Maillard Reaksiyonları

(1/1)

Mesut Erkinöz:
Maillard reaksiyonu adını Fransız bilim adamı Louis Camille Maillard'dan (1878-1936) alır ki o 1912 yılında amino asidler ve karbonhidratların reaksiyonları üzerinda çalışmıştır ve bu onun 1913 te yayınlanmış olan PhD tezinin bir parçasıdır (referans 1).



Maillard reaksiyonu , tek bir reaksiyon değildir, amino asitler ve indirgen şekerlerin arasında, genellikle yüksek sıcaklıklarda gerçekleşen reaksiyonların, bir kompleks serisidir. Karamelizasyon  gibi enzimatik olmayan esmerleşmenin bir çeşididir.

Bu işlemde, yüzlerce farklı lezzet bileşiği meydana gelir. Bu bileşikler parçalanarak yeni lezzet bileşiklerine dönüşürler. Maillard reaksiyonu boyunca, gıdaların herbir çeşidinde çok özel lezzet bileşikleri oluşur.

Maillard reaksiyonları, fırında pişmiş, kızartılmış yada diğer ısısal işlem görmüş bütün gıdalarda önemlidir. Maillard reaksiyonları, ekmeğin, kurabiyelerin, keklerin, etin, biranın, çikolatanın, patlamış mısırın, pilavın lezzetinden (kısmen) sorumludur. Birçok olayda, kahve gibi, lezzet Maillard reaksiyonları ve karamelizasyonun bir kombinasyonudur. Bununla birlikte, karamelizasyon sadece 120-150 °C'nin üzerinde oluşurken, Maillard reaksiyonları oda sıcaklığında meydana gelir.

Bir yüzyıla yakın çalışılmış olmasına rağmen, Maillard reaksiyonları oldukça komplekstir hala birçok reaksiyon ve yolları bilinmemektedir. Maillard reaksiyonlarının ve böylece son renk ve aromanın oluşmasında birçok farklı faktör rol oynar; pH (asitlik), amino asitlerin ve şekerlerin çeşitleri, sıcaklık, zaman, oksijenin bulunması, su, su aktivitesi (a w) ve diğer bütün gıda bileşenleri önemlidir.

Maillard reaksiyonlarının ilk basamağı, glukoz gibi bir indirgen şekerin, bir amino asitle reaksiyonudur. Bu reaksiyon aşağıda Şekil 1'de gösterilmekte ve Amadori bileşiği denilen reaksiyon ürünü ile sonuçlanır.


Şekil 1 : Glukoz ve bir amino asit (RNH2) arasında olan maillard reaksiyonlarının ilk basamağı, R amino asitin yan grubu (ref. 2'den)


Şekil 1'de görüldüğü gibi, Amadori bileşikleri, kolaylıkla üç farklı yapıda izomerize olur, ve bunu takip eden basamaklarda farklı reaksiyon gösterir. Gıdalarda genellikle 5'in üzerinde farklı reaktif şeker ve 20 aktif amino asit bulunduğundan, sadece ilk basamak, teorik olarak 100'ün üzerinde farklı reaksiyon ürünü ile sonuçlanır.

Daha büyük şekerlerin amino asitlerle reaksiyonu daha yavaştır. Pentoz şekerler (5 karbon atomu), riboz gibi, heksoz şekerlerden (glukoz, fruktoz) ve disakkaritlerden (şeker, laktoz) daha hızlı reaksiyona girerler. Amino asitlerden lisin, iki amino grubuyla, daha hızlı reaksiyona girer ve koyu rengin oluşmasına neden olur. Sistein, sülfur grubu ile, spesifik lezzetlere neden olur, fakat daha az renk oluşur. Şeker alkolleri yada polioller (sorbitol, ksilitol) maillard reaksiyonlarına katılmazlar. Bunun anlamı fırın ürünleri sorbitolle tatlandırıldığında, fırınlama esnasında renk değişmez yada zorlukla değişir.

Bir sonraki basamaklar, Amadori bileşiğinin izomerine bağlı olarak farklılık gösterir. Herbirinde amino asit yer değiştirir ve en sonunda önemli lezzet bileşikleri olan furfural ve hidroksimetil furfurala (HMF) indirgenen reaktif bileşikler oluşur. Diğer reaksiyon Amadori-yeniden düzenlenmesi olarak adlandırılan, temel esmerleşme reaksiyonlarının başlangıç noktasıdır, bak Şekil 2.


Şekil 2 : HMF'nin olşumu ve Amadori-yeniden düzenlenmesi (ref 2'den)

Furfural ve hidroksimetil furfural, Maillard reaksiyonlarında oluşan karakteristik lezzet bileşikleridir. Furfural, pentoz şekerlerin (riboz gibi) reaksiyonlarının sonucunda oluşur; HMF ise heksoz şekerlerin (glukoz, fruktoz) reaksiyonu sunucu oluşur.


Şekil 3 : Furfural ve HMF'nin yapısı

Amadori-yeniden düzenlenmesinden sonra üç farklı yol izlenebilir :

    * Dehidrasyon reaksiyonları,
    * Bölünme, kısa zincirli hidrolitik ürünler üretildiği zaman, örneğin diasetil ve pürivaldehid
    * Amino asitlerle “Strecker parçalanmaları” yada aldollere kondense olabilir.

Bu üç yol sonucunda, lezzet bileşenleri ve kahverengi, yüksek molekül ağırlıklı pigmentleri, melanoidin, içeren çok kompleks karışımlar oluşur.

Melanoidinler kahve, ekmek ve bira gibi birçok gıdada bulunur. Bununla birlikte, şimdiye kadar, gıda bileşenlerinin bu grubunun, yapısal, fonksiyonel ve fizyolojik özelliklerine ait bilgiler oldukça sınırlıdır.

Maillard reaksiyonu ürünleri böylece gıdanın renk ve lezzetini değiştirir, ve çoğu zaman bu değişiklikler insanlar tarafından beğenilir. Buna ek olarak melanoidinler, yararlı anti-oksidan özelliklerlere sahiptir.

Diğer yandan, Maillard reaksiyonları, ürünün besin değerini azaltabilir, amino asitler ve karbonhidratlar kaybolabilir. Bazen bu lezzet beğenilmez, sterilize sütteki “pişmiş lezzet“ buna örnek verilebilir.

Maillardın bazı son ürünleri toksik ve karsinojenik olabilir. Maillard reaksiyonu ürünlerinden biri akrilamidtir, sadece 180°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda oluşan potansiyel toksik bileşiktir, özellikle fırınlanmış yada kızartılmış ürünlerde (French fries) oluşur. Kızartma 180 °C aşağı olduğu zaman akrilamid oluşmaz.

Genel olarak maillard ürünleri binlerce yıllardır bizim gıdalarımızda bulunur ve dünyadaki bütün insanlar tarafından günlük olarak tüketilir.

Gıdayı ısıttığımızda, maillard reaksiyonlarından korunmak mümkün değildir veya çok zordur. Sadece şeker ve amino asitlerin uzaklaştırılmasıyla veya çok asitli yada alkali ürün yapılarak reaksiyondan korunulur.

Referanslar ve kaynaklar:

1) L. C. Maillard la ilgili üç referans Linklerin Görülmesine İzin Verilmiyor
Kayıt Olunuz Ya da Giriş Yapınız :

    * Réaction générale des acides aminés sur les sucres. Journal de Physiologie, 1912 tome 14 page 813;
    * Action des acides aminés sur les sucres: formation des mélanoïdines par voie méthodique. Compte-rendu de l'Académie des sciences, 1912 tome 154, page 66-68.
    * Réaction générale des acides aminés sur les sucres: ses conséquences biologiques. Compte-rendu Société de Biologie, 1912, tome 72 (LXXII), page 599 à 601 (559-561)
    * Thèse présentée à la Fac des Sciences de Paris. Action de la glycérine et des sucres sur les acides x-aminés : cyclo-glycil-glycines & polypeptides; mélanoïdines et matières humiques. Laval . Imp. De L. Barnéoud 1913. In 8° XV 425 pages . Bibliothèque Nationale 4° R 489. 1508.série A n° 738 & n° 1508

2) Owen R. Fennema, Food Chemistry, 3rd Edition, 1996
3) Linklerin Görülmesine İzin Verilmiyor
Kayıt Olunuz Ya da Giriş Yapınız
4) Linklerin Görülmesine İzin Verilmiyor
Kayıt Olunuz Ya da Giriş Yapınız
5) Linklerin Görülmesine İzin Verilmiyor
Kayıt Olunuz Ya da Giriş Yapınız

Mesut Erkinöz:
Vikipedi, özgür ansiklopedi
Git ve: kullan, ara

Maillard reaksiyonu aminoasit,peptid veya polipeptid gibi proteinik bileşiklerin temelini teşkil eden monomer veya polimer bileşikler ile indirgen şekerler arasında sıcaklığın etkisi ile ortaya çıkan ve azotlu polimerik bileşiklerin oluşması ile sonuçlanan enzimatik olmayan esmerleşme reaksiyonlarından biridir. Sıfırıncı dereceden bir tepkimedir. Sıcaklığın 180 santigrat derece olduğu su aktivitesinin 0.6-0.7 olduğu değerde maillard reaksiyonu optimum düzeyde gerçekleşmektedir. Daha çok kızartma ürünlerinde görülmektedir. Ayrıca maillard reaksiyonu gerçekleştiği sırada melanoidin adı verilen karsinojen(kanserojen) madde üretilmektedir. Bu bileşik canlı organizma üzerinde olumsuz etkiler meydana getirmektedir. Mesela patatesten elde edilen cips ürünlerinde yapılan bir araştırmada;kızartılmadan önce şekerli suya veya şerbete batırılan cips adayları kızartıldığı taktirde normal cips adaylarına oranla bünyelerinde daha fazla melanoidin olarak nitelendirilen karsinojen madde oluştuğu tespit edilmiştir. Mesela sütün bünyesinde yer alan lisin aminoasiti ile süt şekeri olan laktoz arasında sıcaklığın etkisi ile maillard reaksiyonu gerçekleşebilmektedir. Bu reaksiyon sonucu kötü koku ve sütün renginde koyulaşma meydana gelmektedir.

Mesut Erkinöz:
The Maillard reaction, also known as the browning reaction, is the phenomenon responsible for turning meat brown, converting bread to toast and turning beer brown, along with hundreds of other examples. The Maillard reaction is named for Louis-Camille Maillard, a French chemist who studied the science of browning during the early 1900s. The Maillard reaction can be a complicated bit of biochemistry, but what's most important to know is the effect it has on foods and other protein-based technologies.

In simple terms, certain foods contain carbohydrates in the form of sugars, while others contain amino acids in the form of proteins. These sugars and amino acids often exist side-by-side, as in the case of raw meats. They may also be blended together, as in the case of bread dough. As long as there is no outside catalyst, or cause for change, the meat remains red and the bread dough remains white.

The Maillard reaction is the catalyst for change, primarily by the addition of heat. When bread dough or meat is introduced to a hot oven, a complex chemical reaction occurs on the surface. The carbon molecules contained in the sugars, or carbohydrates, combine with the amino acids of the proteins. This combination cannot occur without the additional heat source. The end result of this chemical recombination is the Maillard reaction. The surface of the heated bread dough is now brown, as is the outer layer of the roasted meat.

Not only do the combined sugars and amino acids change the appearance of the food, but they change the flavor as well. The Maillard reaction is responsible for the savory flavor of roasted meats, as well as the toasted flavor of baked breads. When bread is placed in a toaster, the Maillard reaction causes the outer layer of carbohydrates and proteins to combine. The result is a piece of browned toast. Recipes containing both eggs, which contain protein, and flour, which contains carbohydrates, benefit from the Maillard reaction to achieve a pleasing browned appearance.

The Maillard reaction is not limited to food sciences, however. Self-tanning products also rely on the reaction between amino acids and sugars to create a brown skin tone. One of the main reasons older photographs develop brown spots is the Maillard reaction. The albumin-based photographic process used in early photography often reacts negatively to heat and light exposure over time, causing brown patches to form.

The Maillard reaction is also used to create artificial flavorings, based on the hundreds of complex amino acid/sugar combinations formed after the process. A typical sample of roasted meat alone is said to have over 600 different flavors, for example. Food scientists use the Maillard reaction to duplicate these flavors in laboratories. Artificial maple syrup is often made through a careful combination of corn syrup and amino acids under heat, for example. The result is a brown syrup with almost all of the flavor molecules present in authentic maple syrup, which also gets its distinctive brown color from the Maillard reaction.

Navigasyon

[0] Mesajlar