Die Maillard-Reaktion, auch bekannt als Carbonyl-Ammoniak-Reaktion oder nicht-enzymatische Bräunungsreaktion, ist eine Reaktion, die zwischen Aminoverbindungen und Carbonylverbindungen abläuft und eine der Hauptquellen für die Erzeugung von Lebensmittelaromen ist.

Die Maillard-Reaktion gilt als eine der wichtigsten chemischen Reaktionen, die bei der Lebensmittelverarbeitung ablaufen. Sie beeinflusst die Qualitätsmerkmale der Lebensmittel wie Farbe, Geschmack, Nährwert und die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Lebensmittelzutaten.

Melard-Reaktionsprodukte (hauptsächlich Melanoidine, reduzierte Ketone und heterozyklische Verbindungen, die N, S und O enthalten) sind die Hauptquelle für den Geschmack von Fleischprodukten, und die antioxidativen Eigenschaften von Melard-Reaktionsprodukten (MRP), die als Ersatz für phenolische Antioxidantien in Lebensmitteln verwendet werden, ziehen immer mehr Aufmerksamkeit auf sich.

Mechanismus der Maillard-Reaktion

Die Maillard-Reaktion ist eine nicht-enzymatische Bräunungsreaktion, die hauptsächlich eine komplexe Reaktion zwischen Carbonylverbindungen (insbesondere reduzierenden Zuckern) und Aminoverbindungen (einschließlich Aminen, Aminosäuren, Peptiden, Proteinen usw.) ist. Die Lebensmittelindustrie nutzt die Maillard-Reaktion, seit die Menschen mit dem Grillen von Lebensmitteln begonnen haben. Die Maillard-Reaktion ist nicht nur für die Herstellung traditioneller Lebensmittel von Bedeutung, sondern auch für die moderne Lebensmittelindustrie, z. B. für Backwaren, Kaffee usw. Die Maillard-Reaktion verleiht Lebensmitteln einen köstlichen Geschmack und eine attraktive Farbe.

Nach Ansicht des Lebensmittelchemikers HODGE lässt sich der Prozess der Maillard-Reaktion in drei Phasen unterteilen: Anfangs-, Zwischen- und Endphase, von denen jede in mehrere Reaktionen unterteilt werden kann. Es handelt sich um eine komplexe Reaktion mit zahlreichen Kreuzreaktionen und Zersetzungsreaktionen, bei der eine Reihe aromatischer Verbindungen entstehen (darunter Ketone, Aldehyde, Alkohole, Furane und ihre Derivate, Pyrrole, Pyridine, Pyrazine, Thiophene, Thiazole, Umizole, Yelzoline und Sulfide) HJ. Dazu gehören die heterocyclischen Verbindungen (S- und N-Verbindungen von Pyrrolen, Furanen, Thiophenen, Thiazolinen und Pyrazinen), die Thiolverbindungen, die reduzierenden Ketone und die schließlich hergestellten analogen schwarzen Kristalle.

Faktoren, die die Melad-Reaktion beeinflussen

Die Reihe chemischer Reaktionen, die während der Verarbeitung und Lagerung von Lebensmitteln zwischen reduzierenden Zuckern und Aminosäuren ablaufen, wird als Maillard-Reaktion bezeichnet. Die wichtigsten Faktoren, die das Ausmaß der Maillard-Reaktion beeinflussen, sind die Temperatur und die Dauer der Verarbeitungsbedingungen sowie der pH-Wert, die Wasseraktivität und die Art und der Anteil der Reaktionspartner.

Allerdings können sich die Reaktanten je nach verarbeiteten Lebensmitteln und Rohstoffen verändern. Das Verständnis des Einflusses dieser Faktoren auf die Maillard-Reaktion hilft uns bei der Kontrolle der Bräunung von Lebensmitteln und ist von großer praktischer Bedeutung für die Lebensmittelindustrie.

1) Reaktionssubstrat

Bei der Maillard-Reaktion sind die an der Reaktion beteiligten Zucker hauptsächlich reduzierende Zucker, die Disaccharide, Pentosen und Hexosen sein können. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist Pentose > Hexose > Hexanon > Disaccharid. Der am schnellsten reagierende und am besten schmeckende Hundertstelzucker ist die Ribose, die jedoch teuer und schwer zu beschaffen ist.

In Anbetracht des Preises der Rohstoffe werden in der Regel Glucose und Xylose verwendet, wobei die Maillard-Reaktion je nach den an der Reaktion beteiligten Zuckern unterschiedliche Geschmacksrichtungen und Konzentrationen der Produkte aufweist. Unter ihnen ist die Reaktion von Xylose die beste.

Die Art und die Konzentration der Aminosäuren haben ebenfalls einen sehr wichtigen Einfluss auf die Art und den Wert des Geschmacks des Reaktionsprodukts, und verschiedene Arten von Aminosäuren können bei der Maillard-Reaktion verschiedene Geschmacksstoffe erzeugen. Unter ihnen haben schwefelhaltige Aminosäuren einen sehr großen Einfluss auf die Bildung des Fleischgeschmacks bei der Melaminreaktion.

Da Cystein in der Praxis schwer löslich ist, werden in der Regel Cysteinsalze (hauptsächlich Cysteinhydrochlorid) verwendet. Bestimmte andere Aminosäuren sind ebenfalls unentbehrlich für die Bildung von Geschmack in der Maillard-Reaktion, sie spielen eine sehr wichtige Rolle bei der Verbesserung der geschmacklichen Eigenschaften des Produkts, die die Maillard-Reaktion zu einem perfekten und weicheren Fleischgeschmack verhelfen kann.

2) Temperatur

Maillard-Reaktion wird stark von der Temperatur beeinflusst, jede 10℃ Änderung in der Temperatur, die Bräunungsrate wird 3~5 mal anders sein, so dass die Lebensmittel, die leicht zu bräunen ist, sollte bei niedriger Temperatur gelagert werden. Die Temperatur wirkt sich nicht nur auf die Geschwindigkeit der Reaktion aus, sondern auch auf das Aroma des Produkts, die Temperatur ist anders, das resultierende Aroma ist auch anders.

Einige Wissenschaftler haben festgestellt, dass mit der Reaktionstemperatur steigt, Maillard-Reaktion Aroma Material Generation erhöht. Bei der Herstellung von Fleischgeschmack Geschmack Reaktionstemperatur ist in der Regel nicht mehr als 180 ℃, um mehr Fleischgeschmack Substanzen zu erhalten, und eine angemessene Kontrolle der Bildung von Sauce Geschmack, Reaktionstemperatur von 115 ℃ ist angemessen.

3) pH-Wert und Wasseraktivität

Innerhalb eines bestimmten Bereichs sind die Geschwindigkeit der Maillard-Bräunungsreaktion, die Wasseraktivität und der pH-Wert positiv korreliert. Unter alkalischen Bedingungen lassen sich leicht stickstoffhaltige flüchtige Stoffe (z. B. Pyrazin) erzeugen; in der Regel nicht mehr als 8, weil der pH-Wert über 8 liegt, die Reaktion schneller verläuft und schwer zu kontrollieren ist, der Aminostickstoff ebenfalls deutlich reduziert ist und die Bildung von Geschmacksstoffen ebenfalls relativ schlecht ist.

Maillard-Reaktion Farbbildung von pH>7,0, die Produktion von Fleisch Geschmack pH-Wert zwischen 5,0 und 5,5, und je höher der pH-Wert, desto mehr Aroma-Stoffe produziert, und mit dem unterschiedlichen pH-Wert, die Komponenten der Aromastoffe produziert sind auch anders.

Die Maillard-Reaktion läuft am leichtesten in Lebensmitteln mit mäßiger Wasseraktivität ab. Wenn die Maillard-Reaktion zur Herstellung von Fleischaroma verwendet wird, ist eine Wasseraktivität von 0,65 bis 0,75 am besten geeignet, und die Reaktion verläuft langsam, wenn die Wasseraktivität weniger als 0,30 oder mehr als 0,75 beträgt.

4) Reaktionszeit

Die Reaktionszeit hat einen erheblichen Einfluss auf die Farbe des Maillard-Reaktionsprodukts und die Bildung von Geschmacksstoffen. Eine zu kurze Zeit kann dazu führen, dass die Reaktion nicht vollständig abläuft und der resultierende Geschmack nicht dicht und reichhaltig ist; eine zu lange Zeit kann dazu führen, dass die Reaktion zu stark ausfällt, was zu einem verbrannten Geschmack und einigen krebserregenden Substanzen führt.

Auswirkungen der Maillard-Reaktion auf die Lebensmittelverarbeitung

Die Maillard-Reaktion erregte erstmals Aufmerksamkeit durch die Reaktion von Glukose und Glycin zur Erzeugung brauner Substanzen, und die durch die Reaktion entstehenden braunen Substanzen sind eine der wichtigsten Quellen für Lebensmittelfarbe.

Ein wesentlicher Teil der goldgelben Substanz auf der Oberfläche von Backwaren wie Brot, Gebäck und Bohnenkaffee entsteht durch die Maillard-Reaktion. Dies ist, was wir erwarten, aber die Farbe durch die MailIard-Reaktion in der Nahrung gibt es keine Notwendigkeit, wie in der Molkerei Sterilisation, manchmal unsachgemäße Sterilisation, durch die Vergilbung von Milchprodukten ist die Maillard-Reaktion verursacht.

Daher ist es bei der Verarbeitung von Lebensmitteln notwendig, die Reaktionsbedingungen zu kontrollieren, damit die Reaktion in die Richtung der Erwartungen der Menschen geht.

(1) Die Auswirkungen der Maillard-Reaktion auf den Geschmack und die Farbe von Lebensmitteln

Bei längerer Lagerung von Lebensmitteln oder deren Erhitzung bei hohen Temperaturen entsteht als Endprodukt der Maillard-Reaktion ein melaninähnliches braunes Pigment.

Es gibt viele Lebensmittel, die Melanoidine enthalten, z. B. Sojasauce, Sojabohnen, Brot, gegrilltes Fleisch, gegrillter Fisch, gegrillte Brotscheiben, gebratene Erdnüsse und Kaffee. Diese Lebensmittel werden so verarbeitet, dass sie eine sehr attraktive goldgelbe oder dunkelbraune Farbe erhalten, die das Interesse der Menschen wecken und den sensorischen Wert der Lebensmittel erhöhen kann.

Da jedoch die meisten der für die Bildung von Aromastoffen erforderlichen Stoffe aus den Nährstoffen in den Lebensmitteln stammen, wie z. B. Zucker, Proteine, Fette und Nukleinsäuren, Vitamine usw., ist es aus ernährungswissenschaftlicher Sicht und unter bestimmten technologischen Gesichtspunkten ungünstig, die Maillard-Reaktion, die bei der Lagerung und Verarbeitung von Lebensmitteln auftritt, und die Bildung von Aromastoffen zu berücksichtigen.

Darüber hinaus beeinträchtigt die Bräunung in gewissem Maße die sensorische Qualität einiger Produkte (z. B. Milch und Milcherzeugnisse), da sie dazu führt, dass weiße Produkte ihre Farbe verändern und helle Produkte dunkler werden.

(2) Auswirkungen der Maillard-Reaktion auf die ernährungsphysiologischen Eigenschaften von Lebensmitteln

Die Bräunung von Lebensmitteln kann zu einer unerwünschten Verringerung des Nährwerts von Lebensmitteln führen. Dies ist zum einen auf die Beteiligung von Chlorogensäure und reduzierenden Zuckern an der Maillard-Reaktion zurückzuführen, die zum Verlust von Aminosäuren und reduzierenden Zuckern führen kann. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Wirksamkeit der Mineralstoffe in den Lebensmitteln ebenfalls abnimmt, sobald die Maillard-Reaktion stattfindet.

3) Auswirkungen der Maillard-Reaktion auf Proteine in Lebensmitteln

Die kovalenten Protein-Monosaccharid-Verbindungen, die durch die Kondensation von Proteinen und Zuckern mit Hilfe von Carbonylammonium entstehen, haben bessere funktionelle Eigenschaften als die ursprünglichen Proteine, wie z. B. eine bessere Emulgierung, Löslichkeit und antimikrobielle Eigenschaften. Dies erweitert die Möglichkeiten für den Einsatz von Proteinen in Lebensmitteln und pharmazeutischen Anwendungen.

Allerdings mindert die Maillard-Reaktion auch den Nährwert einiger Proteine und hemmt die Trypsinaktivität. Für Getreideprodukte, Maillard-Reaktion wird zweifellos machen seine Protein-Biomasse Preis niedriger ist. Einige Wissenschaftler haben bestätigt, dass 200 ℃ Backen Gebäck 15min, sein Protein PER-Wert von 3,6 vor dem Backen auf 2,4, wenn weiterhin bei 130 ℃ für 1h backen, wird weiter auf 0,8 reduziert werden, die durch die Verringerung von Lysin verursacht wird.

4) Schädliche Stoffe und Auswirkungen der Maillard-Reaktion

Acrylamid und AGEs entstehen bei der Verarbeitung von Lebensmitteln wie Braten und Backen usw. Acrylamid ist ein chemischer Rohstoff, der bei der Herstellung von Kunststoffen verwendet wird. Er kann Nervenschäden verursachen und ist ein bekanntes Karzinogen, so dass das Problem des Acrylamids in Lebensmitteln weltweit Aufmerksamkeit erregt hat.

Die Maillard-Reaktion im Endstadium der Proteinvernetzung, die Erzeugung von Glykosylierungsendprodukten (AGEs), ist ebenfalls äußerst schädlich für die menschliche Gesundheit. Nationale und internationale Forschungen haben bestätigt, dass AGEs an Alterung, Atherosklerose, Nephropathie und Diabetes sowie anderen Krankheiten, die im Entwicklungsprozess auftreten, beteiligt sind.

Bei der Lebensmittelverarbeitung entsteht auch Brenztraubensäurealdehyd, dem von Medizinern eine mögliche Rolle bei der Auslösung von Mutationen im Organismus zugeschrieben wird, aber Brenztraubensäurealdehyd ist nur ein Zwischenprodukt der Reaktion, das sehr reaktiv ist und schnell mit anderen Stoffen reagiert. Im Allgemeinen ist Brenztraubensäurealdehyd bei der Reaktion von Vorteil, und es sollte so weit wie möglich kontrolliert werden, um die Reaktion in eine günstige Richtung zu lenken, seine Toxizität zu verringern und seine Anreicherung zu verhindern.

Maillard-Reaktion

Rationelle Kontrolle in der Lebensmittelverarbeitung

Die Maillard-Reaktion ist bei der Lebensmittelverarbeitung und der Langzeitlagerung von Lebensmitteln weit verbreitet und eine der wichtigsten Quellen für die Erzeugung von Lebensmittelaromen. Bei der Herstellung von Lebensmitteln sollte die Maillard-Reaktion entsprechend den verschiedenen Verarbeitungszwecken und spezifischen Prozessbedingungen rationell gesteuert werden.

(1) Kontrolle der Maillard-Reaktion bei der Herstellung von Obst- und Gemüsegetränken

Bei der Verarbeitung und Herstellung von Obst- und Gemüsegetränken führt die Enzymbräunung oft zu einer Verschlechterung der Produktqualität, obwohl die Bräunung von Obst und Gemüse im Allgemeinen der Hauptgrund für die Enzymbräunung ist, aber für Zitrusfrüchte und Gemüse, aufgrund der höheren Menge an stickstoffhaltigen Substanzen, ist es auch oft leicht, die Maillard-Reaktion auftreten und führen zu der Bräunung der Produktion, die Produktion der Produktion der Konzentration der PH-und der Zuckerlösung sollte beachtet werden.

Bei der Verarbeitung und Herstellung von Obst- und Gemüsegetränken sollte der PH-Wert so weit wie möglich gesenkt werden, um die Geschwindigkeit der Maillard-Reaktion zu verlangsamen und einen normalen Geschmack zu gewährleisten. Bei der Herstellung von Obst- und Gemüsegetränken wird die Konzentration des ursprünglichen Sirups auf 30% bis 50% kontrolliert, um die am besten geeignete Melad-Reaktion zu erreichen.

(2) Kontrolle der Maillard-Reaktion bei der Herstellung von Molkereiprodukten

Milch und Milchprodukte in der Verarbeitung von Casein terminalen Aminosäuren durch eine Lysin-Amino und Laktose (oder andere reduzierende Zucker) zu erzeugen Glucosamin, und dann Amadori Umlagerung, Spaltung, Dehydratisierung und andere Prozesse zu erzeugen braune Substanzen. Milch und Milchprodukte bräunen, Geschmack und Aussehen verschlechtern sich, die physikalischen Eigenschaften verringern sich.

Da bei der Bräunung große Mengen an Kohlendioxid entstehen, tritt das Phänomen der "Dosenausdehnung" auf, wenn Milchpulver und Kondensmilch in verschlossener Lagerung eine stärkere Bräunung erfahren.

Zu den Methoden zur Kontrolle der Bräunung von Milch und Milcherzeugnissen gehören: Kontrolle der Temperatur, Verwendung von Zuckern mit niedrigem Gehalt an reduzierenden Zuckern, Auswahl geeigneter Stabilisatoren, Kontrolle des pH-Werts der Rohmilch, Kontrolle des Wassergehalts des Fertigerzeugnisses und Zugabe von Hemmstoffen.

3) Kontrolle der Maillard-Reaktion während des Kochvorgangs

Beim Backen, Braten, Sautieren und anderen Kochmethoden führen hohe Temperaturen und langes Erhitzen zur Bildung von Mamard-Reaktionsprodukten wie Acrylamid und AGEs.

Acrylamid stammt hauptsächlich aus gebratenen oder gebackenen stärkehaltigen Lebensmitteln, und einige Wissenschaftler haben nachgewiesen, dass Asparagin eine wichtige Vorstufe für die Bildung von Acrylamid ist. Das Ausmaß der Maillard-Reaktion während des Kochens wird durch die Art und Menge der Zucker und Aminosäuren im Rohmaterial beeinflusst und hängt auch mit dem Kochverfahren zusammen.

Dies betrifft die Handhabung des Feuers, die Menge der Brühe, die Platzierung der Gewürze und die Verwendung von Wärmeträgern. Im Kochprozess, um das Kochen Heiztemperatur und Heizzeit zu steuern, die Regulierung der Gehalt an Aminoverbindungen und Carbonylverbindungen, eine vernünftige Wahl der Kochmethoden, um die Produktion von Acrylamid und AGEs zu verhindern, um die Bildung von guter Farbe und Aroma der Gerichte zu fördern.

Anwendung von Melad bei der Verarbeitung und Lagerung von Lebensmitteln

1. Antioxidative Eigenschaften von MRP

Seit den 1980er Jahren hat die Erforschung der antioxidativen Eigenschaften von MRP allmählich die Aufmerksamkeit der Forscher auf sich gezogen und ist zu einem beliebten Thema in den Bereichen Lebensmittelernährung und Lebensmittelchemie geworden. Die Verwendung von Antioxidantien wie BHA, BHT, TBHQ usw., die in der Lebensmittelindustrie weit verbreitet sind, wurde in Europa und den Vereinigten Staaten wegen ihrer möglichen Karzinogenität verboten.

MRPS ist eine Klasse von Stoffen, die bei der Verarbeitung und Lagerung von Lebensmitteln entstehen und als natürlich angesehen werden können und die voraussichtlich die nächste Generation natürlicher und ungiftiger Antioxidantien sein werden.

Maillard-Reaktion Produkte (Maillard-Reaktion Produkte, MRPs) in der Klasse der schwarzen Essenz, reduzierte Ketone und eine Reihe von Stickstoff-, Schwefel-haltigen flüchtigen heterozyklischen Verbindungen, diese Stoffe haben eine gewisse antioxidative Eigenschaften, und ihre antioxidativen Eigenschaften verwendet werden, um phenolische Lebensmittel Antioxidantien zu ersetzen, wird allmählich die Aufmerksamkeit der Menschen.

Die antioxidative Kraft einiger dieser Stoffe ist sogar mit der von Antioxidantien vergleichbar, die üblicherweise in Lebensmitteln verwendet werden. Großmolekulare Substanzen im Endstadium der Reaktion, wie das Melanotropin-Releasing-Hormon, gelten als die wichtigsten Antioxidantien in MRP.

2. die Anwendung der Maillard-Reaktion bei der Herstellung von Aromen

①Entwicklung des heimischen Geschmacks

Die chinesische Industrie für Fleischaromen begann erst spät mit dem Aufkommen der Instantnudelindustrie. Die frühesten Methoden zur Herstellung von Aromen sind rudimentär, aber sie haben den Produktionsprozess der traditionellen chinesischen Fleischküche gut aufgenommen.

Die aktuelle inländische Geschmack Unternehmen und Forschungseinrichtungen sind auf die thermische Reaktion von Fleisch Geschmack Forschung und Entwicklung und Anwendung der wichtigsten Anwendung der thermischen Reaktion Geschmack Rohstoffe wie Protein-Stickstoff-Quelle, Kohlenhydrat-Kohlenstoff-Quelle für die enzymatische Hydrolyse, Kontrolle Hydrolyse Grad, in den relevanten Parametern durch die angemessene Anpassung und durch die thermische Reaktion Prozess, um realistische, reich gewürzt Fleischgeschmack. Diese Produkte haben einen guten Geschmack und ein reines Aroma und können die Lebensmittelverarbeitungsverfahren vereinfachen, was zur Senkung der Produktionskosten beiträgt.

In den letzten Jahren ist mit der Verbesserung des Konsumniveaus die Nachfrage nach Aromen in China gestiegen, und die chinesische Aromen- und Duftstoffproduktion als Ganzes weist einen Wachstumstrend auf, und es wird erwartet, dass diese rasche Entwicklungsdynamik noch lange anhalten wird.

② Entwicklungstrend bei ausländischen Aromen

Seit 1960, als das britische MoIrton die erste Maillard-Reaktion zur Herstellung von Fleischaromen patentierte, haben sich Fleischaromen rasch entwickelt und werden kommerziell produziert. Heute beträgt die jährliche Produktion von thermisch reagierten Fleischaromen in den Vereinigten Staaten und Europa mehr als 30.000 Tonnen und ist in flüssigen Suppen, festen Suppen, Snacks, Konserven, neuen Protein-Lebensmitteln, simulierten Fleischprodukten und anderen Lebensmitteln weit verbreitet.

In Europa und den Vereinigten Staaten, die Produktion von wärmebehandeltem Fleisch Aromen entfielen mehr als 65% der Gesamtmenge der Aromen. In den letzten Jahren fanden Forscher im In- und Ausland auch eine neue Aminosäure Rohstoff ein Hefeextrakt, Hefeextrakt statt Teil des Fleischextrakts, kann das produzierte Fleisch Geschmack Geschmack Aroma und Geschmack besser.

Schlussfolgerung

Die Erforschung und Anwendung der Maillard-Reaktion und ihrer Produkte ist in den letzten Jahren ein wichtiges und beliebtes Thema in den Bereichen Lebensmittelchemie und Aromachemie im In- und Ausland gewesen. Die Forschung zu Maillard-Produkten beschränkt sich nicht nur auf den Rohstoff für Aromen, sondern es werden auch immer mehr funktionelle Eigenschaften wie antioxidative, antimikrobielle und antimutagene Eigenschaften, Emulgierung, Verbesserung der Geschmacksveränderung von Lebensmitteln und der Einfluss von Bioaktivstoffen erforscht.

Da der Prozess der Maillard-Reaktion mit Dutzenden, Hunderten oder sogar Tausenden von Produkten recht komplex ist, gibt es noch viele Lücken, die weiter untersucht werden müssen. In den letzten Jahrzehnten, mit dem Fortschritt der Analyse, Detektionstechnologie und analytische Methoden, wie HPLC, GC, GC ~ MS, GC-O und andere fortschrittliche Forschung bedeutet, wird auf Maillard Produkt Trennung, Reinigung und Identifizierung angewendet werden.

Aufgrund der Vielfalt und Komplexität von Maillard-Produkten ist ein beträchtlicher Teil der Produkte für die Lebensmittelindustrie von Nutzen, aber natürlich können schädliche Komponenten nicht ausgeschlossen werden, weshalb die Reaktionsbedingungen in der zukünftigen Forschung so weit wie möglich kontrolliert werden sollten, damit die Reaktion in Richtung der Erwartungen der Menschen entwickelt werden kann. Es wird davon ausgegangen, dass die Anwendung der Maillard-Reaktion in der Trockenlebensmittelindustrie durch die eingehende Untersuchung des Reaktionsmechanismus und der Anwendung eine breitere Perspektive haben wird.