Классы соединений-продуктов неферментативных реакций, имеющие запах

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

ШКОЛА БИОМЕДИЦИНЫ

Кафедра продуктов питания из растительного сырья

и технологии живых систем

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Химия вкуса и цвета»

Специальность 260100.68 « Продукты питания из растительного сырья»

на тему «Классы соединений - продуктов неферментативных реакций, имеющие запах»

г. Владивосток 2015

Содержание

1. Реакция Майяра

2. Реакция Штреккера (Штрекера, Стрекера)

Заключение

1. Реакция Майяра (меланоидинобразование)

Реакция Майяра является первой стадией реакции неферментативного потемнения пищевых продуктов. Для протекания реакции требуется наличие редуцирующего сахара, аминного соединения (аминокислоты, белки) и немного воды. меланоидинобразование кетозоамин амадори стреккер

Все процессы, происходящие при потемнении пищевых продуктов (см. рис. 1.1), еще недостаточно точно определены, но начальные стадии изучены очень детально. Установлено, что помимо реакции Майяра имеет место дегидратация с образованием оксиметилфурфурола, разрыв цепей, образование дикарбонильных соединений, образование меланоидиновых пигментов, которые образуются на конечных стадиях и имеют окраску от красно-коричневой до темно-коричневой. Если на первых стадиях возможна некоторая деколоризация при добавлении восстановителей (например, сульфита), то на конечном этапе это уже невозможно.

Рис. 1.1 Схематическое изображение превращений при потемнении пищевых продуктов

Рис. 1.2 Образование глюкозоамина - начальная стадия реакции Майяра

Коллоидные, плохо растворимые меланоидины с характерным карамелеподобным ароматом являются результатом альдольной конденсации и полимеризации.

Карбонильный углерод редуцирующего сахара в открытой цепи подвергается нуклеофильной атаке свободной электронной парой аминного азота. Это сопровождается потерей воды и замыканием кольца с образованием глюкозоамина (рис. 1.2). В присутствии избытка редуцирующего сахара может образовываться диглюкозоамин. Глюкозоамин подвергается перегруппировке по Амадори и переходит в аминокислоту (фруктозоамин) (см. рис. 1.3). Фруктозоамин был идентифицирован в ряде пищевых продуктов, в частности в сухофруктах (персики, абрикосы), высушенных овощах, сухом молоке.

Если в начальной стадии присутствует кетоза, то также имеет место образование глюкозоамина за счет перегруппировки Хейтса (см. рис. 1.4).

Продукты реакции, полученные при перегруппировке по Амадори, могут далее превращаться по двум путям: один - через дикарбонильные промежуточные соединения (дифруктозоглицин) (рис. 1.5), другой

Рис. 1.3 Образование кетозоамина (перегруппировка по Амадори)

Рис. 1.4 Перегруппировка Хейтса (образование глюкозоамина из кетоз)

Рис. 1.5 .Образование дифруктозоглицина (последующая перегруппировка по Амадори) через образование промежуточных дезоксигексозулоз (3-дезоксигексозонов).

Оба эти пути ведут к образованию меланоидиновых пигментов - соединений, имеющих пиразиновые и имидазольные кольца, а также, кроме того, редуктонов и оксиметилфурфурола.

Реакция 1,2-енолизации (см. рис. 1.6) преобладает в пищевых продуктах, среда которых характеризуется относительно мягкими условиями. Образующиеся продукты - 3-дезоксиглюкозулоза и ненасыщенная глюкозулоза. Аминокислота освобождается в неизменном виде.

Реакция 2,3-енолизации (см. рис. 1.7) ведет через появление относительно неустойчивой 2,3-диулозы к образованию 2,4-диулозы. Роль этих соединений проявляется и в образовании пигментов, и, особенно, в продуцировании летучих ароматических соединений.

Когда в процесс оказываются втянутыми другие альдозы, это приводит к различиям в скорости реакции: пентозы (ксилоза и рибоза) темнеют гораздо быстрее, чем гексозы. Есть доказательства тому, что потемнение кетоз (фруктозы) отличается от потемнения альдоз. Образовавшаяся

Рис. 1.6 Распад продуктов Амадори (1,2-енолизация)

Рис. 1.7.Распад продуктов Амадори (2,3-енолизация)

Сначала фруктозиламинокислота после перегруппировки Хейтса дает альдозоаминокислоты. Возникает новый асимметрический центр, и фруктоза дает смесь глюкозо- и маннозоглицина вместе с небольшим количеством фруктозоглицина. Альдозоаминокислоты более стойки, чем соответствующие кетозоаминокислоты. Фруктоза темнеет медленнее, чем глюкоза, и измерение потерь аминокислот в ходе реакции показывает, что она протекает иначе, чем реакция потемнения альдоз.

Поскольку в реакции Майяра участвуют белки и аминокислоты, очевидно, что имеет место определенная их потеря, как нутриента питания. С этим особенно приходится считаться в случае незаменимой аминокислоты лизина (вследствие ее большой реакционной способности), благодаря присутствию свободной е-аминогруппы.

Большая способность к реакции Майяра характерна не только для лизина, но и для других важных аминокислот - L-аргинина и L-гистидина. Все это говорит о том, что если реакция потемнения имеет место при производстве, консервировании и хранении пищевых продуктов, обязательно имеет место потеря некоторых аминокислот (в том числе незаменимых) и пищевой ценности. Причем в ряде случаев даже относительно мягкие условия обработки могут давать довольно большие потери. При воздействии в технологических операциях даже небольших температур в течение короткого промежутка времени в присутствии редуцирующих сахаров возможна потеря аминокислот (особенно основных) за счет реакции Майяра.

2. Реакция Стреккера

Однако потеря аминокислот может происходить не только при образовании меланоидиновых пигментов, но и за счет реакции распада по Стреккеру, который сопровождает эти превращения. Распад по Стреккеру (см. рис. 1.8) включает взаимодействие дикарбонильных промежуточных продуктов реакции меланоидинообразования и аминокислот. При этом образуются летучие (различные альдегиды, пиразины и др.) продукты, влияющие на аромат. Эти вещества образуются в процессе технологической обработки (при выпечке хлеба, обжарке кофейных зерен, варке), и их появление часто бывает связано с формированием характерного для продукта аромата. Запахи, появляющиеся в процессе хранения, менее желательны, поскольку нарушают первоначальную органолептическую характеристику продукта.

Рис. 1.8. Распад по Стреккеру

Эту реакцию используют, чтобы получать продукты с разным ароматом - шоколада, меда, хлеба и др. Образование ароматических веществ в общем виде представлено на рис. 1.9.

Можно отметить два основных пути формирования летучих ароматических веществ: 1,2- и 2,3-енолизация в результате упоминавшегося выше распада кетозоаминокислот. Меньшая роль принадлежит 1,2-енолизации, продуктами которой являются оксиметилфурфурол (из гексоз) и фурфурол (из пентоз). 3-Дезоксиозулозы могут вступать в реакцию с аминными соединениями, дающую пиррольные альдегиды. В результате 2,3-енолизации образуется более широкий спектр продуктов реакции, включая дигидропираноны и фураноны.

Озулозы и другие дикарбонильные соединения могут участвовать в реакции разложения Стреккера, в результате которой происходит декарбоксилирование аминокислот и образование альдегидов. Образовавшиеся таким образом альдегиды необязательно нужно рассматривать как вещества, непосредственно участвующие в образовании запаха, однако еноламины могут конденсироваться и дать начало замещенным пиразинам, часто встречающимся в виде летучих ароматических соединений.

Рис. 1.9.Образование ароматических веществ

Продукт реакции Стреккера, образовавшийся из простого дикарбонильного соединения - пировиноградного альдегида, который сам есть продукт разложения сахара, - может, конденсируясь, образовать диметилпиразин.

В то же время в ряде случаев образование постороннего запаха в пищевых продуктах нежелательно или недопустимо. Поэтому необходимо знать факторы, влияющие на реакцию меланоидинообразования, чтобы управлять процессом в нужном направлении. К этим факторам относятся температура, рН, влажность, наличие определенных ионов металлов, структура сахара. Контроль условий важен и с точки зрения возможности получения токсичных продуктов деградации. Это может касаться так называемых "перемеланоидиновых" продуктов, которые могут давать нитрозоамины.

Если образование коричневых пигментов для пищевых продуктов нежелательно, можно ингибировать протекаемые реакции, например, значительным снижением влажности (для сухих продуктов), снижением концентрации сахара (разведением), рН и температуры (для жидких продуктов). Можно удалить один из компонентов субстрата (обычно, сахар). Например, при получении яичного порошка, чтобы не допустить появления запаха, перед сушкой добавляют глюкозооксидазу, что приводит к разрушению D-глюкозы и образованию D-глюконовой кислоты:

Заключение

В заключение следует отметить важные моменты относительно реакции меланоидинообразования, которые должен знать и учитывать пищевик-технолог.

Образование меланоидиновых пигментов может быть желательно или нежелательно, так же как и развитие запаха - в зависимости от вида продукта.

Может иметь место потеря незаменимых аминокислот (особенно лимитирующих), т. е. потеря питательной ценности продукта.

Есть единичные публикации, в которых указывается, что некоторые продукты реакции Майяра могут быть мутагенными. В частности, приводятся данные о мутагенности некоторых продуктов реакции D-глюкозы и D-фруктозы с L-лизином или L-глутаминовой кислотой. Эффект был продемонстрирован на примере сальмонеллы ТА-100, однако в большинстве работ мутагенность продуктов оспаривается.

Продукты реакций карамелизации и меланоидинообразования и образование ароматических компонентов, сопутствующее этим реакциям, имеют большое значение во многих пищевых производствах для получения продуктов с красивым цветом и характерным ароматом (хлебопечение, производство безалкогольных напитков и пива, кондитерских изделий и др.). В иных случаях (например, при кислотном способе получения глюкозы) образование таких продуктов характеризуется как недостаток, поскольку ухудшает качество получаемых сиропов и ведет к определенной потере важных компонентов перерабатываемого сырья.

Промежуточные продукты реакции Майяра обладают антиокислительной активностью. Есть данные на модельных средах, что продукты реакции потемнения глюкозы и глицина понижают степень поглощения кислорода и образования пероксидов из производных линоленовой кислоты. Это объясняется тем, что промежуточные продукты распада фруктозоамина, соединяясь с пероксидами или свободными радикалами, замедляют окислительный процесс. Соответствующее регулирование реакции Майяра в ходе производства пищевого продукта положительно скажется на его качестве в процессе хранения.

Размещено на Allbest.ru