Реакция Майяра ( / m aɪ ˈ j ɑːr / my- YAR ; фр. [majaʁ] ) — это химическая реакция между аминокислотами и восстанавливающими сахарами , в результате которой образуются меланоидины — соединения, которые придают подрумяненной пище ее характерный вкус. Обжаренные стейки, жареные пельмени, печенье и другие виды бисквитов, хлеб, поджаренный зефир, фалафель и многие другие продукты подвергаются этой реакции. Она названа в честь французского химика Луи Камиля Майяра , который впервые описал ее в 1912 году, пытаясь воспроизвести биологический синтез белка . [1] [2] Реакция представляет собой форму неферментативного потемнения , которая обычно быстро протекает при температуре от 140 до 165 °C (от 280 до 330 °F). Во многих рецептах требуется достаточно высокая температура духовки, чтобы обеспечить протекание реакции Майяра. [3] При более высоких температурах карамелизация (потемнение сахаров, отдельный процесс) и последующий пиролиз (окончательное разрушение, приводящее к подгоранию и появлению едких привкусов) становятся более выраженными. [4]
Реактивная карбонильная группа сахара реагирует с нуклеофильной аминогруппой аминокислоты и образует сложную смесь плохо охарактеризованных молекул, отвечающих за ряд ароматов и вкусов. Этот процесс ускоряется в щелочной среде (например, щелок, применяемый для затемнения кренделей; см. щёлочь рулон ), так как аминогруппы ( RNH+3→ RNH 2 ) депротонированы и, следовательно, обладают повышенной нуклеофильностью . Эта реакция является основой для многих рецептов ароматизаторов. При высоких температурах может образоваться вероятный [5] канцероген , называемый акриламидом . [6] Этого можно избежать, нагревая при более низкой температуре, добавляя аспарагиназу или вводя углекислый газ. [5]
В процессе приготовления пищи реакции Майяра могут производить сотни различных вкусовых соединений в зависимости от химических компонентов в пище, температуры, времени приготовления и присутствия воздуха. Эти соединения, в свою очередь, часто распадаются, образуя еще больше вкусовых соединений. Ученые-ароматологи на протяжении многих лет использовали реакцию Майяра для создания искусственных ароматизаторов, большинство патентов было связано с производством мясных ароматизаторов. [7]
В 1912 году Луи Камиль Майяр опубликовал статью, описывающую реакцию между аминокислотами и сахарами при повышенных температурах. [1] В 1953 году химик Джон Э. Ходж из Министерства сельского хозяйства США установил механизм реакции Майяра. [8] [9]
Реакция Майяра отвечает за многие цвета и вкусы в продуктах питания, такие как потемнение различных видов мяса при обжаривании или гриле, потемнение и вкус умами в жареном луке и обжаривании кофе . Она способствует потемнению корочки хлебобулочных изделий , золотисто-коричневому цвету картофеля фри и других чипсов, потемнению соложеного ячменя, как это встречается в солодовом виски и пиве, а также цвету и вкусу сухого и сгущенного молока , дульсе де лече , ириски , черного чеснока , шоколада , поджаренного зефира и жареного арахиса . [ требуется ссылка ]
6-Ацетил-2,3,4,5-тетрагидропиридин отвечает за вкус печенья или крекеров, присутствующий в хлебобулочных изделиях, таких как хлеб, попкорн и лепешки. Структурно родственное соединение 2-ацетил-1-пирролин имеет похожий запах и также встречается в природе без нагревания. Соединение придает сортам вареного риса и траве пандан ( Pandanus amaryllifolius ) их типичные запахи. Оба соединения имеют пороги обоняния ниже 0,06 нанограмм на литр. [10]
Реакции потемнения, которые происходят при жарке или обжаривании мяса, являются сложными и происходят в основном за счет потемнения Майяра [11] с участием других химических реакций, включая распад тетрапиррольных колец мышечного белка миоглобина . Реакции Майяра также происходят в сухофруктах [12] и при выдержке шампанского в бутылке [13]
Карамелизация — это совершенно другой процесс, нежели потемнение в результате реакции Майяра, хотя результаты этих двух процессов иногда похожи для невооруженного глаза (и вкусовых рецепторов). Карамелизация иногда может вызывать потемнение в тех же продуктах, в которых происходит реакция Майяра, но эти два процесса различны. Они оба ускоряются при нагревании, но реакция Майяра включает аминокислоты, тогда как карамелизация — это пиролиз определенных сахаров. [14]
При заготовке силоса избыточное тепло вызывает реакцию Майяра, что снижает количество энергии и белка, доступных животным, которые его едят. [15]
В археологии процесс Майяра происходит, когда тела сохраняются в торфяных болотах . Кислая среда торфа вызывает загар или потемнение кожи и может придать волосам рыжий или рыжий оттенок. Химический механизм тот же, что и при потемнении пищи, но он развивается медленно с течением времени из-за кислотного воздействия на тело болота . Он обычно наблюдается на телах железного века и был описан Пейнтером в 1991 году как взаимодействие анаэробной, кислой и холодной (обычно 4 °C (39 °F)) сфагновой кислоты на полисахаридах .
Реакция Майяра также способствует сохранению палеокеалий . [16]
Продукты Амадори с открытой цепью подвергаются дальнейшей дегидратации и дезаминированию с образованием дикарбонилов. [17] Это важный промежуточный продукт.
Дикарбонилы реагируют с аминами, образуя альдегиды Штрекера посредством деградации Штрекера . [18]
Акриламид , возможный канцероген для человека , [19] может образовываться как побочный продукт реакции Майяра между восстанавливающими сахарами и аминокислотами, особенно аспарагином , которые присутствуют в большинстве пищевых продуктов. [20] [21]
В сухой среде реакция Майяра — тот же химический процесс, который подрумянивает стейк, — заставляет фекалии образовывать защитную внешнюю оболочку.