رد فعل Maillard: مراحل وتدهور Strecker
تفاعل Maillard هو الاسم الذي يطلق على التفاعلات الكيميائية بين الأحماض الأمينية وتقليل السكريات التي تحجب الطعام أثناء التحميص والخبز وتحميص القلي. تتشكل المركبات البنية المسؤولة عن لون ورائحة المنتجات مثل قشرة الخبز ولحم البقر المشوي والبطاطس المقلية والكعك المخبوز.
يكون التفاعل مفضلاً بواسطة الحرارة (درجات حرارة تتراوح من 140 إلى 165 درجة مئوية) ، على الرغم من أنه يحدث أيضًا بسرعة أقل ، في درجة حرارة الغرفة. كان الطبيب والكيميائي الفرنسي لويس كاميل ميلارد هو الذي وصفها في عام 1912.
يحدث التغميق دون عمل الإنزيمات ، وكذلك الكراميل. لذلك كلاهما يسمى ردود الفعل من غير أنزيم براوننج.
ومع ذلك ، فإنها تختلف في أنه في الكراميل يتم تسخين الكربوهيدرات فقط ، في حين أن البروتينات تحدث أو مايلارد يجب أن يكون البروتينات الموجودة أو الأحماض الأمينية.
مراحل التفاعل
على الرغم من أنه يبدو من السهل تحقيق اللون الذهبي في الأطعمة عن طريق تقنيات الطهي الطهي ، إلا أن كيمياء تفاعل Maillard معقدة للغاية. في عام 1953 نشر جون هودج مخطط رد الفعل الذي لا يزال مقبولا بشكل عام.
في خطوة أولى ، يتم تكثيف سكر مقلل مثل الجلوكوز بمركب يحتوي على مجموعة أمينية مجانية ، مثل حمض أميني ، لإعطاء منتج إضافي يتحول إلى جليكوزيلامين N- بديل.
بعد ترتيب جزيئي يسمى إعادة ترتيب Amadori ، يتم الحصول على جزيء من النوع 1 - amino-deoxy-2-ketose (المعروف أيضًا باسم مركب Amadori).
بمجرد تشكيل هذا المركب ، يكون هناك طريقتان للتفاعل:
- قد يكون هناك انقسام أو تكسير للجزيئات في مركبات الكربونيل التي تفتقر إلى النيتروجين ، مثل الأسيتول ، بيروفالدهيد ، ثنائي الأسيتيل.
- من المحتمل أن يحدث جفاف شديد يؤدي إلى ظهور مواد مثل فورفورال وجفاف فوروفورال. يتم إنتاج هذه المواد عن طريق التسخين والتحلل من الكربوهيدرات. بعضها ذو طعم مرير خفيف ورائحة من السكر المحروق.
تدهور ستيكر
هناك طريقة ثالثة للتفاعل: تدهور Strecker. هذا يتكون من الجفاف المعتدل الذي يولد المواد المخفضة.
عندما تتفاعل هذه المواد مع الأحماض الأمينية غير المتغيرة ، تتحول إلى ألدهيدات نموذجية للأحماض الأمينية المعنية. بواسطة هذا التفاعل ، يتم تشكيل منتجات مثل البيرازين ، والتي تعطي رائحة مميزة لرقائق البطاطا.
عندما يتدخل حمض أميني في هذه العمليات ، يتم فقد الجزيء من وجهة نظر التغذية. هذا مهم بشكل خاص في حالة الأحماض الأمينية الأساسية ، مثل الليسين.
العوامل التي تؤثر على رد الفعل
طبيعة الأحماض الأمينية والكربوهيدرات من المواد الخام
في الحالة الحرة تقريبا جميع الأحماض الأمينية لها سلوك موحد. ومع ذلك ، فقد تبين أن من بين الأحماض الأمينية المدرجة في سلسلة بولي ببتيد ، فإن الأحماض الأساسية - وخاصة الليسين - تقدم تفاعل عالي.
نوع الحمض الأميني المتورط في التفاعل يحدد الذوق الناتج. يجب أن تكون السكريات مختزلة (أي أنه يجب أن يكون لها مجموعة كربونية حرة وأن تتفاعل كمانحين للإلكترون).
في الكربوهيدرات ، وجد أن البنتوزات أكثر تفاعلية من hexoses. وهذا يعني أن الجلوكوز أقل تفاعلًا من الفركتوز ، بدوره ، من المانوز. هذه hexoses الثلاثة هي من بين أقل رد الفعل. تليها البنتوز ، أرابينوز ، زيلوز وريبوز ، في زيادة ترتيب التفاعل.
يعتبر السكاريد ، مثل اللاكتوز أو المالتوز ، أقل تفاعلًا من hexoses. السكروز ، لأنه لا يحتوي على وظيفة تقليل حر ، لا يتدخل في التفاعل ؛ لا يحدث ذلك إلا إذا كان موجودًا في الطعام الحمضي ثم يتحلل إلى الجلوكوز والفركتوز.
درجة الحرارة
قد يتطور التفاعل أثناء التخزين في درجة حرارة الغرفة. لهذا السبب يعتبر أن الحرارة ليست شرطا لا غنى عنه لحدوثه ؛ ومع ذلك ، درجات الحرارة العالية تسريع ذلك.
لهذا السبب ، يحدث التفاعل بشكل رئيسي في عمليات الطهي والبسترة والتعقيم والجفاف.
عند زيادة الرقم الهيدروجيني ، تزداد الكثافة
إذا ارتفع الرقم الهيدروجيني ، تزداد شدة التفاعل. ومع ذلك ، فإن الرقم الهيدروجيني بين 6 و 8 يعتبر الأكثر ملاءمة.
انخفاض في درجة الحموضة يجعل من الممكن تخفيف التسمر أثناء الجفاف ، ولكن بشكل غير مناسب يغير الخصائص الحسية.
رطوبة
تقدم سرعة رد فعل Maillard ما بين 0.55 و 0.75 من حيث النشاط المائي. لذلك ، فإن الأطعمة المجففة هي الأكثر ثباتًا ، بشرط أن تكون بعيدة عن الرطوبة وفي درجة حرارة معتدلة.
وجود المعادن
بعض الكاتيونات المعدنية تحفزها ، مثل Cu + 2 و Fe + 3. آخرون مثل Mn + 2 و Sn + 2 تمنع التفاعل.
الآثار السلبية
على الرغم من أن رد الفعل يعتبر مرغوبًا بشكل عام أثناء الطهي ، إلا أنه يمثل عيبًا من الناحية الغذائية. إذا تم تسخين الأطعمة ذات المحتوى المائي المنخفض ووجود السكريات والبروتينات (مثل الحبوب أو مسحوق الحليب) ، فإن تفاعل Maillard سيؤدي إلى فقدان الأحماض الأمينية.
الأكثر تفاعلية في تناقص الترتيب هي ليسين ، أرجينين ، تريبتوفان و هيستيدين. في هذه الحالات ، من المهم تأخير ظهور التفاعل. باستثناء الأرجينين ، الثلاثة الأخرى هي الأحماض الأمينية الأساسية. وهذا هو ، يجب أن تكون ساهمت في التغذية.
إذا تم العثور على عدد كبير من الأحماض الأمينية من البروتين مرتبط بمخلفات السكر نتيجة لتفاعل ميلارد ، لا يمكن للجسم استخدام الأحماض الأمينية. إنزيمات التحلل في الأمعاء لا يمكنها تحللها.
عيب آخر لاحظ أنه في درجات الحرارة المرتفعة ، يمكن تكوين مادة مسرطنة محتملة مثل الأكريلاميد.
الغذاء مع الخصائص الحسية المنتج من رد فعل ميلارد
اعتمادًا على تركيز الميلانييدات ، قد يتغير اللون من الأصفر إلى البني أو حتى الأسود في الأطعمة التالية:
- لحم مشوي.
- بصل مقلي.
- القهوة المحمصة والكاكاو.
- السلع المخبوزة مثل الخبز والكعك والكعك.
- بطاطا مقلية.
- ويسكي الشعير أو البيرة.
- حليب مجفف أو مكثف.
- دولسي دي ليش.
- الفول السوداني المحمص.
