Reacţia Maillard

Masterand : Adalgisa Bălan

UNIVERSITATEA DE ŞTIINŢE AGRONOMICE ŞI MEDICINĂ VETERINARĂ BUCUREŞTI

FACULTATEA DE MEDICINĂ VETERINARĂ

MASTER IGIENA ALIMENTELOR ŞI SĂNĂTATE PUBLICĂ

CHIMIA ALIMENTELOR

- 2010 -

Reacţia Maillard este o formă de brunificare non-enzimatică. Aceasta include o serie complexă de reacţii între aminoacizi (grupări amino libere) şi zaharuri reducătoare (grupări carbonil), care au loc de obicei la temperaturi crescute.

Importanţă

Este o reacţie importantă în industria alimentară fiind implicată în procesele de coacere, prăjire, sau încălzire a majorităţii alimentelor. În timpul proceselor se formează un spectru larg de compuşi de aromă şi culoare, fiecare aliment având un set distinctiv de compuşi.

Reacţiile Maillard sunt responsabile (parţial) de aroma şi culoarea:

• pâinii • prăjiturilor• cărnii• berii• cafelei • ciocolatei • laptelui etc.

Gradul de brunificare (de obicei, măsurat prin absorbanţă la 420 nm) este folosit analitic pentru a evalua măsura în care reacţia Maillard a avut loc în produsele alimentare.

În reacţia Maillard, melanoidele (polimeri azotaţi maro şi co-polimeri) sunt cunoscute ca fiind produsul final principal al reacţiei. Aceşti polimeri maro au un efect semnificativ asupra calităţii produselor alimentare, deoarece culoarea este un atribut important şi un factor cheie în acceptarea consumatorilor.

Nivelul de brunificare este de obicei măsurat spectrofotometric şi exprimat în unităţi absorbanţă, ce oferă informaţii calitative în ceea ce priveşte formarea de culoare, dar nu poate fi legat în termeni cantitativi de compuşii de concentrare moleculară care sunt formaţi înainte de compuşii maro (Baisier şi Labuza, 1992).

Etapele reacţiei

Reacţia Maillard are loc în trei etape principale

1. Gruparea carbonil a zaharului reacţionează cu gruparea amino a aminoacidului, formând N-glicozilamină şi apă.

zahăr reducător aminoacid N - glicozilamină

2. După formarea N-glicozidă, este format ionul amoniu şi apoi izomeraza, această reacţie se numeşte rearanjarea Amadori şi formează un compus numit ketozamină.

1-amino-1-deoxiketoză

Aldehidă Strecker

3. Ketozaminele se deshidratează în reductone şi dehidroreductone, care sunt caramel, sau în produşi saturaţi de fisiune hidrolitică, precum diacetil, acetol, piruvaldehidă care apoi suferă degradarea Strecker.

Factorii care influenţează reacţia Maillard

Rata reacţiei Maillard şi natura produşilor formaţi sunt în principal determinaţi de condiţiile de reacţie.

Factorii care pot inhiba sau potenţa reacţiile Maillard sunt:

• compoziţia chimică (natura reactanţilor şi tipul de soluţie- tampon);

• ph-ul;

• activitatea apei (aw);

• prezenţa oxigenului şi a metalelor;

• relaţia timp-temperatură în decursul procesului de încălzire;

• prezenţa inhibitorilor de reacţie (cum ar fi dioxidul de sulf).

1. Timp – temperatură

Studiile despre sistemele model au arătat că o creştere a temperaturii şi / sau a timpului de încălzire determină creşteri în: intensitatea de culoare, raportul carbon-azot, gradul de nesaturare şi conţinutul de hidrocarburi aromatice.

Reacţia Maillard are loc în mod vizibil la aproximativ 154 °C.

2. Natura reactanţilor

Zaharuri Zaharuri

• zaharuri reducătoare;

• zaharoză;

• pentozele (riboza) intensifică reacţiile Maillard într-o mai mare măsură decât hexozele (glucoza), care, la rândul lor, sunt mult mai reactive decât dizaharidele (lactoza);

Pentoze Hexoze Dizaharide> >

• fructoza creşte rata de reacţie.

Compuşi amino• acţionează ca nucleofili;• hidroxi aminoacizii reacţioneză puternic cu reducerea compuşilor;• importanţi în compuşii de aromă Strecker; Acidul L-ascorbic oxidare; Compuşi fenolici O2, condiţii alcaline, metale; Alţii • produşi de oxidare ai lipidelor;• acizi organici.

Dintre toti aminoacizii, lizina produce cea mai intensă

culoare în reacţia Maillard, datorită grupării -amino; cisteina produce cea mai redusă reacţie de culoare. Prin urmare, alimentele care conţin proteine bogate în reziduuri de lizină (proteinele din lapte) se brunifică mai uşor. Raportul dintre glucide şi compuşii amino, influenţeză cantitatea de culoare produsă.

Încercările de a preveni reacţia ar trebui să fie direcţionate spre eliminarea unuia dintre reactanţi: compuşii amino (pentru alimentele bogate in carbohidraţi) sau reducerea glucidelor pentru alimentele bogate in proteine.

3. Activitatea apei (aw)

Apa este produsă în timpul reacţiei Maillard. Ca o consecinţă a legii de acţiune a maselor, reacţia se produce cu o intensitate mai scăzută în alimentele cu o valoare ridicată a aw. În plus, reactanţii sunt diluaţi la valori ridicate ale aw, în timp ce, la aw redusă, mobilitatea reactanţilor este limitată.

În practică, reacţia Maillard apare cel mai rapid la valori intermediare ale aw (0.5 - 0.8), şi aw este cel mai semnificativ pentru reacţie în alimentele uscate şi în cele cu umiditate intermediară (IMF), care au valori aw în acest interval.

4. pH-ul

• valorile scăzute ale pH-ului (<= 6) favorizează formarea de furfural de la produşii de reorganizare Amadori;

• pH-ul sistemului influenţeză raportul produşilor formaţi;

• rata de formare a culorilor poate fi redusă prin scăderea pH-ului;

• pentru sistemele de zahăr-glicină ordinea descrescătoare a dezvoltării culorii este :

xilozăfructoză

glucozălactoză

maltozăpH = 6 xiloză

glucozăfructoză

lactozămaltoză

Acest lucru sugerează că, rata de apariţie a culorii nu este direct legată de stabilitatea structurală a zaharurilor.

pH <6

Reacţia Maillard este responsabilă pentru multe culori şi arome în produsele alimentare:

• 6-Acetil-2,3,4,5-tetrahidropiridină - responsabilă de aroma de biscuit în produsele coapte precum pâinea, popcornul, tortilla.

• 2-acetilpirolină, compus cu structură similară, care apare natural, fără încălzire şi dă soiurilor de orez fiert mirosul lor tipic.

• lapte – reacţia, favorizată de creşterea temperaturii, este implicată în hidroliza lecitinei cu formare de trimetilamină ce conferă laptelui un gust de peşte, şi de compuşi secundari de culoare brună, insolubili, care afecteaza proprietăţile organoleptice ale laptelui.

• cartofi - brunificare şi gust amărui; pentru a reduce riscul apariţiei acestor reacţii nedorite, procesatorii aleg soiuri de cartofi cu conţinut redus de zaharuri reducătoare;

- umiditatea scăzută, adăugarea a maximum 200 ppm de dioxid de sulf sau bisulfit de sulf constituie o cale de inhibare a acestei reacţii.

Efectele reacţiei Maillard

Consecinţele negative ale reacţiei Maillard sunt

• pierderea valorii nutritive a proteinelor implicate;

• pierderea calităţii şi posibil reducerea siguranţei produselor alimentare prin: * reducerea digestibilităţii;

* distrugerea sau inactivarea bilogică a aminoacizilor, inclusiv a celor esenţial (lizină, triptofan);

* inhibarea enzimelor proteolitice si glicolitice şi a intereacţiunii dintre ionii metalelor;

• formarea de compuşi mutageni (acrilamindă, metilglioxal, amine heterociclice).

VĂ MULŢUMESC PENTRU VĂ MULŢUMESC PENTRU ATENŢIE!ATENŢIE!