soll es so backen, dass eine Maillard-Reaktion abläuft.

In der organischen Chemie kennen wir eine Reaktion, die beim Backen eigentlich immer eine wesentliche Rolle spielt. Im Beitragsbild sind die ersten beiden Reaktionsschritte der Maillard-Reaktion aufgeführt, der Übersicht halber wurden die folgenden vier jedoch weggelassen. Ganz ehrlich, wer von euch interessiert sich für den Mechanismus? Ab 3 Leuten mache ich dazu nochmal einen eigenen Beitrag.

Die Reaktion ist alles andere als trivial, aber das Schema umso einfacher:

„Zucker + Aminosäure = LECKER“

Und zwar geht es bei der Maillard-Reaktion darum, unter Abspaltung von Wasser so genannte Melanoidine herzustellen, die braun und geschmacksintensiv sind.

Der Vorteil an der Maillard-Reaktion ist der, dass sie bereits ab 140°C abläuft, das sind ja für eine Küche recht milde Bedingungen. Und alles, was man braucht, ist ein reduzierender Zucker und eine Aminosäure, also Eiweiß. Ist Fett anwesend, so hat das zwei mögliche Folgen:

  1. Das Melanoidin ist fettlöslich, sodass das Fett den Geschmack verstärkt.
  2. Das Fett ist Butter oder ähnliches, in dem neben den üblichen Fettsäuren auch Aminosäuren vorliegen, sodass auch andere Maillard-Reaktionen ablaufen können.

Das bedeutet, man kann das Produkt der Maillard-Reaktion beeinflussen.

Die Maillard-Reaktion ist allerdings auch dafür verantwortlich, dass krebserregende und schlecht schmeckende Stoffe im erlesenen Backwerk freigesetzt werden. So ist zum Beispiel das nachgewiesenermaßen krebserregende Acrylamid ein Maillard-Produkt, ebenso wie Pyridin. Letzteres verwenden wir im Labor gern als organische Base und ich kann euch sagen, das riecht unvergleichbar ekelhaft. Ich bin echt hartgesotten, wenn es um Chemikaliengerüche geht, aber davon kommt mir alles hoch.

Diese Stoffe sind übrigens auch der Grund dafür, dass Grillfleisch in rauen Mengen sehr gefährlich werden kann. Dazu sei gesagt, dass man allerdings schon eine ganze Menge Acrylamid zu sich nehmen muss, um damit Krebs zu erzeugen. Aber man muss es ja auch nicht povozieren.

Also: Bleibt sicher, backt eure Kekse nicht zu lange, aber auch nicht zu kurz.

Gedeckter Apfelkuchen und oxidativer Stress

Was ist eigentlich oxidativer Stress? Hat das echt was mit Chemie zu tun? Und warum wird der Apfel braun, wenn man ihn aufschneidet?


Unser Stoffwechsel – coole Institution übrigens – baut, wie der Name schon sagt, Stoffe in andere Stoffe um, damit unser Körper die verwenden und dadurch funktionieren kann. Das passiert natürlich durch chemische Reaktionen. Aber die laufen nicht immer – oder eher fast nie – freiwillig ab.

Das liegt daran, dass die meisten biochemischen Reaktionen Gleichgewichtsreaktionen sind. Wenn sich ein chemisches Gleichgewicht aber in unserem Körper einstellt, bedeutet das, dass sich nichts mehr ändert. Und das heißt, dass wir tot sind. Damit also all diese nicht-freiwillig laufenden Reaktionen ablaufen können, braucht unser Körper chemische Hilfe. Dabei handelt es sich um Biokatalysatoren, also eine Art Handrührgerät für bestimmte Reaktionstypen, im Fachjargon auch Enzyme genannt. Und von diesen Stoffwechselaktivitäten wird unterschieden zwischen dem „oxidativen“ Stoffwechsel, wo durch Zufügung von Sauerstoff Abbauprodukte entstehen und dem „reduktiven“ Stoffwechsel, wo, grob gesagt, Sauerstoff entzogen wird (in Wahrheit ist davon manches etwas komplizierter, aber für das, worauf ich hinauswill, reicht diese Information völlig aus). Als „Oxidativer Stress“ wird eine Art Hyperaktivität des oxidativen Stoffwechsels bezeichnet, bei der zu viele sauerstoffreiche Stoffwechselprodukte im Körper sind.

Das klingt erstmal nicht schlimm, kann aber einige unschöne Folgen haben. Denn wo viel Sauerstoff und oxidierende Katalysatoren vorhanden sind, gibt es auch Peroxide. Als Peroxide bezeichnet man Verbindungen, in denen es zu einer Sauerstoff-Sauerstoff-Einfachbindung mit zwei Elektronen „zu wenig“ kommt. Diese Verbindungen sind in vielen Fällen hochexplosiv und vor allem extrem reaktiv. So können bei oxidativem Stress unsere Körperfette peroxidiert werden und dabei entstehen ungepaarte Elektronen. Elektronen mögen es aber gar nicht, wenn sie keinen Partner haben und verbinden sich mit allem, was sie finden können. Wo Elektronen wandern, entstehen auch elektrische Ladungen und das bedeutet im Körper, dass die Zellen versuchen müssen, wieder eine Art „Nullpotential“ zu bekommen, was Energie kostet. Oxidativer Stress. Was hilft nun dagegen?


Antioxidantien. Das sind Stoffe, die die Bildung von solchen Peroxiden verhindern können, weil sie sich mit den ungepaarten Elektronen verbinden können. Das ist allerdings nur bei geringem oxidativem Stress möglich; ist der Stoffwechsel schon zu durcheinander, kann das zur Entwicklung von Krebszellen führen. Bei einem ausgeprägten Stresssyndrom kann nur der Arzt sagen, was zu tun ist.
Aber zurück zu den Antioxidantien. Das sind zum Beispiel die Vitamine A, C und E sowie der Pflanzenfarbstoff Betakarotin. Und außer in Karotten, sind diese Antioxidantien auch teilweise in Äpfeln drin, womit wir endlich dazu kommen, warum gedeckter Apfelkuchen toll ist.


Äpfel haben nämlich auch oxidativen Stress (deshalb muss man sie auch schnell essen). Deshalb weden sie auch braun, wenn man sie aufschneidet. Dabei wird der Stoff Polyphenol frei, der durch ein oxidierendes Enzym aus den Zellen des Apfels diesen Stoff zu Chinon oxidiert und das ist braun. Chinon ist ein Zellgift, das unter anderem auch vom Bombardierkäfer produziert wird und zwar chemisch ziemlich beeindruckend ist, aber in unserem Körper nicht unbedingt erwünscht.
Je schneller ein Apfel braun wird, desto weniger Antioxidantien sind drin, aber im gedeckten Apfelkuchen werden ja Vitamin C-haltiger Zitronensaft und reduzierender Haushaltszucker (ja, in dem Fall ist Zucker was Gutes), sodass das Braune nichts mehr mit Chinon zu tun hat.
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