อุบัติการณ์ในจานอาหาร

“การทำอาหารคือวิทยาศาสตร์” นี่เป็นแนวคิดหนึ่งที่แพร่หลายในแวดวงอาหารในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ทว่าการค้นพบแนวคิดทฤษฎีสำคัญโดยมากนั้นมักไม่ค่อยถูกยอมรับในทันที อย่างผลงาน De revolutionibus orbium coelestium (1543) หรือ On the Revolutions of the Heavenly Spheres ของ Nicolaus Copernicus ที่เสนอว่าดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของจักรวาลก็ต้องใช้เวลาเนิ่นนานนับเป็นร้อยปี กว่าจะเป็นที่ยอมรับในหมู่นักดาราศาสตร์และฟิสิกส์ แม้กระทั่งการค้นพบเชื้อจุลินทรีย์ของ Louis Pasteur ในช่วงปลายของศตวรรษที่ 19 ก็ยังต้องใช้เวลานับสิบปีในการเข้าไปแทนที่ทฤษฎีอายพิศม์ (Miasmatic Theory) ที่อธิบายว่าโรคร้ายทั้งหลายมาจากกลิ่นเน่าเสียและสภาพแวดล้อมที่สกปรก จึงไม่แปลกอะไรที่นักเคมีและนายแพทย์ชาวฝรั่งเศส Camille-Louis Maillard จากเมืองน็องซี (Nancy) ผู้ค้นพบปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างอนุภาคน้ำตาลกับสารประกอบโปรตีนขณะได้รับความร้อน และได้เสนอความคิดนี้ต่อหน้าผู้ทรงคุณวุฒิในปี 1912 ก็มิวายถูกมองเป็นเพียงรายงานวิจัยธรรมดาๆ ชิ้นหนึ่งเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม ภายหลังจากที่ Maillard ได้อำลาจากโลกนี้ไปหลายทศวรรษ งานวิจัยโลกลืมของเขาได้กลายมาเป็นต้นกำเนิดของทฤษฎี Maillard Reaction หรือ ‘ปฏิกิริยาเมยารด์’ ที่ได้รับการกล่าวขานถึงกันอย่างกว้างขวางในแวดวงวิชาการและอุตสาหกรรมอาหารในช่วง 2-3 ทศวรรษที่ผ่านมา เรียกได้ว่า มีงานวิจัยนับพันนับหมื่นชิ้นกลับไปอ้างอิงงานวิจัยของเขา และเมื่อราวปี 2012 ก็ได้มีการเฉลิมฉลองครบรอบหนึ่งร้อยปีให้กับการค้นพบของ Maillard โดยบุคคลหนึ่งซึ่งถือว่ามีคุณูปการอย่างยิ่งก็คือนักเคมีชาวอิตาลี Mario Amadori ผู้ได้อ้างอิงถึงแนวคิดทฤษฎีของ Maillard ในงานวิจัยของเขาในปี 1925 และทำให้ชื่อของ Maillard ได้เป็นที่รู้จักในกาลต่อมา

สำหรับคนทั่วๆ ไปอย่างเราๆ ท่านๆ Maillard Reaction สามารถใช้อธิบายอุบัติการณ์ที่เกิดขึ้นในครัวขณะเราทอดเบค่อน ย่างเนื้อ อบขนมปัง รวมไปถึงกระทั่งตอนต้มเบียร์ หรือคั่วกาแฟ ซึ่งล้วนแล้วเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการเคมีที่ก่อให้เกิดโมเลกุลของสีสัน กลิ่น รส และสัมผัสอันสลับซับซ้อนขึ้นมา

หากอธิบายด้วยภาษาวิทยาศาสตร์ Maillard Reaction คือ ปฏิกิริยาการเกิดสีน้ำตาล ในแบบที่ไม่ได้มาจากเอนไซม์ ซึ่งเกิดขึ้นระหว่าง Reducing Sugar กับกรดอะมิโน (amino acid) โปรตีน หรือสารประกอบไนโตรเจนอื่นๆ โดยมีความร้อนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา จึงไม่แปลกที่นักวิทยาศาสตร์อาหารบางคนจะเรียกกระบวนการนี้ว่า Browning reaction ซึ่งที่จริงแล้วนั้นเป็นเพียงส่วนหนึ่งของอุบัติการณ์นี้ และเชฟบางคนยังได้แยกการ Maillardization กับ Caramelization (ที่เป็นปฏิกิริยาเคมีการเปลี่ยนแปลงสีสันของอาหารโดยไม่มีองค์ประกอบโปรตีนเกี่ยวข้อง) ออกจากกัน

ถึงตรงนี้หลายคนอาจสงสัยว่า Reducing Sugar ที่ว่าคืออะไร? แล้วทำไมต้องเป็น Reducing Sugar? 

เราจึงต้องขอทำอธิบายเพิ่มเติมสักเล็กน้อยในเรื่องนี้

โดยทั่วไปแล้วนั้น น้ำตาลที่เราใช้กันอยู่ (น้ำตาลทรายขาว ทรายแดง น้ำตาลมะพร้าว) ประกอบขึ้นจากกลูโคส (glucose) และ ฟรุคโตส (fructose) ที่มีโครงสร้างทางเคมีเป็นวงแหวนทรงหกเหลี่ยมและห้าเหลี่ยม ตามลำดับ

กระบวนการ Reducing จะเกิดขึ้นก็เมื่อเรานำกลูโคสไปทำละลายกับน้ำ โดยผลที่เกิดตามมาก็คือโมเลกุลรูปวงแหวนของกลูโคสจะเปิดออกในช่วงระยะเวลาสั้นๆ ก่อนจะปิดกลับไปอีกครั้งหนึ่ง แต่จะมีเพียง 1% ของกลูโคสที่จะเปิดออกตลอดเวลา และตรงปลายข้างหนึ่งของวงแหวนกลูโคสที่เปิดออกนี้เอง ได้เกิดสารประกอบที่นักเคมีเรียกว่า aldehyde ซึ่งเกิดขึ้นจากอะตอมคาร์บอนจับตัวกับอ็อกซิเจน 2 พันธะ (double bond) และจับตัวกับไฮโดรเจน 1 พันธะ (single bond) มันถูกเรียกว่า Reducing ก็เนื่องจากองค์ประกอบนี้มีความโน้มเอียงที่จะลดทอนและกลายเป็นโมเลกุลอื่นจากการสูญเสียอิเล็คตรอนในตัวเองไปนั่นเอง

แล้วกระบวน Maillard Reaction เกิดขึ้นได้อย่างไร? อย่างที่ Maillard ได้อธิบายแล้วว่า กระบวนการทางเคมีนี้เกิดขึ้นระหว่างที่อนุภาคของโปรตีนและน้ำตาลได้รับความร้อน

ดังนั้นเมื่ออยู่ในอุณหภูมิที่เหมาะสม (ผ่านการทอด ย่าง อบ) Reducing Sugar ที่เข้าไปประชิดกับอนุภาคของโปรตีน หรือ กรดอะมิโน โดยเฉพาะที่มาพร้อมกับกลุ่มอามีน (amine group) ที่ประกอบด้วยอะตอมของไนโตรเจนที่จับตัวกับคาร์บอนและไฮโดรเจน 2 อะตอม) จะก่อให้เกิดองค์ประกอบทางเคมีขึ้นมาใหม่ ซึ่งแน่นอนว่าส่งผลให้เกิดทั้งสีสัน (น้ำตาลไหม้) กลิ่น รสชาติที่มีความแตกต่างออกไป รสอูมามิ (Umami) หรือกระทั่งรสที่ 6 ที่เรียกว่า โคคุมิ (Kokumi) ก็มักจะเกิดขึ้นจากกระบวนการดังกล่าวนี้ ซึ่งถูกเรียกรวมๆ ว่า Maillard Reaction

Matthew Hartings ผู้เขียน Chemistry in the Kitchen (2018) ได้เปรียบเทียบความเปลี่ยนแปลงระดับโมเลกุลที่เกิดขึ้นใน Maillard Reaction กับการตีปิงปองหลายโต๊ะเรียงต่อกัน การตีลูกกลับไปกลับมาจึงไม่ได้อยู่แค่ที่โต๊ะใดโต๊ะหนึ่ง แต่มันเป็นไปได้ในทุกๆ โต๊ะ และแต่ละโต๊ะนั้นก็ให้ผลลัพธ์ทางเคมีที่มีคุณลักษณะแตกต่างกัน บางโต๊ะที่เป็นโมเลกุลขนาดเล็กกว่าอาจทำให้เกิดกลิ่นหอมยั่วยวนใจ บางโต๊ะที่โมเลกุลใหญ่กว่าอาจส่งผลให้เกิดสีสัน และความกรอบที่พื้นผิวอาหาร นี่จึงเป็นทั้งเหตุผลและคำอธิบายในตัวเองว่าทำไม Maillard Reaction จึงเป็นอุบัติการณ์ยิ่งใหญ่สำหรับโลกอาหาร เพราะมันได้สร้างความเป็นไปได้ทางรสชาติ กลิ่น และผิวสัมผัสอันเป็นหัวใจของอาหารแต่ละจานนั่นเอง

แต่หากมองในมุมที่กว้างกว่า หรือพยายามเชื่อมโยง Maillard Reaction ให้กับวิวัฒนาการของมนุษย์เรา ก็จะพบว่า การปรุงอาหารให้สุกด้วยเปลวไฟอันเป็นจุดเริ่มต้นที่ทำให้มนุษย์ได้กลายมาเป็นมนุษย์ในปัจจุบัน ดังที่ Richard Wrangham ได้เสนอไว้ในผลงาน Catching Fire : How Cooking Made Us Human (2019) และเป็นที่มาของทฤษฎี Cooking Hypothesis นั้น ก็จะเห็นว่า Maillard Reaction อาจเป็นอุบัติการณ์เบื้องแรกที่ทำให้มนุษย์ตัดสินใจโยนเนื้อสัตว์เข้ากองไฟ เพราะนอกจากมันจะช่วยเก็บรักษาเนื้อสัตว์ได้นานแล้วมันยังทำให้เนื้อสัตว์นั้นมีกลิ่นและรสชาติที่ดีขึ้นอีกด้วย และคงไม่ผิดไปจากความจริงนักหากจะกล่าวว่า มนุษย์เราได้รู้จักและสัมผัสกับ Maillard Reaction ก่อนหน้าที่จะเป็นมนุษย์เสียด้วยซ้ำ

อ้างอิง

– Dongliang Ruan, Hui Wang & Faliang Cheng, The Maillard Reaction in Food Chemistry: Current Technology and Applications (New York: Springer International Publishing, 2018).

– S.E. Fayle & J.A. Gerrard, The Maillard Reaction (London: The Royal Society of Chemistry, 2002).

– Mathew Hartings, Chemistry in Your Kitchen (London, Royal Society of Chemistry, 2018).

– S.E. Fayle & J.A. Gerrard, The Maillard Reaction (London: The Royal Society of Chemistry, 2002).

– Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. “The Maillard Reaction.” ThoughtCo. https://www.thoughtco.com/maillard-reaction-and-why-foods-brown-604048 (accessed May 25, 2021).

– Andy Extance, “The marvellous Maillard reaction” Chemistryworld. https://www.chemistryworld.com/features/the-marvellous-maillard-reaction/3009723.article (accessed May 25, 2021)