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Ein kochender Chemiker sieht die Moleküle tanzen

Zuerst im Kopf, dann im Topf!

„Mir hat neulich jemand erzählt, dass es einen Kochstil namens Kochen mit ­Chemie gibt.“ Was auf diese Anfrage im Forum wer-weiss-was.de folgt, ­ersparen wir allen, die labor&more lesen. „Kochen ohne Chemie“ von Sibylle von Fritsch gibt es im Internetbuchhandel schon für 2,80 €. Was stimmt denn nun – kochen wir ohne oder mit Chemie? Klare Antwort: mit! Wer kocht, ­verändert Inhaltsstoffe der Lebensmittel durch Hitze chemisch. Können ­Chemikerinnen und Chemiker das besser als andere Leute?

Im Kopfkino tanzen die Moleküle

„Seit die Schüler der Chemie nicht nur in den Hör­sälen, sondern auch in den Laboratorien gebildet wurden, fing die Chemie an, die Bedeutung für das Leben zu gewinnen, welche ihr zukommen muss; denn das Wissen allein war totes Capital, sobald sich aber die Kenntnis hinzugesellte, wie man es anwendet und nutzbar macht, gewann es Leben und Bewegung und trug reiche und herrliche Früchte.“[1] Zu diesen Früchten gehört wohl auch, dass unter meinen Studienkollegen besonders viele Hobbyköche sind. Nannten wir nicht schon unsere Arbeit im Syntheselabor „Kochen“? Wissen und Kenntnis erwarben wir uns. Mit meinen Erstsemes­ter-Studierenden übe ich seit über dreißig Jahren ein, was Chemie studieren ausmacht: Jederzeit das „Kopfkino“ einschalten und dann vor dem „inneren Auge“ sehen, wie Moleküle tanzen. Im Kochwasser für unsere Nudeln tanzen sie nicht – sie rasen! Sie berennen die Stärkemoleküle der harten Nudeln, dringen in sie ein und lassen sie aufquellen. Was nutzt dieses Kopfkino denen, die kochen und denen, die essen?



Abb.1 So verdrängen Säuren (H+-Teilchen) das Magnesiumion (Mg2+)
aus dem grünen Chlorophyll. Es entsteht das nicht so appetitlich aussehende Phäophytin [2].

Sauer macht lustig

Saures in unseren Speisen regt den Speichelfluss und die Verdauung an und macht so Lust auf Essen. Darauf spielt diese Redensart an. Avocadopüree sieht nicht lustig aus, wenn es an der Luft graubräunlich anläuft. Dabei enthalten die Früchte doch wertvolle, gesunde Antioxidantien aus der Gruppe der Phenole. Die sollen uns schützen und können doch die Frucht nicht vor dem raschen Altern an Luft bewahren? Chemikerinnen und Chemiker wissen, dass die Früchte Enzyme vom Typ Polyphenol­oxidasen enthalten. Die setzen die Phenole mit Sauerstoff zu Chinonen um, aus denen die graubraun aussehenden Folgeprodukte entstehen. Sie wissen aber auch, dass Ascorbinsäure (Vitamin C) die Chinone wieder zu Phenolen umsetzt. Darüber hinaus machen die Säureteilchen, die das Vitamin C freisetzt, die Enzyme gar nicht lustig: Sie arbeiten am liebsten bei mehr als tausendfach geringerer Säurekonzentration und verlieren sozusagen die Lust. Was lehrt uns das? Nach dem Anschneiden werden Avocados sofort mit Zitronensaft beträufelt. Avocado­püree bleibt mit Zitronensaft schön grün.

Macht sauer immer lustig?

Haben wir jetzt etwas gelernt? Ja: Säure gut! Wie kommt es dann, dass Sauerampfer, der jede Menge Oxalsäure enthält, beim Kochen hässlich braun wird? Damit er wachsen kann, enthält Sauerampfer wie andere Pflanzen auch Blattgrün, „auf chemisch“ Chlorophyll. Das Chlorophyll nennen wir Chemiker ein Komplexmolekül, in dem vier Stickstoffatome ein geladenes Magnesiumteilchen festhalten. Die finden es nicht lus­tig, wenn sie von Säureteilchen, die ebenfalls positiv geladen sind, verdrängt werden. Dadurch färbt sich der Sauerampfer braun (Abb.1) [2]. „Chefsimon“ nimmt das in seinem Rezept „conserver l’oseille“ offenbar ebenso klaglos hin [3] wie viele Restaurantköche, die uns bräunliche Sauerampfersuppen kredenzen. Der Chemiker findet das nicht lustig und hat ein Rezept entwickelt, bei dem man den frischen Sauerampfer kurz vor dem Servieren in die Suppengrundlage einbringt und dann nicht mehr kocht (siehe Soupe à l’oseille du chimiste). Wenn sauer nicht lustig macht, muss man eben listig sein! Nicht umsonst hat „listig“ etymologisch mit Wissen und Lernen zu tun. Sogar der Römer Apicius wusste schon Rat: „Omne holus smaragdinum fit, si cum nitro coquatur“ – Gemüse wird smaragdgrün, wenn man es mit Natron kocht. Natrium­hydrogencarbonat fängt die Säureteilchen unter Entstehung von Kohlendioxidgas (CO2) ab. Diese Reaktion erleben wir alle bei der Herstellung von Schorlen, beim ­Backen mit Backpulver und beim Entkalken von Wasserkesseln.



Abb.2 Studierende der Hochschule Fresenius haben den „Duft“ aus der Rahmsauce auf einem Feststoffröhrchen aufgefangen. Die wohlriechenden Moleküle haben sie im Gaschromatografen getrennt (jedem Stoff entspricht einer der „Peaks“ in der Abbildung) und im Massenspektrometer analysiert. Die Formeln zeigen die Moleküle, welche die Studierenden auf diesem Weg nachwiesen. Diese Stoffe tragen zum besonderen Geschmacksbild der Sauce bei.

Maillard und Fettoxidation: Oma konnte es, ohne zu wissen

Meiner Großmutter Katharina verdanke ich ein in der Familie überliefertes Rezept für eine Rahmsauce, die es in sich hat (siehe Schweinelende mit Rahmsauce). Beim Erhitzen der Sahne in der Butter tanzen die Moleküle in der Pfanne und ­stoßen so heftig zusammen, dass sie zerbrechen und neue Moleküle bilden. Einige Komponenten des so entstehenden Geruchs kennen alle, die schon einmal eines schönen deutschen Sonntagmorgens an einem Haus vorbeigegangen sind, in dem ein Braten zubereitet wurde. Im speziellen Fall dieser Rahmsauce bildet sich zum einen eine Vielzahl der nach dem französischen Chemiker Maillard benannten Geruchs- und Geschmacksstoffe. Zum anderen spaltet die Säure in der Hitze Fettmoleküle. Durch Oxidation der dabei frei werdenden langkettigen Fettsäuren entstehen auch Vertreter aus der homologen Reihe der Alkanone (siehe Abb.?2). Beides zusammen macht den Karamellgeschmack und das Röstaroma dieser Sauce aus. Beim Eindicken zieht der Chemiker Pfeilwurzelmehl normalem Mehl vor, da es besser dickt als dieses und geschmacksneutral ist (und für die, so es betrifft: sogar glutenfrei). Ein Tipp vom Chemiker: Mit Salz, Pfeffer und Zitronensaft nach Geschmack nachwürzen. Und danach nicht mehr kochen. Warum? Eindicken heißt lange Ketten in die Sauce einbringen, in denen Zuckermoleküle wie an einer Perlenschnur aufgereiht miteinander verknüpft sind. Chemiker ­nennen sie Polysaccharide. In der Sauce „verhakeln“ sich diese langen Ketten untereinander und machen sie so dickflüssig. Auch hier macht sauer nicht lustig: Säureteilchen spalten die Kettenmoleküle zu kürzeren Ketten, die sich weniger gut verhakeln. Die Sauce wird wieder dünnflüssig – dann hätte der Koch mit Zitronen gehandelt! Zugegeben: Meine Großmutter wusste darüber nichts und konnte es doch. Als Chemiker kann ich den geneigten Leserinnen und ­Lesern aber das geben, was man ein „begründetes Rezept“ nennt. Wer beim Kochen die Moleküle tanzen sieht und dazu in Maßen Wein trinkt, macht ­weniger falsch. Es gilt: zuerst im Kopf, dann im Topf! Unsere Leserinnen und Leser stimmen hoffentlich mit mir darin überein, dass ­Chemie nicht schwer und nicht langweilig ist. Sie ist, wie wir sahen, auch nützlich für das, was ich aufgeklärtes Kochen nennen möchte. Rechtfertigt der Nutzen allein den Aufwand, Chemie zu lernen? Ich meine: nein. Für Chemie möchte ich mit einem Augenzwinkern gelten lassen was der Nobel­preisträger Richard Feynman von seiner Wissenschaft sagt: „Physics is like sex; sure, you can get some interesting results, but that‘s not why we do it.” [4] Es macht Freude und ist ein großes Geschenk, unsere Welt durch die Brille des Chemikers zu betrachten. Auch hier hat der große Feynman Recht: „If, in some cataclysm, all of scientific knowledge were to be destroyed, and only one sentence passed on to the next generations of creatures, what statement would contain the most information in the fewest words? I believe it is the atomic hypothesis (or the atomic fact, or whatever you wish to call it) that all things are made of atoms – little particles that move around in perpetual motion, attracting each other when they are a little distance apart, but repelling upon being squeezed into one another. In that one sentence, you will see, there is an enormous amount of information about the world, if just a little imagination and thinking are applied.” [5] Letztlich halten wir Chemiker es darüber hinaus auch mit Christian Morgenstern:

„Laß die Moleküle rasen, was sie auch zusammenknobeln! Laß das Tüfteln, laß das Hobeln, heilig halte die Ekstasen!“ [6]

Guten Appetit allerseits!

Literatur
[1] C.R. Fresenius, Anleitung zur Quantitativen Chemischen Analyse, 18756 S. V. Ihrem Gründer Carl Remigius Fresenius und seinen Nachfolgern verdankt es meine Hochschule, dass sie nun eine historische Stätte der Chemie ist, siehe https://www.gdch.de/gdch/historische-staetten-der-chemie.html
[2] Quelle: G. Schwedt: Experimente mit Supermarktprodukten, Wiley-VCH-Verlag, Weinheim 2001
[3] http://chefsimon.com/conserver-oseille.html
[4] http://en.wikiquote.org/wiki/Richard_Feynman
[5] Richard Feynman, Six easy pieces. Penguin London 1998, S. 4
[6] Christian Morgenstern, Alle Galgenlieder. Verlag Bruno Cassirer Berlin 1933. S 13

Foto: © istock.com | Alen-D

L&M 7 / 2013

Diese Artikel wurden veröffentlicht in Ausgabe L&M 7 / 2013.
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