Реакция Майяра, или Чем пахнет молоко – Блог обжарщиков кофе Torrefacto

Мы много знаем о реакции Майяра в кофе — это то самое взаимодействие аминокислот и сахаров, которое превращает кофейное зерно из зелёного в коричневое и придаёт ему приятный аромат свежей выпечки. Юлия Климанова, с которой мы обсуждали вопросы взаимодействия молока и кофе, поделилась любопытным наблюдением: оказывается, реакция Майяра происходит и в молоке. Что это значит и как влияет на вкусоароматические свойства молока, мы узнаем из статьи Юлии.

Реакция Майяра — одна из самых распространённых реакций в пищевой химии. В английском языке она называется non-enzymatic browning reaction — это означает, что в процессе реакции образуются вещества, придающие продукту коричневый цвет, но это вызвано не деятельностью ферментов, как бывает, например, в случае с надкусанным яблоком, а особенностью продуктов реакции. Чтобы понять, происходит ли она в том или ином продукте, нужно знать, есть ли в нём белки, углеводы, а также собираетесь ли вы нагревать продукт. Если ответ «да», то реакция Майяра будет запущена. Стадия её развития будет зависеть от условий нагревания, но об этом поговорим далее.

С химической точки зрения, реакция Майяра — это реакция между аминокислотами и сахарами при нагревании. Примеров этой реакции множество: жарка мяса, обжарка кофе, выпечка хлеба и т. д. По мере развития реакции Майяра образуются продукты, обладающие характерными запахом, который порой не даёт устоять перед свежеприготовленным стейком или только что испечённым круассаном. Но всегда ли появление характерных запахов и вкусов является необходимым? Определённо, нет.

Есть довольно распространённое мнение, якобы в молоке не происходит реакции Майяра. Вернёмся к началу нашего рассуждения и проанализируем, соответствует ли молоко условиям, необходимым для реакции Майяра.

 

• Белки. Безусловно, белки присутствуют в молоке. Это сывороточные белки (преимущественно бета-лактоглобулин и альфа-лактальбумин) и казеины.
• Сахара. Тоже да, лактоза — основной молочный сахар, или углевод. Уникален тем, что в природе встречается только в молоке.
• Нагревание. Это зависит от наших целей.

 

Перед тем как попасть на полки супермаркетов, молоко должно пройти термическую обработку — пастеризацию, ультрапастеризацию или стерилизацию. Это необходимо для обеспечения микробиологической безопасности молока и, как следствие, продления его срока хранения. Каждый из этих методов по-своему эффективен, но в любом случае «запускает» реакцию Майяра в молоке. Выбор метода тепловой обработки определяет не только микробиологические параметры готового продукта, но и его органолептические свойства, то есть все, что мы можем оценить с помощью органов чувств.

Пастеризация — это процесс, отвечающий минимальным требованиям к тепловой обработке. В этом случае молоко нагревают до 85°C на 2-3 секунды. При ультрапастеризации молоко подвергают температуре 135-150°C на 1-10 секунд в зависимости от метода. Стерилизация — это наиболее агрессивный метод тепловой обработки молока. Его выдерживают при температуре 115-120°С от 20 минут. Стерилизованное молоко, как правило, поставляют в больницы и детские учреждения, чтобы исключить возможность отравления. После нагревания любым из способов молоко охлаждают и расфасовывают в обычную или покрытую антисептическим слоем изнутри тару.

Несмотря на то что в случае ультра- и простой пастеризации молоко нагревается всего на несколько секунд, это приводит ко многим необратимым химическим изменениям в его составе. Помимо инактивации ферментов и уничтожения патогенных бактерий (а в случае ультрапастеризации ещё и их спор, что позволяет молоку храниться около года при комнатной температуре), влияние оказывается и на основные компоненты молока — белки, жиры, углеводы, — и на витамины. Ультрапастеризация ведет к потере 10-30% витамина С, фолиевой кислоты, витаминов B6, B12 и B1.

Итак, происходит ли реакция Майяра в молоке? Безусловно, да. Яркий тому пример — топлёное молоко и варёная сгущёнка, отличающиеся характерным вкусом, запахом и цветом.

Реакция Майяра является необратимым последствием нагревания молока, зависит от его интенсивности и продолжается на протяжении всего срока хранения молока. То есть постоянное нагревание — необязательное условие для реакции Майяра, достаточно однократной температурной обработки с последующим хранением молока.

Несколько слов о природе реакции Майяра. Это комплексная реакция, протекающая в несколько стадий. На начальном этапе под действием температуры аминогруппа белка — в молоке это в основном ε-аминогруппа остатков лизина из κ-казеина и сывороточных белков — реагирует с карбонильной группой основного молочного сахара — лактозы. Иными словами, белки реагируют с лактозой при нагревании. В результате этого взаимодействия образуется промежуточное нестабильное вещество, так называемое основание Шиффа, которое сразу подвергается дальнейшим преобразованиям с образованием раннего продукта Амадори — лактулозил лизина. Именно продукты Амадори на более поздних стадиях реакции Майяра претерпевают множественные изменения с образованием более 3500 характерных летучих ароматических соединений. Эти ароматы могут быть как желательными, так и нет.

Если кратко, то ε-аминогруппа лизина + карбонильная группа лактозы ↔ основание Шиффа ↔ продукт Амадори → меланоидины (высокомолекулярные азотистые соединения коричневого цвета) и полимеризованные белки.

Эта схема очень кратко описывает реакцию Майяра в молоке, поскольку на самом деле происходит множество химических превращений внутри реакции, но она отражает её непосредственную суть.

Стоит отметить, что не все ароматические соединения образуются в результате реакции Майяра. Некоторые из них являются продуктами высвобождения сульфгидрильных, или тиоловых, групп (-SH groups, серосодержащие реактивные группы), которые выходят на поверхность сывороточных белков и белков их мембраны жировых глобул в процессе денатурации. Также каждое молоко обладает своим «естественным» запахом, то есть тем, который оно приобретает в зависимости от корма и метаболизма коров, а также запахом, появляющимся в процессе хранения.

Итак, в молоке из-за нагревания (продолжительного) образуются коричневые пигменты меланоидины, а также множество ароматических соединений.

Присутствие этих соединений можно проверить с помощью газовой хроматографии/масс-спектрометрии, то есть с использованием специального оборудования, недоступного всем заинтересованным в контроле органолептических свойств молока. Поэтому мы поставили цель сравнить ароматический состав разных видов коровьего молока, в первую очередь пастеризованного и ультрапастеризованного, а также безлактозного молока, поскольку из него удален основной молочный сахар — лактоза, соответственно, реакция Майяра должна протекать не в той же мере, что и в обычном молоке с лактозой. Основная задача — сравнить интенсивность запаха холодного и нагретого с помощью паровика кофемашины до разных температур молока.

Что же известно о результатах реакции Майяра на данный момент? Ультрапастеризованное молоко действительно обладает более интенсивным запахом, чем пастеризованное. Более того, в холодном ультрапастеризованном молоке присутствуют не все ароматы из тех, что есть в нагретом.

Что касается характера ароматов/вкусов, образующихся при нагревании молока, — есть 4 основные группы, которые описывают как: «сернистый или приготовленный/cooked or sulphurous», «нагретый или насыщенный/heated or rich», «карамельный/caramelised» и «жженый, горелый/scorched».

В таблице ниже приводятся некоторые ароматические соединения ультрапастеризованного молока. Как видно, ароматы описываются и как положительные — ванильный, кокосовый, сладкий, — и как нежелательные — землистый, металлический, ржавый.

Таким образом, любое свежее молоко обладает индивидуальным специфическим запахом в зависимости от корма, породы, условий содержания и особенностей метаболизма коров. Этот запах будет меняться в зависимости от температурной обработки, срока и условий хранения. Нагревание молока приводит к образованию летучих ароматических соединений из белков, углеводов и жиров молока путем сложных превращений. Эти ароматические соединения могут быть как желательными, так и нет. Важно помнить, что более интенсивное нагревание молока и последующее длительное хранение приводят к образованию большего количества новых ароматов и, как следствие, вкусов.

Ссылки на исследования:

Aalaei, K., Rayner, M., Sjöholm, I. (2019). Chemical methods and techniques to monitor early Maillard reaction in milk products; A review. Critical reviews in food science and nutrition, 59(12), 1829—1839

Belitz, H.-D., & Grosch, W., Schieberle, P. (2009). Food chemistry, 4th edition. Berlin: Springer Verlag

Campbell, R. E., & Drake, M. A. (2013). Invited review: The effect of native and nonnative enzymes on the flavor of dried dairy ingredients. Journal of dairy science, 96(8), 4773—4783

Chávez-Servín, J. L., Castellote, A. I., & López-Sabater, M. C. (2008). Volatile compounds and fatty acid profiles in commercial milk-based infant formulae by static headspace gas chromatography: Evolution after opening the packet. Food Chemistry, 107(1), 558—569

Deeth H. (2017). Optimum Thermal Processing for Extended Shelf-Life (ESL) Milk. Foods (Basel, Switzerland), 6(11), 102

Edris, A. E., Murkovic, M., & Siegmund, B. (2007). Application of headspace-solid-phase microextraction and HPLC for the analysis of the aroma volatile components of treacle and determination of its content of 5-hydroxymethylfurfural (HMF). Food Chemistry, 104(3), 1310—1314

Gopal, N., Hill, C., Ross, P. R., Beresford, T. P., Fenelon, M. A., & Cotter, P. D. (2015). The Prevalence and Control of Bacillus and Related Spore-Forming Bacteria in the Dairy Industry. Frontiers in microbiology, 6, 1418

Hougaard, A., Vestergaard, J., Varming, C., Bredie, W., & Ipsen, R. (2011). Composition of volatile compounds in bovine milk heat treated by instant infusion pasteurisation and their correlation to sensory analysis. International Journal of Dairy Technology, 64, 34—44

Lin, H., Liu, Y., He, Q., Liu, P., Che, Z., Wang, X., & Huang, J. (2019). Characterization of odor components of Pixian Douban (broad bean paste) by aroma extract dilute analysis and odor activity values. International Journal of Food Properties, 22(1), 1223—1234

O’Brien, J. (2009). Non-Enzymatic Degradation Pathways of Lactose and Their Significance in Dairy Products. Advanced Dairy Chemistry, 231—294

Rizzi, G. P. (1999). The Strecker Degradation and Its Contribution to Food Flavor. Flavor Chemistry, 335—343

Kumar, N., Raghavendra, M., Tokas, J., Singal, H.R. (2017). Chapter 10 — Flavor Addition in Dairy Products: Health Benefits and Risks, Editor(s): Ronald Ross Watson, Robert J. Collier, Victor R. Preedy, Nutrients in Dairy and their Implications on Health and Disease, AcademicPress,123-135

Jo, Y., Benoist, D.M., Barbano, D., Drake, M.A. (2018). Flavor and flavor chemistry differences among milks processed by high temperature, short time or ultra-pasteurization. Journal of Dairy Science, 101

Su, X., Tortorice, M., Ryo, S., Li, X., Waterman, K., Hagen, A., & Yin, Y. (2020). Sensory Lexicons and Formation Pathways of Off-Aromas in Dairy Ingredients: A Review. Molecules, 25(3), 569

Sunds, A. V., Maximilian Rauh, V., Sørensen, J., & Larsen, L. B. (2018). Maillard reaction progress in UHT milk during storage at different temperature levels and cycles. International Dairy Journal, 77, 56-64

Van Boekel, M. A. J. S. (1998). Effect of heating on Maillard reactions in milk. Food Chemistry, 62(4), 403—414

Химия в кастрюле | Политех (Политехнический музей)

Каждый кулинар — немного химик. Любое приготовление пищи связано с превращениями веществ, а значит — с протеканием химических реакций. Бросая мясную вырезку на раскаленную сковороду, повар запускает сложнейший каскад реакций, химия которых детально не установлена до сих пор. Но это не значит, что мы не можем контролировать их результат, добиваясь идеального вкуса, вида и аромата готовых блюд.

Карамелизация: овощной суп

Ключевые превращения белков и углеводов во время готовки носят расплывчатое название неферментативного побурения, а иногда — «реакции образования коричневых продуктов». В самом деле, главное, что объединяет все эти процессы — темный цвет образующихся в результате веществ. Химия происходящих при этом реакций крайне запутана. Даже при обычной карамелизации — окислении сахаров при нагревании — образуются сотни сложных химических продуктов, большинство их которых еще не идентифицированы.

Карамелизация совсем не обязательно связана с изготовлением конфет и сладостей: простых сахаров достаточно в любой животной и растительной пище. Поэтому такие превращения происходят и во время приготовления свинины на гриле, и при обжарке овощей для супа. Сложные соединения, продукты карамелизации, придают пище вкус и аромат: мальтол и изомальтол — печеного хлеба, 2-Н-4-гидрокси-5-метилфуранон — жареного мяса.

Известны и сходные по виду, но другие по химической природе реакции ферментативного побурения — окисления сахаров под действием белков. Такое происходит во многих фруктах: стоит разрезать грушу или яблоко, разрушив клеточные стенки, как содержащиеся в их клетках ферменты «освободятся» и начнут катализировать окисление различных веществ с образованием продуктов темного цвета.

Реакция Майяра: стейк

Другая форма неферментативного побурения — взаимодействие простых сахаров с белками. Процесс развивается при температуре от 40–60 до 100 °С и начинается с простой реакции, при которой карбонильная группа сахара атакует нуклеофильную группу аминокислоты. Однако далее все быстро разветвляется на целый каскад трудноуловимых процессов. Промежуточные продукты вступают в реакции друг с другом, приводя к образованию множества разнообразных по структуре и темных по цвету веществ, меланоидинов, структура многих из которых до сих пор не ясна.

Этот процесс, в результате которого на жареной курице или на пироге образуется корочка, а стейк по мере прожарки все заметнее темнеет, называют реакцией Майяра. С точки зрения химии это, возможно, ключевой момент во всей кулинарии: опытный повар контролирует течение реакции, используя разные режимы температуры и влажности, а при использовании скороварки — еще и давления.

Так, при варке вода не позволяет мясу разогреваться до температуры, достаточной для быстрого протекания реакции Майяра. Зато в масле она идет буквально на глазах — остается лишь следить, чтобы мясо не сгорело. Именно эта разница в протекании взаимодействия определяет резкое отличие во вкусе (и цвете) между блюдами, приготовленными в воде или на пару, и жареными.

Эмульгирование: майонез

Растительное масло и уксус — два основных компонента этого соуса — не смешиваются между собой. Уксус состоит из полярных молекул, заряд которых распределен неравномерно. Вспомните воду: кислород в этой молекуле слегка оттягивает электроны от обоих водородов, приобретая слабый отрицательный заряд, а сами водороды остаются заряженными положительно. Молекула становится крошечным «магнитом» — как и молекулы множества веществ, которые в воде растворяются, в том числе уксусной кислоты.

Жирные кислоты масла совсем иные. Их молекулы намного больше по размерам, и не несут разных зарядов на разных своих частях. Чтобы такие неполярные вещества смешались с молекулами растворителя, он тоже должен быть неполярным. Поэтому жирные следы так плохо смываются водой — и так легко неполярным ацетоном. Но попробуйте смешать вместе и то, и другое — и полярный уксус, и неполярные жиры — это не удастся: масло всплывет в нем некрасивыми каплями. Для этого понадобится что-нибудь вроде желтка.

Основной компонент яичного желтка — лецитины («лекитос» по-гречески как раз и означает желток), сложная смесь фосфорсодержащих органических соединений. В основном, это фосфолипиды — молекулы, состоящие из полярной «головки» с фосфатом и неполярных «хвостов» жирных кислот. В результате заряженная половина летицинов взаимодействуют с уксусом, а незаряженная — с жирами. Позволяя смешиваться несмешиваемому, желток и создает эмульсию майонеза.

Денатурация белков: яичница

Свойства любого белка зависят от его пространственной структуры. Сложно организованные химические катализаторы, упругая основа эластичных связок — все это различным образом «упакованные» цепочки аминокислот. Их трехмерная структура стабилизируется несколькими видами взаимодействий. Самые надежные сшивки обеспечивают ковалентные химические связи между парами аминокислот цистеинов из сблизившихся цепочек.

Но такие «цистеиновые мостики» достаточно редки, и для поддержания пространственной структуры белка не менее важны водородные связи между его полярными аминокислотами, а также с близлежащими молекулами воды. Проще говоря, эти аминокислоты «стараются оказаться» на внешней поверхности белка, поближе к полярной воде, а неполярные аминокислоты — «спрятаться» от нее поглубже внутрь. Все это сохраняет структуру белка и позволяет ему выполнять свои биологические функции.

Структура разрушается, когда вы разбиваете яйцо на раскаленную сковороду. В результате нагревания выше 60 — 80 °С белковые молекулы быстро теряют свою форму, денатурируют. Они слипаются друг с другом и значительно хуже растворяются в воде, но усваиваются даже легче.

Разложение соды: шарлотка

Пищевая сода — гидрокарбонат натрия — при нагревании выше 60 °С распадается на карбонат натрия. Эта реакция сопровождается быстрым выделением воды и углекислого газа — испаряясь, они заставляют тесто «подниматься», разрыхляя его. Однако для хорошей шарлотки этот процесс не идеален. Реакция идет недостаточно активно, а если в пироге сохранятся остатки соды, они оставят не слишком приятный мыльный привкус. Поэтому хороший химик-повар «гасит» соду уксусом, проводя реакцию:

Уксусная кислота + гидрокарбонат натрия — > ацетат натрия + углекислый газ

Некоторые кулинары считают, что во время бурной реакции испаряется слишком много углекислого газа, поэтому рекомендуют замешивать соду и кислоту не в ложке, а прямо в муке. Кстати, вместо уксуса подойдет и любая другая пищевая кислота — например, лимонная.

При приготовлении некоторых блюд эту реакцию удобнее заменить «биотехнологическим» процессом, использующим дрожжи. Эти микроскопические грибки потребляют часть сахара из теста в ходе реакций ферментативного брожения. Побочным продуктом этих процессов является тот же углекислый газ, делающий тесто пышнее.

Реакция Майяра — Maillard reaction

Химическая реакция, происходящая при выпечке

Корки большинства видов хлеба , таких как этот бриошь , приобретают золотисто-коричневый цвет в результате реакции Майяра. Влияние реакции Майяра на богатый крахмалом материал (ломтик картофеля). Подложка показана до (слева) и после (справа) воздействия горячего сухого воздуха (503 K, прибл. 230 ° C / 445 ° F).

Реакция Майяра ( my- ЯР ; французский:  [majaʁ] ) является химическая реакция между аминокислотами и редуцирующих сахаров , что дает пассерованный пищу его отличительный вкус. Жареные стейки, жареные пельмени, печенье и другие виды печенья, хлеб, поджаренный зефир, и многих других продуктов питания проходят эту реакцию. Он назван в честь французского химика Луи Камиля Майяра , который впервые описал его в 1912 году, пытаясь воспроизвести биологический синтез белка . Реакция представляет собой форму неферментативного потемнения, которое обычно быстро протекает при температуре примерно от 140 до 165 ° C (от 280 до 330 ° F). Многие рецепты требуют, чтобы температура духовки была достаточно высокой, чтобы произошла реакция Майяра. При более высоких температурах карамелизация (потемнение сахаров, отдельный процесс) и последующий пиролиз (окончательное разложение, ведущее к горению) становятся более выраженными.

Реактивная карбонильная группа сахара реагирует с нуклеофильной аминогруппой аминокислоты и образует сложную смесь плохо охарактеризованных молекул, ответственных за ряд ароматов и вкусов. Этот процесс ускоряется в щелочной среде (например, щелок, нанесенный на темные крендели; см. Рулет из щелока ), поскольку аминогруппы (RNH ₃ ⁺ → RNH ₂ ) депротонированы и, следовательно, имеют повышенную нуклеофильность . Эта реакция лежит в основе многих рецептов ароматизаторов . При высоких температурах может образоваться канцероген под названием акриламид . Этого можно избежать, нагревая при более низкой температуре, добавляя аспарагиназу или вводя углекислый газ.

В процессе приготовления реакции Майяра могут давать сотни различных ароматических соединений в зависимости от химических составляющих пищи, температуры, времени приготовления и наличия воздуха. Эти соединения, в свою очередь, часто распадаются с образованием еще большего количества ароматических соединений. Ученые -ароматисты на протяжении многих лет использовали реакцию Майяра для создания искусственных ароматизаторов.

История

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.

Еда и продукты

6-ацетил-2,3,4,5-тетрагидропиридин 2-ацетилпирролин

Реакция Майяра отвечает за многие цвета и вкусы в продуктах питания, такие как потемнение различных видов мяса при обжаривании или приготовлении на гриле, потемнение и вкус умами в жареном луке и обжарке кофе . Он способствует потемнению корочки хлебобулочных изделий , золотисто-коричневому цвету картофеля фри и других чипсов, ячменного солода, содержащемуся в солодовом виски и пиве, а также цвету и вкусу сухого и сгущенного молока , dulce de leche , Sri Ланкийские кондитерские изделия, молочный ирис , черный чеснок , шоколад , жареный зефир и жареный арахис .

6-Ацетил-2,3,4,5-тетрагидропиридин отвечает за аромат печенья или крекера, присутствующий в выпечке, такой как хлеб, попкорн и тортилья. Структурно родственное соединение 2-ацетил-1-пирролин имеет аналогичный запах, а также встречается в естественных условиях без нагревания и придает разновидностям вареного риса и травы пандан ( Pandanus amaryllifolius ) их типичный запах. Оба соединения имеют порог запаха ниже 0,06 нанограмм на литр.

Жаркое из свинины, подрумяненное по реакции Майяра Приготовление картофеля фри при высокой температуре может привести к образованию акриламида .

Реакции потемнения, которые происходят при обжаривании или обжаривании мяса, являются сложными и происходят в основном за счет потемнения Майяра с участием других химических реакций, включая разрушение тетрапиррольных колец мышечного белка миоглобина . Реакции Майяра также возникают в сухофруктах .

Карамелизация — это процесс, совершенно отличный от потемнения Майяра, хотя результаты этих двух процессов иногда похожи на невооруженный глаз (и вкусовые рецепторы). Карамелизация может иногда вызывать потемнение тех же продуктов, в которых возникает реакция Майяра, но эти два процесса различны. Оба они поддерживаются нагреванием, но реакция Майяра включает аминокислоты, тогда как карамелизация — это пиролиз определенных сахаров.

При производстве силоса избыточное тепло вызывает реакцию Майяра, которая снижает количество энергии и белка, доступных животным, которые питаются им.

Археология

В археологии процесс Майяра происходит, когда тела хранятся в торфяных болотах . Кислая торфяная среда вызывает загар или потемнение кожи и может придать волосам красный или рыжий оттенок. Химический механизм такой же, как и при потемнении пищи, но постепенно развивается из-за кислотного воздействия на болотное тело . Это обычно наблюдается на телах железного века и было описано Пейнтером 1991 как взаимодействие анаэробной, кислой и холодной (обычно 4 градуса Цельсия) сфагновой кислоты на полисахаридах .

Химический механизм

1. Карбонильная группа из сахара вступает в реакцию с аминогруппой аминокислоты, производя N-замещенный glycosylamine и воду
2. Нестабильный гликозиламин подвергается перегруппировке Амадори , образуя кетозамины.
3. Известно несколько способов дальнейшей реакции кетозаминов:

Продукты Amadori с открытой цепью подвергаются дальнейшей дегидратации и дезаминированию с образованием дикарбонилов. Это важнейшее промежуточное звено.

Дикарбонилы реагируют с аминами с образованием альдегидов Штрекера посредством разложения 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.

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение

При какой температуре происходит реакция Майяра?

Реакция Майяра может протекать в широком диапазоне температур, но нижний предел не является четко определенным. Это может происходить даже при комнатной температуре, обеспечивая некоторые вкусовые компоненты (например) для созревающих сыров и ветчины Серанно . При высоких температурах (более 300 ° F / 150 ° C) это заметно происходит на многих продуктах в течение нескольких минут, так что вы действительно можете наблюдать за вещами «коричневого цвета». При более низких температурах это может занять несколько часов, дней или даже лет, чтобы последствия были заметны. Вода ингибирует более быстрые реакции, но при более низких температурах она действительно может помочь реакции, предоставляя белкам и сахарам больше свободы для циркуляции.

В книге Гарольда МакГи « О еде и кулинарии» (пересмотренное издание) он утверждает (стр. 779):

Есть исключения из правила, что реакции потемнения требуют температур выше температуры кипения. Щелочные условия, концентрированные растворы углеводов и аминокислот и длительное время приготовления могут привести к появлению цветов и ароматов Майяра во влажных продуктах. Например, щелочные яичные белки, богатые белком, со следом глюкозы, но на 90% состоящие из воды, приобретут рыжий оттенок при кипении в течение 12 часов. Базовая жидкость для пивоварения, водный экстракт ячменного солода, который содержит химически активные сахара и аминокислоты из пророщенных зерен, становится более насыщенным по цвету и вкусу при кипячении в течение нескольких часов. Водяное мясо или куриный бульон сделают то же самое, что и отвар, чтобы получить концентрированный полусухой. Пудинг из хурмы становится почти черным благодаря сочетанию активной глюкозы, щелочной пищевой соды и нескольких часов приготовления;

Обратите внимание, что хотя щелочные условия помогают, они явно не нужны (например, бальзамический уксус). Другим стандартным примером для нещелочных условий является традиционный хлеб из тыквы, который выпекается на пару в течение 12-24 часов, как правило, при температуре в печи около 225-250 ° F (110-120 ° C). Внутренняя часть хлеба не становится намного выше нормальной температуры кипения, но в такой влажной, относительно низкотемпературной среде отчетливо видно значительное изменение цвета .

Интересно, что, несмотря на информацию, полученную во многих кулинарных источниках, многие из самых ранних исследований реакций Майяра проводились в системах, варьирующихся от комнатной температуры до температуры чуть выше температуры тела, от реакций потемнения, которые создают цвет почвы, до внутренних реакций в организме человека, которые В настоящее время считается, что он вносит значительный вклад в процесс старения и некоторые заболевания . Реакции Майяра также играют роль в естественных изменениях во влажной пище, которые наблюдаются при комнатной температуре при хранении в течение многих лет, например, когда вы обнаружите банку или банку с едой в задней части кладовой и обнаружите, что пища стала коричневатой.

При очень высоких или очень низких температурах реакции Майяра часто являются вторичными по отношению к другим процессам, таким как карамелизация и ферментативное потемнение .

Подводя итог, вот полезный плакат, который показывает эффекты при различных температурах. Кратко:

• Выше 400 ° F (200 ° C) — в основном карамелизация, с возможностью сжигания при длительном нагревании
• ~ 330 ° -400 ° F (165-200 ° C) — увеличение карамелизации при более высоких температурах, при котором расходуются сахара и, таким образом, тормозит Майяра в верхнем конце этого диапазона
• ~ 300-330 ° F (150-165 ° C) — Майяр продвигается в быстром темпе, вызывая заметное потемнение в течение нескольких минут
• ~ 212-300 ° F (100-150 ° C) — Майяр становится медленнее, так как температура понижается, обычно требуется много часов около точки кипения воды
• ~ 130-212 ° F (55-100 ° C) — Майяру требуется вода, с высоким содержанием белка, сахара и щелочных сред, чтобы заметно продвинуться в считанные часы; как правило, может занять несколько дней
• Ниже 130 ° F (55 ° C) — Ферментативное потемнение часто является более значительным во многих продуктах, чем Майяр, но Майяр все еще будет происходить в течение периодов от дней или месяцев до лет, с постепенно более длительным периодом времени при более низких температурах

(В некоторых случаях некоторые реакции могут быть активированы в течение короткого времени при высокой температуре, что затем может привести к более быстрому потемнению ниже температуры кипения или даже около комнатной температуры.)

Последнее, но очень важное замечание: реакция Майяра — это очень общий процесс, который происходит между всеми видами аминокислот и сахаров. Таким образом, он может также производить много различных вкусовых компонентов и продуктов, в дополнение к потемнению. Различные реакции между конкретными аминокислотами и сахарами также будут происходить с различной скоростью в зависимости от температуры.

Это, я думаю, может быть причиной беспорядка среди различных профессиональных источников кулинарии о «минимальных» температурах. Многие из реакций, которые производят классические компоненты «вкус Майяра» и «запах Майяра», действительно не начинают происходить заметно до примерно 250 ° F (120 ° C), и они не будут происходить быстро до 300 ° F (150). ° С) или около того. Реакции Майяра при более низких температурах приводят к различным компонентам вкуса и запаха, которые часто можно охарактеризовать как более «землистые». Хотя процесс подрумянивания по-прежнему происходит медленнее, на самом деле результаты будут другими. Но поскольку продукты реакции всегда будут зависеть от конкретных аминокислот и сахаров, а также от других условий (влажность, pH), трудно разделить температурные диапазоны на зоны с чистым вкусом.

Реакция Майяра — Справочник химика 21

    Вкус хлеба имеет довольно сложную химическую природу однако можно считать, что он представляет собой сочетание вкуса мякиша и корки. Вкус мякиша обусловлен побочными продуктами действия дрожжей на крахмал, тогда как вкус корки является результатом реакции Майяра ( реакции побу-рения ) — взаимодействия различных восстанавливающих сахаров с аминогруппами белков [c.606]

    Нагрев и продукты реакции Майяра [c.196]

    Второй по интенсивности реакцией разложения сахаров в процессе разваривания является образование меланоидинов (сахаро-аминная реакция, реакция Майяра). Эта реакция протекает сложным путем, и механизм ее до конца не выяснен. [c.84]

    При длительном хранении происходит окисление лип( увеличение перекисного числа жиров. При взаимодействии водов (глюкозы, глюкозо-6-фосфатазы) с образовавшимися нокислотами может происходить карбомиламинная pea (реакция Майяра) с образованием меланоидннов — oei ний коричневого цвета, обладающих горьким вкусом и не иваемых организмом. [c.166]

    Из аминокислот наиболее подвержен различным воздействиям лизин, что объясняется повышенной реактивностью его свободных е-ЫНг-групп. Взаимодействие этих групп с карбонильными группами восстанавливающих сахаров широко известно как реакция Майяра — частный случай реакции покоричневения . [c.8]

    Большинство типов солода, используемых в производстве спиртных напитков, производится из ячменя, хотя для выпуска некоторых особых видов пива и спирта в Северной Америке используется солод из других зерновых. Это объясняется составом липидов ячменя, так как при солодоращении других зерновых в ходе окисления липидов продуцируются иные вкусо-ароматические соединения. На формирование вкуса и аромата солода большое влияние оказывают взаимодействие липидов между собой и реакция неферментативного потемнения (реакция Майяра) во время сушки [36,80]. [c.28]

    Перед брожением плодовое сусло необходимо соответствующим образом подготовить. В современном производстве английского сидра эта подготовка состоит в составлении смеси источников сбраживаемых сахаров (сока, концентрированного яблочного сока и глюкозного сиропа) до получения до их нужной концентрации. Чтобы получить в итоге продукт с содержанием спирта 10-12% (в исключительных случаях — 15% с последующим разбавлением перед продажей), эта концентрация (удельная плотность) должна составлять 1,080-1,100. Для обеспечения полного и быстрого сбраживания добавляют также питательные вещества, и в этом технология отличается от описанной выше традиционной процедуры, при которой эти питательные вещества из сока выводили. Яблочные соки по сравнению с виноградным или пивным суслом содержат меньше свободного аминного азота, существенно ограничивающего рост дрожжей в сусле, в связи с чем содержание азота в соке повышают до 100 мг/л (путем добавления 250 ррт сульфата или фосфата аммония). Обычно в соке ограничивают также содержание витаминов, способствующих росту дрожжей, для чего рекомендуется внести 0,2 ррт тиамина (тиамин расщепляется сульфитом, в связи с чем его не следует добавлять в сок одновременно с SO2). Можно также добавлять пантотенат (2,5 ррт), пиридоксин (1 ррт) и биотин (7,5 ррш), которые особенно важны при наличии в сусле ферментируемых добавок без питательных веществ (нутриентов) или концен-трированного яблочного сока. В последнем случае большая часть аминного азота и азотсодержащих витаминов теряется в ходе реакции Майяра с фруктозой при хранении концентрированного сока. Значительные их потери во время хранения (до 50% за 3 мес.) задокументированы во многих работах — см., например, [65]. [c.97]

    При реакции Майяра образуется некоторое количество гетероциклических соединений кислорода и азота, ингибирующих рост дрожжей, включая и 5-гидроксиметилфур-фурол (ГМФ) [72]. Свойства большинства таких ингибиторов описаны еще недостаточно, и ГМФ, скорее всего, представляет собой наиболее удобный их пример. Чтобы [c.97]

    Доставленную на предприятие мелассу взвешивают, а не оценивают по объему (в последнем случае наблюдаются существенные колебания в объеме и плотности в зависимости от температуры, особенно при 45-65 °С). При высоких температурах, выше 60 °С, качество мелассы ухудшается (под действием реакций Майяра) с потерей сахара. Известно, что меласса в условиях высоких температур может самопроизвольно воспламеняться в результате быстродействующих экзотермических реакций, и от нее остаются только обугленные остатки. Идеальная температура для хранения мелассы составляет около 45 °С [4]. [c.339]

    При недостатке цинка в питании, проявление которого детально изучено в Египте и Иране, отмечено половое недоразвитие и замедление роста подростков обоего пола. Основным продуктом питания в этих странах является бездрожже-вой хлеб из пшеничной муки тонкого помола, и одним из факторов, понижающим усвоение цинка, может быть связывание его фктино.м. Снижают усвояе.мость цинка также продукты реакции Майяра. Замедление роста из-за недостатка цинка наблюдалось и у детей среднеобеспеченных семей США, в рационе которых было мало мяса. Отставание в росте, потеря аппетита и нарушение вкуса исчезали после лечения цинком. Основным источником цинка в питании являются продукты животного происхождения. [c.19]

    Очевидно, оптимальными моделями для изучения реакции Майяра являются продукты конденсации восстанавливающих сахаров с аминокислотами. Первое соединение такого типа было получено при кипячении смеси п-глюкозы с вь-фенилаланином в метаноле. Продукт реакции имел не ожидаемую для него структуру К-в-глюкозида, а структуру продукта перегруппировки Амадори — 1-(М-вь-фенилаланин)-1-дезокси-в-фруктозы (фрук-тозофенилаланин [20]). Источником протона, необходимого для реакции, в данном случае служила карбоксильная группа аминокислоты. Таким же путем были синтезированы еще девять производных тина К-(1-дезокси-в-фруктоз-1-ил)-аминокислот [25], причем ни одно из них не было кристаллическим. Позднее реакцией аминокислот с в-глюкозой и в-ксилозой были получены кристаллические К-(1-дезокси-в-фруктоз-1-ил)-глицин, К-(1-дез-окси-в-фруктоз-1-ил)-р-аланин и К-(1-дезокси-в-треопентулоз-1-ил)-глицин [261. В той же работе было описано получение кристаллической 2-глицин-2-дезокси-сс-в-глюкозы, т. е. К-замещенного в-глюкозамина (Л -карбоксиметил-в-глюкозамина). Метод синтеза, используемый в этой работе, состоял в нагревании смеси восстанавливающего сахара с аминокислотой в виде концентрированного сиропообразного водного раствора с последующим выделением продукта перегруппировки Амадори из темной реакционной смеси с помощью катионообменных смол. Позднее в кристаллическом виде был получен ряд производных в-фруктозы и в-глюкозы указанного типа [9]. Предполагаемые промежуточные продукты — К-гликозиды аминокислот — не были выделены их удается получить только нри реакции натриевых солей аминокислот с восстанавливающими сахарами в метаноле [27]. При введении в реакционную смесь растворимых в метаноле металлических солей аминокислот были получены кристаллические металлические комплексы (Mg, Са, Ге, Со, Си и Хп) К-гликозидов аминокислот. [c.109]

    Содержание растворимых белков во многих фруктовых соках очень невелико (в яблочных соках — 10-250 ppm (частей на миллион), не превышая, как правило, 100 ррш). В яблочных соках 89% растворимых азотсодержащих соединений составляют свободные аминокислоты, 79% из которых — это аспарагин [16]. В свежеотжатых яблочных соках следующими по степени значимости азотсодержащими соединениями являются глютаминовая и аспарагиновая кислоты, причем тирозин, триптофан и цистеин не обнаружены. Считается, что в яблочных соках из десертных сортов яблок содержится больше аминокислот, чем в соках, полученных из яблок для производства сидра [32], а в соках из яблок, снятых с молодых яблонь, аминокислот больше, чем в соках из яблок со старых деревьев. В ходе хранения содержание аминокислот в соках снижается из-за реакции Майяра (реакции неферментативного потемнения), дополняющей реакции ферментативного потемнения, в ходе которых окислительное действие фенолоксидазы катализирует соединение содержащихся в плодах фенолов с полифенолами. [c.38]

    Вышесказанное не совсем применимо к концентрированному яблочному соку. В этом случае цвет сидра определяется в основном реакцией неферментативного потемнения (реакцией Майяра) в ходе хранения, а не окислением фенольных соединений. Образовавшиеся карбонильно-аминные охромофоры устойчивы к восстановительному действию дрожжей, в связи с чем в ходе брожения сидр обесцвечивается лишь на 10%. Из концентрированных соков плохого качества, следовательно, можно получить сидр вполне натурального цвета. [c.106]

    В результате добавления сахарного сиропа при дегоржировании готовое игристое вино содержит глюкозу и фруктозу. Реакции с участием сахара, происходящие в вине при нагревании, изучались в связи с термической обработкой хереса. Одним из побочных продуктов фруктозы при нагревании является гидроксиметилфурфурал, обладающий запахом ромащки и слегка горьким вкусом. Высокая концентрация в игристых винах аминокислот и присутствие сахаров и альдегидов делают весьма вероятным возникновение в них реакций Майяра, причем их началу способствуют относительное длительное хранение таких вин и наличие спирта, снижающего активность воды [17]. Тем не менее в настоящее время публикаций по этому вопросу очень мало. [c.196]

    В мелассе содержится огромное количество гетероциклических соединений азота (продуктов реакции Майяра), и в роме превалируют именно эти соединения с необычными стереохимическими формами и названиями. В роме также содержится большое число фенольных соединений, некоторые из которых образуются в ходе брожения, а другие — в процессе этанолиза лигнина. [c.353]

    Начальная стадия реакции Майяра состоит в образовании К-зайещен-ных гликозиламинов путем конденсации непротонированной аминогруппы аминокислот, пептидов или белков с гликозидным гидроксилом моносахарида по механизму нуклеофильного замещения  [c.106]

    Химия меланоидинов, образующихся на последних стадиях реакции Майяра, недостаточно изучена. Продукты взаимодействия а-дикарбонильных соединений и а,р-непредельных карбонильных соединений с аминокислотами могут подвергаться вторичным реакциям, например конденсации, циклизации и полимеризации. Наиболее характерна для карбонильных соединений конденсация, что хорошо известно для а,р-непредельных альдегидов, например фурфурола, и а-дикарбонильных соединений, таких, как пировиноградный альдегид, диацетил и редуктоны в дегидро-форме. Далее может протекать реакция продуктов конденсации с аминокислотами, приводящая к темноокрашенным гуминовым веществам (см. также [54, 55]). Что бы ни представляли собой образующиеся соединения, ни сахара, ни аминокислоты уже не могут быть из них регенерированы. [c.114]

    Были проведены исследования стадии тепловой обработки в целях контроля типа и количества продуцируемых соединений. Образцы экссудата сока агавы анализировались с помощью газовой хроматографии и масс-спектрометрии, и были выявлены среди прочих 5-гидроксиметилфурфурал (5-ГМФ), метил-2-фуроат, фурфуриловый спирт, 2(5Н)-фуранон, 5-ацетоксиметил-2-фурфурал,3,5-дигидрокси-2-метил-4(Н)-пиран-4-он и 2,3-дигидро-3,5-дигидрокси-6-метил-4(Н)-пиран-4-он. Большая их часть образуется в процессе реакции Майяра [55]. К другим соединениям, образующимся в этом экссудате не в результате реакции Майяра, относятся жирные кислоты ( j- is), альдегиды, спирты, отдельные терпены и ванилин. Кинетика некоторых соединений, образующихся при [c.452]

    Содержание свободных аминокислот ферментативно возрастает в ходе солодоращения, а затем они расщепляются с образованием соответствующих альдегидов, которые сами по себе могут иметь солодовый аромат или вступать в реакцию с редуцирующими сахарами при сушке солода [135] или кипячении сусла [69], в результате чего появляются продукты реакции Майяра с карамельным, зерновым, ореховым или хлебным ароматом. К продуктам реакции Майяра относят пиридины, пиразины и пирро-лины (способствующие формированию ароматов хлебной корочки, растительного и пряного (орехового) ароматов), а также циклические соединения типа фуранеола, изо-мальтола и мальтола (формирующие в пиве ароматы ириса, карамели или жженки) [69]. К продуктам реакции Майяра из пролина относят пирролы, существенно влияющие на формирование зернового и хлебного ароматов [69,135]. [c.499]

    Степень формирования продуктов реакции Майяра зависит от температуры и содержания влаги в солоде при сушке, влияя на вкусо-ароматические различия разных типов пива. В эле продуктов реакции Майяра больше, чем в пиве низового брожения, так как сушка солода в первом случае проводится при более высоких температурах. Янтарный, коричневый и черный солода сушатся соответственно при более высоких температурах, в зависимости от которых возрастает содержание продуктов реакции Майяра, переходящих из них в пиво [69]. Большинство продуктов реакции Майяра не претерпевает изменений под действием дрожжей и обнаруживаются в пиве [51]. [c.499]

    Основным процессом, влияющим на изменение вкусо-ароматических свойств пива для приготовления солодового виски, является сушка солода [88]. Ароматические соединения в солоде образуются в результате реакций Майяра (выше, в разделе о пиве, мы их уже упоминали) [143], тогда как при сжигании торфа образуются пиридины и тиазолы [88], атакже соединения, придающие продукту копченый аромат — фенолы, крезолы и гваяколи [52]. Компоненты пиридина способствуют формированию пряного, травянистого, землистого, карамельного, жареного и резиноподобного ароматов [63]. Поскольку пиридины и тиазолы характеризуются более низким порогом восприятия, чем фенолы, и они больше восстанавливаются в ходе дистилляции, то их вклад в формирование аромата виски больше [88]. [c.501]

    Изменение вкусо-ароматических свойств в процессе дистилляции происходит не только из-за изменения состава соединений, но и вследствие действия химических реакций в условиях повышенных температур дистилляции. В ходе реакций Майяра при перегонке могут образовываться гетероциклические соединения [24], особенно в перегонных кубах с прямым нагревом, где высока вероятность образования фурфурала [118]. Важную роль в формировании вкусо-ароматических свойств виски играют серосодержащие продукты пиролиза типа тиофенов и полисульфидов, образующиеся в процессе дистилляции, придавая ему интенсивный аромат обжарки [63]. [c.507]

    При гидролизе возможна кислотная реверсия , т. е. ресинтез олигосахар идов, а также взаимодействие углеводов с аминокислотами (реакция Майяра). Установлено, что в реакцию с амииокислотами вступают только восстаиавливающие сахара, причем пентозы более реакционноспособны, чем гексозы. Среди гексоз иаибольщая реакцио -1ная способность отмечается у О-фруктозы, затем следуют О-галактоза, )- ман оза и О-глюкоза. Ацилированные аминосахара ие вступают в реакцию с аминокислотами до температуры 53 °С. [c.77]

    Вероятно, что начальной стадией реакции Майяра является образование Ы-замещвнных гликозиламинов путем взаимодействия пепро-тонированной аминогруппы аминокислот, пептидов или белков с гликозидным гидроксилом моносахарида, затем образуется шиффово основание. Однако нельзя исключить и возможность реакции аль-фор мы гексозы (К СНО) с аминокислотой  [c.77]

    Учитывая все приведенные выше биологические и биохимические данные, мы считаем, что углеводы могут принимать лишь косвенное участие в образовании гуминовых кислот. Прям ое же участие, например по реакции Майяра, с образованием фракции гуминовых кислот строения [c.322]

    В честь открывшего ее исследователя реакцию восстанавливаюш их сахаров с аминокислотами и белками обычно называют реакцией Майяра другие наименования реакция образования коричневой окраски, реакция неферментативного образования коричневой окраски. Реакция Майяра лежит в основе исследований ниш,и, так как именно этой реакцией обусловлено нежелательное появление коричневого окрашивания при высушивании для консервации и хранения таких натуральных продуктов, как молоко, яйца, фруктовые соки и др. Реакция Майяра — весьма сложный процесс, состоя-ш,ий из целого ряда химических реакций, часть из которых протекает последовательно, а часть — параллельно. Конечный результат этих превращений — образование коричневых продуктов, называемых меланоидипами или гуминоподобными веществами. Направление реакции зависит от температуры, рИ и присутствия влаги. Со времени первых исследований Майяра изучению различных аспектов этой реакции было посвящено огромное число работ. Тем не менее лишь в последние 15 лет был выяснен химизм ключевых стадий комплекса реакций, приводящих к коричневой окраске, в то время 1 ак заключительные стадии до сих нор остаются невыясненными. Обсуждение в этой главе ограничено только теми вопросами, которые существенны для понимания материала гл. 5, 6 и 8 этой книги. Поскольку сравнительно недавно было опубликовано несколько исчерпывающих обзоров по реакции Майяра [6, 8, 9], список литературы в этой главе ограничивается главным образом работами, выполненными по химии этой реакции за последние десять лет. [c.106]

    Учитывая устойчивость продуктов перегруппировки Амадори при значениях pH, близких к 7, с одной стороны, и тот факт, что возникновение темных окрашенных продуктов происходит параллельно с перегруппировкой К-замеш енных гликозиламинов или с образованием продуктов перегруппировки непосредственно при взаимодействии п-глюкозы с аминокислотами, с другой стороны, Готтшалк развил представление, согласно которому промежуточный аминоенол [схема (3)] является неустойчивым веш еством, способным или образовывать стабильный продукт перегруппировки Амадори, или претерпевать деградацию с отш еплением молекулы воды и образованием производных фурана [20]. Позднее были найдены некоторые доказательства существования аминоенола как промежуточного продукта реакции [28] его образование в ходе перегруппировки Амадори и параллельная деградация постулировались в недавно предложенных схемах реакции Майяра [9, 18]. Таким образом, кажется вероятным (хотя строгих доказательств этого нет), что реакция Лобри де Брюина — Альберда ван Экенштейна (см. гл. 7) и перегруппировка Амадори протекают через аналогичные промежуточные продукты первая включает образование ендиола-1,2 с последующим образованием (в случае с-глюкозы) в-маннозы и в-фруктозы (более стабильных) и продуктов деградации с отщеплением воды, а вторая идет через аналогичный 1-аминоенол-2 по указанному выше пути. Однако есть и существенное различие между этими реакциями перегруппировка Лобри де Брюина — Альберда ван Экенштейна обратима и количество продуктов разложения при этом незначительно [29], в то время как перегруппировка Амадори практически необратима, а количество окрашенных продуктов деградации может быть сопоставимо с количеством основного продукта. [c.110]

    Имеются некоторые данные, подтверждающие образование редуктонов в ходе реакции Майяра. Из продуктов разложения 1-ииперидин-1-дезокси- [c.112]

    Согласно этому механизму, образуется альдегид, имеющий на один атом углерода меньше, чем исходная аминокислота, и молекула СО2 ири этом дикарбонильное соединение через трансаминирование превращается в аминокетон. Аминокетоны способны к поликонденсации с образованием темно-коричневых веществ [48]. Такой механизм деградации аминокислот по Стрекеру продуктами распада сахаров типа насыщенных и ненасыщенных а-дикарбонильных производных, выделенных Эйнетом (см. выше), хорошо согласуется с фактом, что в реакции Майяра образуется 90—100% СО2, выделяющегося из аминокислот, и не освобождается аммиак [49, 50]. [c.113]

    Озоны и ОМФ, образующиеся из альдогексоз при действии минеральной кислоты, способны реагировать с аминокислотами по схеме реакции Майяра, как это было показано выше, причем такие реакции могут протекать в мягких кислых средах. 4-Кето-5-оксивалериановый альдегид [см. схему (9)], будучи а-оксикетоном, также обладает способностью реагировать с аминами. По данным Хейнса и Штумме [48], соединения, содержащие концевую кетольную группировку, реагируют с алифатическими аминами в таутомер- [c.115]

    Если при хроматографии на бумаге аминокислот для удаления растворителя с хроматограммы применяют нагревание, аминокислоты образуют пятна, флуоресцирующие в ультрафиолетовом свете [88]. По-видимому, сущность этого явления состоит во взаимодействии аминокислот с альдегидными группами модифицированных или низкомолекулярных цепей целлюлозы бумаги, сходном с реакцией Майяра, при которой на первых стадиях появляются вещества, флуоресцирующие в ультрафиолетовом свете [40, 89]. Очевидно, реакции такого типа будут оказывать влияние на количественную хроматографию аминокислот на бумаге. [c.119]

    Прежде чем анализировать гидролизованный гликопротеин, обычно необходимо удалить избыток кислоты. Соляная кислота легко удаляется при упаривании, но надо избегать условий, в которых происходят потери аминокислот за счет реакции с продуктами расщепления углеводов. Упаривание нужно проводить быстрее и при возможно более низкой температуре. Необходимо также поддерживать в процессе упаривания достаточно кислую реакцию раствора во избежание реакции Майяра (см. стр. 105 и сл.), которая происходит в нейтральных или очень слабокислых средах. По-видимому, при упаривании соляной кислоты в вакууме pH гидролизатов не превышает 3, если не было добавлено щелочи. [c.135]

---

Как домашнему пивовару применять реакцию Майяра

Солод, цвет и вкус которому в ходе обжарки придают продукты реакции Майяра, — это не единственный инструмент, которым пивовар может воспользоваться для придания пиву насыщенного вкуса и аромата. Ту же реакцию можно использовать и в процессе пивоварения. О том, какие возможности она даёт домашнему пивовару, рассказывает Майкл Тонсмейр.

Значение карамелизации в пивоварении и кулинарии преувеличено — для неё требуются исключительно высокие температуры. Куда больше распространён другой процесс неферментативного потемнения — реакция Майяра. Несмотря на названия, молочным карамельным конфетам и карамельным солодам цвет и вкус в основном придают продукты реакции Майяра, которые формируются в ходе сложного взаимодействия редуцирующих сахаров и аминокислот под действием умеренного нагрева.

Реакция Майяра сложнее, чем карамелизация, потому что для неё нужно взаимодействие множества молекул. В ходе неё образуются вкусовые вещества, которые мы ассоциируем с такими распространёнными пивоваренными ингредиентами и технологиями, как мюнхенский солод, декокционное затирание, карамелизация сусла, кофейные зёрна, кленовый сироп, бельгийский канди-сахар. Хотя основную долю продуктов реакции Майяра в пиве обеспечивает солод, ниже речь пойдёт о тех элементах, которыми может манипулировать пивовар.

Немного науки

Простыми словами основное отличие между карамелизацией и реакцией Майяра — это присутствие азота. Азот — одно из фундаментальных для жизни веществ, неотъемлемый компонент ДНК и белков. В реакции участвует также сера в составе некоторых аминокислот. Чистые сахара (например, глюкоза и сахароза) содержат только углерод, кислород и водород; очистка удаляет все аминокислоты, содержавшиеся в сырье — свекле, тростнике, кукурузе.

За единственным исключением, для превращения молекул сахара во множество кислот, горьких и ароматических компонентов нужна температура выше 160 °C. Исключение — фруктоза, она начинает карамелизоваться примерно при 110 °C. Хотя карамельные сиропы исторически используются в английском пивоварении, они могут придать жёсткие вкусы, и их сложно приготовить дома, потому что для достижения 160 °C нужен сироп с менее чем 2% воды. Присутствие аминокислот позволяет реакции Майяра проходить даже при комнатной температуре, хотя и очень медленно — это объясняет, почему со временем жидкие солодовые экстракты темнеют.

Французский учёный Луи Камиль Майяр описал реакцию, позднее получившую его имя, в начале XX века. Можно было бы сказать — открыл, но повара, пекари и пивовары использовали её на протяжении веков — благодаря этой реакции при жарке мяса, выпечке хлеба и сушке солода создаются приятные вкусы и ароматы, не свойственные ингредиентам в сыром виде. В результате получаются различные меланоидины (безвкусные полимеры коричневого цвета), пиразины (картофель, шоколад), оксазолы

(цветочные) и пептиды (пикантные ноты).  Эта многоступенчатая реакция, создающая сотни разных компонентов, пока не полностью изучена, хотя есть некоторые сведения о том, какие именно аминокислоты и сахара увеличивают производство определённых ароматических молекул.

Щелочная среда, вплоть до 10 pH, усиливает реакцию Майяра — вот почему хлеб на закваске обычно такой светлый. Требуются сахара со свободной альдегидной или кетоновой группой, называемые редуцирующими сахарами (глюкоза, фруктоза и мальтоза). Сахароза — нередуцирующий сахар: она состоит из молекул глюкозы и фруктозы (группа, обладающая редуцирующей способностью, не свободна, а связывает их друг с другом). Однако их можно разделить (то есть инвертировать) при помощи влаги, нагрева и времени, особенно в кислотной среде.

Канди-сироп

Тёмный канди-сироп в бельгийском стиле играет ключевую роль в создании насыщенных фруктовых вкусов дуббелей и квадрюпелей. При его производстве сироп из нерафинированного свекловичного сахара варят с добавлением щёлочи. Конечно, можно купить прекрасные сиропы, но и дома его можно приготовить без труда, что даст возможность изменить его по вкусу.

Фото: ryanbrews.blogspot.cz

Автор блога Ryan Brews Райан Экре исследовал, как время варки и добавки меняют вкусы домашнего сиропа. Через 15 минут он получил аромат шоколадного батончика с ириской, после 40 минут варки вкус и аромат сиропа напоминали ирис и тёмные фрукты, без горьких и терпких вкусов, обычно свойственных чёрной карамели. Приведённый здесь рецепт основан на его технологии.

Рональд Паттинсон в книге The Home Brewer’s Guide to Vintage Beer приводит рецепт карамельного сиропа в английском стиле. Он предлагает добавить немного лимонной кислоты, чтобы инвертировать сахарозу, и выдержать сироп при температуре 116-121 °C вплоть до пяти часов, чтобы фруктоза карамелизовалась. Рон указывает, что эти сиропы — единственный ингредиент исторических рецептов пива, который мы точно можем воспроизвести (в отличие от хмеля, солода и дрожжей)

Кленовый сироп

Это популярный ингредиент для стаутов. Сок, который весной сочится из сахарных клёнов, водянистый, в лучшем случае он содержит 3% сахарозы. Кипячение (которому иногда предшествует обратный осмос) не только выпаривает воду, концентрируя древесный вкус сока, ванилин, сахара (до 65%) и белки, но и образует продукты реакции Майяра. Чем темнее сироп, тем больше в нём меланоидинов и, следовательно, других придающих вкус продуктов реакции Майяра. Поэтому для пивоварения предпочтителен более тёмный сироп

Многие пивовары предпочитают добавлять кленовый сироп как можно ближе к концу процесса — после замедления первичного брожения и даже в разлитое по кегам пиво. Но другие выступают за добавление его в начале варки, чтобы дать больше времени реакции Майяра. Не беспокойтесь, что ароматика кленового сиропа выкипит — она и была создана кипячением. Однако углекислый газ, выделяющийся во время первичного брожения, может унести с собой самые деликатные ноты. По моему опыту, чтобы придать выраженный вкус, который будет ощущаться в стауте на фоне характера жареного солода, требуется много кленового сиропа, 5-10% от объёма партии.

Сусло

Соложёное зерно содержит сахара и аминокислоты, поэтому в солоде содержатся продукты реакции Майяра, образующиеся в ходе сушки и жарки, но во время варки можно получить ещё больше этих компонентов. При производстве лагеров это традиционно делают путём отварочного затирания, с более долгими отварками для тёмного пива. Однако с отварками надо нянчиться, чтобы сусло не пригорело и не перегрелось. Если ваша цель — интенсивный характер продуктов реакции Майяра, лучше получить его в ходе варки.

Более долгая промывка с целью разбавить сусло и увеличение времени варки с часа до двух лишь немного усилит характер, потому что не увеличатся pH, концентрация сахаров или температура. Два самых эффективных способа концентрировать сахар и, следовательно, повысить точку кипения — это сделать сироп из первого сусла или концентрировать весь объём сусла путём долгой варки.

Чтобы получить сироп из сусла, соберите первое сусло (около 20% от общего объёма) и слейте в отдельный котёл. Кипятите, пока оно не станет напоминать солодовый экстракт (примерно до пятой части первоначального объёма или плотности 1,300). Часто перемешивайте, так как при сокращении количества воды появляются пузыри. Добавьте получившийся сироп в сусло после выключения нагрева.

Есть также техника концентрированной варки, которую я позаимствовал у пивовара Алана Спринтса с Hair of the Dog, — собрать меньше сусла и затем уварить его до объёма меньше целевого. Например, для 19-литровой варки соберите 21-23 л и кипятите три-четыре часа, чтобы осталось 9,5-11 л. Разбавьте водой до желаемого объёма после варки. Так как собирается сравнительно мало сусла, эффективность пострадает (это одна из причин того, почему Hair of the Dog выпускает линейку пива из второго сусла под названием Little Dog). Эта технология напоминают ту, что используют пивовары, варящие пиво из экстрактов — вот почему пиво у новичков часто имеет медный оттенок.

Обе техники особенно полезны для создания простых рецептов ви-хэви, барливайнов и доппельбоков — они заменяют или, что даже лучше, усиливают характер карамельных солодов. Они создают вкусы, которых нет в доступных в продаже солодах или сахарных сиропах. Однако с реакцией Майяра можно переборщить, и она испортит пиво со значительным количеством мюнхенского, ароматного или меланоидинового солода.

Реакция Майяра в любом случае проходит в процессе пивоварения, замечаете вы её или нет, но понимание как ею манипулировать — это ещё один инструмент в арсенале пивовара.

Как сделать канди-сироп

Ингредиенты: 1 чашка (250 мл) сахарозы, 1/4 чашки (60 мл) воды, пол чайной ложки (2,5 мл) Wyeast Brewers Choice Nutrient и пол чайной ложки (2,5 мл) гашёной извести (гидроксида кальция).

1. Смешайте все ингредиенты в двух-трёхлитровой кастрюле. Чтобы избежать пригорания, выбирайте кастрюлю из металла с высокой теплопроводностью.
2. Нагрейте на средне-слабом огне. Когда сахар растворится, отрегулируйте нагрев, чтобы продолжалось слабое кипение. В первые три минуты накройте кастрюлю крышкой, чтобы пар растворил кристаллики сахара на стенках.
3. Снимите крышку. После этого момента не перемешивайте, иначе сахароза может кристаллизоваться. Если это случится, добавьте воды, чтобы растворить кристаллики. Чтобы избежать этого, можно заменить одну столовую ложку сахарозы на кукурузный сироп.
4. Когда сироп начнёт темнеть (примерно при 127 °C), снова накройте крышкой, чтобы уменьшить испарение. Добавьте две столовые ложки (30 мл) воды), если температура сиропа поднимется выше 149 °C, чтобы предотвратить карамелизацию.
5. Каждые пять минут берите пробу.
6. Когда достигнете желаемого вкуса, добавьте треть чашки (80 мл воды), чтобы остановить варку и не дать сиропу застыть при охлаждении.
7. Если инвертировать сахарозу путём 20-минутного кипячения с пол чайной ложки (2,5 мл) винного камня или ферментом инвертазой перед добавлением подкормки для дрожжей и извести, это сократит время варки на 15-20 минут. Тот же результат даст использование декстрозы вместо сахарозы. Но я не считаю, что использование редуцирующих сахаров улучшит вкус. Использование лактозы даёт сироп с мягким вкусом, но она при варке быстро кристаллизуется.

Условия образования меланоидинов при производстве сиропов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 664.162.038

А. А. Солуянова, Т. А. Ямашев, О. А. Решетник УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ МЕЛАНОИДИНОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СИРОПОВ

Ключевые слова: Красящие вещества, сироп, меланоидины, реакция Майяра.

Рассмотрены условия образования меланоидинов в процессе получения патоки.

Keywords: сolorants, syrup, melanoidins, Maillardreaction. This paper reviews of the conditions offormation melanoidins in producing syrup.

Перспективным направлением переработки зерна является создание глюкозосодержащих сиропов из его крахмалистой фракции. Сиропы могут использоваться в хлебопекарной и кондитерской промышленностях [1], производстве напитков [2, 3], перерабатываться в глюкозно-фруктозный сироп и служить субстратом для выращивания микроорганизмов.

Сироп, полученный путем ферментативного гидролиза, необходимо тщательно очищать от красящих соединений и прочих примесей. Наряду с красящими веществами в сиропе содержатся кислые фосфаты, обусловливающие кислотность патоки и минеральные вещества [4].

Красящие вещества являются очень сложной смесью органических соединений из различных источников. Они могут быть классифицированы на два основных типа: натуральные и образовавшиеся в процессе обработки сиропа. К натуральным красящим веществам относятся флавоноиды, меланины, хлорофиллы, каротины и ксантофиллы.

В процессе обработки сиропов в них образуются карамели, продукты щелочного распада гексоз,меланоидины [5].

В представленной работе рассматриваются свойства и структурные особенности меланоидинов.

Меланоидины — это азотсодержащие красящие вещества, образующиеся в результате сахароаминной реакции (реакция Майяра). Это наиболее интенсивно окрашенная группа красящих веществ. Меланоидины состоят из ряда фракций, молекулярный вес которых колеблется от 1000 до 50000 Да и более, и зависит от состава исходных компонентов и условий синтеза.

Образование меланоидинов происходит как в кислой, так и щелочной среде. В настоящее время установлено, что в образовании меланоидинов принимают участие аминокислоты, пептиды и белки.Количество образующихся меланоидинов и их окраска зависят от температуры, рН среды, продолжительности процесса обработки сиропа, концентрации реагирующих компонентов.

Температура влияет на скорость реакции экспоненциально — при ее отрицательных значениях реакция почти не происходит, при 60-70 °С скорость увеличивается в 20 раз, при 90 °С она идет в 100 раз более интенсивно, чем при 70 °С, а при 140 °С образование меланоидинов полностью

прекращается а течение часа.

Реакция Майяраинтенсивно протекает в интервале рН от 3 до 10 ед., оптимум — в интервале 7-8 [6]. При нагревании модельных растворов фруктозы и аминокислот при различных рН было установлено, что для большинства комбинаций фруктоза : аминокислота, кроме Б-фруктоза : Б-лизин, наиболее интенсивное окрашивание наблюдалось при рН = 7,0. При рН = 10,0 окрашивание растворов сохранялось на уровне нейтрального значения рН или было немного выше. Самая низкая интенсивность окраски была у растворов, подвергшихся нагреванию при рН = 4,0 [7].

Реакция может проходить в разнообразных средах — спирты, гликоли, глицерин и т.д., универсальной средой является вода. Наиболее интенсивно реакция проходит при относительной влажности реакционной смеси равной 70 % [6].

Наиболее интенсивно реакции Майара протекают при значениях активности воды а«от 0,5 до 0,8. При более высоких значениях ада наблюдается замедление реакций образования меланоидинов вследствие разбавления

реагирующих веществ, а при низких значениях адаснижается подвижность реагентов.

Образование темноокрашенных соединений можно ингибировать снижением рН ниже 5 ед., обеспечением в продукте очень низкой или высокой «активности воды»и снижением температуры технологического процесса [8].

Образование меланоидинов проходит в независимости от содержания кислорода, хотя наличие его влияет на состав промежуточных продуктов реакции. Наличие металлов с переменной валентностью также влияет на состав конечного продукта и ускоряет реакцию [9].

В совокупности сложных процессов, протекающих при этой реакции, эти факторы различным образом воздействуют на характеристики глюкозосодержащих сиропов [10].

В ходе многостадийной реакции Майяра происходит образование и распад целого ряда промежуточных соединений, механизм образования которых еще недостаточно изучен.

На начальной стадии реакции Майяра карбонильный углерод редуцирующего сахара в открытой цепи подвергается нуклеофильной атаке свободной электронной парой аминного азота. Это сопровождается потерей воды и замыканием кольца с образованием гликозиламина (рис. 1).

фуранона, образующегося при распаде продуктов Амадори по механизму 2,3-енолизации [14].

Рис. 1 — Схема образования гликозиламина

Гликозиламин подвергается

перегруппировке по Амадори (рис. 2) и переходит в аминокислоту (фруктозамин).

Рис. 2 — Схема перегруппировки по Амадори

Продукты реакции, полученные при перегруппировке по Амадори, могут далее превращаться по двум путям: один — через дикарбонильные промежуточные соединения (дифруктозоамин), другой — через образование промежуточных дезоксигексозулоз. В обоих случаях образуются меланоидиновые пигменты. Впервые подробнаясхема реакции была предложенаХоджем [11]. С тех пор сведения о реакциипостоянно дополняются и уточняются различными исследователями [12].

Реакцию Майяра можно разделить на три стадии [13]: первая проходит без изменения цвета и характеризуется химически четкими стадиям, на второй происходит большое количество реакций, приводящих к третьей стадии формирования нерастворимых полимеров — меланоидинов.

Несмотря на большую сложность продуктов реакций меланоидинообразования, цвет многих из них обусловлен наличием в их составе производных нескольких ключевых хромофоров, таких например как 2-[(2-фурил)метилиден]-4-гидрокси-5-метил-2Н-фуран-3-он (рис. 3) [14]. Это вещество желтого цвета, впервые выделенное Th. Severin, ии. Krönig [14].

Молекула представленного на рис. 3 хромофора является результатом альдольной конденсации фурфурола либо 5-

гидроксиметилфурфурола, образующихся в результате распада продуктов Амадори по механизму 1,2-енолизации и 4-гидрокси-5-метил-3-

Рис. 3 — Структурная формула молекулы хромофора

При конденсации 4-гидрокси-5-метил-3-фуранона с другими альдегидами также образуются окрашенные соединения от желтого до красного цвета. Направление распада продуктов Амадори определяется значением рН, при низком значении рН преобладает путь 1,2-енолизации, а при высоком

— 2,3-енолизации. Однако в интервале значений рН характерном для большинства продуктов питания (рН = 5-7) могут осуществляться оба пути распада продуктов Амадори [14].

В результате распада продуктов Амадори образуются и низкомолекулярные дикарбонильные соединения, такие как 2-оксопропаналь. Их роль в реакциях неферментативного побурения заключается в сшивании молекул 4-гидрокси-5-метил-3-фуранона с образованием соединений темно-оранжевого цвета [14].

Продукты 1,2-енолизации могут вступать в реакцию с различными аминокислотами с образованием окрашенных соединений, так при нагревании фурфурола с пролином образуется соединение интенсивно желтого цвета, а с аланином

— красного цвета [14]. Образование окрашенных соединений происходит и при взаимодействии фурфурола или 5-гидроксиметилфурфурола с белковыми молекулами, при этом образуются соединения коричневого цвета с молекулярной массой более 50 кДа [14].

Реакции термической деградации сахаров и аминокислот, проходящие в ходе формировании меланоидинов, ведут также и к возникновению большого количества низкомолекулярных побочных соединений, усиливающих вкус и придающих приятный аромат пище [15].

Продукты реакции Майяра имеют большое значение для пищевых технологий, так как они участвуют в формировании цвета, вкуса и аромата продуктов, в связи с чем, для эффективного управления данными свойствами, необходимо продолжать исследования условий ее протекания.

Литература

1. О.В. Старовойтова, З.Ш. Мингалеева, С.В. Борисова, О.А. Решетник, Вестник Казанского технологического университета, 15, 14, 193-195 (2012).

2. К.В. Севодина, А.Л. Верещагин, Виноделие ивиноградарство, 1, 22-23 (2008).

3. А.И. Чумичев, К.В. Севодина, А.Л. Верещагин, Е.С. Баташов, В.П. Севодин, Пиво и напитки. 1, 20-22 (2010).

4. И.В. Матвеева, Хлебопечение России, 4, 24-27 (2003).

5. И.Ф. Бугаенко, В.И. Тужилкин, Общая технология отрасли Научные основы технологии сахара. Ч.1, ГИОРД, СПб, 2007, 512с.

6. S. Inoue, M. Noguchi, T. Hanaoka, T. Minowa,J. Che. Engin. Japan., 37, 7, 915-919 (2004).

7. J.-S. Kim, Y.-S. Lee, J. Food. Sci.Nutr., 13, 4, 30б-312 (2008).

8. E.TarekeJ. Agric. Food Chem.,50, 17, 4998-500б (2002).

9. V. Faist, H.F. Erbersdobler,Annals of Nutrition &Metabolism, 45,1, 1-12 (2001).

10. В.Ф. Селеменев, О.Б. Рудаков, Г.В. Славинская, Н.В. Дроздова, Пигменты пищевых производств. ДеЛипринт, Москва, 2008. 246с.

11. J.E. Hodge, J. Agric Food Chem., 1, 15, 928-943 (1953).

12. I.F.S.M. Sara, W.M.F. Jongen, M.A.J.S. van Boeke\,Trends in food science& technology, 11, 364-365 (2001).

13. R. Ikan, TheMaillard reaction. John Wi\ey&sons Ltd, New York, 1996. — 228p.

14. H. Nursten, TheMaillardreaction chemistry, biochemistry and implications, The Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2005. — 226 p.

15. T. Davidek, I. B\ank,Chimia.,59, 11, 862-863 (2005).

© А. А. Солуянова — асп., асс. кафедры технологии пищевых производств КНИТУ, [email protected]; Т. А. Ямашев — к.т.н., доцент кафедры технологии пищевых производств КНИТУ, [email protected]; О. А. Решетник — д.т.н. профессор, зав. кафедрой технологии пищевых производств КНИТУ, [email protected].

© A. A. Soluyanova — postgraduate of the Department of Technology of Food Productions in KNRTU, [email protected]; T. A. Yamashev — Candidate of Engineering Sciences (Ph.D.), Associated Professor of the Department of Technology of Food Productions KNRTU, [email protected]; O. A. Reshetnik, Doctor of Technical Sciences, Professor, supervisor of the Department of Technology of Food Productions in KNRTU, [email protected].

Введение в реакцию Майяра: наука о подрумянивании, аромате и вкусе

[Фотография: Дж. Кенджи Лопес-Альт]

Если вы регулярно читаете Serious Eats, то наверняка видели, как мы снова и снова ссылаемся на реакцию Майяра. Это потому, что реакция Майяра отвечает за подрумянивание, сложный вкус хлеба, придающий хлебный вкус тостовому и солодовому, бургеры — обугленный, а кофе — темный и крепкий. Если вы планируете готовить сегодня вечером, скорее всего, вы воспользуетесь реакцией Майяра, чтобы превратить сырые ингредиенты в лучший сенсорный опыт.

Но реакция Майяра не только делает пищу восхитительной. Понимание реакции, даже на поверхностном уровне (это каламбур Майяра, и вы скоро полностью это поймете), это ключ к пониманию химических и физических процессов приготовления. Понимание задействованных переменных и обучение тому, как ими манипулировать, — один из лучших способов стать более уверенным поваром — это разница между рабством рецепта и свободой заставить рецепт работать на вас.

Хорошая новость в том, что реакция Майяра присутствует повсюду, а это значит, что у нее есть много возможностей для практики и обучения.Мы используем его так часто, что его легко забыть, но когда он отсутствует, вы обязательно заметите. Представьте себе стейк, который на вкус вареный, а не жареный, или жаркое, которое на вкус больше похоже на пар. Каждый из них представляет собой упущенную возможность использовать потенциал реакции Майяра.

Итак, что такое реакция Майяра?

[Фотография: Дж. Кенджи Лопес-Альт]

Реакция Майяра сложна. На самом деле настолько сложен, что только в последние несколько лет ученые начали выяснять, что это такое на самом деле.Хотя они все еще не совсем понимают это, они знают основы: Реакция Майяра — это множество небольших одновременных химических реакций, которые происходят, когда белки и сахара в вашей пище и на ней преобразуются под действием тепла, производя новые вкусы, ароматы и цвета.

С практической точки зрения, реакция Майяра делает пищу более привлекательной для нас, людей, побуждая нас закусывать стейком, пить кофе или глотать пиво. * В отличие от всех других всеядных животных, бродящих по этой земле, мы больше не стремимся найти кусок мяса. сырого коровьего плеча особенно аппетитно.Но если эту же мышцу измельчить, превратить в котлеты и прижарить на плоской поверхности, мы с нетерпением выстроимся в очередь вокруг блока. В значительной степени это потому, что мы эволюционировали, чтобы реагировать на два важных сигнала при встрече с пищей. Первый — это сигнал о питании, который говорит нам, что пища содержит изрядную дозу легкоусвояемых калорий, витаминов и минералов. Второй — сигнал «общей безвредности», который говорит нам, что еда нас не убьет. Реакция Майяра — это эволюционный способ объединения этих двух сигналов в один суперсигнал, специфичный для жареного или коричневого вкуса приготовленной пищи.

* Да, даже пиво подвергается реакции Майяра — когда зерна обжариваются перед варкой.

Все, что мы стали искать, — это, по сути, процесс нагрева пищи в течение определенного периода времени. Если все идет хорошо, это также вызывает чувство голода. Если продолжить наш пример, бургер состоит из базового набора строительных блоков: белков, сахара и воды. Реакция Майяра — это то, что может случиться с этими белками и сахарами, когда к уравнению добавляются тепло и время.

Короче говоря: при правильном количестве тепла, влаги и времени эти специфические сахара и белки будут действовать как пара пьяных любовников, целующихся на заднем сиденье Chevy, быстро превращаясь в запутанный горячий беспорядок, пока , девять месяцев спустя появляется совершенно новое творение. За исключением того, что с белками и сахарами это занимает минуты, а не месяцы, и вместо ребенка в результате получается все более сложный набор молекул вкуса и аромата, а также более темный цвет благодаря недавно образованным молекулам съедобного пигмента, называемым меланоидинами.

Тепло, влажность и время

[Фотография: Дж. Кенджи Лопес-Альт]

Первое, что вам нужно для реакции Майяра, — это тепло. Стейк, оставленный на прилавке на неделю при комнатной температуре, безусловно, претерпит некоторые химические изменения, но Майяр не будет одним из них.

Этому стейку не просто нужно нагревание — ему нужен относительно высокий уровень его уровня, если вы хотите, чтобы поверхность подрумянилась. Кипящая вода, максимальная температура которой достигает 212 ° F (100 ° C) на уровне моря, не так ли? t достаточно горячо.Вот почему отварной стейк становится серым, а не темно-коричневым, никого не возбуждая.

Maillard может работать с при более низких температурах и с большим количеством воды. Если вы готовите куриный, говяжий или овощной бульон на медленном огне в течение восьми или 12 часов, в результате все равно остается коричневая ароматная жидкость — мертвая расплата за то, что произошло Майяра.

Но большинство из нас не готовят бульон столько часов, и никто из нас не варит стейк примерно столько времени.Вместо этого мы жарим, жарим и готовим на гриле. Эти процессы приготовления происходят относительно быстро, в считанные минуты, а не часы, и для того, чтобы процесс приготовления Майяра происходил быстро, нам необходимо отвести достаточно влаги, чтобы вырваться из этой крышки 212 °.

Приготовив стейк на раскаленной сковороде, вы можете полностью обезвожить его поверхность, чтобы температура на этой поверхности поднялась до уровня выше 300 ° F (149 ° C). В этот момент реакция Майяра задействуется в полную силу, создавая новые вкусы, ароматы и характерные коричневые цвета, которые дают реакции ее более банальное название — «реакция потемнения».«

Вот почему промокните мясо полотенцем или дайте ему высохнуть в холодильнике в течение нескольких часов, прежде чем готовить. Вот почему вы должны солить мясо либо более чем за 45 минут до приготовления (давая достаточно времени, чтобы соль вытягивала влагу из мяса за счет осмоса, который затем реабсорбирует этот соленый рассол, делая мясо более нежным и влажным), либо непосредственно перед (что позволяет избежать значительной потери влаги из-за осмоса).В идеале у вас будет достаточно времени, чтобы объединить их, используя технику, называемую засаливанием: обильно посолив мясо, а затем дайте ему высохнуть на воздухе в холодильнике, по крайней мере, на ночь и до нескольких дней перед приготовлением. В итоге вы получите мясо, которое сильно приправлено, а также имеет хорошо высушенную поверхность, идеально загрунтованную для максимального эффекта Майяра после обжарки или обжарки.

Белки и сахара

[Фотография: Вики Васик]

Тепло, влажность и время могут быть ключевыми для запуска реакции Майяра, но без белков и сахаров этого просто не произойдет.Белки — это длинные цепочки аминокислот, скомканные, как комки бумаги. Некоторые из них восприимчивы к Майяру, что означает, что они действительно любят связываться с сахаром. Но подойдет не любой сахар. Молекулы сложных сахаров, таких как крахмал или столовый сахар, слишком велики, чтобы вступать в реакцию с белками Майяра. Вместо этого эти белки требуют «восстанавливающих сахаров», которые по сути являются простыми сахарами, которые притягивают аминокислоты при определенных уровнях влажности и температуры.

Это критический момент: реакция Майяра начинается с несколько ограниченного набора белков и молекул сахара, и по мере того, как они связываются и смешиваются с течением времени, в уравнение добавляется все больше и больше новых молекул.Если задуматься, это своего рода кровосмесительная молекулярная оргия. (Грубо! А еще … конфетка!) Эти беспорядочные молекулы смешиваются и сопоставляются снова и снова, миллиарды и триллионы раз в секунду, на поверхности пищи, образуя растущий, рекурсивный, рекомбинантный двигатель аромата и вкуса.

На этот двигатель влияют температура, время и pH — все, что могут контролировать домашние повара. Если вы хотите получить много вкусовых и ароматических соединений, просто немного повысьте pH с помощью пищевой соды (как это делает Кенджи, чтобы приготовить быстро карамелизованный лук для своего французского лукового супа в скороварке).Ищете хрустящую подрумяненную корочку? Просто понизьте pH с помощью небольшого количества кислоты или увеличьте температуру. Хотите и того, и другого? Жарение на жирах дает вам лучшее из обоих миров.

Но … Почему нам это нравится?

[Фотография: Дж. Кенджи Лопес-Альт]

Давайте на мгновение подумаем о скромной картошке. Большинство из нас согласятся, что сырой картофель довольно непривлекателен. Конечно, вы можете съесть сырой картофель, и это не повредит вам — в конце концов, это просто большой кусок концентрированного крахмала, а крахмал — это энергия, необходимая для нашего выживания.Но из-за перипетий нашей эволюции мы, люди, больше не можем эффективно переваривать эту сырую окорочку. Наша пищеварительная система будет изо всех сил пытаться расщепить сложные крахмалы картофеля на более простые, и ей не удастся извлечь многие из питательных веществ, скрытых внутри. Приготовление пищи разрушает крахмал и высвобождает эти питательные вещества, улучшая их способность усваиваться нашим организмом.

Когда мы разрезаем картофель и жарим его, происходит последовательность событий. Во-первых, вода на открытых поверхностях в основном выкипает, превращая крахмал в пушистую массу и превращая их в более простые сахара.По мере того, как тепло на этих поверхностях увеличивается из-за потери воды, белки и расщепленные сахара начинают еще больше разрушаться, а затем рекомбинировать. Знакомый бледно-коричневый цвет появляется на поверхности каждого ломтика картофеля. Некоторые из различных молекул протеина и сахара, образующихся на поверхности уже приготовленного картофеля, поднимутся в горячий воздух над сковородой и направятся к вашему носу. Этот запах жареного картофеля говорит вашему организму, что есть пища, которая может обеспечить его питательными веществами, в которых он не только нуждается, но и может легко использовать.Откусите, и ваш рот подтвердит, что это вкусно.

Теперь я вижу, что некоторые из вас сзади говорят: «Погодите-ка, мне больше всего нравится пюре, а оно совсем не в стиле Майяра!» Вы обращаете внимание на важное замечание: вареный и приготовленный на пару картофель из-за большого количества воды, присутствующей во время этих относительно коротких процессов приготовления, не подвергается реакции Майяра, но все же может давать восхитительные результаты. Однако я бы сказал, что этот картофель только действительно становится восхитительным, если его смешать с каким-либо другим источником вкуса и аромата, например, маслом.Основная ароматическая молекула масла называется масляной кислотой, а бутираты, как оказалось, также являются первичными молекулами аромата, производимыми реакцией Майяра при жарке мяса. Почти всегда путь ведет обратно к реакции Майяра.

Майяр — это больше, чем просто Майяр

[Фотография: Вики Васик]

Вот следующее, что вам нужно знать: реакция Майяра — не единственная реакция, которая может произойти с этими строительными блоками из белка, сахара и воды, и, в зависимости от соотношения этих строительных блоков, вы можете получить разные эффекты. из самой реакции Майяра.

Тесто для печенья, например, состоит из тех же строительных блоков, что и стейк. Что отличает их, так это пропорции: в стейке, очевидно, намного больше белка, а в печенье намного больше сахара. Это оказывает сильное влияние не только на то, как происходит реакция Майяра, но и на то, в какой степени эти продукты испытывают другие связанные реакции, такие как карамелизация.

Карамелизация — это то, что происходит, когда сахар нагревается и начинает реагировать с водой в процессе, известном как гидролиз, распад и преобразование в сложное, сладкое, ореховое и слегка горькое вещество, известное как…карамель. Мне нравится думать о карамелизации как о двоюродном брате реакции Майяра. Когда уровень белка низкий, уровень сахара высокий, а температура к северу от 350 ° F (177 ° C) — как, например, в партии печенья, выпекаемой в духовке — карамелизация становится гораздо более заметным фактором. Как и реакция Майяра, карамелизация также дает более темный цвет и более сложный аромат, что является одной из причин, по которым их часто принимают друг за друга.

Имейте в виду, что эти реакции, хотя и различны, не исключают друг друга.И реакция Майяра, и карамелизация могут иметь место и имеют место как в стейке, так и в печенье, но они производят заметно разные, часто дополняющие друг друга, вкусы и ароматы.

Стейк состоит из мускулов, состоящих в основном из белка и воды и сравнительно небольшого количества сахара; высокая концентрация белка приводит к реакции Майяра, которая дает больше ароматических молекул и меньше ароматических. С другой стороны, печенье — это противоположность: при большом количестве сахара и относительно небольшом количестве белка в результате реакции Майяра образуется больше ароматических соединений и меньше молекул ароматизатора.

С другой стороны, поскольку печенье содержит больше сахара, оно также подвергается более сильной карамелизации, что придает аромат, которого не было в реакции Майяра. Между тем, в стейке не хватает ароматов, произведенных Майяром, но, к счастью, запах его слегка подгоревшего жира делает свое дело, привнося аромат, которого в противном случае могло бы не хватить. Возможность использовать оба этих процесса может помочь нам создавать более вкусные блюда.

Мой дедушка говорил, что приготовление только по рецептам никогда не дало бы нам волшебства, которое представляет собой курица и вафли.Конечно, рецепт может показать вам, как приготовить каждый по отдельности, но эксперименты научили нас тому, что объединение обоих вместе вкуснее. Знание реакции Майяра показывает, что мой дед был даже более прав, чем он думал. Курица и вафли так хорошо сочетаются друг с другом, потому что представляют собой идеальное сочетание различных реакций Майяра. В вафлях — это сахар Майяра с высоким ароматом и низким вкусом; в курице с высоким содержанием белка все наоборот. Вместе, намазанные кленовым сиропом (привет, карамелизация!), Вы получите идеальную научную еду, которую просто необходимо съесть.

Это еще одно напоминание о том, что кулинария — это всего лишь съедобная наука: реакция Майяра — это наш интересный фундамент, рецепты наших экспериментов, а вы, наш ученый, чье существование, удовлетворение и, в конечном счете, выживание зависят от результатов.

Все продукты, связанные здесь, были независимо отобраны нашими редакторами. Мы можем получать комиссию с покупок, как описано в нашей партнерской политике.

Что такое реакция Майяра?

Реакция Майяра (произносится как «мой-ДВОР») — это кулинарное явление, которое возникает, когда белки в пище нагреваются до температуры 310 F или выше, в результате чего они становятся коричневыми.

Названная в честь французского химика Луи-Камиля Майяра, открывшего этот процесс в начале 20-го века, реакция Майяра похожа на процесс карамелизации, когда сахар становится коричневым при нагревании.

Но меняется не только цвет. И реакция Майяра, и карамелизация также создают новые вкусы и ароматы, что является основной причиной, по которой мы заботимся о них в кулинарном смысле.

Но приготовление пищи — не единственное, от чего продукты становятся коричневыми.

Ферментативный Браунинг

Ферментативное потемнение — это процесс, при котором некоторые продукты становятся коричневыми сами по себе (или, точнее, под воздействием кислорода). Примеры: когда бананы покрываются коричневыми пятнами на кожуре или когда виноград становится коричневым, когда становится изюмом.

И вы можете почувствовать разницу. Спелый банан не только слаще незрелого, но и имеет более глубокий и сложный вкус. А изюм имеет глубокий, богатый, дымный вкус, которого не было в винограде.

Ферменты, вызывающие это потемнение, естественным образом присутствуют в продуктах, так что это буквально тот случай, когда пища становится коричневой. Это биологический процесс.

И помните, что этот процесс запускается наличием кислорода. Вот почему яблоки становятся коричневыми вскоре после того, как вы их разрежете.

Эти ферменты могут быть дезактивированы кислотами, поэтому добавление нарезанных яблок в лимонный сок помогает предотвратить их потемнение. Тепло также может денатурировать ферменты, поэтому кратковременное бланширование авокадо помогает предотвратить его потемнение при разрезании.

Неферментный браунинг

Неферментативное потемнение — еще один способ потемнения продуктов. Но вместо ферментов в пище это внешняя сила, а именно тепло, заставляющее ее становиться коричневым.

Тепло вызывает химические реакции в пище, вызывая образование новых химических соединений, многие из которых имеют особый вкус и аромат. И протекает не одна реакция, а сотни, каждая из которых дает новые соединения.

И эти новые соединения сами нагреваются, тем самым вызывая новые химические реакции, новые ароматические соединения и так далее, создавая каскад вкуса и аромата.Все эти вкусы и ароматы в сочетании создают очень сложный опыт для вашего носа и вкусовых рецепторов, ни одно из которых было бы невозможно в сыром виде.

белков против. Углеводы

Таким образом, реакция Майяра происходит, когда аминокислоты в белках нагреваются. Карамелизация происходит при нагревании углеводов (то есть сахаров). И хотя это два разных процесса, иногда они дают одни и те же ароматические соединения и одни и те же изменения цвета.

Такие продукты, как морковь, грибы и лук, содержат очень мало белка, но при приготовлении они становятся коричневыми. Это означает, что в основном они подвергаются карамелизации, а не реакции Майяра.

С другой стороны, в мясе есть только белок, а также жир и вода, но нет углеводов, поэтому оно подвергается только реакции Майяра, а не карамелизации.

Такие продукты, как пшеница, содержат довольно много белка, а также углеводов, поэтому, когда хлеб поджаривается, он подвергается карамелизации по реакции Майяра и .

Картофель с низким содержанием белка, но картофель фри становится красивым и коричневым, когда он готовится, потому что реакция Майяра усиливается с повышением температуры, а жарка во фритюре — невероятно эффективный способ переноса очень высоких температур на поверхность продукта.

Для наилучших результатов промокните мясо насухо

Еще один эффект приготовления мяса — его поверхность обезвоживается и приобретает хрустящую корочку. Это, в сочетании с эффектом потемнения реакции Майяра, дает характерную коричневую «корочку» на обжаренном стейке.Но эта хрустящая текстура сама по себе не является функцией реакции Майяра, а просто результатом того, что горячая сковорода или духовка высушила поверхность мяса за счет испарения.

Однако эти два эффекта идут рука об руку. Потому что, как мы уже говорили ранее, чем выше температура, тем больше происходит подрумянивание. Если кусок мяса влажный, при ударе о сковороду выделяется пар. А максимальная температура пара составляет 212 F, что слишком мало, чтобы вызвать реакцию Майяра.

Более того, пар будет иметь эффект охлаждения сковороды, так что сковорода, которая в противном случае могла бы быть нагрета до 400 F, подвергается порыву пара 212 F, который эффективно охлаждает ее, скажем, до 300 F.Это значительно затрудняет реакцию Майяра, по крайней мере, до тех пор, пока пар не уйдет и сковорода не сможет снова нагреться.

Все это означает, что для максимальной реакции Майяра рекомендуется тщательно промокнуть мясо перед приготовлением.

Что делать при тушении

Также обратите внимание, что реакция Майяра будет происходить только при использовании методов приготовления с сухим жаром, таких как жарение на гриле, тушение и запекание. Тушение — прекрасный способ приготовить определенные куски мяса, но при этом мясо не подрумянится, поскольку это метод влажного тепла, который заключается в погружении мяса в жидкость, которая в идеале нагревается до 205 F.Это температура, при которой соединительная ткань начинает разрушаться, но все же достаточно низкая, чтобы мясо не сварилось, что могло бы привести к его жесткости.

Очевидно, 205 F недостаточно горячая, чтобы вызвать реакцию Майяра. Но поскольку реакция Майяра так важна для получения богатого, сложного вкуса «приготовленного мяса», к которому мы так привыкли, обычной практикой является обжаривание куска мяса на сковороде перед его тушением, чтобы у этих сложных ароматов была возможность развивать.

Некоторые повара предпочитают обжаривать мясо после его тушения , но это предотвращает проникновение этих сложных вкусов в жидкость во время процесса тушения.

Реакция Майяра: что это такое и почему это важно

Возьмите реакцию Майяра. Если вы слышали, как кто-то говорил о приготовлении мяса, вы, вероятно, встречали этот термин — и, скорее всего, вы столкнулись с некоторой путаницей в том, что он означает. Давайте разберемся с этим и узнаем, почему это важно.

Что это такое. Отчасти путаница вокруг Майяра, названного в честь французского химика, впервые описавшего это явление, заключается в том, что его часто называют реакцией потемнения, но это только один из типов потемнения, говорит Джозеф Провост, профессор химии и биохимии в Университете Сан. Диего, соавтор книги «Наука кулинарии: понимание биологии и химии, лежащих в основе еды и приготовления пищи». В Майяре сахара (подробнее об этом ниже) взаимодействуют с аминокислотами белков, создавая каскад новых вкусов и ароматических соединений с несколькими сотнями возможностей.

«Самое важное в реакции Майяра — это не цвет, а вкус и аромат», согласно «Модернистской кухне» Натана Мирволда, Криса Янга и Максима Билета. «Действительно, ее следует называть« реакцией вкуса », а не« реакцией потемнения »».

Реакция Майяра состоит из 20–30 этапов, которые происходят очень быстро, — говорит Провост. «Мы знаем большинство из них, но не всех».

В то время как Майярд отвечает за всякие заманчивые вкусов и ароматов, это не без противоречий.В публикации Американского химического общества «Химические и инженерные новости» поясняется, что реакция может вызвать образование акриламида, потенциального канцерогена, в продуктах с высокой степенью обработки, приготовленных при более высоких температурах. Дополнительную информацию можно найти в Управлении по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, которое отмечает, что «акриламид содержится в основном в пищевых продуктах, приготовленных из растений, таких как картофельные продукты, зерновые продукты или кофе. Акриламид не образуется или образуется в более низких концентрациях в молочных, мясных и рыбных продуктах. Как правило, акриламид с большей вероятностью накапливается при приготовлении пищи в течение длительного времени или при более высоких температурах.

Что касается сахара в мясе? Пусть ученый-диетолог и писатель Роберт Вулке объяснит, как он это сделал в колонке Food 101, опубликованной в The Washington Post в 2006 году: «Когда мы, например, обжариваем стейк, определенные части белковых молекул (так называемые амино-части) взаимодействуют с так называемыми карбонильными группами, входящими в состав молекул сахара. … Карбонильная группа — это действительно определенная группа атомов в молекулах сахара. Но он также содержится во многих других молекулах, включая собственные жиры и белки мяса.В процессе подрумянивания Майяра могут использоваться карбонильные группы, присущие мясу; не требует сахара ».

Что это не так. Карамелизация — это еще один тип потемнения, поэтому его легко объединить с Майяром, особенно потому, что вы можете получить оба типа реакции одновременно, — говорит Провост.

Карамелизация, однако, конкретно относится к случаям, когда сахара, и только сахара, подвергаются воздействию высоких температур. «Сахар расщепляется и становится желтым, желтовато-коричневым, коричневым и более темно-коричневым, развивая сложный сладковато-острый вкус, который мы называем карамелью», — писал Вольке в The Post в 2002 году.Также стоит иметь в виду еще один связанный с этим момент от Wolke — не всегда поджаривание — это карамелизация.

Когда это произойдет. Майяр встречается постоянно со всеми видами еды: конечно, с мясом, что является контекстом, который знает большинство из нас. Но вы также найдете его влияние во всем, от кофе и тостов до шоколада и пива. Различия в количествах и типах сахаров и белков в разных продуктах питания вызывают такую ​​вариацию реакции.

В частности, Майяр поворачивается примерно на 300 градусов.

Как заставить это работать на вас. Вы не всегда можете контролировать Майяра, но вы можете максимизировать его потенциал в определенных ситуациях. Опять же, это часто связано с мясом. Провост рекомендует сделать мясо максимально сухим перед приготовлением, а это значит, что энергия в сковороде может идти на подрумянивание пищи, а не на испарение поверхностной влаги. Это можно сделать, промокнув мясо насухо или, в качестве долгосрочной стратегии, посолив мясо за день заранее и оставив его сохнуть в холодильнике.Если вы собираетесь использовать метод влажного приготовления, например тушение или использование мультиварки, сначала подумайте о том, чтобы поджарить мясо, потому что мясо, погруженное в жидкость, не достигнет температуры выше точки кипения 212 градусов, что сделает Майяра твердым. достигать. Но если вы начнете обжаривать мясо вначале, вы все равно ощутите преимущества создаваемого вкуса и аромата, даже если мясо будет перенесено во влажную среду.

Пищевая сода также может помочь в ускорении Майяра, создавая более щелочную (более высокую или щелочную) настройку.Вот почему вы можете увидеть пищевую соду в водяной бане для крендельков или в карамелизированном луке. В некоторых рецептах используется пищевая сода, чтобы мясо быстрее подрумянилось.

Что касается хлеба, Provost превозносит достоинства промывки яиц, продвигая Майяра, так что белки в яйце могут взаимодействовать с сахарами в тесте, придавая им приятный вкус тостов. Cook’s Illustrated отмечает, что тип стирки также может влиять на степень потемнения. Вода придаст приличный оттенок коричневому цвету с небольшим блеском, при этом обе характеристики усиливаются по мере перехода к молоку, цельным яйцам, яичным белкам и, наконец, к яичным желткам, которые придают очень хорошее подрумянивание и интенсивный блеск.

Более высокая температура может в определенной степени способствовать реакции Майяра. В «Модернистской кухне» говорится, что при температуре выше 355 градусов вы получаете другой тип потемнения: пиролиз или обжиг.

Реакция Майяра: ключ к развитию вкуса

Реакция Майяра — важный кулинарный процесс, ответственный за развитие нового вкуса, аромата и цвета. Это улучшает вкус еды! Узнайте о науке, лежащей в основе этой важной химической реакции, и о ее применении в кулинарии.

Реакция Майяра — вы хотите, чтобы это происходило во время готовки, и вот почему.Этот желанный кулинарный процесс создает сотни новых вкусовых и ароматических соединений с применением тепла. Химическая реакция — это видимое изменение цвета поверхности продуктов на потрясающий золотисто-коричневый оттенок.

Получающееся в результате сочетание вкуса и изменения цвета часто происходит при использовании методов приготовления с сухим жаром при правильной температуре, кислотности и влажности. Вы уже видели и пробовали это раньше. Это идеальная корочка для обжаренного сочного стейка рибай. Это хрустящий янтарный слой на обжаренном на сковороде кусочке палтуса.Это слоеная золотистая корочка на запеченном яблочном пироге.

Что такое реакция Майяра?

Реакция Майяра — это форма неферментативного потемнения, которое происходит в пищевых продуктах, когда белки и / или аминокислоты химически реагируют с углеводами редуцирующих сахаров. Использование тепла во время приготовления ускоряет и продолжает этот сложный процесс, улучшая вкус, аромат и внешний вид пищи.

Эксперты по кухне, такие как Натан Мирвольд, автор книги Modernist Cuisine , говорят, что реакцию Майяра следует называть «реакцией вкуса», а не «реакцией потемнения» из-за ее существенного вклада в развитие вкуса и аромата.Это безмолвная звезда кулинарии, получившая признание за второстепенную роль. Это должно измениться!

Давайте на секунду поблагодарим Луи-Камиля Майяра, французского врача, который обнаружил эту захватывающую реакцию примерно в 1910 году. Теперь мы можем пожинать плоды его кропотливого исследования и исследований. Исследования по этой теме все еще изучаются учеными-диетологами сегодня, и новые знания об этом фундаментальном принципе еще не получены.

Давай займемся наукой

Реакция Майяра проходит в несколько сложных стадий.Чтобы реакция произошла, должны быть доступны три вещи; аминокислоты, редуцирующие сахара и вода. Это будет звучать сложно, потому что это так! Но вот некоторые базовые вещи, которые происходят в процессе:

• Восстанавливающие сахара, такие как глюкоза и фруктоза, реагируют с аминокислотой, которая находится в свободном состоянии или является частью белковой цепи.
• Образуются нестабильные промежуточные структуры, называемые соединениями Амадори, которые изначально не имеют запаха и цвета.
• Созданы новые вкусовые соединения, называемые дикарбонилами.
• Продолжают образовываться сотни различных побочных продуктов, влияющих на вкус, аромат и цвет.
• Образуются молекулы пигмента меланоидина, и поверхность продуктов питания приобретает темно-коричневый цвет.

Большинство продуктов естественным образом содержат различные количества и разные типы белков и сахара. Вот почему говядина или курица в приготовленном виде и на вкус отличаются от бананового хлеба. От этого процесса выигрывают методы сильного нагрева, такие как жарка, выпечка, жарка на сковороде, фритюр, гриль, приготовление под давлением, обжаривание, тушение и тушение.Это одна из причин, почему я всегда обжариваю мясо перед тем, как добавить его в мультиварку, потому что влажный жар в мультиварке никогда не поднимается выше 212ºF (100ºC), чтобы произошло подрумянивание по Майяру.

Роль температуры

Процесс Майяра можно начинать при комнатной температуре. Однако повышение температуры подталкивает процесс. Обычно, когда температура поверхности продукта достигает 300 ° F (149 ° C), процесс идет полным ходом. Это означает, что среду , используемую для метода приготовления сухим жаром, необходимо установить на более высокий диапазон, 350 ° F (177 ° C) и выше.

Осторожно! Реакция поджаривания велика, пока пища не пригорит (привет пиролиз!). При температуре поверхности выше 355 ° F (180 ° C) продукты становятся черными и горькими на вкус. Это тонкий баланс, требующий внимания. Так что не проверяйте соцсети слишком долго, иначе вы пожалеете!

Как влажность играет роль

В пище требуется небольшое количество влаги на молекулярном уровне, чтобы способствовать процессу подрумянивания, хотя слишком много влаги может ухудшить его.Главное — следить за тем, чтобы поверхность пищи была сухой, чтобы предотвратить запаривание и обеспечить максимальное поджаривание. Вот несколько способов удалить поверхностную влагу:

• Высушите поверхность продуктов бумажными полотенцами перед приготовлением.
• Сушите мясо и овощи на противне в холодильнике на ночь.
• Солите продукты непосредственно перед приготовлением, чтобы предотвратить появление на поверхности избыточной влаги из-за осмоса.
• Обратное обжаривание говядины в духовке перед обжариванием на сковороде сушит поверхность продукта для более быстрого подрумянивания.

При приготовлении пищи из пищи будет выделяться влага. Сильный огонь сковороды и масла поможет быстро испарить лишнюю воду. Уменьшение влажности на поверхности жареного цыпленка приведет к тому, что кожа станет хрустящей подрумяниной быстрее.

Почему не нужна слишком высокая кислотность

С точки зрения науки, это pH, или насколько щелочной (например, молоко), кислой (сморщивающий рот лимонный сок) или щелочной (например, оливки) является порция пищи.Как правило, чем более кислая среда, pH 6 и ниже, тем меньше будет потемнения. Что может быть сделано? Добавление небольшого количества щелочного ингредиента, такого как пищевая сода, усиливает реакцию потемнения.

Это хитрый трюк, используемый в китайском жарком для быстрого подрумянивания продуктов, поскольку нарезанным кускам мяса требуется всего несколько минут вок. Посыпка или подмешивание немного пищевой соды к птице, покрытой кожей, также способствует получению хрустящей корочки и развитию цвета. Я делаю это для своих запеченных крыльев буйвола, чтобы они были хрустящими и золотистыми.Попробуйте и почувствуйте разницу!

Майяр против карамелизации: кризис идентичности

Часто карамелизация и поджаривание Майяра используются как синонимы, хотя они очень разные! Обе они являются неферментативными реакциями потемнения, но на этом сходство заканчивается. Карамелизация происходит в средах с концентрированным сахаром с очень низким содержанием влаги. Это когда сложные сахара распадаются на простые сахара, за которыми следуют другие реакции с образованием коричневого цвета.

Мой любимый пример, домашний карамельный соус. В зависимости от типа сахара карамелизация в среднем начинается при температуре 248ºF (120ºC), что намного ниже, чем реакция Майяра. Иногда подрумянивание и карамелизация Майяра происходят кратко, только на разных уровнях.

Почему реакция Майяра вызывает выделение слюны

Хорошо, вы читаете эту статью и, вероятно, задаетесь вопросом: «Почему я должен беспокоиться обо всей этой научной чепухе?» Все сводится к следующему: реакция Майяра делает пищу более приятной для употребления.

Когда вы разогреваете пищу, ваши чувства вовлекаются в обилие молекул аромата, окружающих воздух. Неслучайно, когда я выпекал партию сырого теста для печенья, через 10 минут мой сын волшебным образом появляется на кухне из-за всех недавно появившихся сладких и теплых запахов, которые ударили его в нос. Было исследовано, что около 70% того, что вы ощущаете на вкус, на самом деле является тем, что вы чувствуете.

Приготовленная пища запускает этот животный режим выживания в нашем мозгу и включает эти слюнные железы.Уговорить реакцию Майяра — это каскадный катализатор того, что заставляет людей так увлекаться едой. Вот почему я никогда не могу отказаться от свежеиспеченного слоеного круассана, почему некоторые люди предпочитают жареный рогалик, характерный запах свежих кофейных зерен и почему шоколатье обжаривают какао-крупку, чтобы сделать темный шоколад. Итак, распространите информацию, теперь вы знаете научную терминологию, которая улучшает вкус еды, реакцию Майяра.

Влияние на здоровье и питание человека

Реакция Майяра приводит к появлению вкуса и аромата в процессе приготовления; и он используется почти повсюду, от хлебопекарной промышленности до нашей повседневной жизни, чтобы сделать пищу вкусной.Ее часто называют неферментативной реакцией потемнения, поскольку она протекает в отсутствие фермента. Когда пищевые продукты обрабатываются или готовятся при высокой температуре, химическая реакция между аминокислотами и редуцирующими сахарами приводит к образованию продуктов реакции Майяра (MRP). В зависимости от способа обработки пищевых продуктов могут быть получены как полезные, так и токсичные MRP. Следовательно, необходимо понимать различные типы MRP и их положительное или отрицательное влияние на здоровье. В этом обзоре мы обобщили, как обработка пищевых продуктов влияет на формирование MRP в некоторых очень распространенных пищевых продуктах.

1. Введение

Реакция Майяра была названа в честь французского физика и химика Луи Камиля Майяра (1878–1936), который первоначально описал ее. Это часто определяется как неферментативная реакция потемнения. Когда пищевые продукты обрабатываются или готовятся при высокой температуре, между аминокислотами и редуцирующими сахарами происходит химическая реакция, которая дает различный вкус и коричневый цвет (рис. 1). Поэтому его часто используют в пищевой промышленности для придания еде другого вкуса, цвета и аромата.

Основываясь на литературе, Ходж (1953) впервые описал стадии образования продуктов реакции Майяра (MRP), также известных как конечные продукты гликирования (AGE). Весь процесс формирования MRP можно разделить на три основных этапа в зависимости от цветообразования. На первом этапе происходит конденсация сахаров и аминокислот, а после конденсации происходит перегруппировка Амадори и образуется 1-амино-1-дезокси-2-кетоза. На втором этапе в молекулах сахара происходит обезвоживание и фрагментация.На этой стадии также разлагаются аминокислоты. На этой промежуточной стадии образуются продукты деления гидроксиметилфурфурола (HMF), такие как пирувальдегид и диацетил. Эта стадия может быть слегка желтой или бесцветной. На заключительной стадии происходит альдольная конденсация и, наконец, образуются гетероциклические азотистые соединения, меланоидины, которые сильно окрашены [1]. Реакция Майяра может иметь место и в живых организмах. Сообщалось, что некоторые MRP, в частности меланоидины, оказывают благотворное влияние на здоровье, например, антиоксидантное [2] и антибиотическое [3] действие.Однако в некоторых сообщениях также предполагается, что MRP, такие как высокий карбоксиметиллизин (CML), способствуют развитию диабета и сердечно-сосудистых заболеваний, в то время как акриламид действует как канцероген [4–6].

Все большее предпочтение отдается блюдам быстрого приготовления, а не традиционным, особенно среди нового поколения людей. Сообщалось, что у людей, потребляющих большое количество обработанного мяса, пиццы или закусок, развивается инсулинорезистентность и метаболический синдром по сравнению с людьми, потребляющими много овощей и мало переработанной пищи [7].MRP, которые меняются в процессе обработки пищевых продуктов, могут быть одним из важных факторов либо для прогрессирования болезни, либо для борьбы с ней. В этом обзоре мы суммировали изменения MRP, которые происходят во время обработки пищевых продуктов.

2. Обработка сои и формирование MRP

Соя широко используется в качестве муки, крупы, хлопьев, изолятов, концентратов и текстурированных соевых белков, а также в качестве кулинарного масла. Соевые бобы играют важную роль в сердечно-сосудистых заболеваниях, остеопорозе и раке [8].Таким образом, переработка сои является важным фактором для сохранения ее питательных качеств. Приготовление пищи при высокой температуре может привести к появлению MRP, которые могут быть хорошими или вредными для здоровья. Однако перед употреблением сою необходимо переработать. Ilić et al. (2014) оценили уровень фурозина, гидроксиметилфурфурола (HMF) и акриламида в сое во время процессов экструзии, микроволнового и инфракрасного нагрева [9]. Они обнаружили, что микроволновое нагревание в течение короткого времени (1-2 минуты) генерирует высокие уровни акриламида, тогда как длительное нагревание (3-5 минут) генерирует более низкие уровни акриламида.Во время экструзии и инфракрасного нагрева образование акриламида значительно увеличивается со временем и температурой. Уровень HMF увеличивался во всех трех процессах с увеличением времени и температуры, и он был значительно выше при микроволновой обработке. С начала термообработки уровень фурозина был выше при экструзии и инфракрасной обработке, тогда как при микроволновом нагреве он повышался до максимального значения через 3 мин, но через 4 мин это значение было аналогичным с 2 мин. Их результаты показали, что микроволновое нагревание улучшает антиоксидантные свойства сои на 50% по сравнению с сырой соей [9].Несмотря на то, что это исследование показало, что общее количество флавоноидов увеличивается при 100 ° C, за исключением микроволнового нагрева, который происходит при 45 ° C, другое исследование показало, что когда соя замачивается в воде и затем нагревается до 98 ° C, почти половина (44% ) сырых флавоноидов терялись в конечном продукте [10]. Это могло быть связано с присутствием влаги, поскольку было показано, что уменьшение влажности связано с повышенными уровнями MRP при экструзии и инфракрасной термообработке [9].

3.MRP по переработке молока

Молоко — это напиток, который потребляется во всем мире. В настоящее время большая часть молока, потребляемого людьми, особенно в западных странах, перерабатывается, а не сырое. Обработка молока при сверхвысокой температуре (УВТ) или обычный процесс стерилизации часто используются для повышения качества и безопасности. Молоко богато белком и сахаром. Таким образом, очевидно, что обработка молока при высокой температуре может привести к формированию MRP.Было предложено несколько методов для определения степени MRP при переработке молока. Как начальная, так и продвинутая стадия MRP использовались в качестве индикаторов реакции потемнения, которая произошла в молоке [11, 12]. Образование MRP сильно влияет на биодоступность белков и минералов. На ранних стадиях лактоза в молоке блокирует аминогруппу лизина с образованием продукта Amadori, называемого лактулозиллизином, который изменяет биодоступность белка [13]. Также известно, что MRP могут действовать как хелатирующие агенты для хелатирования катионов металлов, образуя различные растворимые и нерастворимые комплексы, и тем самым могут влиять на биодоступность минералов [14].Таким образом, обработка молока термической обработкой требует внимания, особенно для младенцев, поскольку молоко является единственным источником питательных веществ на этом этапе жизни.

Сообщалось, что обычное стерилизованное бутылочное молоко имеет другой химический состав по сравнению с молоком, обработанным методом ультрапастеризации [15]. Уровень HMF часто используется для оценки прогресса формирования MRP. Тем не менее, молоко, обработанное при ультрапастеризации, может иметь разные уровни HMF [16] из-за присутствия некоторых других факторов, таких как витамин A, казеин и железо [17].Таким образом, при переработке молока, наряду с термической обработкой, необходимо учитывать другие факторы, влияющие на сохранение питательной ценности. Недавнее исследование показало, что использование ферментов, таких как Faox I и Faox II, может ингибировать развитие реакции Майяра [18].

4. Производство макаронных изделий и MRP

Макаронные изделия считаются одним из здоровых продуктов питания, подходящих для сбалансированного питания; и его потребление становится все более высоким во всем мире. Макаронные изделия бывают разных сортов и форм. До 2009 г. было зарегистрировано 310 различных видов как сушеных, так и свежих макаронных изделий [19].Хотя существует итальянский закон о производстве макаронных изделий высокого качества [20], различные этапы цикла обработки макарон, такие как смешивание, замешивание, формование и сушка, могут повлиять на качество макаронных изделий. Среди этих четырех этапов сушка наиболее важна для качества продукта. Для традиционных методов сушки требуются низкие температуры (от 29 до 40 ° C), но для завершения процесса требуется от 24 до 60 часов. Таким образом, для управления временем и для увеличения производительности широко предпочтительны высокотемпературные кратковременные процессы сушки.Хотя макаронные изделия обрабатываются при высокой температуре, они приносят пользу с точки зрения производительности, стоимости, интенсивности цвета и питательной ценности [21]. Кроме того, применение высоких температур сушки в макаронных изделиях увеличивает их твердость и снижает липкость [22]. Помимо этих полезных эффектов, высокая термическая обработка приводит к образованию MRP, которые в конечном итоге могут изменить вкус, цвет, функциональные свойства и пищевую ценность [23]. Фурозин широко используется для оценки качества макаронных изделий. Сообщалось, что макаронные изделия, обработанные при высокой температуре, снизили уровень общего каротиноида [24].Наряду с фурозином мальтулоза также предлагается в качестве производителя для оценки качества макаронных изделий [25].

5. Обработка мяса и MRP

MRP, например, уровень гетероциклического амина (ГКА) увеличивается с повышением температуры приготовления; и это явление более выражено в мясе, чем в рыбе [26]. Мясо готовят при высокой температуре путем жарки, запекания и варки или в духовке. Хотя была обнаружена положительная корреляция между потреблением ГКА из пищевых продуктов и повышенным риском различных типов рака у человека [27–29], некоторые другие исследования не обнаружили никакой корреляции между ГКА и риском рака [30–32].Несколько исследований показали, что такие процессы, как жарка и жарка, могут вызывать образование большого количества ГКА [27, 33–35]. Напротив, эти ГКА придают пищевым продуктам различный аромат и вкус. Гетероциклические соединения, такие как пиразин, оксазол и тиазолы, в первую очередь ответственны за формирование аромата жареного соединения. В процессе интенсивной термообработки и жарки уровень пиразинов значительно повышается [36]. Предполагается, что алкилпиризн образуется в результате конденсации двух молекул альфа-аминокетона, полученных в результате разложения Стрекера [37], которое является промежуточным звеном пути реакции Майяра.

В обработанных пищевых продуктах было идентифицировано более 25 типов гетероциклических аминов (ГКА) [38]. Исследование показало, что когда мясо утки готовилось на углях, жарке во фритюре, запекании, приготовлении в микроволновой печи, сковороде или варке, MRP были выше в процессе жарки на сковороде по сравнению с другими четырьмя способами приготовления. Liao et al. (2012) [39] сообщили, что варка и приготовление в микроволновой печи были наиболее подходящими методами для обработки утиного мяса с точки зрения формирования MRP. Однако в другом исследовании было обнаружено, что и утка, приготовленная на углях, и куриная грудка имели высокий уровень ГКА по сравнению с жареным мясом.Они обнаружили, что обжарка значительно снижает ГКА [40].

В другом исследовании говяжий стейк и котлеты для гамбургеров были обработаны путем обжаривания на сковороде, запекания в духовке и на гриле или на гриле до четырех степеней готовности (редкая, средняя, ​​хорошо приготовленная или очень хорошо приготовленная) [41]. Жаркое из говядины было обработано в духовке редкой, средней и хорошей прожаркой. Они измерили пять различных ГКА. Уровень 2-амино-3,4-диметилимидазо4,5-хинолина был выше в хорошо приготовленных стейках и котлетах для гамбургеров. Как и жаркое из утки и курицы, жаркое из говядины не содержало ни одного из 5 ГКА, но подливка, сделанная из капель хорошо прожаренного жаркого, содержала два типа ГКА [41].Из трех различных исследований можно предположить, что при обжарке мяса (курицы, утки и говядины) образуется меньше ГКА по сравнению с другими методами.

В последнее время люди потребляют больше готовой еды из-за нехватки времени. Puangsombat et al. (2011) оценили уровень HCA в некоторых готовых к употреблению продуктах. Они обнаружили, что в кожуре цыпленка, приготовленной на гриле, было больше ГКА. В другом исследуемом продукте уровень ГКА определялся в следующем порядке: куриное мясо-гриль, мясные деликатесы и пепперони [42].Однако сообщалось, что мясо, приготовленное в промышленных масштабах, и мясо в ресторанах содержат небольшое количество ГКА [43, 44].

6. Переработка кофейных зерен и MRP

Как напиток, кофе играет важную роль в жизни миллиардов людей, а также является одним из наиболее продаваемых продуктов питания в мире. Сваренный кофе стал вторым по потреблению напитком после воды [45, 46]. Желаемый аромат кофейных напитков появляется во время обжарки. Типичная температура обжарки составляет от 180 до 250 ° C, а время обжарки варьируется от 2 до 25 минут в зависимости от используемого процесса [47].Во время обжарки внутренняя температура превышает 180 ° C, что приводит к возникновению реакции Майяра, карамелизации углеводов и пиролизу органических соединений [47]. В результате реакции Майяра при обжарке образуются меланоидины, на долю которых приходится 29% сухого веса заваренных кофейных зерен [47]. Меланоидины кофе образуются в результате реакций полимеризации фуранов и / или пирролов на поздних стадиях реакции Майяра и связаны плохо определенными реакциями поликонденсации [48].Несмотря на то, что обжарка снижает уровень углеводов, белков и липидов в кофейных зернах, уровень кофеина остается относительно стабильным при обжарке. MRP, кофеин, никотиновая кислота и некоторые другие компоненты кофейных зерен защищают зубы от Streptococcus mutans , который считается основным возбудителем кариеса зубов у людей [49].

7. Обработка пищевых продуктов растительного происхождения и MRP

Употребление диет, богатых фруктами и овощами, приносит нам много пользы для здоровья.Однако метод обработки играет важную роль в определении величины положительного воздействия на здоровье, получаемого от фруктов и овощей. В зависимости от температуры обработки фуроилметилпроизводные (FM) были обнаружены в переработанных овощах и фруктах, таких как апельсиновый сок [50] и переработанных томатных продуктах [51], а также в обезвоженной моркови [52]. Было показано, что обезвоженная морковь содержит значительно большее количество FM по сравнению с морковным соком, молодой морковью или консервированной морковью.Предполагается, что время обработки во время термообработки играет важную роль в формировании FM [52]. Дуэйк и Бушон (2011) сообщили, что при обжаривании морковных чипсов в вакууме ломтики картофеля и яблока могут помочь значительно сохранить общий уровень каротиноидов и аскорбиновой кислоты [53].

Когда овощи обрабатываются при низкой температуре, образуются прооксиданты, тогда как обработка при высокой температуре снижает количество прооксидантов и увеличивает антиоксидантные свойства из-за образования MRP [54].Такая антиоксидантная активность MRP обусловлена ​​высокомолекулярными коричневыми соединениями, которые образуются на поздних стадиях реакции [54]. Однако здесь следует отметить, что MRP также могут проявлять прооксидантные свойства [55, 56].

MRP могут предотвратить ферментативную реакцию потемнения, вызванную полифенолоксидазой (PPO) [57]. Продукты растительного происхождения, такие как фрукты и овощи, производят множество эндогенных фенольных соединений во время послеуборочной обработки и обработки. Эти соединения окисляются ферментами оксидоредуктазы, такими как полифенолоксидазы (PPO) и тирозиназы.Эта реакция, в свою очередь, генерирует высокореакционные хиноновые соединения, которые конденсируются и полимеризуются с образованием коричневых пигментов и тем самым ухудшают качество пищевого продукта. MRP могут предотвратить этот ферментативный процесс на начальном этапе этой реакции и тем самым помочь сохранить качество продукта. Было показано, что MRP не только защищает от коричневого цвета, но и оказывает антиаллергенное действие в отношении аллергенов вишни [58].

8. Некоторые другие воздействия продуктов питания, полученных из MRP

Ангиотензин-I-превращающий фермент (АПФ) является регуляторным ферментом для повышения артериального давления.Пептид, ингибирующий АПФ, снижает артериальное давление путем ингибирования фермента АПФ [59]. Rufián-Henares и Morales (2007) продемонстрировали, что меланоидины, выделенные из семи модельных систем аминокислота-глюкоза, вызывают ингибирование ACE in vitro [60]. Недавно Хонг и его коллеги (2014) показали, что при соответствующих условиях реакция Майяра может эффективно улучшить ингибирующую активность гидролизата казеина в отношении АПФ [61].

Было заявлено, что введение продукта реакции потемнения Майяра, полученного из экстракта растения вида Panax , содержащего гинзенозид Re или сахарид, производный от гинсенозида, обработанный аминокислотой при температурах от 100 до 130 ° C, может либо предотвратить, либо улучшить или лечить заболевание почек [62].

Универсальные MRP пищевого происхождения могут действовать как бактерицидные в отношении большого количества патогенов. Например, аминоредуктон может действовать как более эффективное бактерицидное средство для четырех изолятов Pseudomonas aeruginosa , одного изолятов с множественной лекарственной устойчивостью Pseudomonas aeruginosa (MDRP), одного Escherichia coli cus, одного метициллин-восприимчивого вируса 903oc30329 Methicillin-чувствительного к мезоциклу 903oc30329. устойчивый Staphylococcus aureus (MRSA) по сравнению с микацином, ципрофлоксацином, имипенемом и левофлоксацином [63].Также было показано, что MRP эффективны против дрожжей [64].

9. Заключение и перспективы

Продукты реакции Майяра оказывают как положительное, так и отрицательное воздействие на здоровье. Разнообразные MRP действуют как антиоксиданты, бактерицидные, противоаллергенные, антибричневые, прооксиданты и канцерогены. Большинство этих свойств зависит от обработки пищи. Высокотемпературный нагрев делает некоторые продукты питательными, в то время как некоторые продукты теряют свою питательную ценность. В пищевой промышленности используются многие стратегии для сокращения производства MRP.Например, акриламид был классифицирован Международным агентством по изучению рака как вероятный канцероген для человека [65]. Во время приготовления пищи при высокой температуре акриламиды образуются во многих типах пищевых продуктов в результате реакции Майяра [66–68]. Для уменьшения количества акриламида в лаборатории с успехом применялась аспарагиназа для картофеля и зерновых [69, 70]. Также сообщалось, что введение CO ₂ во время процесса экструзии помогает снизить уровень акриламида [71].

Этот обзор был направлен на обобщение наших текущих знаний об изменениях в продуктах питания, опосредованных реакцией Майяра на этапах обработки пищевых продуктов. Это может дать полезную информацию для тех, кто имеет отношение к предприятиям пищевой промышленности.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Чудесная реакция Майяра | Feature

В воздухе витает восхитительный запах жареного лука, но что-то очень странно смотрится на сковороде, которую держит Энди Чепмен.Чапман, главный научный сотрудник Carbometrics, демонстрирует сложную химическую реакцию, которую ежедневно проводят миллионы людей. С одной стороны, не совсем белые полумесяцы нарезанного лука, как обычно, медленно становятся золотисто-коричневыми. Но с другой стороны, лук превратился в тревожную ярко-желтую кашицу. Оба изменения зависят от натуральных сахаров и белков лука, объясняет Чепмен, тепло которых помогает трансформироваться посредством реакции Майяра.

Французский врач и химик Луи-Камиль Майяр впервые описал, как сахара реагируют с аминокислотами, и белки, которые они могут соединить друг с другом, в 1912 году. ¹ Он написал по меньшей мере восемь статей по теме, в которых были обнаружены результаты, включая выделение углекислого газа при расщеплении аминокислот и образование коричневого пигмента. Тем не менее, работа Майяра раскрыла лишь часть потенциала реакции.

Теперь мы знаем, что реакция Майяра — это то, как хлеб подрумянивается, чтобы стать тостом, и что помогает обжаренному кофе придать его цвет и вкус. И в это время года он придает нашему праздничному жареному золотисто-коричневый цвет и хрустящую корочку. Также выяснилось, что реакция представляет собой чрезвычайно сложную сеть, которая меняется в разных контекстах, как подчеркивает Чепмен.И если радости, которую приносит нам еда и питье, недостаточно, ученые обнаруживают, что это важно в совершенно ином и потенциально вредном смысле.

Сначала объединение аминокислот и сахаров называлось просто потемнением, и ученые начали называть это реакцией Майяра только около 1947 года. -постоянная и вкусная еда важна.В 1953 году Джон Ходж из Министерства сельского хозяйства США предложил подробные механизмы, разделив реакцию Майяра на три этапа. ²

Для Чепмена, который некоторое время бесплатно работал в ресторане The Fat Duck, пионера молекулярной гастрономии Хестона Блюменталя, удостоенного трех звезд Мишлен, самый первый шаг является самым важным. Когда нарезанный лук потеет и размягчается, его клетки разрушаются, высвобождая сложную смесь, включающую сахара и белки. «На самом деле реакция начинается между сахаром и белком, образуя соединение, называемое основанием Шиффа», — объясняет Чепмен.

Но это сложнее, чем кажется. Поскольку основания Шиффа или имины являются продуктом реакции между определенными химическими группами, а именно аминами и карбонилами, не все молекулы могут принимать участие. Только восстанавливающие сахара, такие как фруктоза, глюкоза и лактоза, имеют доступные карбонильные группы. Обычный столовый сахар, сахароза, состоит из одной фруктозы и одной молекулы глюкозы, связанных вместе. Следовательно, сахароза должна распадаться на части, чтобы реагировать, поэтому Чепмен объясняет, что приготовление пищи с глюкозой или фруктозой ускоряет волшебство Майяра.

Для начала

Амины также сталкиваются с ограничениями благодаря классическим кислотно-основным взаимодействиям. Основные амины могут захватывать протоны из кислотных источников. Следовательно, аминогруппы аминокислот, содержащихся в пищевых продуктах, часто несут протон, который они должны потерять, прежде чем вступить в реакцию с альдегидами сахара. Поэтому Чепмен добавил еще более основное вещество — бикарбонат соды — к половине луковиц, чтобы повысить их pH и депротонировать амины. Он объясняет, что в результате получается ярко-желтая каша, частично из-за бикарбоната соды, ускоряющего реакцию Майяра.

После образования основания Шиффа могут перегруппироваться с образованием таких молекул, как кетозамины, на том, что Ходж определил как вторую стадию реакции Майяра, фактически включающую несколько реакций. Затем кетозамины могут реагировать разными способами на третьей стадии, образуя молекулы, которые могут реагировать дальше даже на более поздних стадиях. Вместе они производят сотни различных молекул с прямой и кольцевой цепью, с атомами кислорода, азота и серы, часто занимающими видное место. Однако всего несколько десятков обычных подозреваемых в основном ответственны за аромат и вкус пищи, включая производные фурана, такие как «клубничный фуранон».Между тем, полимерные меланоидины служат пигментом, придавая приготовленной пище коричневый цвет.

Повара могут взломать вкусы Майяра, изменив условия приготовления. Например, Чепмен часто растапливает лук с щепоткой бикарбоната соды, чтобы получить мясную вегетарианскую основу соуса. И действительно, его желтая луковая каша на вкус странно похожа на чипсы со вкусом бекона или говядины. Нечто подобное происходит с кренделями и рогаликами. По словам Чепмена, крендели возникли после того, как кто-то, по общему мнению, случайно покрыл тесто для рогаликов щелочью, содержащей гидроксид натрия / калия, а не яичной жидкостью.«Это значительно повышает pH, и теперь он очень быстро станет коричневым», — говорит он, тогда как мытье яиц дает такое же, но менее резкое потемнение. «Когда мы смажем поверхность теста яйцом, мы добавляем [больше] сахара и белка. ’

Хотя реакция Майяра может происходить при любой температуре, обычно она заметна только при температурах выше 120 ° C. Это, в свою очередь, обычно требует в основном сухих условий, так как вода может быть горячей только до температуры кипения 100 ° C. Это одна из причин, по которой авиационная еда иногда не может сравниться с наземными конкурентами.Микроволны, используемые для приготовления еды, нагревают молекулы воды в пище, поэтому температура не превышает 100 ° C. Это означает, что еду часто нужно «предварительно отправить по мейларам», прежде чем она отправится в небо.

Более высокие температуры ускоряют испарение воды и каскад Майяра, но при температуре выше 180 ° C молекулы начинают разлагаться, и пища горит. Поэтому Чепмен рекомендует скороварки, в которых температура может превышать 120 ° C. Это ускоряет реакцию Майяра, обеспечивает различные каскады реакций и улавливает летучие вкусовые и ароматические соединения.Высокое давление также способствует реакциям, продукты которых занимают меньший объем, включая реакции конденсации с образованием меланоидинов, а не разложению на небольшие летучие молекулы аромата.

Это инструменты, которым Джорджу Рицци пришлось научиться пользоваться, когда он присоединился к Procter and Gamble (P&G) в 1964 году. Он имел докторскую степень по органической химии, но не имел опыта в области пищевых продуктов или ароматизаторов. «Я даже не слышала о реакции Майяра», — говорит Рицци. Тем не менее, он быстро научился этому, применив его в своем самом первом проекте — изобрел искусственный шоколадный ароматизатор.Рицци продолжала работать над такими известными американскими брендами, как арахисовое масло Jif и кофе Folgers, а также чипсы Pringles, продаваемые более чем в 140 странах. Он добавляет, что законы, регулирующие стандарты идентификации продуктов питания, ограничивают коммерческий взлом Майяра выбором ингредиентов и настройкой температуры и давления.

Тот факт, что продукты содержат не только сахар и белок, усложняет ситуацию, — объясняет Имре Бланк, научный сотрудник Nestlé по пищевой химии и ароматизаторам из кулинарного исследовательского центра компании в Зингене, Германия.Минералы запускают инициируемое радикалами окисление жиров, а образующиеся промежуточные продукты разложения участвуют в реакции Майяра, объясняет он. «Это взаимодействие может быть желательным для управления каскадом реакций Майяра; однако это также может привести к таким явлениям, как неприятный привкус или ограниченный срок хранения », — говорит Бланк. «Тщательный выбор сырья в сочетании с соответствующей технологией и параметрами процесса позволяет улучшить качество продукции».

На Международном симпозиуме по реакции Майяра в Монреале, Канада, в сентябре 2018 года Бланк объяснил, как направить каскад, чтобы отдать предпочтение желаемым атрибутам при ограничении негативных эффектов.Его стратегии включают использование полифенолов, содержащихся во многих продуктах питания растительного происхождения, для улавливания реактивных промежуточных продуктов, таких как радикалы и переходные металлы. Blank также уделяет особое внимание цвету, чтобы контролировать обжарку кофе или мяса. «Пережаренные, темные продукты имеют тенденцию быть горькими и менее питательными», — говорит он.

Тем не менее, мы не всегда можем заранее знать, к чему приведут изменения в условиях, — объясняет Аня Ран из Центра качества кофе при Цюрихском университете прикладных наук в Швейцарии.«Кофейное сообщество понимает, что реакция Майяра является ключом к химии обжарки кофе, и есть отличные ученые-исследователи реакции Майяра», — говорит она. «Тем не менее, он устраняет разрыв между пониманием теоретической стороны реакции Майяра и применением этого понимания в предсказательной манере к кофе и процессу обжарки, который требует дальнейшего развития. Наша неспособность предсказать реакцию Майяра в пищевых системах предполагает, что исследования реакции Майяра по-прежнему могут быть полезны.Целью должна быть рецептура продуктов питания, основанная на знаниях ».

Темная сторона подрумянивания

Примерно 20 лет назад эти знания позволили выявить один продукт Майяра, который оказался особенно непривлекательным: акриламид, потенциальный риск рака которого Всемирная организация здравоохранения считает «серьезной проблемой». Рицци вместе со своими коллегами начал изучать эту проблему незадолго до выхода на пенсию в 1999 году — с тех пор, как P&G продала все свои пищевые предприятия. После серии статей от разных групп, в которых указывалось на опасность в 2002 году, ^3–5 P&G опубликовала свое исследование в 2003 году. ⁶

«Я был частью команды, организованной для определения механизма образования акриламида во время жарки картофеля», — объясняет Рицци. «Наши эксперименты подтвердили, что природная аминокислота картофеля аспарагин является ключевым источником термически генерируемого акриламида. Последующие усилия были направлены на сокращение или устранение содержания аспарагина в сырье Pringles ».

Правила ЕС по акриламиду вступили в силу в апреле 2018 года. Его контрольные уровни акриламина варьируются от 40 мкг на килограмм для детского питания на зерновой основе, до 750 мкг на килограмм для чипсов и 850 мкг на килограмм для кофе.На картофельные продукты приходится 67,1% взрослого потребления акриламида в Великобритании, 60–80% из которых приходится на картофель фри, остальное приходится на чипсы и картофель, приготовленный в духовке.

Агентство по стандартам на пищевые продукты Великобритании отслеживает уровни как акриламида, так и некоторых фуранов — также возможных канцерогенов, и поэтому контролируется, но не ограничивается. В его последних результатах за период до ноября 2017 года уровни акриламида в среднем были ниже контрольных значений, но несколько компаний превышали их.Pringles, возможно, неудивительно, учитывая работу P&G по акриламиду, были чипсами с самым низким содержанием акриламида — всего 25 мкг на килограмм.

Для тех, кто превышает эталон, многие исследования теперь показали, как успешно избежать использования акриламида при сохранении аромата, вкуса и цвета. Часто это связано с использованием ферментов аспарагиназы для расщепления аспарагина в ингредиентах перед приготовлением. Но Стивен Элмор из Университета Рединга в Великобритании и его коллеги изучали выбор сорта картофеля. ⁷ «Образование акриламида довольно хорошо коррелирует с коричневым цветом и обратно пропорционально содержанию крахмала и хрусткости», — говорит он. «Таким образом, чипсы, приготовленные из сортов картофеля, подходящие для приготовления чипсов, обычно имеют низкое содержание акриламида по сравнению с чипсами, приготовленными из картофеля, который можно использовать для приготовления пюре, например, Desiree, Harmony и Maris Piper».

Элмор и его коллеги также обнаружили, что в некоторых сортах картофеля крахмал распадается на простые сахара, которые могут принимать участие в реакции Майяра больше, чем в других сортах.«Моя работа показала, что Hermes, ранее популярный сорт для чипсов, плохо хранится, в то время как сорта Fontane и Markies ранее не использовались для чипсов, что может иметь потенциал», — говорит он. Однако даже им будет сложно достичь предела в 750 мкг / кг, добавляет Элмор. Возможно, удастся изучить другие новые сорта картофеля, но очень высокие уровни крахмала, которые приводят к очень низким уровням акриламида, «могут давать слишком хрустящие чипсы».

Люди, обеспокоенные акриламидом, не должны попадать в холодильник, советует Элмор.Это связано с тем, что при охлаждении увеличивается уровень редуцирующих сахаров и, следовательно, больше акриламида при приготовлении. Но он также отмечает несколько моментов, которые могут успокоить людей. Во-первых, канцерогенность акриламида на людях до сих пор не доказана. Во-вторых, коричневые полимеры меланоидина, полученные в результате реакции Майяра, являются антиоксидантами, которые могут противодействовать токсичности соединений, образующихся в том же процессе. И в-третьих, реакция Майяра естественным образом протекает в нашем организме очень медленно.

Новый взгляд на классические идеи

Эти естественные реакции Майяра вызывают все больший интерес у многих ученых, рассматривающих их влияние на здоровье, включая компанию Чепмена, Carbometrics, базирующуюся в бристольском инкубаторе Unit DX.«Вот где все началось для Луи Майяра, когда он заглядывал в физиологические системы», — отмечает он. «В нашей крови циркулирует сахар, и мы покрыты аминами из всех наших белков». Процесс происходит медленно, но нам помогает относительно высокая концентрация глюкозы в крови. Это особенно важно для диабетиков, у которых проблемы с регулированием уровня глюкозы в крови означают, что концентрация может оставаться на более высоком уровне дольше. «Патология болезни очень сильно связана с изменением функции белков, которое является результатом реакции глюкозы с этими белками», — добавляет Чепмен.

Чепмен и его коллеги поэтому работают над платформой для молекулы, связывающей глюкозу, первоначально созданной в Бристольском университете, Великобритания, как стартап под названием Ziylo. Датская фармацевтическая компания Novo Nordisk выкупила полные права на платформу в рамках сделки на сумму до 800 миллионов долларов (610 миллионов фунтов стерлингов) в августе 2018 года. Они надеются, что эти связывающие глюкозу молекулы могут способствовать выработке инсулиноподобных веществ, которые могут определять высокий уровень глюкозы в крови и запускать биологические процессы для их уменьшения. По словам Чепмена, после приобретения компания Ziylo передала некоторые исследования в компанию Carbometrics, которая теперь хочет «создать сенсоры глюкозы следующего поколения».

Но когда дело доходит до реакции Майяра в пище, хотя Чепмен принимает правила, его лично мало беспокоит акриламид в своей домашней кухне. «Если вы посмотрите все соединения, которые образуются в реакции Майяра, я думаю, многие из них можно считать токсичными», — говорит он. «Их там очень мало, и мы ели их много лет».

Этот широкий спектр веществ отражает то, что даже по прошествии более чем столетия мы во многих отношениях едва ли почувствовали то, что может предложить сложность реакции Майяра.Однако у нас больше возможностей, чем когда-либо, для вкусной еды на Рождество или День Благодарения.

Чепмен говорит, что разделял индейку на кусочки, готовил грудки при температуре около 60 ° C «су-вид» (под вакуумом на водяной бане), чтобы они оставались влажными, при медленном обжаривании ножек в духовке. Затем в последнюю минуту он приводил реакцию Майяра, жарив мясо на сковороде, чтобы оно подрумянилось. Современные повара часто делают это при приготовлении мяса, добавляет Чепмен, чтобы получить максимально нежный и вкусный результат. «Мой главный совет: не готовьте индейку пять часов в духовке, чтобы она подрумянилась.И, конечно же, я бы приготовил соус в скороварке ».

Энди Экстэнс — научный писатель из Эксетера, Великобритания.

Какова реакция Майяра при обжарке кофе?

Что такое реакция Майяра и почему она важна?

«Реакция» Майяра на самом деле представляет собой целую серию химических реакций, которые имеют решающее значение для создания характерного вкуса и коричневого цвета жареного кофе и многих других продуктов, включая шоколад, тосты и жареный стейк.Эти реакции названы в честь Луи Камиля Майяра, французского врача, который впервые описал их в 1910 году.

Восстановление сахара и аминокислот

Реакции Майяра происходят между редуцирующим сахаром и аминокислотой. Редуцирующий сахар — это любой сахар, который имеет свободную группу альдегида или кетон . Эти группы содержат атом кислорода с двойной связью, соединяющей его с углеродной цепью, который может легко реагировать с аминокислотами и многими другими соединениями.

Аминокислоты — это строительные блоки белков. Они имеют множество структур, но все они имеют аминогруппу на одном конце и карбоксильную группу на другом. Аминогруппа (Nh3) слева участвует в этих реакциях. R на диаграммах ниже может быть любой из примерно 500 различных боковых цепей (от одного атома водорода до цепочки атомов углерода), что усложняет эти реакции.

Реакции

Когда они взаимодействуют вместе, азот аминокислоты связывается с углеродной цепью сахара, выделяя одну молекулу воды.

Образуемая при этом молекула (гликозиламин) нестабильна, сначала меняя свою структуру в процессе, называемом перегруппировкой Амадори, а затем снова реагируя по одному из трех путей: либо потеря большего количества молекул воды, чтобы стать молекулами карамельного типа, либо распадом на молекулы с короткой цепью. (например, диацетил, используемый для приготовления попкорна со вкусом масла) или повторная реакция с большим количеством аминокислот.

Все три продукта этих реакций могут снова реагировать с аминокислотами с образованием молекул, называемых меланоидинами, , темно-коричневыми соединениями, которые придают кофе много цвета и могут иметь жареный, солодовый, хлебный, горький и жженый вкусы.Меланоидины также играют важную роль в образовании пены, стабилизируя пену (E Illy and L Navarini, 2011)

Получите доступ к нашим онлайн-курсам
и премиум-контенту прямо сейчас!

С ежемесячной подпиской на BH Education вы получите доступ к
12 онлайн-курсам, 600+ урокам, 200+ видео, мощным приложениям, онлайн-калькуляторам
и многому другому, чтобы упростить онлайн-обучение.

Подписка всего за 15 долларов в месяц

14-дневная бесплатная пробная версия! Никаких обязательств не требуется! Вы можете отменить в любой момент!

Скорость реакции Майяра становится значительной при обжарке кофе примерно от 140 ° C (284 ° F) и выше. При температуре выше 170 ° C (338 ° F) начинается карамелизация и начинается использование оставшихся сахаров. Из-за требуемой высокой температуры и из-за того, что первоначальная реакция выделяет молекулу воды, реакция начинается медленно, пока еще есть влага, поэтому кофе не начинает подрумяниваться при обжарке до фазы сушки. ‘ завершено.

Результат

Различные возможные пути, по которым могут идти эти реакции, в сочетании с рядом возможных аминокислот и сахаров, участвующих в реакциях, означает, что они образуют огромный спектр ароматизирующих соединений. Наиболее известные из них — жареный, хлебный или горький вкус меланоидинов и пикантные вкусы пептидов (например, мясо на гриле). Реакции также могут генерировать широкий спектр более мелких молекул, которые могут включать цветочные, фруктовые и карамельные запахи, а также некоторые «неприятные» нотки, такие как луковый или землистый вкус.

Диапазон вкусов, который это создает, имеет решающее значение для сложности ароматов обжаренного кофе и является одной из причин, по которой содержание сахара в зеленых бобах так важно для окончательного вкуса, даже если очень мало сахара выживает при обжарке без изменений. Квакеры (незрелые кофейные зерна) — отличная демонстрация этого — отсутствие сахара означает, что реакции Майяра и карамелизации не могут иметь место, и полученные зерна бледные и не имеют вкуса.

No related posts.