Maillard-reactie Fasen en degradatie van Strecker

de Maillard-reactie is de naam die wordt gegeven aan chemische reacties tussen aminozuren en reducerende suikers die voedsel verduisteren tijdens braden, bakken, braden en braden. Bruine samenstellingen worden verantwoordelijk voor de kleur en het aroma van producten zoals broodkorst, rosbief, frites en gebakken koekjes.

De reactie wordt begunstigd door de hitte (temperaturen tussen 140 en 165 ° C), hoewel deze ook optreedt bij een lagere snelheid, bij kamertemperatuur. Het was de Franse arts en chemicus Louis-Camille Maillard die het in 1912 beschreef.

Verduistering vindt plaats zonder de werking van enzymen, evenals karamelisatie; daarom worden beide reacties van niet-enzymatische bruining genoemd. 

Ze verschillen echter in die zin dat bij karamelisatie alleen koolhydraten worden verhit, terwijl voor de Maillard-reactie ook eiwitten of aminozuren aanwezig moeten zijn..

index

• 1 Fasen van de reactie
• 2 Stecker-degradatie
• 3 Factoren die de reactie beïnvloeden
  • 3.1 Aard van de aminozuren en koolhydraten van de grondstof
  • 3.2 Temperatuur
  • 3.3 Het verhogen van de pH verhoogt de intensiteit
  • 3.4 Vochtigheid
  • 3.5 Aanwezigheid van metalen
• 4 Negatieve effecten
• 5 Voedingsmiddelen met organoleptische kenmerken product van de Maillard-reactie
• 6 Referenties

Fasen van de reactie

Hoewel het gemakkelijk lijkt om de gouden kleur in voedingsmiddelen te bereiken door culinaire kooktechnieken, is de chemie die betrokken is bij de Maillard-reactie zeer complex. In 1953 publiceerde John Hodge het schema van de reactie die nog steeds op een algemene manier wordt toegelaten.

In een eerste stap wordt een reducerende suiker zoals glucose gecondenseerd met een verbinding die een vrije aminogroep bevat, zoals een aminozuur, om een ​​additieproduct te geven dat wordt getransformeerd in een N-gesubstitueerd glycosylamine.

Na een moleculaire rangschikking genaamd Amadori-herschikking, wordt een molecuul van het type 1-amino-deoxy-2-ketose (ook Amadori-verbinding genoemd) verkregen.

Zodra deze verbinding is gevormd, zijn twee reactieroutes mogelijk:

- Er kan een splitsing of afbraak van moleculen zijn in carbonylverbindingen die stikstof missen, zoals acetol, pyruvaldehyde, diacetyl.

- Het is mogelijk dat een intense uitdroging optreedt die aanleiding geeft tot stoffen zoals furfural en dehydrofurfural. Deze stoffen worden geproduceerd door verhitting en afbraak van koolhydraten. Sommige hebben een licht bittere smaak en aroma van gebrande suiker.

Stecker-degradatie

Er is een derde manier van reageren: de degradatie van Strecker. Dit bestaat uit een matige dehydratie die reducerende stoffen genereert.

Wanneer deze stoffen reageren met de niet-gewijzigde aminozuren, worden ze omgezet in aldehyden die kenmerkend zijn voor de betrokken aminozuren. Deze reactie produceert producten zoals pyrazine, die het karakteristieke aroma aan chips geeft.

Wanneer een aminozuur tussenbeide komt in deze processen, gaat het molecuul verloren uit een voedingskundig oogpunt. Dit is vooral belangrijk in het geval van essentiële aminozuren, zoals lysine.

Factoren die de reactie beïnvloeden

Aard van de aminozuren en koolhydraten van de grondstof

In vrije toestand hebben bijna alle aminozuren een uniform gedrag. Er is echter aangetoond dat van de aminozuren die zijn opgenomen in de polypeptideketen, de basale - met name lysine - een hoge reactiviteit vertonen.

Het type aminozuur dat betrokken is bij de reactie bepaalt de resulterende smaak. De suikers moeten reductief zijn (dat wil zeggen, ze moeten een vrije carbonylgroep hebben en reageren als elektronendonoren).

In koolhydraten is gevonden dat pentosen reactiever zijn dan hexosen. Dat wil zeggen, glucose is minder reactief dan fructose en, op zijn beurt, dan mannose. Deze drie hexosen behoren tot de minst reactieve; gevolgd door pentose, arabinose, xylose en ribose, in toenemende volgorde van reactiviteit. 

Disacchariden, zoals lactose of maltose, zijn zelfs minder reactief dan hexosen. Sucrose, omdat het geen vrije reductiefunctie heeft, intervenieert niet in de reactie; het doet dit alleen als het aanwezig is in een zuur voedsel en dan wordt gehydrolyseerd in glucose en fructose.

temperatuur

De reactie kan zich ontwikkelen tijdens opslag bij kamertemperatuur. Om deze reden wordt ervan uitgegaan dat warmte geen onmisbare voorwaarde is om te voorkomen; echter, hoge temperaturen versnellen het.

Om deze reden vindt de reactie vooral plaats bij koken, pasteuriseren, steriliseren en dehydrateren.

Bij verhoging van de pH neemt de intensiteit toe

Als de pH stijgt, neemt ook de intensiteit van de reactie toe. De pH tussen 6 en 8 wordt echter als de meest gunstige beschouwd.

Een afname van de pH maakt het mogelijk om de bruining tijdens dehydratie te verzwakken, maar wijzigt op ongunstige wijze de organoleptische kenmerken.

vochtigheid

De snelheid van de Maillard-reactie vertegenwoordigt een maximum van tussen 0,55 en 0,75 in termen van wateractiviteit. Gedehydrateerde voedingsmiddelen zijn daarom het meest stabiel, op voorwaarde dat ze worden beschermd tegen vocht en bij een gematigde temperatuur.

Aanwezigheid van metalen

Sommige metaalkationen katalyseren het, zoals Cu⁺² en geloof⁺³. Anderen houden van de Mn⁺² en de Sn⁺² remt de reactie.

Negatieve effecten

Hoewel de reactie in het algemeen als wenselijk wordt beschouwd gedurende het koken, heeft deze een nadeel vanuit een voedingskundig oogpunt. Als voedsel met een laag watergehalte en de aanwezigheid van reducerende suikers en eiwitten (zoals granen of melkpoeder) worden verwarmd, zal de Maillard-reactie leiden tot het verlies van aminozuren.

De meest reactieve in afnemende volgorde zijn lysine, arginine, tryptofaan en histidine. In deze gevallen is het belangrijk om het begin van de reactie uit te stellen. Met uitzondering van arginine zijn de andere drie essentiële aminozuren; dat wil zeggen, ze moeten worden bijgedragen door de voeding.

Als een groot aantal aminozuren van een eiwit als gevolg van de Maillard-reactie wordt gebonden aan suikers, kunnen aminozuren niet door het lichaam worden gebruikt. De proteolytische enzymen van de darm kunnen ze niet hydrolyseren.

Een ander nadeel dat wordt opgemerkt, is dat bij hoge temperaturen een potentieel carcinogene stof zoals acrylamide kan worden gevormd.

Voedsel met organoleptische kenmerken product van de Maillard-reactie

Afhankelijk van de concentratie van melanoidines, kan de kleur veranderen van geel in bruin of zelfs zwart in de volgende voedingsmiddelen:

- Geroosterd vlees.

- Gebakken uien.

- Gebrande koffie en cacao.

- Gebakken producten zoals brood, koekjes en gebak.

- Chips.

- Moutwhisky of bier.

- Gecondenseerde of gecondenseerde melk.

- Dulce de leche.

- Geroosterde pinda's.

referenties

1. Alais, C., Linden, G., Mariné Font, A. en Vidal Carou, M. (1990). Voedsel biochemie.
2. Ames, J. (1998). Toepassingen van de Maillard-reactie in de voedingsmiddelenindustrie. Voedselchemie.
3. Cheftel, J., Cheftel, H., Besançon, P. en Desnuelle, P. (1992). Introductie à la biochimie et à la technologie des aliments.
4. Helmenstine A.M. "De Maillard-reactie: Chemestry of food browning" (juni 2017) in: ThoughtCo: Science. Opgehaald op 22 maart 2018 via Thought.Co: thoughtco.com.
5. Larrañaga Coll, I. (2010). Voedselcontrole en hygiëne.
6. Maillard-reactie. (2018) Opgehaald op 22 maart 2018, van Wikipedia
7. Tamanna, N. en Mahmood, N. (2015). Voedselverwerking en Maillard-reactieproducten: effect op menselijke gezondheid en voeding. International Journal of Food Science.