Часть дипломной работы на тему Реакция Майара в детских сухих молочных смесях.

Содержание:

1.1 Механизмы реакции Майяра. 2

1.2  Реакция Майара как фактор
качества детской адаптированной смеси. 11

Вывод по главе 1. 22

Список литературы.. 24

Фрагмент текста работы:

В
отличие от большинства животных, которые едят только свежую пищу, в
человеческом сообществе питание основано на пище, произведенной задолго до
потребления. Поэтому неудивительно, что проблема сохранения пищи всегда была
актуальной. Использование огня в истории человечества связано с появлением
множества методов, которые значительно увеличили срок годности пищевых
продуктов за счет значительного уменьшения их загрязнения микроорганизмами.
Значительное увеличение количества сырья для пищевых продуктов, что уменьшило
влияние многих нежелательных «непищевых» факторов, повысило усвояемость пищи, а
также дало человеку новые вкусовые ощущения и новые ароматы.

Многие
химические вещества, которые образуются в пище при нагревании, являются
продуктами реакции Майяра. Этот термин обозначает все превращения, которые
происходят со свободными аминокислотами и связываются с белками и сахарами,
которые существенно влияют на органолептические показатели и пищевую ценность
продуктов [9].

Рассмотрим
механизмы реакции Майяра и его аспекты, которые напрямую влияют на срок
годности пищевых продуктов. Исследуем общие механизмы и основные факторы,
которые влияют на кинетику реакции Майяра, а затем отрицательное влияние
продуктов реакции Майяра на продукты питания, приводящие к их порче. Также
уделим внимание благоприятному воздействию продуктов этой реакции, что
приводит, среди прочего, к образованию соединений с антиоксидантной
способностью по сравнению с пищевыми продуктами. Эти соединения способствуют
снижению ауто-окисления липидов, а также улучшению антимикробного действия
некоторых веществ, которые нейтрализуют микробиологическое разрушение пищевых
продуктов.

Термин
реакция Майяра используется для обозначения ряда сложных многостадийных
процессов, основными участниками которых являются аминокислоты, пептиды и
белки, которые взаимодействуют с восстанавливающими сахарами. Другой термин
используется для обозначения всех этих процессов – не ферментативное
потемнение, поскольку изменение цвета является основным внешним признаком, указывающим
на возникновение химических превращений, связанных с реакцией Майяра.

Первое
описание этих процессов было дано А. Майяром в 1912 г. [4]. Спустя почти 20 лет
г-н Амадори смог выделить стабильный продукт трансформации, полученный из
основания Шиффа, после первой стадии взаимодействия углеводов / аминокислот.
Это вещество затем назвали продуктом перегруппировки Амадори (ПА) [3], в то
время как соответствующий компонент фруктозы не был описан до 30 лет спустя К.
Хейс и Г. Ноак [1].

Отличное
описание процессов синтеза, физико-химических характеристик, свойств и
реакционной способности продуктов ПА приведено в превосходном обзоре [60].
Впервые общий обзор процессов, участвующих в реакции Майяра, был опубликован
Дж. Э. Ходжом [3]. Наиболее подробное описание путей образования основных
продуктов реакции Майяра приведено в обзоре [3].

Для
реакции Майяра необходимо присутствие редуцированных сахаров пентозы (например,
рибоза, арабиноза или ксилоза) очень сильно влияют на проявление не ферментативного
потемнения, хотя они присутствуют в пищевых продуктах в относительно небольших
количествах. Гексозы (например, глюкоза или фруктоза) являются менее химически
активными, и восстановленные дисахариды (например, мальтоза или лактоза)
реагируют довольно медленно. Сахароза, а также родственные сахара (например,
гликопротеины, гликолипиды и флавоноидные гликозиды) участвуют в реакции только
после гидролиза, вызванного нагреванием или очень часто путем ферментации
(например, во время разрыхления теста или при приготовлении фасоли к жарке) [8].
С другой стороны, в реакции участвуют белки или свободные аминокислоты, которые
уже присутствуют в сырье или которые образуются в результате активности
ферментов. В некоторых продуктах (например, в сырах) биогенные амины действуют
как соединения, содержащие аминокислоты, в то время как аммиак в небольших
количествах образуется из аминокислот во время реакции Майяра.

Наиболее значимым результатом реакции Майяра в
белках является продукт не ферментативного гликозилирования, в котором в
основном участвует лизин. Не ферментативное гликозилирование происходит даже
при физиологических температурах с образованием опасных для здоровья продуктов
[7]. Первые продукты гликозилирования затем превращаются в продукт Amadori (фруктозиллизин),
который может сшиваться с внутримолекулярными или межмолекулярными связями.
Полученные полимерные соединения называются «Advanced Glycation End Products, AGEP».

В модельных системах с низким содержанием воды
и pH от 3 до 6 продукты Amadori считаются основными прекурсорами
(предшественниками) активных промежуточных продуктов и при pH ниже 3 или выше
8, а также при температуре выше 130°С (температура карамелизации) сахар разлагается
даже в отсутствие аминов [8]. Дециклизация и последующая эполизация в 1,2 или
2,3 являются наиболее важными стадиями разложения продуктов Amadori, после чего
происходят процессы дегидратации и фрагментации с образованием многих очень
активных бикарбонильных соединений.  Все
эти превращения относятся к промежуточной стадии реакции Майяра.

Одним из первых явлений, наблюдаемых Майяром,
было образование CO2, результат расщепления Штрекера. В результате реакции
аминокислоты с α-бикарбонильным соединением образуется азавинилотическая
β-кетокислота, которая декарбоксилируется. Во время этого процесса аминокислоты
превращаются в альдегиды, содержащие на один атом углерода меньше, которые
химически очень активны и часто имеют очень специфические органолептические
свойства, которые не всегда приятны. Наиболее важным последствием реакции
Штрекера является включение азота в очень активные низкомолекулярные
соединения, образованные из сахаров, которые служат промежуточными звеньями при
образовании многих гетероциклических соединений (например, пиразинов) с
характерными ароматами и низким уровнем восприятия [8].

В зависимости от состава пищевых продуктов и
применяемых технологических преобразований реакция Майяра приводит к тысячам
различных конечных продуктов, которые можно классифицировать по их роли в
пищевых смесях. Очень летучие соединения, такие как пиразины, пиридины, фураны,
тиофены, тиазолы, тиазолины и дитиазины, связаны с ароматом. Некоторые
низкомолекулярные соединения ответственны за формирование вкуса [2], другие
ведут себя как антиоксиданты, а некоторые соединения являются мутагенными [3].
Коричневые полимеры, называемые меланоидинами, которые являются основными
продуктами реакции Майяра, отвечают за формирование цвета некоторых пищевых
продуктов (например, кофе, жареных какао-бобов, солода и соевого соуса) [11].
Обзор влияния реакции Майяра на пищевую ценность продуктов приведен в [10]. В
этой главе мы рассмотрим только те соединения, которые могут повлиять на срок
годности пищевых продуктов.

Наиболее важными факторами, которые влияют на
реакцию Майяра, являются структура аминокислот и сахаров, участвующих в
реакции, температура, pH и активность воды. Во всех сложных процессах,
происходящих во время реакции Майяра, эти факторы по-разному влияют на
характеристики пищевых продуктов, включая вкус, аромат и пищевую ценность.
Одним из основных факторов является структура реагентов, а именно аминокислот и
сахаров. Реакционная способность редуцированных сахаров уменьшается следующим
образом: пептозы> гексозы> дисахариды и альдозы> кетозы.
Невосстановленные сахара (сахароза, декстрины и родственные сахара) могут
участвовать в реакции, но только после гидролиза.

В
большинстве продуктов аминокислоты присутствуют только в небольших количествах,
но они очень легко реагируют с сахарами. Аспарагиновая и глутаминовая кислоты
реагируют относительно медленно, в то время как аргинин и лизин очень активны.
Образование специфических соединений продуктов реакции Майяра определяет
структуру бокового значения аминокислот путем расщепления Штрекера. В
частности, соединения серы образуются из цистеина и метионина, которые
характеризуются отчетливым и не всегда приятным запахом с восприятием очень
низкого порога. В некоторых ферментативных процессах (например, во время
ферментации теста) присутствие свободных аминокислот увеличивается в результате
ферментации. Белки участвуют в реакции Майяра из-за гликолиза активных боковых
цепей аргинина и, главным образом, лизина.

 Температура оказывает существенное влияние на
все процессы, связанные с реакцией Майяра. Многочисленные эксперименты
показали, что увеличение температуры и продолжительности нагревания приводит к
усилению потемнения и расширению качественного состава ароматических веществ.
Увеличивается не только количество продуктов реакции Майяра, но и их природа.
Например, на модельных системах было показано, что при увеличении температуры и
продолжительности воздействия тепла соотношение углерод: азот, степень
ненасыщенности и циклическая ароматичность образующихся меланоидинов.
увеличилась [3]. Образование крайне нежелательных соединений (например,
мутагенных гетероциклических аминов) [6] происходит при повышенных
температурах, что означает, что необходим тщательный выбор режимов
термообработки, чтобы минимизировать их образование. Вопреки распространенному
мнению, реакция Майяра не требует высоких температур (например, сахара и
аминокислоты, даже в холодильнике, могут демонстрировать признаки не ферментативного
потемнения [8], что, безусловно, может влияет на общую продолжительность
хранения продуктов питания).

Скорость
реакции Майяра значительно выше при низких уровнях влажности продукта. Обычно
считается, что наиболее благоприятным является содержание влаги в продукте,
которое соответствует активности воды в диапазоне от 0,65 до 0,75. Разница в
цвете и аромате внутреннего и наружного слоев вареного или жареного продукта
соответствует разной скорости их дегидратации; не все продукты реакции Майяра
одинаково чувствительны к αω. Исследования вкусовых и ароматических
характеристик показывают, что уровень чувствительности различных классов
летучих соединений зависит от того, необходима ли вода для их образования.
Последовательность химических реакций, вызывающих потемнение, еще не полностью
изучена, однако теперь ясно, что она включает реакции конденсации и
дегидратации, для которых индикатор является важным кинетическим параметром
[8].

Результаты
ряда исследований реакции Майяра на модельных системах показали, что рН среды
влияет на количественные и качественные изменения летучих и пигментированных
продуктов реакции [3]. Потемнение происходит быстрее в нейтральных продуктах, а
снижение рН снижает скорость формирования цвета. Кроме того, рН влияет на
количественный состав химических соединений, которые формируют вкус продукта.
Например, при высоких значениях рН преобладают пиразины, редуктоны и продукты
их разложения, а при низких значениях рН — фураны и, в частности,
2-фуранкарбоксиальдегиды.

Одним
из наиболее важных для качества пищевых продуктов при хранении является реакция
разложения липидов за счет их автоокисления [4]. В этом случае образуются
активные промежуточные соединения, в основном ненасыщенные или насыщенные
альдегиды или кетоны, а также глиоксаль, метилглиоксаль (такой, как реакция
Майяра) и малоновый диальдегид. Альдегиды, образованные из олеиновой кислоты,
чаще всего представляют собой октанальную и нонанальную, линолевую кислоту —
гексанал, (Е) -2-гептанал, (Z) -и (E) -2-октеналь, (E, Z ) -и (Е, Е)
-2,4-декадиенал. В этом случае линолевая кислота образует сложную смесь
альдегидов, содержащих высокий процент (E, Z) -2,4-гептадиеналя [4].