Реакція Маєра із цукрами. Меланоїдиноутворення
 Скачать 91.5 Kb.
|
|
При нагріванні глюкоза зазнає хімічні зміни. Залежно від ступеня теплового впливу і від концентрації розчинів глюкози можуть утворюватися різні сполуки розпаду: ангідриди глюкози (з відщепленням однієї з двох молекул води), продукти конденсації (реверсії), оксиметилфурфурол, пофарбовані продукти зміни - гумінові речовини і кислі продукти розкладання - мурашина і левулінова кислоти. Глюкоза дуже чутлива до дії лугів. При дії на глюкозу лугу вже на холоду утворюються глюкозати. У цьому випадку глюкоза поводиться як слабка кислота. Константа електролітичної дисоціації глюкози, як кислоти, дорівнює 3,6- 10-13. МЕЛАНОЇДИНОУТВОРЕННЯ Під меланоїдиноутворенням (МУ) розуміють взаємодію відновлюючих цукрів (моносахариди і дисахариди), таких, що містяться в продукті і таких, що утворюються під час гідролізу більш складних вуглеводів з амінокислотами, пептидами і білками. В результаті чого утворюються темнозабарвлені продукти (меланоїдини – від грецького "меланос" – темний). Це реакція Майяра, від імені вченого, який в 1912 р. вперше описав цей процес. Меланоїдиноутворення – окислювально-відновний процес, який є сукупністю послідовних і паралельних реакцій. Загальною для структурних сполук, що утворюються в результаті реакції Майяра, є група  Сполуки, що містять цю групу, виявлені в обсмажених харчових продуктах (хліб, кава, какао, солод), в яких під впливом високих температур відбувається неферментативне потемніння. Продуктами потемніння є піразани, що містяться в мільйонних частках в продуктах, які піддавалися обсмажуванню. У формуванні аромату, кольору і смаку готового продукту беруть участь карбонільні сполуки (фурфурол, оксиметилфурфурол, ацетальдегід, ізовалер’яновий альдегід, діацетил та ін.), що утворюються під час реакції МУ. Продукти реакції меланоїдиноутворення по різному впливають на органолептичні властивості готових виробів: помітно покращують зовнішній вигляд смаженого або тушкованого м'яса, котлет, але погіршують смак, колір і запах м'ясних екстрактів, бульйонних кубиків й інших концентратів. Реакція МУ часто проходить під час випіканні хліба, висушуванні фруктів і овочів, отриманні сухого молока, упарюванні цукрового сиропу, у виробництві солоду. Утворення смачної, хрусткої, золотисто-коричневої скоринки хліба, його смак і аромат багато в чому пов'язані з МУ. В процесі отримання вина, виготовлення коньяку і шампанського утворюються продукти МУ, які впливають на колір, смак і аромат. За дуже тривалої витримки вина відбуваються глибокі зміни продуктів, що беруть участь в реакції МУ, що призводить до зміни первинних властивостей вина. Потемніння фруктових соків в процесі зберігання, зміна зовнішнього вигляду, смаку і запаху готових м'ясних продуктів також пов'язані з реакцією МУ. За меланоїдиноутворення знижується харчова цінність одержуваних продуктів в результаті сполучення білків, вітамінів, амінокислот в комплексні сполуки. Чим вищою є інтенсивність утворення коричневого забарвлення, тим нижчою є харчова цінність білкових продуктів. В результаті чого втрачається 20...50% вільних амінокислот; зі збільшенням температури і тривалості нагрівання ці втрати зростають. Втрати амінокислот і цукрів найбільш значні під час обсмажування м'яса. Швидкість і глибина процесу МУ залежать від складу взаємодіючих продуктів, співвідношення окремих компонентів, рН середовища, температури і вологості Вплив рН: найбільш сприятливим для реакції Майяра є середовище зі значенням рН 7,8...9,2, за рН 6 спостерігається невелике потемніння, в сильнокислому середовищі меланоїдиноутворення є незначним. Вплив вологості: за дуже низького і за дуже високого вмісту вологи (aw = 0 або aw = 1) не спостерігається потемніння, максимальне ж потемніння має місце за проміжного вологовмісту. Вплив температури: з підвищенням температури швидкість реакції МУ зростає. За невисоких температур реакції МУ проходять повільно, за 100°С і вище – прискорюються. Підвищення температури на 10°С призводить до збільшення швидкості в 2...3 рази. Вплив йонів металів: за присутності йонів Купруму (Cu2+) і Феруму (Fe3+>Fe2+) інтенсивності потемніння зростає, тобто реакція МУ прискорюється, йони Натрію (Na+) на швидкість реакції МУ не впливають. Вплив структури цукру. Спостерігається зменшення здатності утворювати коричневі пігменти в рядах: – D-ксилоза > L-арабіноза (пентози); – D-галактоза > D-маноза > D-глюкоза > D-фруктоза (гексози); – мальтоза > гексози > лактоза > сахароза (дисахарози). Ступінь утворення пігментів прямо пропорційна кількості відкритих ланцюгів (вільний карбоніл) цукру в розчині. Вплив характеру амінокислоти: чим далі розташована аміногрупа від карбоксильної, тим активнішою є ця амінокислота в реакції Майяра. Таким чином, γ-аміномасляна кислота вступає в реакцію краще, ніж α-аміномасляна, а лізин (за рахунок додаткової ε-аміногрупи) – краще, ніж ізолейцин. Якщо утворення коричневих пігментів для харчових продуктів є небажаним, можна інгібувати реакції, наприклад, значним зниженням вологості (для сухих продуктів), зниженням концентрації цукру (розведенням), рН і температури (для рідких продуктів). Можна видалити один з компонентів субстрату (зазвичай, цукор). Наприклад, в отриманні яєчного порошку, щоб не допустити появи запаху, перед висушуванням додають глюкозооксидазу, що призводить до руйнування D-глюкози і утворення D-глюконової кислоти Для запобігання потемнінню риби, що містить значні кількості рибози, додають бактерії Lactobacillus pentoaceticum, що мають, D-рибозну оксидазну активність. Щоб затримати небажані зміни, використовують сполуки, що легко з'єднуються з карбонільними сполуками, наприклад, пероксид водню, сірчисту кислоту. В хімічному інгібуванні реакції Майяра крім Н2SО3 і Н2О2, використовують також NаНSО4 та SO2. Використання сульфур(ІV)оксиду захищає від потемніння, але не оберігає продукти від втрати амінокислот (наприклад, лізину). Таким чином, МУ, з одного боку, знижує харчову цінність готового продукту внаслідок втрати цінних поживних речовин, з іншою – покращує органолептичні показники готових виробів, тож стосовно реакції Майяра можна зробити такі основні висновки: – утворення меланоїдинових пігментів може бути бажаним або небажаним, так само як і розвиток запаху – в залежності від виду продукту; – процес МУ може супроводжуватись втратою незамінних амінокислот тобто втратою поживної цінності продукту; – деякі продукти реакції Майяра можуть бути мутагенними (в реакції D-глюкози і D-фруктози з L-лізином або L-глутаміновою кислотою); – продукти реакцій карамелізації і МУ, утворення ароматичних компонентів, що супроводжують ці реакції, мають велике значення у багатьох харчових виробництвах для отримання продуктів з гарним кольором і характерним ароматом (хлібопечення, виробництво безалкогольних напоїв і пива, кондитерських виробів та ін.); у інших випадках (наприклад, під час кислотного способу отримання глюкози) утворення таких продуктів характеризується як недолік, оскільки погіршує якість отримуваних сиропів і призводить до певної втрати важливих компонентів сировини, що переробляється;. – проміжні продукти реакції Майяра мають антиокиснювальну активність; – під час реакції Майяра, в результаті якої скорочується вміст амінокислот, утворюються продукти, які утрудняють засвоєння білків. |