Elemencik
Cotygodniowa porcja wiedzy
Już po majówce. Większość z was pewnie ma za sobą pierwsze grille. Znacie kogoś kto nie lubi jedzenia z grilla? OK, pewnie kilka osób się znajdzie. Ale większość z nas ulega czarowi tego cudownego zapachu i smaku. Odpowiada za nie chemiczny proces – reakcja Maillarda.
To najważniejszy i najbardziej smakowity proces w całej sztuce tworzenia jedzenia. Zachodzi niemal zawsze, gdy pieczemy czy smażymy. To dzięki niemu mięso smakowicie brązowieje, chleb ma złocistą skórkę, a frytki przestają być zwykłymi ziemniakami.
W reakcji Maillarda tworzy się wiele produktów, które niemal natychmiast zaczynają dalej reagować i przekształcają się w kolejne związki. Te kolejne przemiany są charakterystyczne dla wielu rodzajów jedzenia i to właśnie dzięki nim jedno pociągnięcie nosem wystarczy, by odróżnić zapach kiełbaski z grilla od świeżo upieczonego ciasta i parzonej kawy. Przejdźmy jednak do samej reakcji.
Reakcja Maillarda nie jest pojedyncza reakcją lecz złożoną seria reakcji pomiędzy aminokwasami i cukrami redukującymi, zwykle zachodzącą w podwyższonej temperaturze. Podobnie do karmelizacji , należy do reakcji typu brązowienia nieenzymatycznego.
W reakcji tworzą się setki różnych związków smakowo-zapachowych. Z kolei, związki te ulegają rozkładowi do wielu nowych związków podobnego rodzaju. Każdy rodzaj żywności posiada specyficzny skład związków smakowo-zapachowych, powstających w reakcji Maillarda.
Reakcje Maillarda odpowiadają (częściowo) za zapach chleba, ciastek, mięsa, piwa, czekolady, prażonej kukurydzy i gotowanego ryżu. W wielu produktach, na przykład w kawie, aromat tworzą produkty reakcji Maillarda i karmelizacji. Jednakże, karmelizacja zachodzi w temperaturze powyżej 120-150 °C, podczas gdy reakcja Maillarda już w temperaturze pokojowej.
Pomimo, że reakcję Maillarda bada się od prawie stu lat, jej złożoność powoduje, że wiele cząstkowych reakcji jest wciąż nieznanych. W powstawaniu produktów reakcji Maillarda odgrywa rolę wiele czynników, od których zależy także ostateczna barwa i zapach produktu. Należą do nich: pH (kwasowość), rodzaj aminokwasu i cukru, temperatura, czas, obecność tlenu, zawartość wody, aktywność wody i inne składniki żywności.
Etapy reakcji Maillarda
Pierwszą fazą reakcji Maillarda jest reakcja cukru redukującego, na przykład glukozy, z aminokwasem. Przebieg reakcji przedstawiono na rys w komentarzu, a jej produktem jest związek nazywany Amadori.
Ponieważ w produktach żywnościowych obecnych jest zwykle 5 różnych reaktywnych cukrów i 20 reaktywnych aminokwasów, w początkowej fazie reakcji może utworzyć się ponad 100 różnych produktów.
Przebieg kolejnych faz reakcji zależy od izomerycznej postaci produktu Amadori. Następuje albo oderwanie grupy aminokwasowej i powstanie reaktywnych związków, które w końcu rozpadają się do ważnych składników zapachowych jak furfural i hydroksymetylfurfural (HMS), albo tzw. przegrupowanie Amadori, które jest początkiem głównych reakcji brązowienia ( drugi komentarz).
Po przegrupowaniu Amadori, wyróżnić można następujące, trzy dalsze drogi reakcji:
1) Odwadnianie
2) Rozpad, gdy tworzą się krótkołańcuchowe produkty hydrolizy, na przykład diacetyl i metyloglioksal
3) ”Degradacje Strekera” aminokwasów lub ich kondensacja do aldoli
W rezultacie tych trzech głównych reakcji powstaje złożona mieszanina zawierająca związki zapachowe i wysokocząsteczkowe, brązowe pigmenty, melanoidyny . Melanoidyny są obecne w wielu produktach żywnościowych, w kawie, chlebie i piwie.
Niestety, w wyniku reakcji Maillarda jedzenie traci część węglowodanów i aminokwasów, przez co staje się mniej wartościowe. Wskutek tej reakcji, w temperaturze 120-180 °C, tworzy się też akrylamid, związek toksyczny i rakotwórczy. Szczególnie sprzyja jego powstawaniu proces pieczenia i smażenia na głębokim tłuszczu. Duże ilości tej substancji tworzą się podczas obróbki termicznej żywności zawierającej skrobię, a więc w procesie przygotowywania frytek i chipsów ziemniaczanych. Akrylamid przyczynia się do nowotworów przewodu pokarmowego i może uszkadzać układ nerwowy (jest neurotoksyną).
Przy ogrzewaniu żywności nie jest możliwe powstrzymanie tych reakcji. Jedynym sposobem wyeliminowania reakcji Maillarda jest usunięcie z produktu cukrów lub aminokwasów, lub uczynienie produktu bardzo kwaśnym lub bardzo zasadowym.
Należy stwierdzić, że produkty reakcji Maillarda są obecne w żywności od tysięcy lat i są spożywane codziennie przez niemal wszystkich ludzi na świecie.
Autor: Mateusz Grabarczyk, ELEMENTUM
Pamiętaj! Aby być na bieżąco z naukową wiedzą śledź nasz fanpag FB.
A jeśli zainteresował Cię temat i chciałbyś dowiedzieć się więcej to zapraszamy do umówienia się na lekcję z chemii(korepetycje chemia) do naszego eksperta!
Źródło: Zdzisław E. Sikorski, CHEMIA ŻYWNOŚCI III tom, 2012 Wydawnictwo WNT