เฟสปฏิกิริยาของ Maillard และการเสื่อมสภาพของ Strecker

ปฏิกิริยาของ Maillard เป็นชื่อที่ให้ปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างกรดอะมิโนและน้ำตาลรีดิวซ์ที่บดบังอาหารในระหว่างการอบการอบการคั่วและการทอด สารประกอบสีน้ำตาลเกิดจากความรับผิดชอบต่อสีและกลิ่นของผลิตภัณฑ์เช่นเปลือกขนมปัง, เนื้อย่าง, มันฝรั่งทอดและคุกกี้อบ.

ปฏิกิริยานี้ได้รับการสนับสนุนจากความร้อน (อุณหภูมิระหว่าง 140 ถึง 165 ˚C) แม้ว่ามันจะเกิดขึ้นที่ความเร็วต่ำกว่าที่อุณหภูมิห้อง มันเป็นแพทย์และนักเคมีชาวฝรั่งเศส Louis-Camille Maillard ที่อธิบายไว้ในปี 1912.

การทำให้สีคล้ำเกิดขึ้นโดยไม่ต้องมีการกระทำของเอนไซม์เช่นเดียวกับคาราเมล ดังนั้นทั้งสองจึงเรียกว่าปฏิกิริยาของการเกิดสีน้ำตาลที่ไม่ใช่เอนไซม์. 

อย่างไรก็ตามพวกมันต่างกันในคาร์เมลไลเซชั่นมีเพียงคาร์โบไฮเดรตเท่านั้นที่ให้ความร้อนในขณะที่ปฏิกิริยาของ Maillard จะเกิดขึ้นต้องมีโปรตีนหรือกรดอะมิโน.

ดัชนี

• 1 ขั้นตอนของการเกิดปฏิกิริยา
• 2 การย่อยสลาย Stecker
• 3 ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อปฏิกิริยา
  • 3.1 ธรรมชาติของกรดอะมิโนและคาร์โบไฮเดรตของวัตถุดิบ
  • 3.2 อุณหภูมิ
  • 3.3 การเพิ่มค่า pH จะเพิ่มความเข้ม
  • 3.4 ความชื้น
  • 3.5 การมีอยู่ของโลหะ
• 4 ผลกระทบเชิงลบ
• อาหาร 5 ชนิดที่มีคุณสมบัติทางประสาทสัมผัสของปฏิกิริยา Maillard
• 6 อ้างอิง

ขั้นตอนของการเกิดปฏิกิริยา

แม้ว่ามันจะดูเป็นเรื่องง่ายที่จะได้สีทองในอาหารโดยใช้เทคนิคการทำอาหาร แต่ปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา Maillard นั้นซับซ้อนมาก ในปี 1953 John Hodge ได้ตีพิมพ์รูปแบบของปฏิกิริยาที่ยังคงยอมรับในลักษณะทั่วไป.

ในขั้นตอนแรกน้ำตาลรีดิวซ์เช่นกลูโคสจะถูกควบแน่นกับสารประกอบที่มีกลุ่มอะมิโนอิสระเช่นกรดอะมิโนเพื่อให้ผลิตภัณฑ์เพิ่มเติมที่ถูกเปลี่ยนเป็น glycosylamine แบบ N แทน.

หลังจากการจัดเรียงโมเลกุลที่เรียกว่า Amadori rearrangement จะมีโมเลกุลประเภท 1-amino-deoxy-2-ketose (เรียกอีกอย่างว่าสารประกอบ Amadori).

เมื่อสารประกอบนี้ถูกสร้างขึ้นจะมีสองเส้นทางการเกิดปฏิกิริยา:

- อาจมีความแตกแยกหรือการแตกสลายของโมเลกุลในสารประกอบคาร์บอนิลที่ขาดไนโตรเจนเช่น acetol, pyruvaldehyde, diacetyl.

- มีความเป็นไปได้ว่าเกิดการขาดน้ำอย่างรุนแรงซึ่งก่อให้เกิดสารต่างๆเช่นเฟอร์ฟูรัลและดีไฮโดรฟูริเคิล สารเหล่านี้ผลิตโดยการให้ความร้อนและการสลายตัวของคาร์โบไฮเดรต บางชนิดมีรสขมเล็กน้อยและมีกลิ่นหอมของน้ำตาลที่ถูกเผา.

การย่อยสลาย Stecker

มีวิธีที่สามของปฏิกิริยา: การย่อยสลาย Strecker นี้ประกอบด้วยการคายน้ำในระดับปานกลางที่สร้างสารลด.

เมื่อสารเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับกรดอะมิโนที่ไม่เปลี่ยนแปลงพวกมันจะถูกเปลี่ยนเป็นอัลดีไฮด์ตามแบบฉบับของกรดอะมิโนที่เกี่ยวข้อง ปฏิกิริยานี้ผลิตผลิตภัณฑ์เช่น pyrazine ซึ่งให้กลิ่นหอมแก่มันฝรั่งทอด.

เมื่อกรดอะมิโนเข้ามาขวางกระบวนการเหล่านี้โมเลกุลจะหายไปจากมุมมองทางโภชนาการ สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในกรณีของกรดอะมิโนที่จำเป็นเช่นไลซีน.

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อปฏิกิริยา

ธรรมชาติของกรดอะมิโนและคาร์โบไฮเดรตของวัตถุดิบ

ในรัฐอิสระกรดอะมิโนเกือบทั้งหมดมีพฤติกรรมเหมือนกัน อย่างไรก็ตามพบว่าในบรรดากรดอะมิโนที่รวมอยู่ในห่วงโซ่พอลิเปปไทด์ซึ่งเป็นกรดอะมิโนพื้นฐานโดยเฉพาะอย่างยิ่งไลซีนจะมีปฏิกิริยาสูง.

ชนิดของกรดอะมิโนที่เกี่ยวข้องในปฏิกิริยาจะกำหนดรสชาติที่ได้ น้ำตาลจะต้องลดลง (นั่นคือพวกเขาจะต้องมีกลุ่มคาร์บอนิลฟรีและตอบสนองในฐานะผู้บริจาคอิเล็กตรอน).

ในคาร์โบไฮเดรตพบว่าเพนโตสมีปฏิกิริยามากกว่าเฮกโตส นั่นคือกลูโคสมีปฏิกิริยาน้อยกว่าฟรักโทสและในทางกลับกันกว่าแมนโนส hexoses ทั้งสามนี้เป็นปฏิกิริยาที่น้อยที่สุด ตามด้วย pentose, arabinose, xylose และ ribose เพื่อเพิ่มการเกิดปฏิกิริยา. 

ไดแซ็กคาไรด์เช่นแลคโตสหรือมอลโตสนั้นมีปฏิกิริยาน้อยกว่าเฮกโตส ซูโครสเพราะมันไม่มีฟังก์ชั่นลดอิสระไม่แทรกแซงในปฏิกิริยา; มันจะทำเช่นนั้นถ้ามันมีอยู่ในอาหารที่เป็นกรดและจะถูกไฮโดรไลซ์ในกลูโคสและฟรุกโตส.

อุณหภูมิ

ปฏิกิริยาอาจเกิดขึ้นระหว่างการเก็บรักษาที่อุณหภูมิห้อง ด้วยเหตุนี้จึงถือว่าความร้อนไม่ใช่เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการเกิดขึ้น อย่างไรก็ตามอุณหภูมิสูงเร่งมัน.

ด้วยเหตุนี้จึงเกิดปฏิกิริยาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการทำอาหารการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูงการฆ่าเชื้อและการทำแห้ง.

เมื่อเพิ่มค่า pH ความเข้มจะเพิ่มขึ้น

ถ้าค่า pH เพิ่มขึ้นความเข้มของปฏิกิริยาก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน อย่างไรก็ตามค่า pH ระหว่าง 6 และ 8 ถือว่าดีที่สุด.

การลดลงของค่า pH ทำให้สามารถลดการเกิดสีน้ำตาลในระหว่างการขาดน้ำ แต่ปรับเปลี่ยนลักษณะทางประสาทสัมผัส.

ความชื้น

ความเร็วของปฏิกิริยา Maillard แสดงค่าสูงสุดระหว่าง 0.55 ถึง 0.75 ในแง่ของกิจกรรมทางน้ำ ดังนั้นอาหารที่ผ่านการอบแห้งจึงมีความเสถียรที่สุดโดยมีการป้องกันความชื้นและอุณหภูมิปานกลาง.

การปรากฏตัวของโลหะ

ไพเพอร์โลหะบางชนิดเร่งปฏิกิริยาเช่น Cu⁺² และศรัทธา⁺³. อื่น ๆ เช่น Mn⁺² และ Sn⁺² ยับยั้งปฏิกิริยา.

ผลกระทบเชิงลบ

แม้ว่าโดยทั่วไปปฏิกิริยาจะถูกพิจารณาว่าเป็นสิ่งที่น่าพึงพอใจในระหว่างการปรุงอาหาร แต่มันแสดงให้เห็นถึงความเสียเปรียบจากมุมมองทางโภชนาการ หากอาหารที่มีน้ำน้อยและมีน้ำตาลและโปรตีนลด (เช่นธัญพืชหรือนมผง) ได้รับความร้อนปฏิกิริยา Maillard จะนำไปสู่การสูญเสียกรดอะมิโน.

ปฏิกิริยาตอบสนองที่ลดลงมากที่สุดคือไลซีนอาร์จินีนทริปโตเฟนและฮิสติดีน ในกรณีเหล่านี้มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะชะลอการโจมตีของปฏิกิริยา ยกเว้นอาร์จินีนอีกสามชนิดเป็นกรดอะมิโนที่จำเป็น นั่นคือพวกเขาจะต้องได้รับการสนับสนุนจากการให้อาหาร.

หากพบว่ากรดอะมิโนจำนวนมากของโปรตีนถูกผูกไว้กับน้ำตาลตกค้างอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาของ Maillard จะไม่สามารถใช้กรดอะมิโนในร่างกายได้ เอนไซม์โปรตีโอไลติกของลำไส้ไม่สามารถย่อยสลายได้.

ข้อเสียเปรียบอีกข้อสังเกตก็คือที่อุณหภูมิสูงสารที่อาจก่อมะเร็งเช่นอะคริลาไมด์สามารถเกิดขึ้นได้.

อาหารที่มีคุณสมบัติทางประสาทสัมผัสของปฏิกิริยา Maillard

ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของเมลารอยด์สีอาจเปลี่ยนจากสีเหลืองเป็นสีน้ำตาลหรือสีดำในอาหารต่อไปนี้:

- เนื้อย่าง.

- ผัดหัวหอม.

- กาแฟคั่วและโกโก้.

- สินค้าอบเช่นขนมปังคุกกี้และเค้ก.

- มันฝรั่งทอด.

- มอลต์วิสกี้หรือเบียร์.

- นมผงหรือนมข้น.

- Dulce de leche.

- ถั่วลิสงคั่ว.

การอ้างอิง

1. Alais, C. , Linden, G. , Mariné Font, A. และ Vidal Carou, M. (1990) ชีวเคมีอาหาร.
2. อาเมส, J. (1998) การประยุกต์ใช้ปฏิกิริยา Maillard ในอุตสาหกรรมอาหาร เคมีอาหาร.
3. Cheftel, J. , Cheftel, H. , Besançon, P. และ Desnuelle, P. (1992) บทนำà la biochimie และà la technologie des aliments.
4. Helmenstine A.M. "ปฏิกิริยา Maillard: เคมีของอาหารสีน้ำตาล" (มิถุนายน 2560) ใน: ThoughtCo: วิทยาศาสตร์ สืบค้นเมื่อวันที่ 22 มีนาคม 2018 จาก Thought.Co: thoughtco.com.
5. Larrañaga Coll, I. (2010) การควบคุมอาหารและสุขอนามัย.
6. ปฏิกิริยาของ Maillard (2018) สืบค้นเมื่อวันที่ 22 มีนาคม 2018 จาก Wikipedia
7. Tamanna, N. และ Mahmood, N. (2015) การแปรรูปอาหารและผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา Maillard: ผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์และโภชนาการ วารสารวิทยาศาสตร์การอาหารระหว่างประเทศ.