Меланоидинообразование

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.

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 реакцией карамелизации и меланоидинообразования.

При термическом воздействии аромат образуется вследствие расщепления аминокислот по Штрекеру, происходит процесс окислительного дезаминирования и декарбоксилирования 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:

Ø растворимы в воде;

Ø являются ненасыщенными соединениями;

Ø 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.

Считается весьма перспективным использование меланоидиновых препаратов для имитации цвета, вкуса и запаха жареных продуктов, так как это позволяет исключить процесс жарки.

Изучение реакции меланоидинообразования позволило улучшить технологический процесс производства некоторых пищевых продуктов. Так, для улучшения вкусовых свойств пива вместо жженого солода рекомендуется применять препарат из солодовых ростков.

Доказано, что карбонильные соединения, образующиеся при окислении липидов, взаимодействуют с аминоруппами протеидов (разновидность реакции Майара). При этом образуются соединения, устойчивые к действию ферментов. Следовательно, окисленные липиды снижают биологическую и пищевую ценность белков.