PHẢN ỨNG MAILLARD: CÁC GIAI ĐOẠN VÀ SỰ SUY GIẢM STRECKER - HÓA HỌC - 2026

Các phản ứng Maillard là tên được đặt cho một phản ứng hóa học giữa axit amin và đường giảm mà tối thực phẩm trong quá trình rang, nướng, rang và chiên. Các hợp chất màu nâu được hình thành chịu trách nhiệm về màu sắc và hương thơm của các sản phẩm như vỏ bánh mì, thịt quay, khoai tây chiên và bánh quy nướng.

Phản ứng được ưa thích bởi nhiệt (nhiệt độ từ 140 đến 165 ˚C), mặc dù nó cũng xảy ra với tốc độ chậm hơn, ở nhiệt độ phòng. Chính bác sĩ và nhà hóa học người Pháp Louis-Camille Maillard đã mô tả nó vào năm 1912.

Sự sậm màu xảy ra mà không có sự tác động của các enzym, cũng như quá trình caramen hóa; vì lý do này cả hai đều được gọi là phản ứng hóa nâu không enzym.

Tuy nhiên, chúng khác nhau ở chỗ chỉ có cacbohydrat được đun nóng trong quá trình caramen hóa, còn để phản ứng Maillard xảy ra thì cũng phải có mặt của protein hoặc axit amin.

Các giai đoạn của phản ứng

Mặc dù có vẻ dễ dàng đạt được màu vàng của thực phẩm thông qua các kỹ thuật nấu nướng, nhưng hóa học liên quan đến phản ứng Maillard rất phức tạp. Năm 1953, John Hodge đã công bố sơ đồ của phản ứng vẫn được chấp nhận.

Trong giai đoạn đầu, đường khử như glucose được ngưng tụ với hợp chất có chứa nhóm amin tự do, chẳng hạn như axit amin, để tạo ra sản phẩm bổ sung được chuyển thành glycosylamine được thay thế N.

Sau khi sắp xếp phân tử được gọi là sắp xếp lại Amadori, một phân tử của loại 1-amino-deoxy-2-ketose (còn được gọi là hợp chất của Amadori) sẽ thu được.

Khi hợp chất này được hình thành, có thể có hai tuyến phản ứng:

- Có thể xảy ra sự phân cắt hoặc phá vỡ các phân tử trong hợp chất cacbonyl thiếu nitơ, chẳng hạn như axetol, pyruvaldehyde, diacetyl.

- Có thể xảy ra tình trạng mất nước mạnh làm phát sinh các chất như furfural và dehydrofurfural. Những chất này được tạo ra bằng cách đun nóng và phân hủy cacbohydrat. Một số có vị đắng nhẹ và mùi thơm của đường cháy.

Suy thoái Stecker

Có một con đường phản ứng thứ ba: Suy thoái Strecker. Điều này bao gồm một sự mất nước vừa phải tạo ra các chất khử.

Khi các chất này phản ứng với các axit amin không thay đổi, chúng được chuyển thành các anđehit điển hình của các axit amin tham gia. Bằng phản ứng này, các sản phẩm như pyrazine được hình thành, mang lại mùi thơm đặc trưng cho khoai tây chiên.

Khi một axit amin can thiệp vào các quá trình này, phân tử sẽ bị mất theo quan điểm dinh dưỡng. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các axit amin thiết yếu, chẳng hạn như lysine.

Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng

Bản chất của các axit amin và carbohydrate của nguyên liệu thô

Ở trạng thái tự do, hầu hết tất cả các axit amin có một hành vi đồng nhất. Tuy nhiên, người ta đã chỉ ra rằng trong số các axit amin có trong chuỗi polypeptit, các axit amin cơ bản - đặc biệt là lysine - cho thấy khả năng phản ứng rất tốt.

Loại axit amin tham gia phản ứng quyết định hương vị tạo thành. Đường phải có tính khử (nghĩa là chúng phải có nhóm cacbonyl tự do và phản ứng với tư cách là chất cho điện tử).

Trong cacbohydrat, pentoses phản ứng mạnh hơn hexoses. Tức là, glucose ít phản ứng hơn fructose và ngược lại, hơn mannose. Ba hình lục giác này là một trong số ít phản ứng nhất; Tiếp theo là pentose, arabinose, xylose, và ribose, theo thứ tự phản ứng tăng dần.

Disaccharide, chẳng hạn như lactose hoặc maltose, thậm chí còn ít phản ứng hơn so với hexose. Sucrose, vì nó không có chức năng khử tự do nên không can thiệp vào phản ứng; Nó chỉ làm như vậy nếu nó có trong thực phẩm có tính axit và sau đó bị thủy phân thành glucose và fructose.

Nhiệt độ

Phản ứng có thể phát triển trong quá trình bảo quản ở nhiệt độ phòng. Vì lý do này, người ta coi nhiệt không phải là điều kiện tất yếu để nó xảy ra; tuy nhiên, nhiệt độ cao đẩy nhanh nó.

Vì lý do này, phản ứng xảy ra trên tất cả trong các hoạt động nấu, thanh trùng, khử trùng và khử nước.

Bằng cách tăng độ pH, cường độ tăng

Nếu pH tăng, cường độ của phản ứng cũng tăng theo. Tuy nhiên, độ pH từ 6 đến 8 được coi là thuận lợi nhất.

Sự giảm độ pH có thể làm giảm màu nâu trong quá trình khử nước, nhưng làm thay đổi một cách bất lợi các đặc điểm cảm quan.

Độ ẩm

Tốc độ của phản ứng Maillard có hoạt độ nước tối đa nằm trong khoảng từ 0,55 đến 0,75. Vì lý do này, thực phẩm khử nước là ổn định nhất, miễn là chúng được bảo quản tránh ẩm và ở nhiệt độ vừa phải.

Sự hiện diện của kim loại

Một số cation kim loại xúc tác nó, chẳng hạn như Cu ⁺² và Fe ⁺³ . Những chất khác như Mn ⁺² và Sn ⁺² ức chế phản ứng.

Tác động tiêu cực

Mặc dù phản ứng này thường được coi là mong muốn trong quá trình nấu nướng, nhưng nó có một nhược điểm từ quan điểm dinh dưỡng. Nếu thực phẩm có hàm lượng nước thấp và có mặt của đường khử và protein (như ngũ cốc hoặc sữa bột) được đun nóng, phản ứng Maillard sẽ dẫn đến mất axit amin.

Phản ứng mạnh nhất theo thứ tự giảm dần là lysine, arginine, tryptophan và histidine. Trong những trường hợp này, điều quan trọng là phải trì hoãn sự xuất hiện của phản ứng. Ngoại trừ arginine, ba loại còn lại là các axit amin thiết yếu; nghĩa là chúng phải được cung cấp bởi thức ăn.

Nếu một số lượng lớn các axit amin trong protein được tìm thấy gắn với bã đường do phản ứng Maillard, thì cơ thể sẽ không thể sử dụng các axit amin đó. Các enzym phân giải protein của ruột sẽ không thể thủy phân chúng.

Một nhược điểm khác được lưu ý là ở nhiệt độ cao, một chất có khả năng gây ung thư như acrylamide có thể được hình thành.

Thực phẩm có đặc điểm cảm quan là sản phẩm của phản ứng Maillard

Tùy thuộc vào nồng độ melanoidin, màu sắc có thể thay đổi từ vàng sang nâu hoặc thậm chí đen trong các loại thực phẩm sau:

- Rang.

- Hành phi.

- Cà phê và ca cao rang.

- Đồ nướng như bánh mì, bánh quy và bánh ngọt.

- Khoai tây chiên.

- Rượu whisky mạch nha hoặc bia.

- Sữa bột hoặc sữa đặc.

- Caramen.

- Đậu phộng rang.

Người giới thiệu

1. Alais, C., Linden, G., Mariné Font, A. và Vidal Carou, M. (1990). Hóa sinh của thực phẩm.
2. Ames, J. (1998). Các ứng dụng của phản ứng Maillard trong công nghiệp thực phẩm. Hóa thực phẩm.
3. Cheftel, J., Cheftel, H., Besançon, P. và Desnuelle, P. (1992). Giới thiệu à la biochimie et à la technologie des alimentants.
4. Helmenstine AM "Phản ứng Maillard: Hóa chất làm nâu thực phẩm" (tháng 6 năm 2017) trong: ThoughtCo: Science. Được lấy vào ngày 22 tháng 3 năm 2018 từ Thought.Co: thinkco.com.
5. Larrañaga Coll, I. (2010). Kiểm soát và vệ sinh thực phẩm.
6. Phản ứng Maillard. (2018) Được lấy vào ngày 22 tháng 3 năm 2018, từ Wikipedia
7. Tamanna, N. và Mahmood, N. (2015). Chế biến thực phẩm và các sản phẩm phản ứng với Maillard: Ảnh hưởng đến sức khỏe và dinh dưỡng của con người. Tạp chí Khoa học Thực phẩm Quốc tế.