Что касается интенсивности образования цветности

С₁₂Н₂₂О₁₁ - 2Н₂О = С₁₂Н₁₈О₉ карамелан

3С₁₂Н₂₂О₁₁ - 8Н₂О = С₃₆Н₅₀О₂₅ карамелен

2С₁₂Н₂₂О₁₁ - 7Н₂О = С₂₄Н₃₀О₁₅ карамелин

Кармелан и кармелен - порошки горького вкуса, хорошо растворим в воде, кармелан – жёлтого, кармелен – коричневого цвета. Карамелин растворяется в воде при кипячении, образуя коллоидный опалесцирующий раствор.

Если нагревать глюкозу, то образуются те же продукты. Сухой нагрев фруктозы даёт только кармелан.

В реальной технологической практике разделение на такие стадии чисто условное.

В кулинарной практике часто высокой температуре подвергаются растворы сахарозы различной концентрации. При нагревании растворов сахаров невысокой концентрации (10-30%) легко образуется оксиметилфурфурол, а если растворы с высокой концентрацией (70-80%), он образуется с трудом. Но при их нагреве до 120⁰С небольшая часть сахаров подвергается инверсии. Образующаяся при этом глюкоза и фруктоза быстро разрушается с образованием кислот, которые катализируют дальнейшее разрушение сахарозы и образование альдегидов. Продукты полимеризации альдегидов обуславливают окрашивание растворов, которое усиливается с повышением температуры, далее появляются в незначительных количествах продукты глубокого изменения сахаров.

Эти продукты образуются при изготовлении карамели, они ухудшают её вкус, повышают её цветность и гигроскопичность. Однако продукты инверсии при варке карамели положительно влияют на ее устойчивость против кристаллизации.

В кулинарной практике типичным примером карамелизации сахарозы является приготовление жжёного сахара.

В процессе производства кулинарных и кондитерских изделий с использованием сахара, все перечисленные изменения могут протекать одновременно, а конечный продукт может представлять собой смесь веществ. Состав этой смеси зависит от многих факторов.

Для протекания реакции меланоидинообразования необходимо присутствие редуцирующих сахаров (альдозы, которые теряют воду и превращаются в N – замещенный глюкозиламин) и аминной группы аминокислоты, полипептидов и белков.

Реакция меланоидинообразования происходит в процессе хранения продуктов, ускоряется при повышении температуры и проявляется при пастеризации, варке, дегидратации. Неэнзиматическое побурение наблюдается в процессе хранения соков, сухофруктов, сгущенного молока, яичного порошка, сухого молока и т.д. Потемнение цвета и появление нежелательного вкуса и запаха продукта расценивается как потеря пищевой ценности. В некоторых случаях этот процесс положителен, например, появление корки при выпечке хлебобулочных изделий, специфический вкус и запах жареного мяса и картофеля и др.

Реакция меланоидинообразования в общем виде – это реакция термической конденсации углеводов и белков, а меланоидины – это гетерогенная группа высокомолекулярных соединений, образование которых сопровождается накоплением в пищевой системе продуктов деструкции углеводов, аминокислот и остатков их совместного взаимодействия.

Меланоидинообразование – это многоступенчатая реакция, в которой одновременно принимает участие много веществ. Поэтому определение конечных продуктов в полном составе невозможно, а разделение процесса на стадии является чисто условным. Реакция впервые была описана в 1912 году Майаром и была названа в его честь.

Начальным этапом меланоидинообразования является образование сахароаминных комплексов в результате сахароаминной конденсации и их преобразование.

Сахароаминная конденсация (взаимодействие сахаров с аминокислотами с образованием N-гликозидов) – обратимая реакция, которая протекает при соотношении сахара и свободных аминогрупп 1:1.

Н-С-ОН Н-С-NНR Н-С=NR

Н-С-ОН -Н₂О Н-С-ОН Н-С-ОН

ОН-С-Н О + HNHR ОН-С-Н О ОН-С-Н

Н-С-ОН Н-С-ОН Н-С-ОН

Н-С Н-С Н-С-ОН

СН₂ОН СН₂ОН СН₂ОН

Енаминол – форма N-гликозида - далее может реагировать в двух направлениях. Первое - перегруппировка Амадори. В процессе нагревания или длительного хранения в N-гликозиде енольный водород самопроизвольно перемещается к атому углерода с образованием двойной связи и образуется енольная форма 1-амино-1-дезокси-2-кетозы. Вначале образуется 2,3-единол, а после отщепления амина – α-, β-дикарбонильные соединения и редуктоны. Реакционноспособные α- и β-ненасыщенные кетоны могут либо полимеризоваться в высокомолекулярные коричневые меланоидины, либо расщепляться на простые летучие ароматообразующие вещества, которые или образуют вкусоароматический комплекс, или вторично вступают в реакцию с аминами до образования меланоидинов.

Второе направление реакции – образование дезоксиозонов через элиминирование гидроксильных групп у третьего углеродного атома.

Дезоксиозоны при отщеплении воды замыкаются в кольцо с образованием фурфурола и 5- оксиметилфурфурола.

Одновременно в процессе расщепления аминного компонента появляются вещества, участвующие в образовании аромата.

На течение реакции влияет как концентрация компонентов, так и сами компоненты. Наиболее интенсивно течение реакции в присутствии глюкозы, менее – полисахаридов. Это же относится и к аминной фракции. Известно, что концентрация NH₂ –группы в белках невелика, так как они в основном участвуют в образовании полипептидных цепей. Поэтому присутствие свободных аминокислот, пептидов, низкомолекулярных белков активизируют ход сахароаминной конденсации.

На второй стадии, когда появляется тёмная окраска, происходит обезвоживание и распад сахарного остатка указанного комплекса с образованием фурфурола, альдегидов, муравьиной кислоты. Это промежуточные продукты. Большая часть реакций на этом этапе касается сахарного компонента, то есть существует определенная связь между реаукцией карамелизации и меланоидинообразования.

При термическом воздействии аромат образуется вследствие расщеплеия аминокислот по Штрекеру, происходит процесс окислительного дезаминирования и декарбоксилированя аминокислот в альдегиды или кетоны, содержащий на один атом углерода меньше, чем исходная аминокислота. Альдегиды являются эффективными ароматообразующими веществами

На конечной стадии реакции меланоидинообразования наблюдается сложное сочетание различных реакций. В результате полимеризации, конденсации образуются растворимые и нерастворимые красящие вещества не установленной структуры – меланоидины. Они имеют интенсивную коричневую окраску и дают растворы, сильно флуоресцирующие в ультрафиолетовом свете.

На скорость образования меланоидинов оказывает влияние температура, реакция среды, содержание влаги в растворе, вида сахара и аминокислот.

При температурах до 100⁰С реакция меланоидинообразования протекает медленно. На ход реакции оказывает влияние присутствие водородных ионов, они тормозят эту реакцию, при рН=2,1 реакция не происходит.

Если редуцирующие сахара взаимодействуют с фосфатидами, то образуются меланофосфатиды (при жарке пирожков).

Свойства меланоидинов:

ã растворимы в воде;

ã являются ненасыщенными соединениями;

ã обладают специфичным запахом и вкусом.

Для предупреждения реакции меланоидинообразования используют соединения, легко связывающиеся с карбонильными группами - перекись водорода, серная кислота. Блокировка этих реакций может быть осуществлена путём устранения одного из взаимодействующих соединений, например глюкозы или добавления фермента глюкозооксидазы, что используется при производстве яичного порошка.

Чем интенсивнее темнеет продукт, тем ниже пищевая ценность его белкового компонента.

При этом теряется от 20 до 50% свободных аминокислот. Наиболее значительны потери аминокислот и сахаров при жарке мяса. Таким образом, меланоидинообразование снижает пищевую ценность готового продукта, а с другой стороны - улучшает органолептические показатели кулинарных изделий.