Меланоидинообразование

Под меланоидинообразованием (МО) понимают взаимодействие восстанавливающих сахаров (моносаха­риды и дисахариды), как содержащихся в продукте, так и образую­щихся при гидролизе более сложных углеводов с аминокислотами, пеп­тидами и белками.

При этом образуются темноокрашенные продукты - меланоидины (от греческого "меланос" - темный). Это реакция Майяра. по имени ученого, который в 1912 г. впервые описал данный процесс.

МО - окислительно-восстановительный процесс, который пред­ставляет собой совокупность последовательно и параллельно идущих реакций. Скорость и глубина этого процесса зависят от состава вза­имодействующих продуктов, соотношения отдельных компонентов, рН среды, температуры и влажности.

Активность аминокислот и Сахаров в реакции Майяра снижается в следующей последовательности:

аминокислоты:

лизин > глицин > метионин > аланин > валин > глутамин > > фенилаланин > цистин > тирозин;

сахара:

ксилоза > арабииоза > глюкоза > лактоза > мальтоза > фруктоза.

Наиболее интенсивно МО протекает в нейтральной и щелочной среде, а также в концентрированных растворах. Замедляется эта реак­ция в присутствии Н₂SОз, Н₂О₂, NaНSО₄ и др. Образующиеся при МО карбонильные соединения (фурфурол, оксиметилфурфурол, ацетальдегид, изовалериановый альдегид, диацетил и др.) принимают уча­стие в формировании аромата, цвета и вкуса готового продукта.

Обшей для структурных соединений, образующихся в результате реакции Майяра, является группа

Соединения, содержащие эту группу, обнаружены в обжаренных пищевых продуктах (хлеб, кофе, какао, солод), в которых под воздей­ствием высоких температур происходит неферментативное потемнение.

Продуктами потемнения являются пиразаны, содержащиеся в миллионных долях в продуктах, которые подвергались обжариванию.

Продукты реакции меланоидинообразования оказывают раз­личное влияние на органолептические свойства готовых изделий: заметно улучшают внешний вид жареного или тушеного мяса, котлет, но ухудшают вкус, цвет и запах мясных экстрактов, бульонных куби­ков и других концентратов.

Реакция МО часто протекает при выпечке хлеба, сушке фруктов и овощей, получении сухого молока, упаривании сахарного сиропа, при производстве солода. Образование вкусной, хрустящей золотисто-коричневой корочки хлеба, его вкус и аромат во многом связаны с МО.

При получении вина, изготовлении коньяка и шампанского обра­зуются продукты МО, которые влияют на цвет, вкус и аромат. При очень длительной выдержке вина идут глубокие изменения продуктов, участвующих в реакции МО, что приводит к изменению первона­чальных свойств вина.

Потемнение фруктовых соков при хранении, изменение внешне­го вида, вкуса и запаха готовых мясных продуктов также связано с ре­акцией МО.

При МО снижается пищевая ценность получаемых продуктов в результате связывания белков, витаминов, аминокислот в комплекс­ные соединения.

При невысоких температурах реакции протекают медленно, при 100°С и выше - ускоряются. Чтобы задержать нежелательные из­менения, используют соединения, легко связывающиеся с карбонильными соединениями, например, перекись водорода, сернистую кислоту.

 

Вопросы для повторения

1. Что такое пищевые волокна? Дайте современную классификацию пищевых волокон.

2. Назовите основные функции моносахаридов и олигосахаридов в пищевых продуктах.

3. Назовите основные физико-химические свойства крахмала..

4. Охарактеризуйте процесс клейстеризации крахмала. Какие вещества оказывают влияние на этот процесс?

5. Как влияет значение рН на вязкость крахмальных клейстеров?

6. Что такое набухающие крахмалы? Каково их использование?

7. Где используется крахмал, модифицированный кислотой? Каковы его свойства?

8. Охарактеризуйте этерифицированные крахмалы.

9. Что такое поперечно – сшитые крахмалы? Каково их использование?

10. Как вырабатывают окисленные крахмалы? Каковы их свойства и использование?

11. Какие производны целлюлозы используют в пищевой промышленности и для каких целей?

12. Охарактеризуйте процесс гелеобразования разных пектинов.

13. Охарактеризуйте процесс кислотного гидролиза крахмала. Каковы его недостатки?

14. Какие ферменты участвуют в процессе ферментативного гидролиза крахмала? Каково его использование?

15. Охарактеризуйте процессы ферментативного гидролиза целлюлозы, гемицеллюлоз, пектиновых веществ. Какие ферменты участвуют в этих процессах?

16. Какие продукты образуются при дегидратации пентоз? Гексоз?

17. Охарактеризуйте активность аминокислот и сахаров в реакции Майяра.

18. Каковы условия протекания процесса меланоидинообразования?

19. Что такое карамелизация сахаров? Какие процессы происходят при карамелизации?

20. При получении каких пищевых продуктов используется процесс карамелизации?

Резюме

1. Углеводы являются основой пищевого рациона человека. Они выполняют пластическую, регуляторную, защитную, синтезирующую функцию в организме, но главная из них – энергетическая. Средняя потребность в углеводах составляет 3500 – 500 г / сутки. Основные усвояемые углеводы в питании человека – глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза, крахмал. Неусвояемые углеводы – пищевые волокна – целлюлоза, пектиновые вещества, гемицеллюлозы, лигнины, камеди, инулин – положительно влияют на функцию толстого кишечника, адсорбируют соли тяжелых металлов, радионуклиды, уменьшают интоксикацию организма, регулируют уровень холестерина, глюкозы и триглицеридов в сыворотке крови. Пищевые волокна способствуют профилактике ожирения, атеросклероза, сахарного диабета, язвенных болезней желудка и двеннадцатиперстной кишки, подагры и др. Суточная норма пищевых волокон для взрослого человека – 25 – 30 г.

2. Одно из основных физических свойств углеводов, важных для пищевых продуктов – гидрофильность. Оно обусловлено наличием множества ОН-групп, взаимодействующих с молекулами воды. Углеводы являются эффективными фиксаторами аромата и красящих веществ. Продукты термического разложения сахаров включают разнообразные летучие компоненты, ответственные за запах пищевых продуктов: пирановые и фурановые соединения, фураноны, лактоны, эфиры, имидазолы, пиразины, пирролы и др.

Важной функцией низкомолекулярных углеводов в пищевых продуктах является сладость. Наиболее сладкий сахар – фруктоза (в 1,8 раз слаще сахарозы); сладость лактозы составляет примерно 30% от сладости сахарозы.

3. Полисахариды выполняют важную функцию – образование структуры пищевого продукта – мягкой, твердой, вязкой, липкой и т. д.

Крахмал является важным компонентом пищевых продуктов. Наиболее важное значение для пищевых продуктов имеют свойства крахмала: клейстеризация, вязкость клейстера, студнеобразование. В пищевой промышленности находят широкое применение модифицированные крахмалы - этерифицированные (монофосфатный, поперечно-сшитый), окисленные, модифицированные кислотой, предварительно клейстеризованные.

При производстве пищевых продуктов находит применение микрокристаллическая целлюлоза, для получения которой используют кислотный гидролиз целлюлозы; натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы используется в качестве загустителя, стабилизатора эмульсий и др.

Метилцеллюлозу получают действием метилхлорида на целлюлозу в щелочной среде. Она выполняет функцию водоудерживающего и структурированного агента в пищевых продуктах, умягчителя и стабилизатора эмульсий и др.

Пектин широко применяется при производстве пищевых продуктов благодаря прекрасным желирующим свойствам (фруктовые желе, джемы, другие кондитерские изделия).

 

4. Наиболее важным процессом превращения углеводов при производстве пищевых продуктов являются: гидролиз олиго- и полисахаридов (кислотный и ферментативный); термическая дегидратация углеводов с образованием фурфурола и оксиметилфурфурола, продуктов трансгликозилирования – изомальтозы и гентиобиозы, ангидросахаров.

Неокислительное потемнение пищевых продуктов включает процессы карамелизации и реакцию Майяра – взаимодействие углеводов с белками или аминами (меланоидинообразование).

 

Используемая литература

1. Донченко Л.В., Надыкта В.Д. безопасность пищевой продукции – М.: ДеЛипринт, 2005. – 539 с.

2. Колодязная В.С. Пищевая химия. Учебное пособие. – СПб: СПб ГАХПГ, 1996. – 140 с.

3. Игнатова Л.Г., Кочеткова А.А., Нечаев А.П. и др. Пищевые волокна в продуктах питания // Пищевая промышленность. – 2007. - №5, с. 8 – 10.

4. Нечаев А.П., Траубенберг С.Е. и др. Пищевая химия. Под ред. А.П. Нечаева. – СПб.: ГИОРД, 2007. – 640 с.

5. Арсеньева Т.П., Баранова И.В. Основные вещества для обогащения продуктов питания // Пищевая промышленность. – 2007. - № 1, с. 6 – 8.

6. Пилат Т.П., Иванов А.А. Биологически активные добавки к пище. – М.: Аввалон, 2002. – 710 с.

7. Чепурной И.П. Товароведение и экспертиза кондитерских товаров. – М.: «Дашков и К», 2002. – 416 с.