Reacción de Maillard

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La reacción de Maillard es una reacción química entre los aminoácidos y los azúcares reductores que le dan a los alimentos dorados su sabor distintivo. Bistecs sellados, albóndigas fritas, galletas y otros tipos de bizcochos, panes, malvaviscos tostados y muchos otros alimentos experimentan esta reacción. Lleva el nombre del químico francés Louis Camille Maillard, quien lo describió por primera vez en 1912 mientras intentaba reproducir la síntesis biológica de proteínas.La reacción es una forma de oscurecimiento no enzimático que normalmente ocurre rápidamente entre 140 y 165 °C (280 y 330 °F). Muchas recetas requieren una temperatura del horno lo suficientemente alta como para garantizar que se produzca una reacción de Maillard. A temperaturas más altas, la caramelización (el dorado de los azúcares, un proceso distinto) y, posteriormente, la pirólisis (descomposición final que conduce a la quema y al desarrollo de sabores acre) se vuelven más pronunciadas.

El grupo carbonilo reactivo del azúcar reacciona con el grupo amino nucleofílico del aminoácido y forma una mezcla compleja de moléculas mal caracterizadas responsables de una variedad de aromas y sabores. Este proceso se acelera en un ambiente alcalino (p. ej., lejía aplicada para oscurecer los pretzels; ver rollo de lejía), ya que los grupos amino (RNH+3→ RNH 2) están desprotonados y, por lo tanto, tienen una nucleofilia aumentada. Esta reacción es la base de muchas de las recetas de la industria de los aromatizantes. A altas temperaturas, se puede formar un probable carcinógeno llamado acrilamida. Esto se puede evitar calentando a una temperatura más baja, agregando asparaginasa o inyectando dióxido de carbono.

En el proceso de cocción, las reacciones de Maillard pueden producir cientos de compuestos de sabor diferentes según los componentes químicos de los alimentos, la temperatura, el tiempo de cocción y la presencia de aire. Estos compuestos, a su vez, a menudo se descomponen para formar aún más compuestos de sabor. Los científicos del sabor han utilizado la reacción de Maillard a lo largo de los años para hacer sabores artificiales.

Historia

En 1912, Louis Camille Maillard publicó un artículo que describía la reacción entre los aminoácidos y los azúcares a temperaturas elevadas. En 1953, el químico John E. Hodge del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos estableció un mecanismo para la reacción de Maillard.

Alimentos y productos

La reacción de Maillard es responsable de muchos colores y sabores en los alimentos, como el dorado de varias carnes cuando se cocinan o se asan a la parrilla, el dorado y el sabor umami en las cebollas fritas y el café tostado. Contribuye al oscurecimiento de la corteza de los productos horneados, al color marrón dorado de las papas fritas y otras papas fritas, al dorado de la cebada malteada que se encuentra en el whisky de malta y la cerveza, y al color y sabor de la leche en polvo y condensada, el dulce de leche, la Caramelo de leche dulce de Sri Lanka, ajo negro, chocolate, malvaviscos tostados y cacahuetes tostados.

La 6-acetil-2,3,4,5-tetrahidropiridina es responsable del sabor a galleta o galleta salada presente en productos horneados como pan, palomitas de maíz y tortillas. El compuesto estructuralmente relacionado 2-acetil-1-pirrolina tiene un olor similar y también ocurre naturalmente sin calentar. El compuesto da a las variedades de arroz cocido y la hierba pandan (Pandanus amaryllifolius) sus olores típicos. Ambos compuestos tienen umbrales de olor por debajo de 0,06 nanogramos por litro.

Las reacciones de pardeamiento que ocurren cuando la carne se asa o chamusca son complejas y ocurren principalmente por el pardeamiento de Maillard con contribuciones de otras reacciones químicas, incluida la descomposición de los anillos de tetrapirrol de la proteína muscular mioglobina. Las reacciones de Maillard también ocurren en frutos secos.

La caramelización es un proceso completamente diferente al dorado de Maillard, aunque los resultados de los dos procesos a veces son similares a simple vista (y papilas gustativas). En ocasiones, la caramelización puede causar un dorado en los mismos alimentos en los que se produce la reacción de Maillard, pero los dos procesos son distintos. Ambos son promovidos por calentamiento, pero la reacción de Maillard involucra aminoácidos, mientras que la caramelización es la pirólisis de ciertos azúcares.

Al hacer ensilaje, el exceso de calor provoca la reacción de Maillard, que reduce la cantidad de energía y proteína disponible para los animales que se alimentan de él.

Arqueología

En arqueología, el proceso de Maillard ocurre cuando los cuerpos se conservan en turberas. El ambiente ácido de la turba provoca un bronceado o pardeamiento de los tonos de la piel y puede convertir el cabello en un tono rojo o jengibre. El mecanismo químico es el mismo que en el dorado de los alimentos, pero se desarrolla lentamente con el tiempo debido a la acción ácida sobre el cuerpo de la ciénaga. Por lo general, se ve en los cuerpos de la Edad del Hierro y Painter lo describió en 1991 como la interacción del ácido sphagnum anaeróbico, ácido y frío (generalmente 4 ° C (39 ° F)) en los polisacáridos.

La reacción de Maillard también contribuye a la conservación de las paleofecas.

Mecanismo quimico

  1. El grupo carbonilo del azúcar reacciona con el grupo amino del aminoácido, produciendo glicosilamina N-sustituida y agua.
  2. La glicosilamina inestable sufre un reordenamiento de Amadori, formando cetosaminas.
  3. Se conocen varias formas en que las cetosaminas reaccionan aún más:
    • Produce dos moléculas de agua y reductonas.
    • Se pueden formar diacetilo, piruvaldehído y otros productos de fisión hidrolítica de cadena corta.
    • Producir polímeros nitrogenados marrones y melanoidinas.
Mecanismo de formación del producto de Amadori a partir de D-glucosa

Los productos Amadori de cadena abierta se someten a una mayor deshidratación y desaminación para producir dicarbonilos. Este es un intermedio crucial.

Formación de dicarbonilo a partir de un compuesto de Amadori de cadena abierta

Los dicarbonilos reaccionan con las aminas para producir aldehídos de Strecker a través de la degradación de Strecker.

La acrilamida, un posible carcinógeno humano, puede generarse como un subproducto de la reacción de Maillard entre los azúcares reductores y los aminoácidos, especialmente la asparagina, los cuales están presentes en la mayoría de los productos alimenticios.

Formación de acrilamida por reacción entre asparagina y compuestos dicarbonílicos derivados de la reacción de Amadori