Maillard-Reaktionsphasen und Abbau von Strecker

Die Maillard-Reaktion nennt man chemische Reaktionen zwischen Aminosäuren und reduzierenden Zuckern, die beim Rösten, Backen, Rösten und Braten die Nahrung verdunkeln. Brown-Verbindungen sind verantwortlich für die Farbe und das Aroma von Produkten wie Brotkruste, Roastbeef, Pommes Frites und gebackene Kekse.

Die Reaktion wird durch die Hitze begünstigt (Temperaturen zwischen 140 und 165 ° C), obwohl sie auch bei niedriger Geschwindigkeit bei Raumtemperatur auftritt. Es war der französische Arzt und Chemiker Louis-Camille Maillard, der es 1912 beschrieb.

Verdunkelung tritt ohne die Wirkung von Enzymen sowie Karamelisierung auf; daher werden beide als nicht-enzymatische Bräunungsreaktionen bezeichnet.

Sie unterscheiden sich jedoch dadurch, dass bei der Karamelisierung nur Kohlenhydrate erhitzt werden, während für die Maillard-Reaktion auch Proteine ​​oder Aminosäuren vorhanden sein müssen.

Index

• 1 Phasen der Reaktion
• 2 Steckerabbau
• 3 Faktoren, die die Reaktion beeinflussen
  • 3.1 Art der Aminosäuren und Kohlenhydrate des Rohmaterials
  • 3.2 Temperatur
  • 3.3 Die Erhöhung des pH-Wertes erhöht die Intensität
  • 3.4 Feuchtigkeit
  • 3.5 Anwesenheit von Metallen
• 4 negative Auswirkungen
• 5 Lebensmittel mit organoleptischen Eigenschaften Produkt der Maillard-Reaktion
• 6 Referenzen

Phasen der Reaktion

Obwohl es leicht ist, die goldene Farbe in Lebensmitteln durch Kochtechniken zu erreichen, ist die Chemie der Maillard-Reaktion sehr komplex. Im Jahr 1953 veröffentlichte John Hodge das Schema der Reaktion, das immer noch allgemein zugegeben wird.

In einem ersten Schritt wird ein reduzierender Zucker wie Glucose mit einer Verbindung kondensiert, die eine freie Aminogruppe, wie eine Aminosäure, enthält, um ein Additionsprodukt zu ergeben, das in ein N-substituiertes Glycosylamin umgewandelt wird.

Nach einer als Amadori-Umlagerung bezeichneten molekularen Anordnung wird ein Molekül des Typs 1-Amino-desoxy-2-ketose (auch Amadori-Verbindung genannt) erhalten.

Sobald diese Verbindung gebildet ist, sind zwei Reaktionswege möglich:

- In Carbonylverbindungen, denen Stickstoff fehlt, wie Acetol, Pyruvaldehyd, Diacetyl, kann es zu einer Spaltung oder zum Bruch von Molekülen kommen.

- Es ist möglich, dass eine intensive Dehydratation auftritt, die zu Substanzen wie Furfural und Dehydrofurfural führt. Diese Substanzen entstehen durch Erhitzen und Zersetzung von Kohlenhydraten. Einige haben einen leicht bitteren Geschmack und das Aroma von gebranntem Zucker.

Steckerabbau

Es gibt eine dritte Art der Reaktion: die Verschlechterung von Strecker. Diese besteht aus einer moderaten Dehydration, die reduzierende Substanzen erzeugt.

Wenn diese Substanzen mit den unveränderten Aminosäuren reagieren, werden sie in Aldehyde umgewandelt, die für die beteiligten Aminosäuren typisch sind. Durch diese Reaktion werden Produkte wie Pyrazin gebildet, die den Kartoffelchips das charakteristische Aroma verleihen.

Wenn eine Aminosäure in diese Prozesse eingreift, ist das Molekül aus ernährungsphysiologischer Sicht verloren. Dies ist besonders wichtig im Fall von essentiellen Aminosäuren wie Lysin.

Faktoren, die die Reaktion beeinflussen

Art der Aminosäuren und Kohlenhydrate des Rohmaterials

Im freien Zustand haben fast alle Aminosäuren ein einheitliches Verhalten. Es wurde jedoch gezeigt, dass unter den Aminosäuren, die in der Polypeptidkette enthalten sind, die basischen - insbesondere Lysin - eine hohe Reaktivität aufweisen.

Die Art der an der Reaktion beteiligten Aminosäure bestimmt den resultierenden Geschmack. Die Zucker müssen reduktiv sein (dh sie müssen eine freie Carbonylgruppe aufweisen und als Elektronendonatoren reagieren).

In Kohlenhydraten wurde gefunden, dass Pentosen reaktiver als Hexosen sind. Das heißt, Glucose ist weniger reaktiv als Fructose und wiederum als Mannose. Diese drei Hexosen gehören zu den am wenigsten reaktiven; gefolgt von Pentose, Arabinose, Xylose und Ribose, in ansteigender Reihenfolge der Reaktivität.

Disaccharide wie Lactose oder Maltose sind noch weniger reaktiv als Hexosen. Saccharose, die keine freie reduzierende Funktion hat, greift nicht in die Reaktion ein; es tut dies nur, wenn es in einer sauren Nahrung vorliegt und dann zu Glucose und Fructose hydrolysiert wird.

Temperatur

Die Reaktion kann sich während der Lagerung bei Raumtemperatur entwickeln. Aus diesem Grund wird angenommen, dass Wärme keine unabdingbare Voraussetzung dafür ist; jedoch beschleunigen hohe Temperaturen es.

Aus diesem Grund tritt die Reaktion hauptsächlich bei Koch-, Pasteurisierungs-, Sterilisations- und Entwässerungsvorgängen auf.

Wenn der pH-Wert erhöht wird, erhöht sich die Intensität

Wenn der pH-Wert ansteigt, steigt auch die Intensität der Reaktion. Der pH-Wert zwischen 6 und 8 wird jedoch als der günstigste angesehen.

Eine Abnahme des pH-Werts macht es möglich, die Bräunung während der Dehydratisierung abzuschwächen, aber es verändert die organoleptischen Eigenschaften ungünstig.

Feuchtigkeit

Die Geschwindigkeit der Maillard-Reaktion liegt maximal zwischen 0,55 und 0,75 bezogen auf die Wasseraktivität. Daher sind dehydrierte Lebensmittel am stabilsten, solange sie vor Feuchtigkeit und mäßiger Temperatur geschützt sind.

Vorhandensein von Metallen

Einige metallische Kationen katalysieren es, wie Cu⁺² und Glaube⁺³. Andere mögen das Mn⁺² und der Sn⁺² hemmt die Reaktion.

Negative Auswirkungen

Obwohl die Reaktion im allgemeinen während des Kochens als wünschenswert angesehen wird, hat sie einen ernährungsphysiologischen Nachteil. Wenn Lebensmittel mit geringem Wassergehalt und reduzierenden Zuckern und Proteinen (wie Getreide oder Milchpulver) erhitzt werden, führt die Maillard-Reaktion zum Verlust von Aminosäuren.

Die reaktivsten in abnehmender Reihenfolge sind Lysin, Arginin, Tryptophan und Histidin. In diesen Fällen ist es wichtig, den Beginn der Reaktion zu verzögern. Mit Ausnahme von Arginin sind die anderen drei essentielle Aminosäuren; das heißt, sie müssen durch die Fütterung beigetragen werden.

Wenn eine große Anzahl von Aminosäuren eines Proteins als Folge der Maillard-Reaktion an Zuckerreste gebunden gefunden wird, können Aminosäuren vom Körper nicht verwendet werden. Die proteolytischen Enzyme des Darms können sie nicht hydrolysieren.

Ein weiterer Nachteil ist, dass bei hohen Temperaturen eine potentiell kanzerogene Substanz wie Acrylamid gebildet werden kann.

Lebensmittel mit organoleptischen Eigenschaften Produkt der Maillard-Reaktion

Abhängig von der Konzentration von Melanoidinen kann sich die Farbe in den folgenden Lebensmitteln von gelb nach braun oder sogar schwarz verändern:

- Gebratenes Fleisch.

- Gebratene Zwiebeln.

- Gerösteter Kaffee und Kakao.

- Backwaren wie Brot, Kekse und Kuchen.

- Kartoffelchips.

- Malt Whisky oder Bier.

- Milchpulver oder Kondensmilch.

- Dulce de leche.

- Geröstete Erdnüsse.

Referenzen

1. Alais, C., Linden, G., Mariné Font, A. und Vidal Carou, M. (1990). Biochemie von Lebensmitteln.
2. Ames, J. (1998). Anwendungen der Maillard-Reaktion in der Lebensmittelindustrie. Lebensmittelchemie
3. Cheftel, J., Cheftel, H., Besançon, P. und Desnuelle, P. (1992). Einführung in die Biochimie und in die Technologie der Nahrungsmittel.
4. Helmenstine A.M. "Die Maillard-Reaktion: Lebensmittel-Bräunung" (Juni 2017) in: ThoughtCo: Science. Am 22. März 2018 von Thought.Co abgerufen: thoughtco.com.
5. Larrañaga Coll, I. (2010). Kontrolle und Hygiene von Lebensmitteln.
6. Maillard-Reaktion. (2018) Abgerufen am 22. März 2018 von Wikipedia
7. Tamanna, N. und Mahmood, N. (2015). Lebensmittelverarbeitung und Maillard-Reaktionsprodukte: Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und Ernährung. Internationales Journal der Nahrungsmittelwissenschaft.