Maillard-reaksjon: Stages og nedbrytning av Strecker

Maillard-reaksjonen heter navnet på kjemiske reaksjoner mellom aminosyrer og reduserende sukker som hindrer mat under steking, baking, steking og steking. Brune forbindelser dannes ansvarlig for farge og aroma av produkter som brødskorpen, roastbiff, pommes frites og bakte kaker.

Reaksjonen foretrekkes av varmen (temperaturer mellom 140 og 165 ˚C), selv om den også forekommer ved lavere hastighet ved romtemperatur. Det var den franske legen og kjemiker Louis-Camille Maillard som beskrev den i 1912.

Mørkning skjer uten virkning av enzymer, så vel som karamellisering; derfor kalles begge to reaksjoner av ikke-enzymatisk bruning.

Men de adskiller seg ved at i karamellisering blir bare karbohydrater oppvarmet, mens for proteiner skal forekomme, eller Maillard må også være til stede proteiner eller aminosyrer.

Reaksjonsfaser

Selv om det virker lett å oppnå den gyldne fargen i mat ved kulinariske matlagingsteknikker, er kjemien involvert i Maillard-reaksjonen svært kompleks. I 1953 publiserte John Hodge ordningen for reaksjonen som fortsatt er innlagt på en generell måte.

I et første trinn kondenseres et reduserende sukker som glukose med en forbindelse inneholdende en fri aminogruppe, slik som en aminosyre, for å gi et tilsetningsprodukt som transformeres til et N-substituert glykosylamin.

Etter et molekylært arrangement, kalt Amadori-omlegging, oppnås et molekyl av typen 1-amino-deoksy-2-keton (også kjent som Amadori-forbindelsen).

Når denne forbindelsen er dannet, er to reaksjonsruter mulige:

- Det kan være en splittelse eller brudd på molekyler i karbonylforbindelser som mangler nitrogen, slik som acetol, pyruvaldehyd, diacetyl.

- Det er mulig at det oppstår en sterk dehydrering som gir opphav til stoffer som furfural og dehydrofurfural. Disse stoffene produseres ved oppvarming og nedbryting av karbohydrater. Noen har en liten bitter smak og aroma av brent sukker.

Stecker nedbrytning

Det er en tredje reaksjonsmetode: nedbrytning av Strecker. Dette består av en moderat dehydrering som genererer reduserende stoffer.

Når disse stoffene reagerer med de uendrede aminosyrer, blir de omdannet til aldehyder som er typiske for de involverte aminosyrene. Ved denne reaksjon dannes produkter som pyrazin, som gir den karakteristiske aromaen til potetgull.

Når en aminosyre går inn i disse prosessene, går molekylet tapt fra næringsmessig synspunkt. Dette er spesielt viktig i tilfelle av essensielle aminosyrer, slik som lysin.

Faktorer som påvirker reaksjonen

Naturen av aminosyrene og karbohydrater av råmaterialet

I fri tilstand har nesten alle aminosyrer en jevn oppførsel. Imidlertid har det blitt vist at blant de aminosyrer som inngår i polypeptidkjeden, presenterer de grunnleggende - spesielt lysin - en høy reaktivitet.

Den type aminosyre som er involvert i reaksjonen, bestemmer den resulterende smak. Sukkene må være reduktiv (det vil si, de må ha en fri karbonylgruppe og reagere som elektrondonorer).

I karbohydrater har det blitt funnet at pentoser er mer reaktive enn heksoser. Det vil si, glukose er mindre reaktiv enn fruktose og i sin tur enn mannose. Disse tre heksosene er blant de minst reaktive; etterfulgt av pentose, arabinose, xylose og ribose, i økende rekkefølge av reaktivitet.

Disakkarider, som laktose eller maltose, er enda mindre reaktive enn heksoser. Sukrose, fordi den ikke har en fri reduksjonsfunksjon, intervenerer ikke i reaksjonen; det gjør bare det hvis det er tilstede i en sur mat og hydrolyseres deretter til glukose og fruktose.

temperaturen

Reaksjonen kan utvikles under lagring ved romtemperatur. Av denne grunn antas det at varme ikke er en uunnværlig forutsetning for at den skal forekomme; Men høye temperaturer akselererer det.

Av denne grunn oppstår reaksjonen hovedsakelig i matlaging, pasteurisering, sterilisering og dehydreringsoperasjoner.

Når pH økes, øker intensiteten

Hvis pH øker, gjør det også reaksjonens intensitet. Imidlertid anses pH mellom 6 og 8 den mest gunstige.

En reduksjon i pH gjør det mulig å dempe bruningen under dehydrering, men ugunstig endrer de organoleptiske egenskapene.

fuktighet

Hastigheten til Maillard-reaksjonen gir maksimalt mellom 0, 55 og 0, 75 i form av vannaktivitet. Derfor er dehydrerte matvarer de mest stabile, forutsatt at de holdes vekk fra fuktighet og ved moderat temperatur.

Tilstedeværelse av metaller

Noen metalliske kationer katalyserer den, slik som Cu + 2 og Fe + 3. Andre som Mn + 2 og Sn + 2 hemmer reaksjonen.

Negative effekter

Selv om reaksjonen generelt anses å være ønskelig under tilberedning, presenterer den en ulempe fra næringsmessig synspunkt. Hvis mat med lavt vanninnhold og tilstedeværelse av reduserende sukker og proteiner (som korn eller melkepulver) oppvarmes, vil Maillard-reaksjonen føre til tap av aminosyrer.

Den mest reaktive i avtagende rekkefølge er lysin, arginin, tryptofan og histidin. I disse tilfellene er det viktig å forsinke begynnelsen av reaksjonen. Med unntak av arginin er de andre tre essensielle aminosyrer; det vil si, de må være bidratt av fôringen.

Hvis et stort antall aminosyrer av et protein er funnet bundet til sukkerrester som et resultat av Maillard-reaksjonen, kan ikke aminosyrer brukes av kroppen. De tarmens proteolytiske enzymer kan ikke hydrolyse dem.

En annen ulempe er bemerket at ved høye temperaturer kan en potensielt kreftfremkallende substans som akrylamid dannes.