La reacción de Maillard, también conocida como reacción carbonilo-amoníaco o reacción de oscurecimiento no enzimática, es una reacción que se produce entre compuestos aminados y compuestos carbonílicos, y es una de las principales fuentes de producción de sabor de los alimentos.

La reacción de Maillard se considera una de las reacciones químicas más importantes que se producen durante el procesado de los alimentos. Afecta a las características de calidad de los alimentos, como el color, el sabor, el valor nutricional y las propiedades físico-químicas de los ingredientes alimentarios.

Los productos de reacción del melardo (principalmente melanoidinas, cetonas reducidas y compuestos heterocíclicos que contienen N, S y O) son la principal fuente de sabor de los productos cárnicos, y las propiedades antioxidantes de los productos de reacción del melardo (PRM), que se utilizan como sustitutos de los antioxidantes fenólicos alimentarios, atraen cada vez más atención.

Mecanismo de la reacción de Maillard

La reacción de Maillard es una reacción no enzimática de oscurecimiento, que es principalmente una reacción compleja entre compuestos carbonílicos (especialmente azúcares reductores) y compuestos aminados (incluyendo aminas, aminoácidos, péptidos, proteínas, etc.). La industria alimentaria lleva utilizando la reacción de Maillard desde que el ser humano empezó a asar alimentos a la parrilla.La reacción de Maillard no sólo es relevante para la producción de alimentos tradicionales, sino también para la industria alimentaria moderna, como los productos horneados, el café, etc.La reacción de Maillard proporciona a los alimentos un sabor delicioso y un color atractivo.

Según el químico alimentario HODGE, el proceso de la reacción de Maillard puede dividirse en tres etapas: inicial, intermedia y final, cada una de las cuales puede subdividirse en varias reacciones. Se trata de una reacción compleja, que incluye numerosas reacciones cruzadas y de descomposición, produciendo una serie de compuestos aromáticos (incluidas cetonas, aldehídos, alcoholes, furanos y sus derivados, pirroles, piridinas, pirazinas, tiofenos, tiazoles, umizoles, yelzolinas y sulfuros) HJ. Entre ellos se encuentran los compuestos heterocíclicos (compuestos S y N de pirroles, furanos, tiofenos, tiazolinas y pirazinas), los compuestos tiólicos, las cetonas reductoras y los cristales negros análogos finalmente producidos.

Factores que afectan a la reacción Melad

La serie de reacciones químicas que se producen entre los azúcares reductores y los aminoácidos durante el procesado y almacenamiento de los alimentos se conoce como reacción de Maillard. Los principales factores que afectan al alcance de la reacción de Maillard son la temperatura y el tiempo de las condiciones de procesado, así como el pH, la actividad del agua y el tipo y proporción de los reactivos.

Sin embargo, los reactivos pueden alterarse en función del alimento y la materia prima procesados. Comprender la influencia de estos factores en la reacción de Maillard nos ayuda a controlar el pardeamiento de los alimentos y tiene una gran importancia práctica para la industria alimentaria.

1) Sustrato de reacción

En la reacción de Maillard, los azúcares que intervienen en la reacción son principalmente azúcares reductores, que pueden ser disacáridos, pentosas y hexosas. La velocidad de reacción es pentosa > hexosa > hexanona > disacárido. Los disacáridos producen poco sabor, y el azúcar de reacción más rápida y con mejor sabor de los Cien es la ribosa, pero es costosa y difícil de adquirir.

Teniendo en cuenta el precio de las materias primas, se suelen utilizar glucosa y xilosa.La reacción de Maillard varía en sabor y concentración de los productos en función de los azúcares que intervienen en la reacción. Entre ellos, la reacción de la xilosa es la mejor.

El tipo y la concentración de aminoácidos también tienen un efecto muy importante en el tipo y el mérito del sabor del producto de reacción, y diferentes tipos de aminoácidos pueden producir diferentes sustancias de sabor en la reacción de Maillard. Entre ellos, los aminoácidos que contienen azufre tienen una influencia muy importante en la formación del sabor a carne en la reacción de la melamina.

En la práctica, debido a que la cisteína es difícil de disolver, la gente suele utilizar las sales de cisteína (principalmente clorhidrato de cisteína). Algunos otros aminoácidos también son indispensables para la formación de sabor en la reacción de Maillard, juegan un papel muy importante en la mejora de las características de sabor del producto, que puede ayudar a la reacción de Maillard para formar un sabor más perfecto y más suave de la carne.

2) Temperatura

La reacción de Maillard se ve muy afectada por la temperatura, cada 10℃ de cambio en la temperatura, la velocidad de dorado será de 3~5 veces diferente, por lo que los alimentos que son fáciles de dorar deben almacenarse a baja temperatura. La temperatura además de afectar a la velocidad de la reacción, sino que también afectan el aroma del producto, la temperatura es diferente, el aroma resultante también es diferente.

Algunos estudiosos han encontrado que a medida que aumenta la temperatura de reacción, aumenta la generación de material de sabor de reacción de Maillard. En la producción de sabor a carne sabor temperatura de reacción es generalmente no más de 180 ℃, con el fin de obtener más sustancias de sabor a carne, y el control adecuado de la formación de sabor a salsa, temperatura de reacción de 115 ℃ es apropiado.

3) pH y actividad del agua

Dentro de un cierto rango, la velocidad de la reacción de pardeamiento de Maillard y la actividad del agua y el pH están correlacionados positivamente. Las condiciones alcalinas son fáciles de generar volátiles que contienen nitrógeno (como la pirazina); por lo general, no más de 8, porque el pH superior a 8, la reacción procede más rápido y difícil de controlar, el nitrógeno amino también se reduce significativamente, y la formación de sabor también es relativamente pobre.

La formación del color de la reacción de Maillard de pH>7,0, la producción de sabor a carne pH entre 5,0 y 5,5, y cuanto mayor sea el pH, más sustancias de sabor producidas, y con el pH diferente, los componentes de las sustancias de sabor producidas también son diferentes.

La reacción de Maillard se produce más fácilmente en alimentos con una actividad de agua moderada. Si la reacción de Maillard se utiliza para preparar el sabor de la carne, la actividad de humedad de 0,65 a 0,75 es la más adecuada, y la reacción es lenta si la actividad de humedad es inferior a 0,30 o superior a 0,75.

4) Tiempo de reacción

El tiempo de reacción tiene un efecto significativo sobre el color del producto de la reacción de Maillard y la generación de compuestos de sabor. Un tiempo demasiado corto puede hacer que la reacción no sea completa, que el sabor resultante no sea espeso, rico; demasiado largo y puede hacer que la reacción sea excesiva, dando lugar a un sabor a quemado y a algunas sustancias cancerígenas.

Efecto de la reacción de Maillard en la elaboración de alimentos

La reacción de Maillard llamó la atención por primera vez debido a la reacción de la glucosa y la glicina para producir sustancias marrones, y las sustancias marrones producidas por la reacción son una de las fuentes importantes de color de los alimentos.

Una parte significativa de la sustancia de color amarillo dorado en la superficie de los productos horneados como el pan, pasteles y granos de café proviene de la reacción de Maillard. Esto es lo que esperamos, pero el color producido por la reacción de MailIard en la comida no hay necesidad, como en la esterilización de productos lácteos, a veces esterilización inadecuada, causada por el amarillamiento de los productos lácteos es la reacción de Maillard.

Por lo tanto, en el proceso de elaboración de alimentos, es necesario controlar sus condiciones de reacción, de modo que la reacción a la dirección de las expectativas de la gente.

(1) El efecto de la reacción de Maillard en el sabor y el color de los alimentos

El almacenamiento prolongado de alimentos o el calentamiento a alta temperatura de los mismos producirá como producto final de la reacción de Maillard un pigmento marrón similar a la melanina.

Hay muchos alimentos que contienen melanoidinas, como la salsa de soja, las habas de soja, el pan, la carne a la parrilla, el pescado a la parrilla, las rebanadas de pan a la parrilla, los cacahuetes fritos y el café. Estos alimentos se procesan para producir un color amarillo dorado o marrón oscuro muy atractivo, que puede despertar un gran interés en la gente y aumentar el valor sensorial del alimento.

Sin embargo, dado que la mayoría de las sustancias prerrequisito para la generación de sustancias saborizantes provienen de los nutrientes de los alimentos, tales como azúcares, proteínas, grasas y ácidos nucleicos, vitaminas, etc., es desfavorable desde el punto de vista nutricional y desde ciertos puntos de vista tecnológicos considerar la reacción de Maillard que ocurre durante el almacenamiento y procesamiento de los alimentos y la generación de sustancias saborizantes.

Además, el pardeamiento afecta en cierta medida a la calidad sensorial de algunos productos (por ejemplo, la leche y los productos lácteos), ya que hace que los productos blancos cambien de color y que los de color claro se oscurezcan.

(2) Efecto de la reacción de Maillard en las propiedades nutricionales de los alimentos

El pardeamiento de los alimentos puede provocar una disminución no deseada de su valor nutricional. En primer lugar, se debe a la participación del ácido clorogénico y los azúcares reductores en la reacción de Maillard, que puede provocar la pérdida de aminoácidos y azúcares reductores. Además, se ha descubierto que la eficacia de los elementos minerales de los alimentos también disminuye una vez que se produce la reacción de Maillard.

3) Efecto de la reacción de Maillard en las proteínas de los alimentos

Los compuestos covalentes proteína-monosacárido generados por la condensación de proteínas y azúcares mediante carbonilamoniaco tienen mejores propiedades funcionales que las proteínas originales, como una mejor emulsificación, solubilidad y propiedades antimicrobianas. Esto aumenta las posibilidades de uso de las proteínas en aplicaciones alimentarias y farmacéuticas.

Sin embargo, la reacción de Maillard también reduce la calidad nutricional de algunas proteínas e inhibe la actividad de la tripsina. Para los productos de grano, reacción de Maillard sin duda hará que su biomasa proteica precio es más bajo. Algunos científicos han confirmado que 200 ℃ hornear pastelería 15min, su proteína PER valor de 3,6 antes de hornear hacia abajo a 2,4, si continuar a hornear a 130 ℃ para 1h, se reducirá aún más a 0,8, que es debido a la reducción de la lisina causada por.

4) Sustancias nocivas y efectos producidos por la reacción de Maillard

La acrilamida y los AGE se producen durante el procesado de los alimentos, como la fritura y el horneado, etc. La acrilamida es una materia prima química utilizada en la fabricación de plásticos, que puede causar daños nerviosos y es un conocido carcinógeno, por lo que el problema de la acrilamida en los alimentos ha atraído la atención mundial.

La reticulación de las proteínas al final de la reacción de Maillard, la generación de productos finales de glicosilación (AGE), también es extremadamente perjudicial para la salud humana, las investigaciones nacionales e internacionales han confirmado que los AGE están implicados en el envejecimiento, la aterosclerosis, la nefropatía y la diabetes, y otras enfermedades que se producen en el proceso de desarrollo.

En el procesado de alimentos también se produce aldehído pirúvico, que la profesión médica considera que puede inducir mutaciones en el organismo, pero el aldehído pirúvico es sólo un producto intermedio de la reacción, que es muy reactivo y reacciona rápidamente con otras sustancias. En general, el aldehído pirúvico es beneficioso en la reacción, y debe controlarse en la medida de lo posible para que avance en una dirección favorable durante la reacción, para reducir su toxicidad y evitar su acumulación.

Reacción de Maillard

Control racional en el procesado de alimentos

La reacción de Maillard está muy extendida en el procesado de alimentos y su almacenamiento a largo plazo, y es una de las principales fuentes de producción de sabor alimentario. En la producción de alimentos, la reacción de Maillard debe controlarse racionalmente en función de los distintos fines de procesamiento y de las condiciones específicas del proceso.

(1) Control de la reacción de Maillard en la producción de bebidas a base de frutas y verduras

En el procesamiento y la producción de bebidas de frutas y verduras, el pardeamiento enzimático a menudo conduce al deterioro de la calidad del producto, aunque el pardeamiento de frutas y verduras, en general, la razón principal es el pardeamiento enzimático, pero para los cítricos y hortalizas, debido a la mayor cantidad de sustancias nitrogenadas, también es a menudo fácil que se produzca la reacción de Maillard y conducir al pardeamiento de la producción, la producción de la concentración del PH y la solución de azúcar se debe prestar atención.

En la elaboración y producción de bebidas de frutas y verduras, bajo la premisa de garantizar un sabor normal, el valor PH debe reducirse al máximo para ralentizar la velocidad de la reacción de Maillard. En la producción de bebidas de frutas y verduras, la concentración del jarabe original se controla entre 30% y 50%, para que la reacción de Melad sea la más adecuada.

(2) Control de la reacción de Maillard en la elaboración de productos lácteos

Leche y productos lácteos en el procesamiento de caseína aminoácidos terminales debido a un amino lisina y lactosa (u otros azúcares reductores) para generar glucosamina, y luego Amadori reordenación, escisión, deshidratación y otros procesos para generar sustancias de color marrón. Pardeamiento de la leche y los productos lácteos, deterioro del sabor y el aspecto, reducción de las propiedades físicas.

Debido a la producción de grandes cantidades de dióxido de carbono en el proceso de pardeamiento, se produce el fenómeno de "expansión de la lata" cuando la leche en polvo y la leche condensada almacenadas herméticamente sufren un pardeamiento más grave.

Los métodos para controlar el oscurecimiento de la leche y los productos lácteos incluyen: controlar la temperatura, utilizar azúcares con bajo contenido en azúcares reductores, elegir estabilizantes adecuados, controlar el pH de la leche cruda, controlar el contenido de agua del producto acabado y añadir inhibidores.

3) Control de la reacción de Maillard durante el proceso de cocción

Al hornear, freír, saltear y otros métodos de cocción, las altas temperaturas y el calentamiento prolongado provocan la generación de productos de reacción Mamard, como la acrilamida y los AGE.

La acrilamida procede principalmente de alimentos fritos u horneados con almidón, y algunos estudiosos han demostrado que la asparagina es un precursor importante para la formación de acrilamida. El alcance de la reacción de Maillard durante la cocción está influido por el tipo y la cantidad de azúcares y aminoácidos de la materia prima, y también está relacionado con el método de cocción.

Esto se refiere al manejo del fuego, la cantidad de caldo, la colocación de condimentos y el uso de medios de transferencia de calor. En el proceso de cocción para controlar la temperatura de calentamiento de cocción y el tiempo de calentamiento, la regulación del contenido de compuestos amino y compuestos carbonílicos, una elección razonable de los métodos de cocción, para evitar la producción de acrilamida y AGE, con el fin de promover la formación de buen color y aroma de los platos.

Aplicación del Melad al procesado y almacenamiento de alimentos

1. Propiedades antioxidantes de los MRP

Desde la década de 1980, la investigación sobre las propiedades antioxidantes de los MRP ha atraído gradualmente la atención de los investigadores y se ha convertido en un tema popular en los campos de la nutrición y la química alimentarias. El uso de antioxidantes como BHA, BHT, TBHQ, etc., muy utilizados en la industria alimentaria, ha sido prohibido en Europa y Estados Unidos por su posible carcinogenicidad.

Los MRPS son una clase de sustancias producidas durante el procesado y almacenamiento de los alimentos, que pueden considerarse naturales y se espera que se conviertan en la próxima generación de antioxidantes naturales y no tóxicos.

Los productos de la reacción de Maillard (productos de la reacción de Maillard, MRPs) contenidos en la clase de esencia negra, cetonas reducidas y una serie de compuestos heterocíclicos volátiles que contienen nitrógeno y azufre, estas sustancias tienen ciertas propiedades antioxidantes, y sus propiedades antioxidantes se utilizan para sustituir a los antioxidantes fenólicos de los alimentos, está atrayendo gradualmente la atención de la gente.

El poder antioxidante de algunas de estas sustancias es incluso comparable al de los antioxidantes utilizados habitualmente en los alimentos. Las sustancias de gran peso molecular que se encuentran en la fase final de la reacción, como la hormona liberadora de melanotropina, se consideran los principales antioxidantes de los MRP.

2.Aplicación de la reacción de Maillard en la producción de aromas

①Desarrollo del sabor doméstico

La industria china del sabor a carne empezó tarde, acompañada por la aparición de la industria de los fideos instantáneos. Los primeros métodos de producción de sabor son rudimentarios, pero absorben bien el proceso de producción de la cocina tradicional de carne de China.

Las actuales empresas nacionales de sabor y las instituciones de investigación están comprometidos con la reacción térmica de la carne sabor de la investigación y el desarrollo y la aplicación de su principal aplicación de reacción térmica sabor de las materias primas, tales como fuente de nitrógeno de proteínas, fuente de carbono de hidratos de carbono para la hidrólisis enzimática, el control de grado de hidrólisis, en los parámetros pertinentes a través del ajuste razonable ya través del proceso de reacción térmica con el fin de generar realista, rico sabor de la carne. Estos productos tienen buen gusto y sabor puro, y pueden simplificar los procedimientos de procesamiento de alimentos, lo que favorece la reducción de los costes de producción.

En los últimos años, con la mejora del nivel de consumo, la demanda de sabores en China está aumentando, la producción de sabores y fragancias de China en su conjunto muestra una tendencia creciente, se espera que este rápido impulso de desarrollo continúe durante bastante tiempo.

② Tendencia de desarrollo de los sabores extranjeros

Desde 1960, la británica MoIrton obtuvo la primera preparación por reacción de Maillard de aromas cárnicos desde la patente, los aromas cárnicos han tenido un rápido desarrollo y producción comercial. Hoy en día, la producción anual de sabores de carne de reacción térmica en los Estados Unidos y Europa ha superado las 30.000 toneladas, y es ampliamente utilizado en sopas líquidas, sopas sólidas, aperitivos, alimentos enlatados, nuevos alimentos proteicos, productos cárnicos simulados y otros alimentos.

En Europa y Estados Unidos, la producción de sabores de carne procesada por calor representó más de 65% de la cantidad total de sabores. En los últimos años, los investigadores en el país y en el extranjero también encontró un nuevo aminoácido materia prima un extracto de levadura, extracto de levadura en lugar de parte del extracto de carne, puede hacer que el sabor de la carne producida sabor y sabor mejor.

Conclusión

La investigación y aplicación de la reacción de Maillard y sus productos han sido un tema importante y popular en los campos de la química de los alimentos y la química del sabor en el país y en el extranjero en los últimos años. La investigación de la gente sobre los productos de Maillard no sólo se limita a ser la materia prima de los sabores, sino también cada vez más la investigación en profundidad sobre sus propiedades funcionales tales como antioxidante, antimicrobiano, antimutagénico, emulsificación, la mejora de la modificación del sabor de los alimentos, y la influencia de bioactivos.

Como el proceso de la reacción de Maillard es bastante complejo, con docenas, cientos o incluso miles de productos, aún quedan muchas lagunas por estudiar. En las últimas décadas, con el progreso del análisis, la tecnología de detección y los métodos analíticos, como HPLC, GC, GC ~ MS, GC-O y otros medios de investigación avanzados se aplicarán a la separación, purificación e identificación de productos de Maillard.

Debido a la variedad y complejidad de los productos de Maillard, una parte considerable de los productos son beneficiosos para la industria de procesamiento de alimentos, pero, por supuesto, no se pueden excluir los componentes nocivos, por lo tanto, las condiciones de reacción deben ser controladas tanto como sea posible en la investigación futura, para que la reacción pueda desarrollarse en la dirección de las expectativas de la gente. Se cree que con el estudio en profundidad del mecanismo y la aplicación de la reacción, la aplicación de la reacción de Maillard a la industria de procesamiento de alimentos secos tendrá una perspectiva más amplia.