Что такое меланоидинообразование?

еланоидинообразование — это совокупность химических реакций, происходящих при хранении консервированных продуктов,

Меланоидинообразование — это совокупность химических реакций, происходящих при хранении консервированных продуктов, в основном овощей. Образующиеся при этом продукты называют меланоидины. Они имеют тёмный цвет, обычно от красно-коричневого до тёмно-коричневого.

Под меланоидинообразованием понимают взаимодействие восстанавливающих сахаров (моносахариды и восстанавливающие дисахариды, как содержащиеся в самом продукте, так и образующиеся при гидролизе более сложных углеводов) с аминокислотами, пептидами и белками, приводящее к образованию темноокрашенных продуктов - меланоидинов (от гр. melanos - темный) . Этот процесс называют также реакцией Майара, по имени ученого, который в 1912 г. впервые его описал. Реакция меланоидинообразования имеет большое значение в кулинарной практике. Ее положительная роль состоит в следующем: она обусловливает образование аппетитной корочки на жареных, запеченных блюдах из мяса, птицы, рыбы, выпечных изделиях из теста; побочные продукты этой реакции участвуют в образовании вкуса и аромата готовых блюд. Отрицательная роль реакции меланоидинообразования заключается в том, что она вызывает потемнение фритюрного жира, фруктовых пюре, некоторых овощей; снижает биологическую ценность белков, поскольку связываются аминокислоты. В реакцию меланоидинообразования особенно легко вступают такие аминокислоты, как лизин, метионин, которых чаще всего недостает в растительных белках. После соединения с сахарами эти кислоты становятся недоступными для пищеварительных ферментов и не всасываются в желудочно-кишечном тракте. В кулинарной практике часто нагревают молоко с крупам, овощами. В результате взаимодействия лактозы и лизина биологическая ценность белков готовых блюд снижается.

Для максимального протекания реакции меланоидинообразования вокруг молекулы белка требуется создать мономолекулярный слой глюкозы и мономолекулярный слой воды. Таким образом, наличие воды необходимо для осуществления реакции. Чем выше концентрация реагирующих веществ и меньше воды, тем интенсивнее образуются меланоидины.
Влияние концентрации реагирующих веществ и состава среды
Для протекания меланоидиновой реакции оптимальным соотношением аминокислот к сахарам является 1 :4 (по массе) . При слишком больших концентрациях реагирующих веществ по мере протекания реакции меланоидины становятся все более нерастворимыми. Однако избыток сахара способствует образованию растворимых форм меланоидинов и при повышенных их концентрациях. Поэтому желательно некоторое смещение указанного соотношения в сторону увеличения содержания Сахаров.
Наряду с другими условиями состав среды определяет возможность протекания реакции. Введение в среду восстанавливающих Сахаров (глюкозы, пентозы) и других СО-соединений, а также введение в среду веществ, содержащих ЫН2-группы (аминокислот, белков и пр. ) или NH+, приводит к ускорению меланоидинообразования.
Влияние температуры и рН среды
При нулевой и минусовой температурах реакция меланоидинообразования не протекает. С повышением температуры скорость реакции значительно возрастает. Однако при различных температурах образуются различные продукты реакции. В водных растворах с концентрацией сухих веществ около 50% ароматические вещества с наиболее приятными органолептическими свойствами образуются при сравнительно умеренной температуре (95-100° С) .
При чрезмерно повышенных температурах легко образуются легкоокрашенные меланоидины, обладающие горьковатым вкусом и горелым запахом, что известно из производственной практики приготовления красящего солода (жженки) . При незначительном повышении оптимальной температуры образования меланоидинов или продолжительном поджаривании солода меланоидины переходят в нерастворимые в воде гуминовые вещества; это приводит к значительному снижению красящей способности и экстрактивноеT получаемого солода. Поэтому оптимальной температурой приготовления красящего солода считают 160° С, несмотря на то, что максимальное количество красящих веществ в солоде образуется при температуре его поджаривания 190° С.
Реакция меланоидинообразования может протекать в довольно широких пределах рН среды, однако в щелочных средах она ускоряется.
Ингибиторы и ускорители реакции меланоидинообразования
Меланоидинообразование, карамелизация и окислительные реакции покоричневения относятся к реакциям, в которых участвуют карбонильные соединения. Поэтому ингибиторами являются в первую очередь вещества, реагирующие с карбонильными соединениями, такие, как димедон, гидроксиламин, бисульфат. Эти вещества связывают разнообразные С = 0 соединения, возникающие на промежуточной стадии реакции меланоидинообразования, и тем самым прерывают дальнейший ход реакции. Например, связывание альдегидов димедоном приостанавливает реакцию меланоидинообразования. Из этого следует, что образование альдегидов является одним из важных этапов реакции.

РЕАКЦИЯ МЕЛАНОИДИНООБРАЗОВАНИЯ, реакция Майяра, карбониламинная реакция, сахароаминная реакция, реакция между амино-соединениями и соединениями, содержащими карбонильную группу. Впервые была описана Майя-ром (1912), изучавшим механизм потемнения смесей аминокислот с восстанавливающими сахарами при их нагревании. В Р. м. легко вступают аминосоединения: аминокислоты, первичные амины, пептиды, белки, а также аммиак: из числа карбонильных соединений — альдегиды, кетоны, моносахариды, олигосахариды. Основные этапы Р. м. для аминокислот и белков идентичны, вместе с тем сложность структуры последних оказывает существенное влияние на ход реакции и состав конечных продуктов. Наиболее характерным признаком Р. м. является потемнение реакционной среды с накоплением на определенном этапе развития реакции нерастворимых в воде гуминоподобных веществ, уменьшение количества редуцируемых сахаров и азота аминных групп, появление в зависимости от природы аминокислот и сахаров различных ароматов в среде. Большинство исследователей выделяют 2 основные стадии Р. м. Первая Р. м. , как было установлено при нагревании смесей аминокислот и сахаров, начинается с сахароаминной конденсации, в результате которой образуются N-гликозиды. В процессе нагревания последние претерпевают внутримолекулярную перегруппировку Амадори, вследствие чего образуются энольные соединения. Продукты первой стадии Р. м. бесцветны и не обладают поглощением в ультрафиолетовой части спектра. На второй стадии Р. м. происходит дегидратация энольных соединений с образованием промежуточных продуктов, содержащих карбонильную группу и обладающих восстановительной способностью (фурфурол, оксиметилфурфурол, пировиноградная кислота и ее альдегид, ацетоин, диацетил и др.) . Одновременно происходит образование более сложных соединений — редуктонов, дегидроредуктонов и деградация по Штрекеру некоторого количества аминокислот. Эти реакции проходят одновременно с реакциями полимеризации и конденсации и в конечном итоге образуются темноокрашенные продукты, состав которых непостоянен и в значительной степени определяется условиями реакции. При сушке концентрированных растворов или нагревании сухих смесей реагирующих веществ может иметь место выделение углекислого газа. Скорость и глубина прохождения Р. м. зависят от рН среды, температуры, химических строения реагирующих веществ, их концентрации и соотношения. Так, наиболее интенсивно Р. м. проходит в нейтральной и щелочной среде; в кислой — скорость ее резко снижается. Повышение температуры интенсифицирует P.m., вместе с тем продукты взаимодействия аминокислот с сахарами при 150°С отличаются от полученных при 20—37°С. Скорость прохождения Р. м. тем больше, чем более выражены основные свойства аминокислот. Диаминокарбоновые кислоты (лизин, орнитин) в реакцию вступают легче и дают более интенсивную окраску, чем карбоновые. Увеличение расстояния между карбоксильной и аминогруппой у моноаминокарбоновых кислот также способствует образованию мелаиоидинов. Из сахаров легче всего реагируют ксилоза, затем арабиноза, фруктоза, глюкоза. Р. м. легче проходит в концентрированных растворах; оптимальным является соотношение реагирующих веществ, близкое к 1, реакция ускоряется при наличии в среде этилового спирта, что показано на примере нагревания модельных систем сахар — аминокислота до 60—70°С, тормозящее действие оказывает NaHS03, H2S03 и некоторые др. соединения.
Экспериментально доказана (на модельных системах) возможность прохождения Р. м. при старении вина, отмирании вина, дистилляции виноматериалов, выдержке коньячных спиртов и шампанского. Техно-логический приемы, связанные с нагреванием (мадериза-ция, тепловая обработка крепких и десертных вин, сусла, мезги и др. ) значительно ее интенсифицируют. В этом случае цвет, вкус, аромат подвергшихся воздействию тепла продуктов будут в значительной степени определяться глубиной прохождения Р. м. Установлено, что образующиеся из аминокислот альдегиды придают среде различные оттенки в аромате.

В результате образования меланоидинов изменяется вкус и цвет молока. Механизм меланоидинообразования до сих пор окончательно не установлен. Выяснено, что реакция идет в две стадии. Первая стадия изучена подробно. Вначале лактоза взаимодействует со свободными аминогруппами. Аминокислоты, преимущественно NH2 с группой лизина, в результате образуется гликозид (лактозолизин) , затем образуется лактулозилизин, который распадается на фруктозолизин и галактозу или ее изомер тагатозу.

Меланоидинообразование — это совокупность химических реакций, происходящих при хранении консервированных продуктов, в основном овощей. Образующиеся при этом продукты называют меланоидины. Они имеют тёмный цвет, обычно от красно-коричневого до тёмно-коричневого.

Этот сложный процесс ещё не до конца изучен, включает в себя взаимодействие редуцирующих сахаров с аминокислотами (реакция Майяра) , которое сопровождается их конденсацией и полимеризацией. Меланоидинообразование начинается при тепловой обработке консервов и завершается при их хранении. Оно замедляется в кислой среде, например в присутствии таких соединений, как аскорбиновая кислота, фенольные соединения, перекись водорода, также при непродолжительной тепловой обработке. Эта реакция приводит к снижению качества консерв и утрате товарного вида.

Менее интенсивно разложение сахаров в процессе разваривания зерна протекает другим сложным путем с образованием несбраживаемых дрожжами веществ – меланоидов (сахароаминная реакция) . В результате из сахара и аминокислоты через ряд сложных превращений образуется продукт, который может быть выделен в виде бесцветных кристаллов, быстро буреющих при нагревании. Этот продукт является ключевым, обязательным для последующих реакций, приводящих к образованию окрашенных соединений - меланоидинов.
Кроме меланоидинов среди продуктов реакций найдены алифатические альдегиды, фурфурол и его производные, формальдегид, ацетон, метиглиоксаль и др.
Реакция меланоидинообразования протекает в широком диапазоне (рН от 2,1 до 7 - 8). В щелокной среде ее скорость выше, чем в слабокислой. С повышением температуры на 10 гр. Цельсия интенсивность реакции возрастает в 2 – 3 раза.

Меланоидинообразование. Это сложный окислительно-восстановительный процесс, включающий в себя ряд реакций, которые протекают последовательно и параллельно. В упрощенном виде сущность этого процесса можно свести к следующему. Низкомолекулярные продукты распада белков (пептиды, аминокислоты) , содержащие свободную аминную группу (–NH2), могут вступать в реакцию с соединениями, в состав которых входит
карбонильная группа =С=О (например, с различными альдегидами и восстанавливающими сахарами – фруктозой, глюкозой, мальтозой) , в результате чего происходит разложение как аминокислоты, так и реагирующего с ней восстанавливающего сахара. При этом из
аминокислоты образуются соответствующий альдегид, аммиак и диоксид углерода, а из сахара – фурфурол и оксиметилфурфурол. Альдегиды обладают определенным запахом, от которого зависит в значительной степени аромат многих пищевых продуктов. Фурфурол и
оксиметилфурфурол легко вступают в соединение с аминокислотами и образуют темноокрашенные продукты, называемые меланоидинами. Белки тоже могут вступать во взаимодействие с сахарами, но менее активно, чем аминокислоты, так как содержат меньше свободных аминных групп.
Образование меланоидинов – основная причина потемнения пищевых продуктов в процессе их изготовления, сушки и хранения. Особенно интенсивно эта реакция протекает при повышенных температурах во время выпечки хлебобулочных и мучных кондитерских изделий; в процессе уваривания сахарных растворов при производстве сахарного песка; при сушке солода; при самосогревании зерна; в процессе тепловой обработки вин; при приготовлении присных и помадных масс типа крем-брюле. Реакция меланоидинообразования сопровождается потемнением получаемых продуктов (фруктово-ягодного пюре, соков, повидла, хлеба) , которое наблюдается в процессе длительного нагревания этих продуктов при высокой температуре, а также при их фасовании в горячем виде и хранении при повышенной температуре.