Οι φάσεις αντίδρασης Maillard και η υποβάθμιση του Strecker

Το Αντίδραση Maillard είναι το όνομα που δίνεται στις χημικές αντιδράσεις μεταξύ των αμινοξέων και των αναγωγικών σακχάρων που συγκαλύπτουν τα τρόφιμα κατά το ψήσιμο, το ψήσιμο, το ψήσιμο και το τηγάνισμα. Οι καφέ ενώσεις σχηματίζονται υπεύθυνες για το χρώμα και το άρωμα των προϊόντων όπως η κρούστα ψωμιού, το ψητό βοδινό, οι πατάτες τηγανητές και τα ψημένα μπισκότα.

Η αντίδραση ευνοείται από τη θερμότητα (θερμοκρασίες μεταξύ 140 έως 165 ° C), αν και συμβαίνει επίσης με χαμηλότερη ταχύτητα, σε θερμοκρασία δωματίου. Ήταν ο γάλλος ιατρός και χημικός Louis-Camille Maillard που το περιέγραψε το 1912.

Σκουρόχρωση συμβαίνει χωρίς τη δράση των ενζύμων, καθώς και καραμελοποίηση. επομένως και οι δύο αποκαλούνται αντιδράσεις μη ενζυματικού καφέ χρώματος. 

Ωστόσο, διαφέρουν από το ότι στην καραμελοποίηση μόνο οι υδατάνθρακες θερμαίνονται, ενώ για να συμβεί η αντίδραση Maillard, πρέπει επίσης να υπάρχουν πρωτεΐνες ή αμινοξέα..

Ευρετήριο

• 1 Φάσεις της αντίδρασης
• 2 υποβάθμιση Stecker
• 3 Παράγοντες που επηρεάζουν την αντίδραση
  • 3.1 Φύση των αμινοξέων και των υδατανθράκων της πρώτης ύλης
  • 3.2 Θερμοκρασία
  • 3.3 Η αύξηση του pH αυξάνει την ένταση
  • 3.4 Υγρασία
  • 3.5 Παρουσία μετάλλων
• 4 Αρνητικές επιδράσεις
• 5 Τρόφιμα με οργανοληπτικά χαρακτηριστικά προϊόντος της αντίδρασης Maillard
• 6 Αναφορές

Φάσεις της αντίδρασης

Παρόλο που φαίνεται εύκολο να επιτευχθεί το χρυσό χρώμα στα τρόφιμα με μαγειρικές τεχνικές μαγειρικής, η χημεία που εμπλέκεται στην αντίδραση Maillard είναι πολύ περίπλοκη. Το 1953 ο John Hodge δημοσίευσε το σχήμα της αντίδρασης που εξακολουθεί να γίνεται δεκτό με γενικό τρόπο.

Σε ένα πρώτο βήμα ένα αναγωγικό σάκχαρο όπως η γλυκόζη συμπυκνώνεται με μια ένωση που περιέχει μία ελεύθερη αμινομάδα, όπως ένα αμινοξύ, για να δώσει ένα προϊόν προσθήκης το οποίο μετασχηματίζεται σε μια Ν-υποκατεστημένη γλυκοζυλαμίνη.

Μετά από μια μοριακή διάταξη που ονομάζεται αναδιάταξη Amadori, λαμβάνεται ένα μόριο τύπου 1-αμινο-δεοξυ-2-κετόζης (που ονομάζεται επίσης ένωση Amadori).

Μόλις σχηματιστεί αυτή η ένωση, είναι δυνατές δύο οδοί αντίδρασης:

- Μπορεί να υπάρχει διάσπαση ή διάσπαση μορίων σε ενώσεις καρβονυλίου που στερούνται αζώτου, όπως ακετόλη, πυρουβαλδεύδη, διακετύλ.

- Είναι πιθανό ότι εμφανίζεται έντονη αφυδάτωση που προκαλεί ουσίες όπως φουρφουράλη και δεϋδροφουρφουράλη. Οι ουσίες αυτές παράγονται με θέρμανση και αποσύνθεση των υδατανθράκων. Ορισμένοι έχουν μια ελαφριά πικρή γεύση και άρωμα καβουρδισμένης ζάχαρης.

Αποικοδόμηση του Stecker

Υπάρχει ένας τρίτος τρόπος αντίδρασης: η υποβάθμιση του Strecker. Αυτό συνίσταται σε μέτρια αφυδάτωση που παράγει μειωτικές ουσίες.

Όταν αυτές οι ουσίες αντιδρούν με τα αμετάβλητα αμινοξέα, μετατρέπονται σε αλδεΰδες χαρακτηριστικές των εμπλεκόμενων αμινοξέων. Αυτή η αντίδραση παράγει προϊόντα όπως η πυραζίνη, η οποία δίνει το χαρακτηριστικό άρωμα στα τσιπς πατάτας.

Όταν ένα αμινοξύ παρεμβαίνει σε αυτές τις διεργασίες το μόριο χάνεται από τη θρεπτική άποψη. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό στην περίπτωση των απαραίτητων αμινοξέων, όπως η λυσίνη.

Παράγοντες που επηρεάζουν την αντίδραση

Φύση των αμινοξέων και των υδατανθράκων της πρώτης ύλης

Στην ελεύθερη κατάσταση, σχεδόν όλα τα αμινοξέα έχουν ομοιόμορφη συμπεριφορά. Ωστόσο, έχει αποδειχθεί ότι μεταξύ των αμινοξέων που περιλαμβάνονται στην πολυπεπτιδική αλυσίδα, τα βασικά - ιδιαίτερα η λυσίνη - παρουσιάζουν υψηλή αντιδραστικότητα.

Ο τύπος του αμινοξέος που εμπλέκεται στην αντίδραση προσδιορίζει την προκύπτουσα γεύση. Τα σάκχαρα πρέπει να είναι αναγωγικά (δηλαδή, πρέπει να έχουν ελεύθερη καρβονυλική ομάδα και να αντιδρούν ως δότες ηλεκτρονίων).

Στους υδατάνθρακες έχει βρεθεί ότι οι πεντόζες είναι πιο δραστικές από τις εξόζες. Δηλαδή, η γλυκόζη είναι λιγότερο δραστική από τη φρουκτόζη και, στη συνέχεια, από τη μαννόζη. Αυτά τα τρία hexoses είναι μεταξύ των λιγότερο αντιδραστικών. ακολουθούμενη από πεντόζη, αραβινόζη, ξυλόζη και ριβόζη, με αυξανόμενη σειρά αντιδραστικότητας. 

Οι δισακχαρίτες, όπως η λακτόζη ή η μαλτόζη, είναι ακόμη λιγότερο δραστικοί από τις εξόζες. Η σακχαρόζη, επειδή δεν έχει ελεύθερη αναγωγική λειτουργία, δεν παρεμβαίνει στην αντίδραση. το κάνει μόνο εάν είναι παρόν σε όξινο τρόφιμο και στη συνέχεια υδρολύεται σε γλυκόζη και φρουκτόζη.

Θερμοκρασία

Η αντίδραση μπορεί να αναπτυχθεί κατά την αποθήκευση σε θερμοκρασία δωματίου. Για το λόγο αυτό θεωρείται ότι η θερμότητα δεν αποτελεί απαραίτητη προϋπόθεση για να συμβεί. Ωστόσο, οι υψηλές θερμοκρασίες την επιταχύνουν.

Για το λόγο αυτό η αντίδραση εμφανίζεται ιδιαίτερα στις εργασίες μαγειρέματος, παστερίωσης, αποστείρωσης και αφυδάτωσης.

Όταν αυξάνεται το pH, η ένταση αυξάνεται

Αν το ρΗ αυξάνεται, το ίδιο συμβαίνει και με την ένταση της αντίδρασης. Ωστόσο, το pH μεταξύ 6 και 8 θεωρείται το πιο ευνοϊκό.

Μία μείωση στο ρΗ καθιστά δυνατή την εξασθένιση του καφέ κατά τη διάρκεια της αφυδάτωσης, αλλά αλλάζει δυσμενώς τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά.

Υγρασία

Η ταχύτητα της αντίδρασης Maillard παρουσιάζει μέγιστη τιμή μεταξύ 0,55 και 0,75 όσον αφορά τη δραστηριότητα του νερού. Ως εκ τούτου, τα αφυδατωμένα τρόφιμα είναι τα πιο σταθερά, υπό την προϋπόθεση ότι προστατεύονται από υγρασία και σε μέτρια θερμοκρασία.

Παρουσία μετάλλων

Μερικά μεταλλικά κατιόντα την καταλύουν, όπως το Cu⁺² και την πίστη⁺³. Άλλοι σαν το Mn⁺² και το Sn⁺² αναστολή της αντίδρασης.

Αρνητικές επιπτώσεις

Αν και η αντίδραση γενικά θεωρείται επιθυμητή κατά τη διάρκεια του μαγειρέματος, παρουσιάζει ένα μειονέκτημα από τη θρεπτική άποψη. Εάν τα τρόφιμα με χαμηλή περιεκτικότητα σε νερό και η παρουσία αναγωγικών σακχάρων και πρωτεϊνών (όπως δημητριακά ή σκόνη γάλακτος) θερμαίνονται, η αντίδραση Maillard θα οδηγήσει στην απώλεια αμινοξέων.

Οι πιο δραστικές σε φθίνουσα σειρά είναι η λυσίνη, η αργινίνη, η τρυπτοφάνη και η ιστιδίνη. Σε αυτές τις περιπτώσεις είναι σημαντικό να καθυστερήσει η έναρξη της αντίδρασης. Με εξαίρεση την αργινίνη, τα άλλα τρία είναι απαραίτητα αμινοξέα. δηλαδή, πρέπει να συνεισφέρονται από τη σίτιση.

Εάν ένας μεγάλος αριθμός αμινοξέων μιας πρωτεΐνης βρέθηκαν δεσμευμένοι σε υπολείμματα σακχάρων ως αποτέλεσμα της αντίδρασης Maillard, τα αμινοξέα δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν από το σώμα. Τα πρωτεολυτικά ένζυμα του εντέρου δεν μπορούν να τα υδρολύσουν.

Ένα άλλο μειονέκτημα που παρατηρείται είναι ότι, σε υψηλές θερμοκρασίες, μπορεί να σχηματιστεί μία δυνητικά καρκινογόνος ουσία όπως το ακρυλαμίδιο.

Τρόφιμα με οργανοληπτικά χαρακτηριστικά προϊόντος της αντίδρασης Maillard

Ανάλογα με τη συγκέντρωση μελανοϊδινών, το χρώμα μπορεί να αλλάξει από κίτρινο σε καφέ ή ακόμα και μαύρο στα ακόλουθα τρόφιμα:

- Φρυγμένο κρέας.

- Τηγανητά κρεμμύδια.

- Φρυγμένο καφέ και κακάο.

- Ψητά προϊόντα όπως ψωμί, μπισκότα και κέικ.

- Πατατάκια.

- Μικρό ουίσκι ή μπύρα.

- Σκόνη ή συμπυκνωμένο γάλα.

- Dulce de leche.

- Φρυγμένα φιστίκια.

Αναφορές

1. Alais, C., Linden, G., Mariné Font, Α. And Vidal Carou, Μ. (1990). Βιοχημεία τροφίμων.
2. Ames, J. (1998). Εφαρμογές της αντίδρασης Maillard στη βιομηχανία τροφίμων. Χημεία τροφίμων.
3. Cheftel, J., Cheftel, Η., Besançon, Ρ. And Desnuelle, Ρ. (1992). Εισαγωγή στην βιοχημεία και στην τεχνολογία των τροφίμων.
4. Helmenstine Α.Μ. "Η αντίδραση Maillard: Χημεία μαυρίσματος τροφίμων" (Ιούνιος 2017) στο: ThoughtCo: Science. Ανακτήθηκε στις 22 Μαρτίου 2018 από το Thought.Co: thoughtco.com.
5. Larrañaga ΟοΙΙ, Ι. (2010). Έλεγχος των τροφίμων και υγιεινή.
6. Αντίδραση Maillard. (2018) Ανακτήθηκε στις 22 Μαρτίου 2018, από Βικιπαίδεια
7. Tamanna, Ν. And Mahmood, Ν. (2015). Επεξεργασία τροφίμων και προϊόντα αντίδρασης Maillard: Επίδραση στην ανθρώπινη υγεία και διατροφή. Διεθνής Εφημερίδα Επιστήμης Τροφίμων.