Maillard reaksiyonu: Strecker'ın Aşamaları ve Bozunması

Maillard reaksiyonu, amino asitler ile kızartma, pişirme, kızartma ve kızartma sırasında gıdayı engelleyen şekeri azaltan şekerlerin arasındaki kimyasal reaksiyonlara verilen addır. Kahverengi bileşikler, ekmek kabuğu, kızarmış biftek, patates kızartması ve fırınlanmış kurabiye gibi ürünlerin renk ve aromasından sorumludur.

Reaksiyon, oda sıcaklığında, daha düşük bir hızda da olmasına rağmen, ısı (140 ila 165 ° C arasındaki sıcaklıklar) tarafından desteklenir. 1912'de tarif eden Fransız doktor ve kimyager Louis-Camille Maillard'dı.

Karartma, enzimlerin etkisiyle karamelleşmeden meydana gelir; bu nedenle her ikisine de nonenzimatik esmerleşmenin reaksiyonları denir.

Bununla birlikte, karamelizasyonda sadece karbonhidratların ısıtılması farklıdır, oysa proteinlerin oluşması için veya Maillard da proteinler veya amino asitler içermelidir.

Reaksiyonun aşamaları

Mutfaklarda pişirme teknikleriyle altın rengini elde etmek kolay gibi görünse de, Maillard reaksiyonunda yer alan kimya çok karmaşıktır. 1953'te John Hodge, hala genel bir biçimde kabul edilen tepkinin şemasını yayınladı.

Bir birinci aşamada, bir N-ikameli glikosilamine dönüştürülmüş bir ilave ürün vermek üzere, bir amino asit gibi serbest bir amino grubu içeren bir bileşik ile glikoz gibi bir indirgeyici şeker yoğunlaştırılır.

Amadori yeniden düzenlenmesi adı verilen moleküler bir düzenlemeden sonra, 1-amino-deoksi-2-ketoz tipinde (Amadori bileşiği olarak da bilinir) bir molekül elde edilir.

Bu bileşik oluşturulduktan sonra iki reaksiyon yolu mümkündür:

- Asetol, piruvdehit, diasetil gibi azot içermeyen karbonil bileşiklerinde bir molekül bölünmesi veya kopması olabilir.

- Furfural ve dehidrofurfural gibi maddelerin ortaya çıkmasına neden olan yoğun bir dehidrasyon meydana gelmesi olasıdır. Bu maddeler karbonhidratların ısıtılması ve ayrıştırılmasıyla üretilir. Bazıları hafif acı bir tada ve yanmış şeker aromasına sahiptir.

Stecker bozulması

Üçüncü bir reaksiyon şekli var: Strecker’in bozulması. Bu, indirgeyici madde üreten ılımlı bir dehidrasyondan oluşur.

Bu maddeler değişmemiş amino asitlerle reaksiyona girdiğinde, katılan amino asitlerin tipik aldehidlerine dönüştürülür. Bu reaksiyonla, patates cipsi için karakteristik aromayı veren pirazin gibi ürünler oluşur.

Bir amino asit bu işlemlere müdahale ettiğinde, molekül besinsel açıdan kaybolur. Bu, lisin gibi esansiyel amino asitler söz konusu olduğunda özellikle önemlidir.

Reaksiyonu etkileyen faktörler

Hammaddenin amino asitlerinin ve karbonhidratlarının niteliği

Serbest durumda, neredeyse tüm amino asitlerin düzgün bir davranışı vardır. Bununla birlikte, polipeptit zincirinde bulunan amino asitler arasında, baziklerin - özellikle lizinin - yüksek reaktivite sundukları gösterilmiştir.

Reaksiyona katılan amino asit tipi ortaya çıkan tadı belirler. Şekerler indirgeyici olmalıdır (yani, serbest bir karbonil grubuna sahip olmalı ve elektron donörü olarak tepki vermelidir).

Karbonhidratlarda pentozların heksozlardan daha reaktif oldukları bulunmuştur. Yani, glikoz, fruktozdan ve sonuçta mannozdan daha az reaktifdir. Bu üç heksoz en az reaktif arasındadır; daha sonra reaktivite sırasına göre pentoz, arabinoz, ksiloz ve riboz takip eder.

Laktoz veya maltoz gibi disakaritler heksozlardan bile daha az reaktifdir. Sükroz, serbest bir indirgeme fonksiyonuna sahip olmadığı için reaksiyona müdahale etmez; sadece asidik bir gıdada mevcutsa ve daha sonra glikoz ve fruktoz içine hidrolize edildiğinde yapar.

sıcaklık

Reaksiyon oda sıcaklığında depolama sırasında gelişebilir. Bu nedenle, ısının oluşması için vazgeçilmez bir koşul olmadığı düşünülmektedir; ancak, yüksek sıcaklıklar onu hızlandırır.

Bu sebeple reaksiyon esas olarak pişirme, pastörizasyon, sterilizasyon ve dehidrasyon işlemlerinde gerçekleşir.

PH'ı arttırırken yoğunluk artar

PH yükselirse, reaksiyonun yoğunluğu da artar. Bununla birlikte, 6 ile 8 arasındaki pH değerinin en uygun olduğu kabul edilir.

PH'daki bir azalma, dehidrasyon sırasında esmerleşmeyi hafifletmeyi mümkün kılar, ancak organoleptik özellikleri olumsuz şekilde değiştirir.

nem

Maillard reaksiyonunun hızı su aktivitesi bakımından maksimum 0.55 ile 0.75 arasındadır. Bu nedenle, kurutulmuş yiyecekler nemden uzak ve ılımlı bir sıcaklıkta tutulmaları koşuluyla en kararlıdır.

Metallerin varlığı

Bazı metalik katyonlar onu Cu + 2 ve Fe + 3 gibi katalize eder. Mn + 2 ve Sn + 2 gibi diğerleri reaksiyonu inhibe eder.

Olumsuz etkiler

Tepkime pişirme sırasında genel olarak arzu edilmesine rağmen, beslenme açısından bir dezavantaj sunar. Düşük su içeriğine sahip yiyecekler ve indirgen şeker ve proteinlerin (tahıl gevreği veya süt tozu gibi) varlığı ısıtılırsa, Maillard reaksiyonu amino asitlerin kaybına yol açacaktır.

Azalan düzende en reaktif olan lizin, arginin, triptofan ve histidindir. Bu durumlarda reaksiyonun başlangıcını geciktirmek önemlidir. Arginin hariç, diğer üçü esansiyel amino asitlerdir; yani, beslenmeden katkıda bulunmaları gerekir.

Maillard reaksiyonu sonucunda şeker kalıntılarına bağlı çok sayıda amino asit amino asit bulunursa, amino asitler vücut tarafından kullanılamaz. Bağırsaktaki proteolitik enzimler onları hidrolize edemez.

Not edilen bir başka dezavantaj, yüksek sıcaklıklarda, akrilamid gibi potansiyel olarak kanserojen bir maddenin oluşabileceğidir.