В нашем восприятии пищи важны не только питательные качества и вкус, но и запах. Способны ли синтетические ароматизаторы заменить натуральные ароматы продуктов питания?
На самом деле, когда человек впервые добавил в мясо душистые травы, перец, гвоздику или другие пряности, он сделал это не для придания нового вкуса или аромата. Он решал простую дилемму: либо мясо испортится через пару дней, либо пряностью будет испорчен вкус и запах, но продукт сохранится дольше. Так что первые применения природных ароматизаторов были связаны с ухудшением натурального вкуса в угоду срокам хранения. Позднее, когда использование пряностей прочно вошло в культуру потребления, нам начали казаться приятными «неестественные» вкус и аромат.
С появлением кулинарии мы начали целенаправленно менять вкус и аромат нашей пищи на новый, порой непредсказуемый. Пряности и вместе с ними вообще все, что необычно пахнет, стали использовать в качестве ароматизаторов. Могущество целых империй основывалось на торговле натуральными ароматизаторами — шафраном, черным перцем, гвоздикой и корицей. И вовсе не в поисках новых земель или знаний, а именно за пряностями отправлялись в свои морские походы Васко да Гама, Колумб и Магеллан. Каждое новое открытое растение с необычным ароматом люди добавляли в свою еду, не обращая внимания на химический состав (о котором, впрочем, в те далекие времена имели довольно смутные представления).
Гораздо позже научная революция принесла понимание того, что запах — это не какая-то волшебная субстанция, а совершенно конкретные химические вещества. Их совсем необязательно выращивать на плантациях Индии или Нового Света. Если растение умеет синтезировать вещество, то что мешает человеку воспроизвести этот процесс? Если в запахе яблока содержится смесь известных соединений, что мешает смешать их искусственно и получить тот же результат? Зачем плавать за моря, подвергаться нападениям пиратов и конкурентов, если любой вкус можно создать в буквальном смысле в пробирке?
Ароматы живой природы
Ароматы цветов, ягод, фруктов, овощей настолько гармоничны, что порой нам кажется, что природа создала все это специально для нас. Именно это мнение лежит в основе многих направлений альтернативной медицины (типа ароматерапии) и наших бытовых представлений. Между тем это далеко не так.
Любые соединения, в том числе ответственные за запах, так называемые душистые вещества, растение синтезирует с конкретными целями. Продукты растительного метаболизма достаточно четко можно разделить на два типа. Первичные метаболиты (белки, жиры, углеводы, витамины) — это вещества, необходимые растению для его жизнедеятельности. Именно эти соединения и составляют пищевую ценность нашей еды.
Ароматизаторы, которых нет
Многие вещества, которые мы традиционно принимаем за аромат натуральных вкусных и полезных продуктов, изначально вообще не присутствуют в растении
Так, например, ванилина, как отдельного химического соединения, в стручках известной орхидеи просто нет. В них синтезируется так называемый глюкованилин — гликозид, основная функция которого состоит в защите растения от поедания вредителями. Для получения ароматной субстанции с запахом ванили нужно еще разрушить гликозид, для чего проводится довольно сложный и длительный процесс ферментации, что обуславливает высокую цену. В пищевой промышленности ванилин (значительно более чистый и гораздо более дешевый) получают из гваякола или лигнина.
Еще более интересный пример — горчица, которая научилась защищаться с помощью мощнейшего химического оружия — слезоточивого аллилизотиоцианата (АИТЦ), токсичного для многих живых организмов. А поскольку для самой горчицы он тоже опасен, растение не синтезирует его в готовом виде, а хранит в своих тканях два совершенно безвредных по отдельности компонента: гликозинат синигрин и фермент мирозиназу. Животное или насекомое, решившее полакомиться растением, повреждает его ткани, что приводит к смешению компонентов, при этом фермент (реакция протекает в водной среде) «отрезает» от синигрина глюкозу, образуя токсичный АИТЦ, или нитрил. Такое пиршество дорого обходится вредителю. Этот же механизм позволяет «зачистить» территорию от других растений и микроорганизмов: в отслуживших свое и разлагающихся стеблях и листьях образуется АИТЦ, «стерилизуя» почву. В сухом же горчичном порошке жгучего вещества просто нет, поэтому он приобретает аромат только при добавлении воды, причем не сразу (по этой же причине горчичники «жгутся» только после замачивания). Для нужд пищевой промышленности (например, для изготовления майонеза) используют синтетический АИТЦ, полностью идентичный натуральному.
Вторичные метаболиты, часть которых представлена душистыми веществами, служат совсем для других целей. Традиционно считается, что растения научились синтезировать летучие вещества в результате коэволюции с опылителями или переносчиками семян. Это лишь одна, причем достаточно незначительная сторона вопроса. В состав природного аромата входят сотни летучих веществ, зачем же растению так усложнять свою биохимию? Ведь синтез каждого соединения растение вынуждено осуществлять в ущерб своему развитию, отрывая ценные ресурсы от производства важных продуктов, когда для привлечения опылителя хватило бы и одной-двух разновидностей летучих молекул.
Когда нельзя убежать
Если первичные метаболиты растения являются тем самым, ради чего мы едим фрукты и овощи, то вторичные обычно служат для совершенно противоположной цели — чтобы растение не съели.
Изучив состав ароматообразующих веществ любого цветка или плода, мы обнаружим огромное количество соединений, обладающих антибактериальными и противогрибковыми свойствами, веществ, отпугивающих или убивающих вредителей (и не только насекомых). Состав этих ароматов непостоянен. В ответ на внешнее воздействие растения корректируют свой метаболизм, в результате меняя состав запаха. Во многих экспериментах было показано, что вслед за повреждением листа или цветка происходит перенаправление ресурсов растения на синтез вторичных метаболитов. Почему? Потому что в случае угрозы растение не может убежать — оно переключается с роста на защиту.
Запах скошенной травы (отличный от запаха нетронутой лужайки) — один из примеров такой реакции. Вещества, входящие в этот аромат, являются вторичными метаболитами растения и предназначены для защиты от вредителей, покусившихся на сочную мякоть, а также от бактерий и грибков, жадных до поврежденных тканей. Эти же самые вещества — важнейшие компоненты аромата ягод земляники или яблок.
Среди механизмов защиты бывают и более необычные. Есть много примеров того, как растения используют свои ароматы для врагов своих врагов. Скажем, в качестве ответной реакции на повреждение ткани гусеницей растения выделяют летучие вещества, привлекающие паразитических ос — естественных врагов насекомого. Это тоже в какой-то степени отработанное эволюцией взаимовыгодное сотрудничество, но более сложное, чем просто взаимодействие растение-опылитель.
Еще одна сфера применения душистых веществ — это общение. Растения могут «общаться» друг с другом и с другими организмами. Не так, как мы, не звуками и не знаками, единственный доступный для них способ — это обмен молекулами. Летучие вещества, выделяемые, например, при заражении грибком, сигнализируют находящимся поблизости родственникам об опасности, предупреждая о близости врага и вызывая переключение метаболизма на синтез «противогрибковых» реагентов. И даже собственную жизнедеятельность растения регулируют с помощью душистых веществ: гормоны растений — летучие молекулы — представляют собой один из важных компонентов привычных ароматов. Жасмоновая кислота и ее производные, определяющие запах очень многих цветов, являются растительным гормонами.