Меланоидинообразование (при взаємодії альдегідних груп альдосахаров з аміногрупами

/ Найбільш відомий механізм реакцій, запропонований "хедж (рис. 8). На схемі показані сім основних типів реакцій, які можна поділити на три послідовно протікають стадії.

Початкова стадія - утворення безбарвних сполук, що не поглинають світло: А - сахароамінная реакція, Б - перегрупування Амадор і освіту 1-аміно-1-дезокси-2-кетози в% 1,2 - енольной формі. Ці стадії реакції неможливо виявити виміром оптичної щільності у видимій і УФ-областях спектра.

Проміжна стадія - утворення безбарвних і слабожелтих продуктів. Ще до появи видимої кольоровості вони сильно поглошают світло в ультрафіолетовій області спектра: В-дегідратація Сахаров; Г - розкладання Сахаров; Д - розкладання амінокислот (по Штрекеру).

Кінцева стадія характеризується інтенсивним наростанням кольоровості: Е - альдольна конденсація (реакція конденсації

В результаті реакції утворюються також ароматичні смакові речовини, причому в порівнянні з реакцією карамелізаціі- в даному випадку переважають летючі компоненти, сильно впливають на аромат.

Сахароамінная конденсація (взаємодія Сахаров з амінокислотами з утворенням N-глікозидів) - оборотна реакція, яка протікає при співвідношенні цукру і вільних аміногруп 1: 1. Енамінол - форма N-глікозиду - далі може реагувати в двох напрямках. Перший напрямок - перегрупування Амадор. В процесі нагрівання або тривалого зберігання в N-глікозиди мимовільно відбувається переміщення Енола-ного водню до атома вуглецю з утворенням подвійного зв'язку між першим і другим атомами вуглецю і виникнення енольной форми 1-аміно-1-дезокси-2-кетози. Спочатку утворюється 2,3 - ендіол, а після відщеплення аміну - а-, |> - дікарбонільних з'єднання і редуктони.

Блокування в N-заміщених альдозіламінах ОН-групи у другого атома вуглецю виключає можливість перегрупування Амадор, а отже, і освіти кольоровості (поко-річневенія). Тому вважається, що зазначена перегрупування є необхідним етапом реакції.

Реакційноздатні а- і ^ -ненасищенние кетони можуть або полімерізовиваться в високомолекулярні коричнево-чорні Меланоїдіни, або розщеплюватися на прості летючі ароматообра-зующие речовини (метилгліоксалю, діацетил, ацетон і ацеталь-дегід). Вони або безпосередньо впливають на аромат, або вдруге вступають в реакції з амінами до утворення меланоидинов.

Другий напрямок реакції - утворення дезоксіозонов через елімінування гідроксильних груп у третього вуглецевого атома.

Дезоксіозони при відщепленні води замикаються в. кільце з утворенням фурфуролу (пентоза) і 5-оксіметілфур-% фурола (гексоза). Одночасно в процесі розщеплення амін-ного компонента з'являються речовини, які беруть участь в утворенні аромату.

Велика частина реакцій, представлених на рис. 9, в основному стосується компонентів цукру і може бути здійснена за відсутності амінів. Це вказує на певний зв'язок між реакцією карамелізації і меланоидинообразования.

Сполуки, що містять цю групу, виявлені в харчових продуктах, які зазнали обсмажування (хліб, кава, какао, солод), при якому під впливом високих температур відбувається неферментативне потемніння.

При термічному впливі аромат утворюється внаслідок розщеплення амінокислот по Штрекеру - процес окисного дезамінування і декарбоксилювання амінокислот в альдегід (або кетон), що містить на один. атом вуглецю менше, ніж вихідна амінокислота.

Реакція протікає через легко декарбоксилируется Шиф-Фово підставу, а що утворюється при цьому енамінол полимеризуется в Меланоїдіни або розпадається на ацетальдегід і аміноацетон. Обидві речовини, маючи активну карбонільну групу, можуть знову вступати в реакцію меланоидинообразования.

Порівняно просту структуру мають інші речовини, що утворюються в процесі покорічневенія, - піразини, серед яких переважають короткоцепочечние з'єднання.

Піразини в мільйонних частках містяться в продуктах, які піддавалися обсмажування (смажене м'ясо, хрустка картопля, кава, какао і ін.).

На кінцевій стадії меланоидинообразования спостерігається складне поєднання різних реакцій полімеризації, що призводять до утворення як розчинних, так і нерозчинних (на останніх етапах) барвників, які є ненасиченими флюоресцирующими полімерами. Отримані в результаті альдольної конденсації різні безазотистих полімери, а в результаті альдегідами інший полімеризації і освіти гетероциклічних сполук - Меланоїдіни володіють інтенсивним кольором і в залежності від умов утворення містять різну кількість азоту, мають багато ненасичених зв'язків і характеризуються властивостями, що відновлюють.

Продукти реакцій меланоидинообразования роблять різний вплив на органолептичні властивості готових виробів: помітно покращують якість смаженого і тушкованого м'яса, котлет, але погіршують смак, колір і запах бульйонних кубиків, м'ясних екстрактів і інших концентратів.

Наслідком меланоидинообразования є небажані потемніння і зміна аромату і смаку в процесі нагрівання плодових соків, джемів, желе, сухих фруктів і овочів, що обумовлює збільшення вмісту альдегідів і втрати деяких амінокислот і Сахаров.

При невисоких температурах реакції протікають повільно, при температурах, близьких до 100 ° С і вище, прискорюються. Щоб затримати небажані зміни, використовують з'єднання, легко зв'язуються з карбонільних групами, такі, як, наприклад, перекис водню, сірчиста кислота. Блокування цих реакцій може бути здійснена шляхом усунення одного з взаємодіючих з'єднань, наприклад глюкози, або додавання ферменту глюкозооксидази, що використовується при виробництві яєчного порошку.

Чим вище інтенсивність утворення коричневого забарвлення, тим нижче харчова цінність білкових продуктів. В результаті втрачається від 20 до 50% вільних амінокислот, причому зі збільшенням тривалості нагрівання ці втрати зростають.

Так, при обсмажуванні м'яса втрати амінокислот і Сахаров найбільш значні.

Таким чином, процес меланоидинообразования, з одного боку, знижує харчову цінність готового продукту внаслідок втрати цінних харчових речовин, з іншого боку, покращує органолептичні показники кулінарних виробів.

Значні перспективи має використання меланоідінових препаратів для імітації кольору, смаку і запаху смажених продуктів, так як це дозволить виключити жарку.

В даний час проводяться роботи по з'ясуванню біологічної цінності продуктів меланоидинообразования.

Крохмаль міститься в рослинах у вигляді окремих зерен. Залежно від типу рослинної тканини ці зерна можуть мати різні розміри - від часткою до 100 мкм і більше.

Будова крохмального зерна. Крохмальне зерно - це біологічна освіта з добре організованими формою і структурою. У центральній частині його є ядро, зване зародком, або «точкою зростання», навколо якого видно ряди концентричних шарів - «кілець зростання». Товщина шарів крохмальних зерен становить приблизно 0,1 мкм.

У нативних крохмальних зернах поліглюкозідние ланцюга амілози і амілопектину утворюють спіралі з 6-10 глюкозниє залишки на кожному витку спіралі. Довжина ланцюгів полісахаридів може досягати 0,7 мкм.

Молекулярна маса амілози - від 105 до 106 в залежності від виду рослин. Амілопектин, який є одним з найбільших полімерів, має велику молекулярну масу, ніж амилоза (зазвичай вище 107). Полісахариди в крохмальної зерні пов'язані між собою головним чином водневими зв'язками. Молекули полісахаридів розташовані в зерні радіально. Схема будови крохмального зерна, запропонована Мюлеталер, показана на рис. 10. Як видно зі схеми, форма ланцюгів полісахаридів крохмалю складчаста, причому амилопектин на відміну від амілози має вигляд слабо розгалужених структур. Вважають, що найбільше амілози концентрується в центральній частині зерна.

Якщо розглядати крохмальні зерна в поляризаційному мікроскопі, виявляються світлі і темні поля у вигляді «мальтійського хреста», що вказує на певну впорядкованість (кристалличность) структури.

При кулінарній обробці крахмалосодержащих продуктів крохмаль виявляє здатність до адсорбції вологи, набухання і клейстеризації. Крім того, в ньому можуть відбуватися процеси деструкції. Інтенсивність всіх цих процесів залежить від походження і властивостей самого крохмалю, а також від технологічних факторів - температури і тривалості нагрівання, співвідношення крохмалю і води, виду і активності ферментів і ін. Розчинність. Нативний крохмаль практично не розчиняється в холодній воді. На цій властивості заснований метод його виділення з рослинних продуктів. Однак внаслідок гидрофильности він може адсорбувати вологу до 30% власної маси. Низькомолекулярні полісахариди, зокрема амилоза, що містить до 70 глюкозних залишків, розчиняються в холодній воді. При подальшому збільшенні довжини молекули полісахариди можуть розчинятися тільки в гарячій воді. Процес розчинення крохмальних полісахаридів протікає повільно внаслідок відносно великого розміру молекул. Відомо, що лінійні полімери перед розчиненням сильно набухають, поглинаючи велику кількість розчинника, і при цьому різко збільшуються в обсязі. Розчиненню крохмальних полімерів у воді також передує набухання.