REAKCJA MAILLARDA: FAZY I DEGRADACJA STRECKERA - CHEMIA - 2026

Reakcja Maillarda jest nazwą nadaną w wyniku reakcji chemicznej pomiędzy aminokwasami i cukrami redukującymi zaciemniającą spożywczych podczas smażenia, pieczenia, smażenia i smażenia. Tworzą się brązowe związki odpowiedzialne za barwę i aromat produktów takich jak skórka chleba, pieczeń, frytki i pieczone ciasteczka.

Reakcji sprzyja ciepło (temperatura od 140 do 165 ˚C), chociaż zachodzi ona również wolniej, w temperaturze pokojowej. Był to francuski lekarz i chemik Louis-Camille Maillard, który opisał to w 1912 roku.

Ciemnienie następuje bez działania enzymów, a także karmelizacji; z tego powodu obie nazywane są nieenzymatycznymi reakcjami brązowienia.

Różnią się jednak tym, że podczas karmelizacji podgrzewane są tylko węglowodany, podczas gdy aby zaszła reakcja Maillarda, muszą być obecne także białka lub aminokwasy.

Fazy ​​reakcji

Chociaż uzyskanie złocistego koloru żywności poprzez kulinarne techniki gotowania może wydawać się łatwe, chemia związana z reakcją Maillarda jest bardzo złożona. W 1953 roku John Hodge opublikował schemat reakcji, który jest nadal ogólnie akceptowany.

W pierwszym etapie cukier redukujący, taki jak glukoza, jest kondensowany ze związkiem zawierającym wolną grupę aminową, takim jak aminokwas, z wytworzeniem produktu addycji, który jest przekształcany w N-podstawioną glikozyloaminę.

Po uporządkowaniu molekularnym zwanym przegrupowaniem Amadori, otrzymuje się cząsteczkę typu 1-amino-deoksy-2-ketozy (zwaną również związkiem Amadori'ego).

Po utworzeniu tego związku możliwe są dwie drogi reakcji:

- Może nastąpić rozszczepienie lub rozpad cząsteczek związków karbonylowych pozbawionych azotu, takich jak acetol, aldehyd pirogronowy, diacetyl.

- Możliwe, że nastąpi intensywne odwodnienie, w wyniku którego powstają substancje takie jak furfural i dehydrofurfural. Substancje te powstają w wyniku ogrzewania i rozkładu węglowodanów. Niektóre mają lekko gorzki smak i aromat palonego cukru.

Degradacja Steckera

Istnieje trzeci szlak reakcji: degradacja Streckera. Polega to na umiarkowanym odwodnieniu, które generuje substancje redukujące.

Kiedy te substancje reagują z niezmienionymi aminokwasami, przekształcają się w typowe aldehydy odpowiednich aminokwasów. W wyniku tej reakcji powstają takie produkty jak pirazyna, która nadaje chipsom ziemniaczanym charakterystyczny aromat.

Kiedy aminokwas interweniuje w te procesy, cząsteczka jest tracona z żywieniowego punktu widzenia. Jest to szczególnie ważne w przypadku aminokwasów egzogennych, takich jak lizyna.

Czynniki wpływające na przebieg reakcji

Charakter aminokwasów i węglowodanów surowca

W stanie wolnym prawie wszystkie aminokwasy mają jednolite zachowanie. Jednak wykazano, że spośród aminokwasów wchodzących w skład łańcucha polipeptydowego, te zasadowe - zwłaszcza lizyna - wykazują dużą reaktywność.

Rodzaj aminokwasu biorącego udział w reakcji determinuje uzyskany smak. Cukry muszą ulegać redukcji (to znaczy muszą mieć wolną grupę karbonylową i reagować jako donory elektronów).

W węglowodanach pentozy okazały się bardziej reaktywne niż heksozy. Oznacza to, że glukoza jest mniej reaktywna niż fruktoza i, z kolei, niż mannoza. Te trzy heksozy należą do najmniej reaktywnych; Za nim znajduje się pentoza, arabinooza, ksyloza i ryboza, w kolejności rosnącej reaktywności.

Disacharydy, takie jak laktoza czy maltoza, są jeszcze mniej reaktywne niż heksozy. Sacharoza, ponieważ nie ma wolnej funkcji redukującej, nie wpływa na reakcję; Dzieje się tak tylko wtedy, gdy występuje w kwaśnym pożywieniu, a następnie ulega hydrolizie do glukozy i fruktozy.

Temperatura

Reakcja może rozwinąć się podczas przechowywania w temperaturze pokojowej. Z tego powodu uważa się, że ciepło nie jest niezbędnym warunkiem jego wystąpienia; jednak wysokie temperatury go przyspieszają.

Z tego powodu reakcja zachodzi przede wszystkim w operacjach gotowania, pasteryzacji, sterylizacji i odwadniania.

Zwiększenie pH zwiększa intensywność

Wraz ze wzrostem pH rośnie również intensywność reakcji. Jednak za najkorzystniejsze uważa się pH między 6 a 8.

Obniżenie pH umożliwia złagodzenie brązowienia podczas odwodnienia, ale niekorzystnie zmienia właściwości organoleptyczne.

Wilgotność

Szybkość reakcji Maillarda wynosi maksymalnie od 0,55 do 0,75 w odniesieniu do aktywności wody. Z tego powodu odwodniona żywność jest najbardziej stabilna, o ile jest przechowywana z dala od wilgoci i w umiarkowanej temperaturze.

Obecność metali

Katalizują go niektóre kationy metali, takie jak Cu ⁺² i Fe ⁺³ . Inne, takie jak Mn ⁺² i Sn ^+2, hamują reakcję.

Negatywne efekty

Chociaż reakcja jest ogólnie uważana za pożądaną podczas gotowania, ma ona wadę z żywieniowego punktu widzenia. Jeśli żywność o niskiej zawartości wody i zawartości cukrów redukujących i białek (takich jak zboża lub mleko w proszku) zostanie podgrzana, reakcja Maillarda doprowadzi do utraty aminokwasów.

Najbardziej reaktywne w kolejności malejącej to lizyna, arginina, tryptofan i histydyna. W takich przypadkach ważne jest, aby opóźnić wystąpienie reakcji. Oprócz argininy, pozostałe trzy to aminokwasy egzogenne; to znaczy, muszą być dostarczane przez pożywienie.

Jeśli duża liczba aminokwasów w białku zostanie przyłączona do reszt cukrowych w wyniku reakcji Maillarda, to aminokwasy nie mogą być wykorzystane przez organizm. Enzymy proteolityczne jelita nie będą w stanie ich hydrolizować.

Inną zauważoną wadą jest to, że w wysokich temperaturach może powstawać substancja potencjalnie rakotwórcza, taka jak akryloamid.

Żywność o cechach organoleptycznych, produkt reakcji Maillarda

W zależności od stężenia melanoidyn, kolor może zmieniać się z żółtego na brązowy lub nawet czarny w następujących produktach spożywczych:

- Pieczeń.

- Smażone cebule.

- Kawa i palone kakao.

- Wypieki, takie jak chleb, ciastka i ciasta.

- Frytki.

- whisky słodowa lub piwo.

- Mleko w proszku lub skondensowane.

- karmel.

- Prażone orzeszki ziemne.

Bibliografia

1. Alais, C., Linden, G., Mariné Font, A. and Vidal Carou, M. (1990). Biochemia żywności.
2. Ames, J. (1998). Zastosowania reakcji Maillarda w przemyśle spożywczym. Chemia gastronomiczna.
3. Cheftel, J., Cheftel, H., Besançon, P. and Desnuelle, P. (1992). Wprowadzenie à la biochimie et à la technologie des alimentants.
4. Helmenstine AM „Reakcja Maillarda: Chemestry of food browning” (czerwiec 2017) w: ThoughtCo: Science. Pobrane 22 marca 2018 z Thought.Co: thinkco.com.
5. Larrañaga Coll, I. (2010). Kontrola żywności i higiena.
6. Reakcja Maillarda. (2018) Pobrane 22 marca 2018 r. Z Wikipedii
7. Tamanna, N. i Mahmood, N. (2015). Przetwórstwo żywności i produkty reakcji Maillarda: wpływ na zdrowie i odżywianie ludzi. International Journal of Food Science.