При всем многообразии реакций, протекающих при кулинарной обработке продуктов, главные причины изменений природного цвета сырья, становления определенных вкусовых и ароматических качеств пищевых продуктов обусловлены реакциями меланоидинообразования. Эти реакции имеют место при варке бульонов, жарке и тушении мяса, птицы и рыбы, выпечке мучных кондитерских и кулинарных изделий, топлении молока и т.д.
Меланоидинообразование – это взаимодействие карбонильных соединений (альдегидов, альдосахаров, альдокислот) с аминогруппами аминокислот, пентидов и белков, а также аминоспиртов и витамина В1 (тиамина).
Схематично: R1–С=О + Н2N-R2 → меланоидины
і
Н
Реакции меланоидинообразования протекают при рН среды от 7 до 10, влажности продукта 40-70%, при температуре от 0 до 100 С, причем чем выше температура, тем интенсивнее идет реакция. Ионы Fe2+ и Fe3+ катализируют процесс. В реакции активно учпаствуют метионин и триптофан. Цистин и цистеин замедляют образование красящих веществ. Пентозы активнее гексоз. От реакции меланоидинообразования зависит качество готовой продукции – ее аромат, окраска, вкус.
При взаимодействии редуцирующих сахаров (сахара со свободным гликозидным гидроксилом – ОН) с аминокислотами образуются различные карбонильные соединения и темно-окрашенные продукты – меланоидины. Меаноидины устойчивы к солнечному свету. Следует отметить, что взаимодействие между восстанавливающими сахарами и аминогруппами азотосодержащих веществ приводит не только к желательным, но и к нежелательным изменениям пищевых продуктов (Например, потемнение сгущенного молока при хранении).
Реакция протекает в три стадии.
На начальной стадии в соотношении 1:1 соединяются вещества с карбонильной и аминогруппами: (например, сахар+аминокислота) с образованием бесцветных соединений в виде комплекса – N-замещенный гликозиламин или енаминол. В сахароаминном комплексе сахарный компонент подвергается изомеризации с перемещением атома водорода и переходом сахара из альдозы в кетозу. Это называется перегруппировкой Амадори (изомеризация).
После перегруппировки Амадори образование исходных сахаров и аминосоединений невозможно. После перегруппировки Амадори как сахарный, так и аминный компоненты становятся неустойчивыми. Наступает промежуточная стадия реакции. Сахарный компонент изменяется по двум направлениям: как при карамелизации:
1. Обезвоживание сахарного компонента с образованием гетероцикличных соединений: оксиметилфурфурола или фурфурола (это зависит от вида сахара) с последующими реакциями уплотнения.
2. Обезвоживание сахарного компонента без образования циклической структуры, с потерей амина, но без разрыва углеродной цепи (редуктоны – от англ. To reduce – уменьшать)
Н – С (ОН) = СН – СН = С(ОН) – С (О) Н
Редуктон – структура фурфурола без фуранового кольца
3. Обезвоживание сахарного компонента с потерей амина и разрывом углеводородной цепи и образованием летучих ароматообразующих веществ – метилглиоксаль, диацетил, ацетон и ацетальдегид. Они непосредственно влияют на аромат, но могут вторично вступать в реакцию с аминовеществами и давать меланоидины.
Таким образом, промежуточная стадия включает обезвоживание 1-амино-1дезокси-2кетозы с образованием продуктов дегидратации и распада, обладающих флуоресценцией и выраженной восстанавливающей способностью, частью летучих и обладающих ароматом, химически активных.
Аминный компонент расщепляется по Штрекеру в результате окислительного дезаминирования (группа –NH ) и декарбоксилирования (группа –СООН). Образуется альдегид, содержащий на один атом углерода меньше, чем исходная аминокислота, выделяется углекислый газ и аммиак. Образовавшийся альдегид является эффективным ароматообразующим веществом. Метионин превращается в метиональ, фениланин – в фенилэтаналь и т.д., т.е. образование ароматических веществ зависит от природы аминокислоты. На этом этапе происходит образование бесцветных и слабоокрашенных продуктов.
На конечной стадии происходит альдольная конденсация (реакция полимеризации альдегидов) и альдегидаминная полимеризация с образованием гетероциклических азотистых соединений. Идет интенсивное нарастание цветности.
Как уже было сказано, продукты реакций меланоидинообразования оказывают различное влияние на органолептические свойства готовых изделий – с одной стороны они формируют вкус, аромат и запах бульонных кубиков, мясных экстрактов, некоторых консервов при хранении, растительного масла при жарке во фритюре (фосфатиды) и др.
Отрицательным является также то, что процесс меланоидинообразования снижает пищевую ценность готового продукта вследствие потери ценных пищевых веществ – сахаров и аминокислот.
