MAILLARD-REACTIE: FASEN EN AFBRAAK VAN STRECKER - CHEMIE - 2025

De Maillard-reactie is de naam die wordt gegeven aan een chemische reactie tussen aminozuren en reducerende suikers die voedsel donkerder maakt tijdens het braden, bakken, braden en braden. Bruine verbindingen worden gevormd die verantwoordelijk zijn voor de kleur en het aroma van producten zoals broodkorst, geroosterd vlees, frites en gebakken koekjes.

De reactie wordt bevorderd door warmte (temperaturen tussen 140 en 165 ˚C), hoewel ze ook langzamer verloopt, 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; om deze reden worden beide niet-enzymatische bruiningsreacties genoemd.

Ze verschillen echter doordat alleen koolhydraten worden verhit tijdens het karameliseren, terwijl om de Maillard-reactie te laten plaatsvinden ook eiwitten of aminozuren aanwezig moeten zijn.

Fasen van de reactie

Hoewel het misschien gemakkelijk lijkt om de gouden kleur van voedsel te verkrijgen door middel van culinaire kooktechnieken, is de chemie die betrokken is bij de Maillard-reactie erg complex. In 1953 publiceerde John Hodge het schema van de reactie dat nog steeds algemeen wordt aanvaard.

In een eerste fase 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 omgezet in een N-gesubstitueerde glycosylamine.

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

Zodra deze verbinding is gevormd, zijn er twee reactieroutes mogelijk:

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

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

Afbraak van stecker

Er is een derde reactiepad: Strecker-afbraak. Deze bestaat uit een matige uitdroging waarbij reducerende stoffen worden aangemaakt.

Wanneer deze stoffen reageren met onveranderde aminozuren, veranderen ze in typische aldehyden van de betrokken aminozuren. Door deze reactie worden producten zoals pyrazine gevormd, die het karakteristieke aroma geven aan aardappelchips.

Wanneer een aminozuur tussenbeide komt in deze processen, gaat het molecuul uit voedingsoogpunt verloren. 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 de vrije toestand hebben bijna alle aminozuren een uniform gedrag. Het is echter aangetoond dat van de aminozuren die in de polypeptideketen zijn opgenomen, de basische aminozuren, vooral lysine, een grote reactiviteit vertonen.

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

In koolhydraten bleken pentosen reactiever te 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; Het wordt gevolgd door pentose, arabinose, xylose en ribose, in oplopende volgorde van reactiviteit.

Disachariden, zoals lactose of maltose, zijn zelfs minder reactief dan hexosen. Sucrose, omdat het geen vrije reducerende functie heeft, komt niet tussen in de reactie; Het doet dit alleen als het aanwezig is in zuur voedsel en vervolgens wordt gehydrolyseerd tot glucose en fructose.

Temperatuur

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

Om deze reden vindt de reactie vooral plaats bij kook-, pasteurisatie-, sterilisatie- en dehydratatiebewerkingen.

Door de pH te verhogen, 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 het gunstigst beschouwd.

Een verlaging van de pH maakt het mogelijk om bruinkleuring tijdens dehydratatie te verminderen, maar wijzigt op ongunstige wijze de organoleptische eigenschappen.

Vochtigheid

De snelheid van de Maillard-reactie is maximaal tussen 0,55 en 0,75 in termen van wateractiviteit. Om deze reden zijn gedehydrateerde voedingsmiddelen het meest stabiel, zolang ze uit de buurt van vocht en bij een gematigde temperatuur worden bewaard.

Aanwezigheid van metalen

Sommige metaalkationen katalyseren het, zoals Cu ⁺² en Fe ⁺³ . Anderen zoals Mn ⁺² en Sn ⁺² remmen de reactie.

Negatieve effecten

Hoewel de reactie in het algemeen wenselijk wordt geacht tijdens het koken, heeft deze een nadeel vanuit voedingsoogpunt. Als voedsel met een laag watergehalte en de aanwezigheid van reducerende suikers en eiwitten (zoals granen of melkpoeder) wordt 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 optreden van de reactie uit te stellen. Behalve arginine zijn de andere drie essentiële aminozuren; dat wil zeggen, ze moeten door voedsel worden geleverd.

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

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

Levensmiddelen met organoleptische kenmerken product van de Maillard-reactie

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

- Gebraden.

- Gefrituurde ajuinen.

- Koffie en geroosterde cacao.

- Gebakken producten zoals brood, koekjes en cakes.

- Chips.

- Malt whisky of bier.

- Melkpoeder of gecondenseerde melk.

- karamel.

- Geroosterde pinda's.

Referenties

1. Alais, C., Linden, G., Mariné Font, A. en Vidal Carou, M. (1990). Biochemie van voedsel.
2. Ames, J. (1998). Toepassingen van de Maillard-reactie in de voedingsindustrie. Voedsel scheikunde.
3. Cheftel, J., Cheftel, H., Besançon, P. en Desnuelle, P. (1992). Introductie à la biochimie en à la technologie des alimentants.
4. Helmenstine AM "De Maillard-reactie: Chemestry of food browning" (juni 2017) in: ThoughtCo: Science. Opgehaald op 22 maart 2018 van 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 de menselijke gezondheid en voeding. International Journal of Food Science.