Αντιδράσεις αµαύρωσης

Transcript

1 Αντιδράσεις αµαύρωσης I..ii.-1 Maillard αντιδράσεις ανάγων σάκχαρο + αµίνη Καραµελοποίηση σάκχαρο Υψηλή Θ καστανό χρώµα + άρωµα καστανό χρώµα + άρωµα Μη ενζυµικές Παρουσία σακχάρων Ενζυµική αµαύρωση φαινολικά πολυφαινολοξειδάση καστανό χρώµα + άρωµα Απουσία σακχάρων

2 Αντιδράσεις Maillard I..ii.-2 Ο Louis amille Maillard ανακάλυψε τις πολύπλοκες αντιδράσεις που συντελούνται µεταξύ ενός αµινοξέος και ενός σακχάρου µε την παρουσία της θερµότητας το Οι αντιδράσεις αυτές ονοµάζονται αντιδράσεις Μαγιάρ, αντιδράσεις αµαύρωσης, ή browning reactions. Ορισµένοι (λανθασµένα) τις ταυτίζουν µε την καραµελοποίηση της ζάχαρης, που όµως εµπλέκει µόνο σάκχαρα. Η αντίδραση Maillard και τα παράγωγά της είναι υπεύθυνα για το χρώµα και τη γεύση στις τροφές (τσιγαρισµένα κρέατα, κόρα του ψωµιού, καβουρδισµένος καφές και σε πλείστα άλλα φρυγανισµένα, ροδισµένα, καβουρδισµένα προϊόντα).

3 I..ii.-3 Αντιδράσεις Maillard : 1 ο Στάδιο Η καρβονυλική οµάδα αντικαθίσταται µε πυρηνόφιλη υποκατάσταση από αµίνη O O O O O 2 O σάκχαρο + 2 -N-R αµίνη + O =N-R O + 2 O O O 2 O Βάση Schiff - Καταλύεται από οξέα - Υψηλά πρωτονιοµένες αµίνες, πυρηνόφιλη υποκατάσταση

4 Βάση Schiff: Μηχανισµός σχηµατισµού I..ii N-R + + O =N-R O -N-R O + Μετακίνηση πρωτονίου + =N-R O -N-R + Αποβολή νερού + O 2 -N-R Βάση Schiff

5 I..ii.-5 Αντιδράσεις Maillard : Μετάθεση Amadori + + =N-R =N-R O O O O O O 2 O O O 2 O Βάση Schiff Ισοµερίωση βάσης Schiff O -N-R O O O 2 O Ένωση Amadori 2 - -N-R = O O O O 2 O

6 I..ii.-6 Αντιδράσεις Maillard : Τελευταία στάδια Απαµίνωση και περαιτέρω ισοµερίωση οδηγεί σε δικαρβονυλικά προϊόντα Πολύ ενεργά Πολλά προϊόντα, π.χ. 5-υδροξυµεθυλο-2- φουραλδεΰδη (υδροξυµεθυλο φουρφουράλη, O 2 O = O MF) MF 3 = O = O O O 2 O δικαρβονυλικές MF, Ρύθµιση της αντιδράσεις µέσω προϊόντων Amadori Τα κυκλικά παράγωγα πολυµερίζονται και σχηµατίζουν καστανόχρωµες, αδιάλυτες µελανοϊδίνες

7 Αντιδράσεις Maillard : Σύνοψη I..ii.-7 Αντίδραση µεταξύ σακχάρων και αµινών Η φρουκτόζη λιγότερο ενεργή από ότι αλδόζες Το ρόλο των αµινών επιτελούν πρωτεΐνες ή αµινοξέα Οι αντιδράσεις Maillard προκαλούν απώλειες σε απαραίτητα αµινοξέα (π.χ. λυσίνη) Η θέρµανση επιταχύνει Συµβαίνει γρηγορότερα σε µαγειρεµένα τρόφιµα Συµβαίνει αργά αλλά σηµαντικά σε άλλες θερµοκρασίες

8 Αντιδράσεις Maillard : Σύνοψη Γρηγορότερες αντιδράσεις από ότι σε µέτρια όξινο p (p 4-7) τα οξέα καταλύουν το 1 στάδιο Πολύ οξύ πρωτονιώνει την αµίνη χαµηλή νουκλεοφιλότητα Γρηγορότερη η αντίδραση σε µέτρια επίπεδα νερού προάγει την κινητικότητα των αντιδρώντων Συµµετοχή νερού στα µεταγενέστερα στάδια των αντιδράσεων (30 ως 70% υγρασία) Πολύ νερό στρέφει την αντίδραση αντίστροφα Σάκχαρο + αµίνη ιµίνη + νερό Ήπια όξινες συνθήκες I..ii.-8 Απαραίτητο το νερό

9 I..ii.-9 Αντιδράσεις Maillard : Επίδραση του νερού Μετρήσεις προϊόντων Maillard για τη ξήρανση καρότου στους 110 Προϊόντα Amadori (mole%) Αφυδατωµένο καρότο ξήρανση Φρέσκο καρότο % Υγρασία Μέτρηση µετά από 30 min Ρυθµός αµαύρωσης όταν νερό Ρυθµός 0 σε τελείως αποξηραµένο προϊόν (Waller and Feather, 1983; Americal hemical Society)

10 Αντιδράσεις Maillard : Συνέπειες Οδηγεί σε επιθυµητά αρώµατα και χρώµατα σε κάποια τρόφιµα Οδηγεί σε ανεπιθύµητα αρώµατα και χρώµατα σε κάποια τρόφιµα Προκαλεί απώλειες απαραίτητων αµινοξέων Ειδικά τη λυσίνη I..ii.-10 Χρήσιµη Άρτος Σοκολάτα Ψηµένο κρέας Καφές Επιζήµια Πατάτες Σκόνη γάλακτος

11 Αντιδράσεις Maillard : Αποτροπή Αποµάκρυνση αναγόντων σακχάρων ή πρωτεϊνών Αποµάκρυνση σχεδόν όλου του νερού Χρήση ισχυρά όξινων συνθηκών Χαµηλές θερµοκρασίες Προσθήκη θειούχων I..ii.-11 Μπλοκάρισµα αντιδράσεων δικαρβονυλικών ενώσεων

12 Καραµελοποίηση I..ii.-12 Σε υψηλές θερµοκρασίες, Ισοµερίωση Αποµάκρυνση νερού Οξείδωση Καραµελοποίηση συµβαίνει σε: ΟΛΑ τα σάκχαρα αντιδρούν (ανάγοντα και µη ανάγοντα) Υψηλές θερµοκρασίες (~150 ) Απώλεια νερού/υψηλό σάκχαρο Όχι αµίνες Σχηµατισµός Ενεδιόλες ικαρβονύλια Άρωµα καραµέλας και χρωστικές

13 Καραµελοποίηση : Μηχανισµός αφυδάτωσης Αποµάκρυνση νερού από µία ενεδιόλη - O - O O 2 O, O O 2 O - O O O O 2 O 2 O ενεδιόλη 1. αφυδάτωση - 2. ισοµερίωση - δικαρβονυλική - = O = O - - O - O 2 O I..ii.-13 = O O - O O 2 O ισοµερίωση

14 Καραµελοποίηση : Συνέπειες Επιθυµητό άρωµα και χρώµα σε πολλά τρόφιµα Άρωµα καραµέλας, καφές Μπύρα Μαλτόλη (παράγεται κα από αντιδράσεις Maillard) Προέλευση: Ένα φυσικό συστατικό που εµπορικά εξάγεται από την ψηµένη βύνη. Επίσης, παράγεται από τη ζέση της λακτόζης και της µαλτόζης. Ενισχυτικό γεύσης. Έχει γλυκιά και σαν καραµέλα γεύση. Μειώνει την ποσότητα ζάχαρης που χρειάζεται στα προϊόντα. Επίσης ενισχύει την γεύση της σοκολάτας, του καφέ, της βανίλιας, του καρυδιού και του σφενταµιού. Χρησιµοποιείται σε πολλά προϊόντα, κυρίως ζαχαροπλαστικής και αρτοποιίας. I..ii.-14 Κάποιες φορές οδηγεί σε ανεπιθύµητα αρωµατικά συστατικά οσµή καµένου σακχάρου

15 Ενζυµική αµαύρωση I..ii.-15 ε συµµετέχουν υδατάνθρακες Οξείδωση φαινολών Καταλύονται από πολυφαινολοξειδάση Υποστρώµατα είναι οι ενώσεις φαινολικής δοµής O 2 OO N 2 O O τυροσίνη Καφεϊκό οξύ =-OO

16 Στάδια αντίδρασης I..ii.-16 Π.χ. Οξείδωση φαινόλης O O ένζυµο O + O O O o-διφαινόλη Μελανοϊδίνες O O 2 o-κινόνη

17 Προϋποθέσεις εµφάνισης ενζυµικής αµαύρωσης Κατάλληλα φαινολικά υποστρώµατα I..ii.-17 Πολυφαινολάσες σε δραστική µορφή Οξυγόνο Μέθοδοι ελέγχου ή περιορισµού της ενζυµικής αµαύρωσης Μετουσίωση πρωτεΐνης Αποκλεισµός οξυγόνου έσµευση φαινολικών υποστρωµάτων ή των κινονών έσµευση του χαλκού (µε ασκορβικό οξύ) Τροποποίηση του υποστρώµατος (µεθυλίωση) Όµως, λίγες µέθοδοι χρησιµοποιούνται πρακτικά, λόγω προβληµάτων στην υφή και γεύση, καθώς και για οικονοµικούς λόγους.

18 Ενζυµική αµαύρωση : Συνέπειες I..ii.-18 Φαινόλες και πολυφαινολοξειδάση στα φυτά Κόψιµο του φρούτου ή τραυµατισµός κατά τη συλλογή και µεταφορά του επιτρέπει στις φαινόλες, το ένζυµο και το οξυγόνο να αναµιχθούν Ανεπιθύµητο αµαύρισµα στα φρούτα και τα λαχανικά Αποµάκρυνση οξυγόνου (αποθήκευση σε τροποποιηµένη ατµόσφαιρα αζώτου) Μείωση δραστικότητας ενζύµου Προσθήκη οξέος (π.χ. Χυµός λεµονιού) Σύντοµη θέρµανση για απενεργοποίηση του ενζύµου (blanching) Αναγωγικοί παράγοντες ασκορβικό οξύ, θειϊκά) Επιθυµητή στο τσάι, µηλίτη, αποξηραµένα φρούτα

19 Αντιδράσεις αµαύρωσης I..ii.-19 Maillard αντιδράσεις σάκχαρο + αµίνη αποξηραµένα αυγά Μαγειρεµένο κρέας γάλα σοκολάτα Μη ενζυµικές Καραµελοποίηση σάκχαρο + υψηλή Θ σόδα καραµέλα Ενζυµική αµαύρωση φαινολικές O 2 + ένζυµο σταφίδες χυµός Απουσία σακχάρων