Karbonil-amonyak reaksiyonu veya enzimatik olmayan esmerleşme reaksiyonu olarak da bilinen Maillard reaksiyonu, amino bileşikleri ile karbonil bileşikleri arasında gerçekleşen bir reaksiyondur ve gıda aroması üretiminin ana kaynaklarından biridir.

Maillard reaksiyonu, gıda işleme sırasında meydana gelen en önemli kimyasal reaksiyonlardan biri olarak kabul edilir. Renk, lezzet, besin değeri ve gıda bileşenlerinin fiziksel-kimyasal özellikleri gibi gıdanın kalite özelliklerini etkiler.

Melard reaksiyon ürünleri (esas olarak melanoidinler, indirgenmiş ketonlar ve N, S ve O içeren heterosiklik bileşikler) et ürünlerindeki ana lezzet kaynağıdır ve fenolik gıda antioksidanlarının yerine kullanılan melard reaksiyon ürünlerinin (MRP'ler) antioksidan özellikleri giderek daha fazla dikkat çekmektedir.

Maillard reaksiyonunun mekanizması

Maillard reaksiyonu, esas olarak karbonil bileşikleri (özellikle indirgen şekerler) ile amino bileşikleri (aminler, amino asitler, peptitler, proteinler vb. dahil) arasındaki karmaşık bir reaksiyon olan enzimatik olmayan bir esmerleşme reaksiyonudur. Gıda işleme endüstrisi, insanlar yiyecekleri ızgara yapmaya başladığından beri Maillard reaksiyonunu kullanmaktadır Maillard reaksiyonu sadece geleneksel gıdaların üretimi ile ilgili değil, aynı zamanda unlu mamuller, kahve vb. gibi modern gıda endüstrisi ile de ilgilidir Maillard reaksiyonu gıdalara lezzetli bir tat ve çekici bir renk sağlar.

Gıda kimyacısı HODGE'a göre, Maillard reaksiyonu süreci üç aşamaya ayrılabilir: başlangıç, ara ve son, bunların her biri birkaç reaksiyona bölünebilir. Reaksiyon, birçok çapraz reaksiyon ve ayrışma reaksiyonunu içeren karmaşık bir reaksiyondur ve bir dizi aromatik bileşik (ketonlar, aldehitler, alkoller, furanlar ve türevleri, piroller, piridinler, pirazinler, tiyofenler, tiyazoller, umizoller, yelzolinler ve sülfitler dahil) üretir HJ. Bunlar arasında heterosiklik bileşikler (piroller, furanlar, tiyofenler, tiyazolinler ve pirazinlerin S ve N bileşikleri), tiyol bileşikleri, indirgen ketonlar ve son olarak üretilen analog siyah kristaller bulunmaktadır.

Melad reaksiyonunu etkileyen faktörler

Gıda işleme ve depolama sırasında indirgen şekerler ve amino asitler arasında meydana gelen bir dizi kimyasal reaksiyon Maillard reaksiyonu olarak bilinir. Maillard reaksiyonunun kapsamını etkileyen ana faktörler, işleme koşullarının sıcaklığı ve süresinin yanı sıra pH, su aktivitesi ve reaktanların türü ve oranıdır.

Ancak, reaktanlar işlenen gıda ve hammaddeye bağlı olarak değişebilir. Bu faktörlerin Maillard reaksiyonu üzerindeki etkisini anlamak, gıda esmerleşmesini kontrol etmemize yardımcı olur ve gıda endüstrisi için büyük pratik öneme sahiptir.

1) Reaksiyon Substratı

Maillard reaksiyonunda, reaksiyona katılan şekerler esas olarak indirgen şekerlerdir ve bunlar disakkaritler, pentozlar ve heksozlar olabilir. Reaksiyon hızı pentoz > heksoz > heksanon > disakkarit şeklindedir. Disakkaritler zayıf lezzet üretir ve Yüzüncü Şekerin en hızlı reaksiyona giren ve en iyi aromalı olanı Ribozdur, ancak maliyetlidir ve satın alınması zordur.

Hammaddelerin fiyatı göz önüne alındığında, genellikle glikoz ve ksiloz kullanılır. Maillard reaksiyonu, reaksiyona katılan şekerlere bağlı olarak ürünlerin aroması ve konsantrasyonu açısından değişiklik gösterir. Bunlar arasında ksilozun reaksiyonu en iyisidir.

Amino asitlerin türü ve konsantrasyonu da reaksiyon ürününün lezzetinin türü ve değeri üzerinde çok önemli bir etkiye sahiptir ve farklı amino asit türleri Maillard reaksiyonunda farklı lezzet maddeleri üretebilir. Bunlar arasında sülfür içeren amino asitler, melamin reaksiyonunda et aromasının oluşumu üzerinde çok önemli bir etkiye sahiptir.

Pratikte, sisteinin çözünmesi zor olduğundan, insanlar genellikle sistein tuzlarını (esas olarak sistein hidroklorür) kullanırlar. Diğer bazı amino asitler de Maillard reaksiyonunda lezzet oluşumu için vazgeçilmezdir, ürünün lezzet özelliklerini geliştirmede çok önemli bir rol oynarlar, bu da Maillard reaksiyonunun daha mükemmel ve daha yumuşak bir et lezzeti oluşturmasına yardımcı olabilir.

2) Sıcaklık

Maillard reaksiyonu sıcaklıktan büyük ölçüde etkilenir, sıcaklıktaki her 10 ℃'lik değişiklik, esmerleşme oranı 3 ~ 5 kat farklı olacaktır, bu nedenle kızarması kolay yiyecekler düşük sıcaklıkta saklanmalıdır. Sıcaklık, reaksiyonun hızını etkilemenin yanı sıra ürünün aromasını da etkiler, sıcaklık farklıdır, ortaya çıkan aroma da farklıdır.

Bazı araştırmacılar, reaksiyon sıcaklığı yükseldikçe Maillard reaksiyonu aroma maddesi üretiminin arttığını bulmuşlardır. Et aroması üretiminde reaksiyon sıcaklığı genellikle 180 ℃'den fazla değildir, daha fazla et aroması maddesi elde etmek ve sos aroması oluşumunun uygun kontrolü için 115 ℃ reaksiyon sıcaklığı uygundur.

3) pH ve su aktivitesi

Belirli bir aralıkta, Maillard esmerleşme reaksiyon hızı ve su aktivitesi ile pH pozitif olarak ilişkilidir. Alkali koşullarda azot içeren uçucuların (pirazin gibi) üretilmesi kolaydır; genellikle 8'den fazla değildir, çünkü pH 8'den büyük olduğunda reaksiyon daha hızlı ilerler ve kontrol edilmesi zordur, amino azot da önemli ölçüde azalır ve aroma oluşumu da nispeten zayıftır.

Maillard reaksiyonu renk oluşumu pH>7.0, et aroması üretimi pH 5.0 ile 5.5 arasındadır ve pH ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla aroma maddesi üretilir ve farklı pH ile üretilen aroma maddelerinin bileşenleri de farklıdır.

Maillard reaksiyonu, orta derecede su aktivitesine sahip gıdalarda en kolay şekilde gerçekleşir. Maillard reaksiyonu et aroması hazırlamak için kullanılıyorsa, 0,65 ila 0,75 nem aktivitesi en uygun olanıdır ve nem aktivitesi 0,30'dan az veya 0,75'ten fazla ise reaksiyon yavaştır.

4) Reaksiyon süresi

Reaksiyon süresinin Maillard reaksiyonu ürününün rengi ve aroma bileşiklerinin oluşumu üzerinde önemli bir etkisi vardır. Çok kısa bir süre reaksiyonun tamamlanmamasına neden olabilir, ortaya çıkan lezzet yoğun ve zengin değildir; çok uzun ve reaksiyonu aşırı hale getirebilir, yanık bir tada ve bazı kanserojen maddelere neden olabilir.

Maillard reaksiyonunun gıda işleme üzerindeki etkisi

Maillard reaksiyonu ilk olarak glikoz ve glisinin reaksiyona girerek kahverengi maddeler üretmesi nedeniyle dikkat çekmiştir ve reaksiyon sonucu üretilen kahverengi maddeler gıda renginin önemli kaynaklarından biridir.

Ekmek, hamur işleri ve kahve çekirdekleri gibi unlu mamullerin yüzeyindeki altın sarısı maddenin önemli bir kısmı Maillard reaksiyonundan kaynaklanır. Beklediğimiz budur, ancak Maillard reaksiyonu tarafından üretilen renge gerek olmayan gıdalarda, örneğin süt ürünlerinin sterilizasyonunda, bazen yanlış sterilizasyonda, süt ürünlerinin sararmasına neden olan Maillard reaksiyonudur.

Bu nedenle, gıda işleme sürecinde, reaksiyon koşullarını kontrol etmek gerekir, böylece reaksiyon insanların beklentileri yönünde olur.

(1) Maillard reaksiyonunun gıdaların lezzeti ve rengi üzerindeki etkisi

Gıdaların uzun süreli depolanması veya yüksek sıcaklıkta ısıtılması, Maillard reaksiyonunun son ürünü olan melanin benzeri kahverengi pigmenti üretecektir.

Soya sosu, soya fasulyesi, ekmek, ızgara et, ızgara balık, ızgara ekmek dilimleri, kızarmış yer fıstığı ve kahve gibi melanoidin içeren birçok gıda vardır. Bu gıdalar, insanların yoğun ilgisini çekebilecek ve gıdanın duyusal değerini artırabilecek çok çekici altın sarısı veya koyu kahverengi bir renk üretmek için işlenir.

Bununla birlikte, aroma maddelerinin oluşumu için ön koşul maddelerin çoğu, şekerler, proteinler, yağlar ve nükleik asitler, vitaminler vb. gibi gıdadaki besin maddelerinden geldiğinden, gıdaların depolanması ve işlenmesi sırasında meydana gelen Maillard reaksiyonunu ve aroma maddelerinin oluşumunu dikkate almak beslenme açısından ve bazı teknolojik bakış açılarından elverişsizdir.

Ayrıca esmerleşme, beyaz ürünlerin renk değiştirmesine ve açık renkli ürünlerin koyulaşmasına neden olduğu için bazı ürünlerin (örneğin süt ve süt ürünleri) duyusal kalitesini belirli bir ölçüde etkiler.

(2) Maillard reaksiyonunun gıdaların besleyici özellikleri üzerindeki etkisi

Gıdanın kahverengileşmesi, gıdanın besin değerinde istenmeyen bazı düşüşlere neden olabilir. İlk olarak, Maillard reaksiyonuna klorojenik asit ve indirgen şekerlerin katılması nedeniyle amino asitlerin ve indirgen şekerlerin kaybına neden olabilir. Buna ek olarak, Maillard reaksiyonu gerçekleştiğinde gıdadaki mineral elementlerin etkinliğinin de azaldığı tespit edilmiştir.

3) Maillard reaksiyonunun gıdalardaki proteinler üzerindeki etkisi

Proteinlerin ve şekerlerin karbonylammonia yoluyla yoğunlaştırılmasıyla üretilen protein-monosakkarit kovalent bileşikleri, gelişmiş emülsifikasyon, çözünürlük ve antimikrobiyal özellikler gibi orijinal proteinlerden daha iyi fonksiyonel özelliklere sahiptir. Bu da proteinlerin gıda ve farmasötik uygulamalarda kullanım alanını artırmaktadır.

Ancak Maillard reaksiyonu aynı zamanda bazı proteinlerin besin kalitesini düşürür ve tripsin aktivitesini engeller. Tahıl ürünleri için, Maillard reaksiyonu şüphesiz protein biyokütle fiyatının daha düşük olmasını sağlayacaktır. Bazı bilim adamları, 200 ℃ pişirme hamurunun 15 dakika, pişirme öncesi 3.6 olan protein PER değerinin 2.4'e düştüğünü, 1 saat boyunca 130 ℃'de pişirmeye devam ederse, lizinin neden olduğu azalmadan dolayı 0.8'e düşeceğini doğrulamıştır.

4) Maillard reaksiyonu tarafından üretilen zararlı maddeler ve etkileri

Akrilamid ve AGE'ler kızartma ve fırınlama gibi gıda işleme süreçleri sırasında ortaya çıkmaktadır. Akrilamid, plastik üretiminde kullanılan, sinir hasarına neden olabilen ve bilinen bir kanserojen olan kimyasal bir hammaddedir, bu nedenle gıdalardaki akrilamid sorunu küresel olarak dikkat çekmiştir.

Maillard reaksiyonu son aşama protein çapraz bağlanması, glikozilasyon son ürünlerinin (AGE'ler) oluşumu da insan sağlığı için son derece zararlıdır, yerel ve uluslararası araştırmalar AGE'lerin yaşlanma, ateroskleroz, nefropati ve diyabet ve gelişim sürecinde meydana gelen diğer hastalıklarda rol oynadığını doğrulamıştır.

Gıda işlemede ayrıca tıp mesleği tarafından organizmada mutasyonlara neden olmada olası bir rolü olduğu düşünülen pirüvik aldehit de üretilir, ancak pirüvik aldehit reaksiyonun sadece bir ara ürünüdür, oldukça reaktiftir ve diğer maddelerle hızlı bir şekilde reaksiyona girer. Genel olarak pirüvik aldehit reaksiyonda faydalıdır ve reaksiyon sırasında olumlu yönde ilerlemesi, toksisitesinin azaltılması ve birikiminin önlenmesi için mümkün olduğunca kontrol edilmelidir.

Maillard reaksiyonu

Gıda işlemede rasyonel kontrol

Maillard reaksiyonu, gıda işleme ve gıdaların uzun süreli depolanmasında yaygın olarak bulunur ve gıda aroması üretiminin ana kaynaklarından biridir. Gıda üretiminde Maillard reaksiyonu, farklı işleme amaçlarına ve özel proses koşullarına göre rasyonel bir şekilde kontrol edilmelidir.

(1) Meyve ve sebze içeceklerinin üretiminde Maillard reaksiyonunun kontrolü

Meyve ve sebze içeceklerinin işlenmesi ve üretiminde, enzim kahverengileşmesi genellikle ürün kalitesinin bozulmasına yol açar, ancak meyve ve sebzelerin kahverengileşmesinin genel olarak ana nedeni enzim kahverengileşmesidir, ancak narenciye meyve ve sebzeleri için, daha yüksek miktarda azotlu madde nedeniyle, Maillard reaksiyonunun meydana gelmesi de genellikle kolaydır ve üretimin kahverengileşmesine yol açar, PH ve şeker çözeltisinin konsantrasyonunun üretimine dikkat edilmelidir.

Meyve ve sebze içeceklerinin işlenmesi ve üretiminde, normal tadın sağlanması öncülüğünde, Maillard reaksiyonunun hızını yavaşlatmak için PH değeri mümkün olduğunca düşürülmelidir. Meyve ve sebze içeceği üretiminde, en uygun Melad reaksiyonunu gerçekleştirmek için orijinal şurubun konsantrasyonu 30% ila 50% arasında kontrol edilir.

(2) Süt ürünleri üretiminde Maillard reaksiyonunun kontrolü

Kazein terminal amino asitlerinin işlenmesinde süt ve süt ürünleri, glukozamin üretmek için bir lizin amino ve laktoz (veya diğer indirgeyici şekerler) nedeniyle ve daha sonra Amadori yeniden düzenleme, bölünme, dehidrasyon ve kahverengi maddeler üretmek için diğer işlemler. Süt ve süt ürünlerinde kahverengileşme, lezzet ve görünümde bozulma, fiziksel özelliklerde azalma.

Esmerleşme sürecinde büyük miktarlarda karbondioksit üretilmesi nedeniyle, kapalı depolamadaki süt tozu ve yoğunlaştırılmış süt daha ciddi esmerleşmeye uğradığında "kutu genişlemesi" olgusu ortaya çıkar.

Süt ve süt ürünlerinin esmerleşmesini kontrol etme yöntemleri şunları içerir: sıcaklığı kontrol etmek, düşük indirgen şeker içeriğine sahip şekerler kullanmak, uygun stabilizatörleri seçmek, çiğ sütün pH'ını kontrol etmek, bitmiş ürünün su içeriğini kontrol etmek ve inhibitörler eklemek.

3) Pişirme işlemi sırasında Maillard reaksiyonunun kontrolü

Fırınlama, kızartma, soteleme ve diğer pişirme yöntemlerinde yüksek sıcaklık ve uzun süreli ısıtma Mamard reaksiyon ürünleri olan akrilamid ve AGE'lerin oluşmasına yol açacaktır.

Akrilamid esas olarak kızartılmış veya fırınlanmış nişastalı gıdalardan gelir ve bazı araştırmacılar asparajinin akrilamid oluşumu için önemli bir öncü olduğunu kanıtlamıştır. Pişirme sırasında Maillard reaksiyonunun kapsamı, hammaddedeki şeker ve amino asitlerin türü ve miktarından etkilenir ve ayrıca pişirme yöntemiyle de ilgilidir.

Bu, ateşin kullanımı, stok miktarı, baharatların yerleştirilmesi ve ısı transfer ortamının kullanımı ile ilgilidir. Pişirme sürecinde, yemeklerin iyi renk ve aroma oluşumunu teşvik etmek amacıyla, akrilamid ve AGE'lerin üretimini önlemek için, pişirme ısıtma sıcaklığını ve ısıtma süresini kontrol etmek, amino bileşiklerinin ve karbonil bileşiklerinin içeriğini düzenlemek, makul bir pişirme yöntemi seçimi.

Melad'ın gıda işleme ve depolamada uygulanması

1. MRP'lerin antioksidan özellikleri

1980'lerden bu yana, MRP'lerin antioksidan özellikleri üzerine yapılan araştırmalar giderek araştırmacıların dikkatini çekmiş ve gıda beslenmesi ve gıda kimyası alanlarında popüler bir konu haline gelmiştir. Gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılan BHA, BHT, TBHQ gibi antioksidanların kullanımı, olası kanserojenlikleri nedeniyle Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'nde yasaklanmıştır.

MRPS, gıda işleme ve depolama sırasında üretilen, doğal olarak kabul edilebilecek ve yeni nesil doğal ve toksik olmayan antioksidanlar olması beklenen bir madde sınıfıdır.

Maillard reaksiyon ürünleri (Maillard Reaksiyon ürünleri, MRP'ler) siyah esans, indirgenmiş ketonlar ve bir dizi azot içeren, kükürt içeren uçucu heterosiklik bileşikler sınıfında yer alır, bu maddeler belirli bir antioksidan özelliğe sahiptir ve antioksidan özellikleri fenolik gıda antioksidanlarının yerini almak için kullanılır, giderek insanların dikkatini çekmektedir.

Bu maddelerden bazılarının antioksidan gücü, gıdalarda yaygın olarak kullanılan antioksidanlarla bile karşılaştırılabilir. Reaksiyonun son aşamasında yer alan melanotropin salgılatıcı hormon gibi büyük molekül ağırlıklı maddelerin MRP'lerdeki ana antioksidanlar olduğu düşünülmektedir.

2. Maillard reaksiyonunun aroma üretiminde uygulanması

①Yerli lezzetin geliştirilmesi

Çin'in et aroması endüstrisi, hazır erişte endüstrisinin ortaya çıkmasıyla birlikte geç başlamıştır. En eski aroma üretim yöntemleri ilkeldir, ancak Çin'in geleneksel et pişirme üretim sürecini iyi özümsemiştir.

Mevcut yerli aroma şirketleri ve araştırma kurumları, et aroması araştırma ve geliştirmesinin termal reaksiyonuna ve enzimatik hidroliz için protein nitrojen kaynağı, karbonhidrat karbon kaynağı gibi termal reaksiyon aroması hammaddelerinin ana uygulamasının uygulanmasına, hidroliz derecesinin kontrolüne, ilgili parametrelerde makul ayarlama yoluyla ve gerçekçi, zengin aromalı et aroması üretmek için termal reaksiyon işlemi yoluyla kararlıdır. Bu ürünler iyi bir tada ve saf lezzete sahiptir ve üretim maliyetlerini düşürmeye yardımcı olan gıda işleme prosedürlerini basitleştirebilir.

Son yıllarda tüketim seviyesinin iyileşmesiyle birlikte Çin'in aromalara olan talebi artmakta, Çin'in aroma ve koku üretimi bir bütün olarak büyüme eğilimi göstermekte, bu hızlı gelişme ivmesinin oldukça uzun bir süre devam etmesi beklenmektedir.

② Yabancı aroma geliştirme trendi

1960 yılında İngiliz MoIrton'un ilk Maillard reaksiyonu ile et aroması hazırlama patentini almasından bu yana, et aromaları hızla gelişmekte ve ticari olarak üretilmektedir. Bugün, Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa'da termal olarak reaksiyona giren et aromalarının yıllık üretimi 30.000 tonu aşmıştır ve sıvı çorbalarda, katı çorbalarda, atıştırmalık yiyeceklerde, konserve yiyeceklerde, yeni proteinli yiyeceklerde, simüle et ürünlerinde ve diğer yiyeceklerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'nde, ısıl işlem görmüş et aromalarının üretimi, toplam aroma miktarının 65%'sinden fazlasını oluşturmaktadır. Son yıllarda, yurtiçi ve yurtdışındaki araştırmacılar, yeni bir amino asit hammaddesi olan maya özütü, et özütünün bir kısmı yerine maya özütü, üretilen et aromasının lezzetini ve tadını daha iyi hale getirebilir.

Sonuç

Maillard reaksiyonu ve ürünlerinin araştırılması ve uygulanması, son yıllarda yurtiçi ve yurtdışında gıda kimyası ve aroma kimyası alanlarında önemli ve popüler bir konu olmuştur. İnsanların Maillard ürünleri üzerine araştırmaları sadece aromaların hammaddesi olmakla sınırlı kalmamakta, aynı zamanda antioksidan, antimikrobiyal, antimutajenik, emülsifikasyon, gıdanın lezzet modifikasyonunun iyileştirilmesi ve biyoaktiflerin etkisi gibi fonksiyonel özellikleri üzerine giderek daha derinlemesine araştırmalar yapılmaktadır.

Maillard reaksiyonu süreci düzinelerce, yüzlerce ve hatta binlerce ürünle oldukça karmaşık olduğundan, hala daha fazla çalışılması gereken birçok boşluk vardır. Son yıllarda, analiz, algılama teknolojisi ve HPLC, GC, GC ~ MS, GC-O ve diğer gelişmiş araştırma araçları gibi analitik yöntemlerin ilerlemesiyle Maillard ürün ayrımı, saflaştırılması ve tanımlanmasına uygulanacaktır.

Maillard ürünlerinin çeşitliliği ve karmaşıklığı nedeniyle, ürünlerin önemli bir kısmı gıda işleme endüstrisi için faydalıdır, ancak elbette zararlı bileşenler göz ardı edilemez, bu nedenle reaksiyon koşullarının gelecekteki araştırmalarda mümkün olduğunca kontrol edilmesi gerekir, böylece reaksiyon insanların beklentileri doğrultusunda geliştirilebilir. Reaksiyon mekanizması ve uygulamasının derinlemesine incelenmesiyle, Maillard reaksiyonunun kuru gıda işleme endüstrisine uygulanmasının daha geniş bir perspektife sahip olacağına inanılmaktadır.