رد فعل ميلارد: مراحل وتدهور المفترس - كيمياء - 2026

و تفاعل ميلارد هو الاسم الذي يطلق على تفاعل كيميائي بين الأحماض الأمينية والسكريات المختزلة أن يظلم الطعام أثناء التحميص، والخبز، وتحميص والقلي. تتشكل المركبات البنية المسؤولة عن لون ورائحة المنتجات مثل قشرة الخبز واللحوم المشوية والبطاطس المقلية والبسكويت المخبوز.

يُفضل التفاعل بواسطة الحرارة (درجات حرارة تتراوح بين 140 إلى 165 درجة مئوية) ، على الرغم من أنه يحدث أيضًا بمعدل أبطأ ، عند درجة حرارة الغرفة. كان الطبيب والكيميائي الفرنسي لويس كاميل ميلارد هو من وصفها في عام 1912.

يحدث التغميق بدون عمل الإنزيمات ، وكذلك بالكراميل ؛ لهذا السبب يسمى كلاهما تفاعلات الاسمرار غير الأنزيمية.

ومع ذلك ، فإنها تختلف في أن الكربوهيدرات فقط يتم تسخينها أثناء عملية الكرملة ، بينما لكي يحدث تفاعل Maillard ، يجب أيضًا وجود البروتينات أو الأحماض الأمينية.

مراحل التفاعل

على الرغم من أنه قد يبدو من السهل تحقيق اللون الذهبي للطعام من خلال تقنيات الطهي ، إلا أن الكيمياء المستخدمة في تفاعل Maillard معقدة للغاية. في عام 1953 نشر جون هودج مخطط رد الفعل الذي لا يزال مقبولًا بشكل عام.

في المرحلة الأولى ، يتم تكثيف السكر المختزل مثل الجلوكوز بمركب يحتوي على مجموعة أمينية حرة ، مثل الأحماض الأمينية ، لإعطاء منتج إضافي يتحول إلى N- بديل جليكوزيلامين.

بعد ترتيب جزيئي يسمى إعادة ترتيب Amadori ، يتم الحصول على جزيء من النوع 1-amino-deoxy-2-ketose (يسمى أيضًا مركب Amadori).

بمجرد تكوين هذا المركب ، يمكن طريقتين للتفاعل:

- قد يكون هناك انقسام أو انهيار للجزيئات في مركبات الكربونيل التي تفتقر إلى النيتروجين ، مثل الأسيتول ، البيروفالديهيد ، ثنائي الأسيتيل.

- من الممكن أن يحدث جفاف شديد يؤدي إلى ظهور مواد مثل فورفورال و ديهيدروفورفورال. يتم إنتاج هذه المواد عن طريق تسخين وتحلل الكربوهيدرات. بعضها له طعم مر طفيف ورائحة السكر المحروق.

تدهور ستكر

هناك مسار تفاعل ثالث: تدهور Strecker. يتكون هذا من جفاف معتدل ينتج عنه مواد مختزلة.

عندما تتفاعل هذه المواد مع الأحماض الأمينية غير المتغيرة ، فإنها تتحول إلى ألدهيدات نموذجية للأحماض الأمينية المعنية. من خلال هذا التفاعل تتشكل منتجات مثل البيرازين ، مما يعطي رائحة مميزة لرقائق البطاطس.

عندما يتدخل حمض أميني في هذه العمليات ، يتم فقد الجزيء من وجهة نظر غذائية. هذا مهم بشكل خاص في حالة الأحماض الأمينية الأساسية ، مثل ليسين.

العوامل المؤثرة على التفاعل

طبيعة الأحماض الأمينية والكربوهيدرات من المادة الخام

في الحالة الحرة ، تمتلك جميع الأحماض الأمينية تقريبًا سلوكًا موحدًا. ومع ذلك ، فقد ثبت أنه من بين الأحماض الأمينية المدرجة في سلسلة البولي ببتيد ، فإن الأحماض الأساسية - خاصة الليسين - تظهر تفاعلًا كبيرًا.

يحدد نوع الحمض الأميني المتضمن في التفاعل النكهة الناتجة. يجب أن تقل السكريات (أي ، يجب أن تحتوي على مجموعة كربونيل حرة وتتفاعل كمانحات إلكترونية).

في الكربوهيدرات ، تم العثور على البنتوز ليكون أكثر تفاعلاً من السداسي. أي أن الجلوكوز أقل نشاطًا من الفركتوز ، وبالتالي من المانوز. هذه السداسيات الثلاثة هي من بين الأقل تفاعلًا ؛ ويليه البنتوز ، والأرابينوز ، والزيلوز ، والريبوز ، بترتيب متزايد من التفاعل.

تعتبر السكاريد ، مثل اللاكتوز أو المالتوز ، أقل تفاعلًا من الهكسوز. السكروز ، لأنه لا يحتوي على وظيفة اختزال حرة ، لا يتدخل في التفاعل ؛ لا يفعل ذلك إلا إذا كان موجودًا في طعام حمضي ثم يتحلل إلى جلوكوز وسكر الفواكه.

درجة الحرارة

يمكن أن يحدث التفاعل أثناء التخزين في درجة حرارة الغرفة. لهذا السبب ، يعتبر أن الحرارة ليست شرطًا لا غنى عنه لحدوثها ؛ ومع ذلك ، تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تسريع ذلك.

لهذا السبب ، يحدث التفاعل قبل كل شيء في عمليات الطهي والبسترة والتعقيم والجفاف.

عن طريق زيادة الرقم الهيدروجيني ، تزداد الكثافة

إذا ارتفع الرقم الهيدروجيني ، تزداد شدة التفاعل. ومع ذلك ، يعتبر الرقم الهيدروجيني بين 6 و 8 هو الأكثر ملاءمة.

انخفاض درجة الحموضة يجعل من الممكن التخفيف من اللون البني أثناء الجفاف ، لكنه يغير الخصائص الحسية بشكل سلبي.

رطوبة

معدل تفاعل Maillard له حد أقصى يتراوح بين 0.55 و 0.75 من حيث النشاط المائي. لهذا السبب ، فإن الأطعمة المجففة هي الأكثر ثباتًا ، طالما يتم تخزينها بعيدًا عن الرطوبة وفي درجة حرارة معتدلة.

وجود المعادن

بعض الكاتيونات المعدنية تحفزه ، مثل Cu ⁺² و Fe ⁺³. البعض الآخر مثل Mn ⁺² و Sn ⁺² يمنع التفاعل.

الآثار السلبية

على الرغم من أن التفاعل يعتبر مرغوبًا بشكل عام أثناء الطهي ، إلا أن له عيبًا من الناحية التغذوية. إذا تم تسخين الأطعمة ذات المحتوى المائي المنخفض ووجود السكريات والبروتينات المختزلة (مثل الحبوب أو الحليب المجفف) ، فإن تفاعل ميلارد سيؤدي إلى فقدان الأحماض الأمينية.

الأكثر تفاعلًا بترتيب تنازلي هو ليسين ، أرجينين ، تريبتوفان ، وهيستيدين. في هذه الحالات من المهم تأخير ظهور رد الفعل. باستثناء الأرجينين ، فإن الثلاثة الأخرى عبارة عن أحماض أمينية أساسية ؛ أي يجب أن يتم توفيرها عن طريق الطعام.

إذا تم العثور على عدد كبير من الأحماض الأمينية في البروتين مرتبطًا ببقايا السكر نتيجة لتفاعل ميلارد ، فلا يمكن للجسم استخدام الأحماض الأمينية. لن تتمكن الإنزيمات المحللة للبروتين في الأمعاء من تحللها بالماء.

ومن العوائق الأخرى التي لوحظت أنه في درجات الحرارة المرتفعة ، يمكن أن تتكون مادة مسرطنة مثل الأكريلاميد.

الأطعمة ذات الخصائص الحسية نتاج تفاعل ميلارد

اعتمادًا على تركيز الميلانويدات ، يمكن أن يتغير اللون من الأصفر إلى البني أو حتى الأسود في الأطعمة التالية:

- لحم مشوي.

- البصل المقلي.

- قهوة وكاكاو محمص.

- المخبوزات مثل الخبز والبسكويت والكعك.

- بطاطا مقلية.

- ويسكي الشعير أو البيرة.

- حليب مجفف أو مكثف.

- الكراميل.

- فول سوداني محمص.

المراجع

1. Alais، C.، Linden، G.، Mariné Font، A. and Vidal Carou، M. (1990). الكيمياء الحيوية للغذاء.
2. أميس ، ج. (1998). تطبيقات تفاعل ميلارد في صناعة المواد الغذائية. كيمياء الغذاء.
3. شفتل ، ج. ، شفتل ، هـ. ، بيزانسون ، ب. وديسنويل ، ب. (1992). مقدمة في الكيمياء الحيوية وتكنولوجيات المواد الغذائية.
4. Helmenstine AM "رد فعل Maillard: Chemestry of food browning" (يونيو 2017) في: ThoughtCo: Science. تم الاسترجاع في 22 مارس 2018 من Thought.Co: thinkco.com.
5. لاراناغا كول ، آي (2010). مراقبة الأغذية والنظافة.
6. رد فعل مايلارد. (2018) تم الاسترجاع في 22 مارس 2018 ، من ويكيبيديا
7. تمنى ، ن. ومحمود ، إن. (2015). منتجات معالجة الأغذية ورد فعل ميلارد: التأثير على صحة الإنسان والتغذية. المجلة الدولية لعلوم الغذاء.