Реакция Майяра: Химия вкуса, цвета и аромата в термической обработке пищи кратко

Реакция Майяра — это сложный химический процесс, происходящий между аминокислотами и редуцирующими сахарами при нагревании. Она лежит в основе образования золотистой корочки на хлебе, поджаристой поверхности мяса и насыщенного аромата кофе. Впервые описанная Луи-Камилем Майяром в 1912 году, эта реакция стала фундаментом современной пищевой химии. В данной статье мы рассмотрим механизмы реакции, ее влияние на органолептические свойства продуктов, а также риски и способы контроля.

Реакция Майяра — это химическая реакция между аминокислотами и восстанавливающими сахарами , в результате которой образуются меланоидины — соединения, придающие поджаренной пище характерный вкус. В этой реакции участвуют обжаренные стейки, жареные пельмени, печенье и другие виды бисквитов, хлеб, поджаренный зефир, фалафель и многие другие продукты. Она названа в честь французского химика Луи Камиля Майяра , который впервые описал ее в 1912 году, пытаясь воспроизвести биологический синтез белка . Реакция представляет собой форму неферментативного потемнения , которая обычно быстро протекает при температуре от 140 до 165 °C (от 280 до 330 °F). Во многих рецептах требуется достаточно высокая температура духовки, чтобы обеспечить протекание реакции Майяра. При более высоких температурах карамелизация (потемнение сахара, отдельный процесс) и последующий пиролиз (окончательное разрушение, приводящее к подгоранию и появлению едких привкусов) становятся более выраженными.

Румяная корочка на пироге — это последствие реакции Майяра

Реактивная карбонильная группа сахара реагирует с нуклеофильной аминогруппой аминокислоты, образуя сложную смесь плохо изученных молекул, отвечающих за спектр ароматов и вкусов. Этот процесс ускоряется в щелочной среде (например, в щелочи , используемой для потемнения кренделей; см. щелочь в рулоне ), поскольку аминогруппы ( RNH+3→ RNH 2 ) депротонированы и, следовательно, обладают повышенной нуклеофильностью . Эта реакция лежит в основе многих рецептов, используемых в индустрии ароматизаторов . При высоких температурах может образовываться акриламид , канцероген , Этого можно избежать, нагревая при более низкой температуре, добавляя аспарагиназы или вводя углекислый газ.

В процессе приготовления пищи реакции Майяра могут образовывать сотни различных вкусовых соединений в зависимости от химических компонентов продукта, температуры, времени приготовления и наличия воздуха. Эти соединения, в свою очередь, часто распадаются, образуя еще больше вкусовых соединений. Специалисты по флейвору годами использовали реакцию Майяра для создания искусственных ароматизаторов, причем большинство патентов связано с производством ароматизаторов, похожих на мясные. По словам лауреата Нобелевской премии по химии Жана-Мари Лена, «реакция Майяра, безусловно, является самой распространенной химической реакцией в мире».

Один из начальных этапов реакции Майяра: превращение аспарагина в акриламид

В 1912 году Луи Камиль Майяр опубликовал статью, описывающую реакцию между аминокислотами и сахарами при повышенных температурах. В 1953 году химик Джон Э. Ходж из Министерства сельского хозяйства США установил механизм реакции Майяра.

6-Ацетил-2,3,4,5-тетрагидропиридин

2-Ацетилпирролин

Реакция Майяра отвечает за многие цвета и вкусы пищевых продуктов, такие как потемнение различных видов мяса при обжаривании на гриле, потемнение и вкус умами у жареного лука и обжарки кофе . Она способствует потемнению корочки выпечки , золотисто-коричневому цвету картофеля фри и других чипсов, потемнению солодового ячменя, содержащегося в солодовом виски и пиве, а также цвету и вкусу сухого и сгущенного молока , дульсе де лече , ириски , черного чеснока , шоколада , поджаренного зефира и жареного арахиса . [ требуется ссылка ]

6-Ацетил-2,3,4,5-тетрагидропиридин отвечает за привкус печенья или крекеров, присутствующий в хлебобулочных изделиях, таких как хлеб, попкорн и тортилья. Структурно родственное ему соединение 2-ацетил-1-пирролин имеет схожий запах и также встречается в природе без нагревания. Это соединение придает характерные запахи различным видам вареного риса и растению пандан ( Pandanus amaryllifolius ). Порог обоняния обоих соединений составляет менее 0,06 нанограмма на литр.

Жареная свинина, обжаренная с использованием реакции Майяра

Приготовление картофеля фри при высокой температуре может привести к образованию акриламида .

Реакции потемнения, возникающие при жарке или обжаривании мяса, сложны и происходят в основном за счет реакции Майяра с участием других химических реакций, включая разрушение тетрапиррольных колец мышечного белка миоглобина . Реакции Майяра также происходят в сухофруктах и при выдержке шампанского в бутылке .

Карамелизация — это совершенно другой процесс, нежели потемнение в результате реакции Майяра, хотя результаты этих двух процессов иногда схожи, как видно невооруженным глазом (и вкусовыми рецепторами). Карамелизация иногда может вызывать потемнение тех же продуктов, в которых происходит реакция Майяра, но эти два процесса различны. Оба процесса ускоряются нагреванием, но реакция Майяра включает аминокислоты, тогда как карамелизация — это пиролиз определенных сахаров.

При заготовке силоса избыточное тепло вызывает реакцию Майяра, что снижает количество энергии и белка, доступных животным, которые его едят.

В археологии процесс Майяра происходит при сохранении тел в торфяных болотах . Кислая среда торфа вызывает загар или потемнение кожи, а также может придать волосам рыжий или рыжеватую окраску. Химический механизм процесса тот же, что и при потемнении пищи, но он развивается медленно из-за кислотного воздействия болота на тело . Он обычно наблюдается на телах железного века и является результатом взаимодействия анаэробной, кислой и холодной (обычно 4 °C (39 °F)) сфагновой кислоты с полисахаридами .

Реакция Майяра также способствует сохранению палеокеанаром .

1. Карбонильная группа сахара реагирует с аминогруппой аминокислоты, образуя N-замещенный гликозиламин и воду.
2. Нестабильный гликозиламин подвергается перегруппировке Амадори , образуя кетозамины.
3. Известно несколько путей дальнейшего реагирования кетозаминов:
   • Производят две молекулы воды и редуктоны
   • Могут образовываться диацетил , пирувальдегид и другие короткоцепочечные продукты гидролитического расщепления.
   • Производят коричневые азотистые полимеры и меланоидины

Продукты Амадори с открытой цепью подвергаются дальнейшей дегидратации и дезаминированию с образованием дикарбонилов. Это важный промежуточный продукт.

Дикарбонилы реагируют с аминами, образуя альдегиды Штрекера посредством деградации Штрекера .

Акриламид , возможный канцероген для человека , может образовываться как побочный продукт реакции Майяра между восстанавливающими сахарами и аминокислотами, особенно аспарагином , которые присутствуют в большинстве пищевых продуктов.

Заключение

Реакция Майяра — это не просто кулинарный эффект, а мощный инструмент в руках технологов и поваров. Она позволяет усиливать вкусовые качества, придавать продуктам аппетитный вид и создавать уникальные ароматы. Однако важно помнить о балансе: чрезмерное образование продуктов реакции может привести к образованию нежелательных соединений, таких как акриламид. Понимание механизмов Майяровской реакции открывает путь к более безопасной и вкусной пище — как в домашней кухне, так и в промышленном производстве.