(dis) 식품의 채색은 식품 화학자들의 잘 사랑받는 주제입니다. 색 안료는이를 형성하는 반응과 마찬가지로 매우 복잡합니다. 브라우닝은 특히 가장 좋아하는 것입니다. 같은 결과로 갈색을 돌릴 수있는 다양한 화학적으로 완전히 다른 방법이 있기 때문에 흥미 롭습니다. 갈색입니다 (오래된 바나나, 갈색 빵, 튀긴 스테이크, 설탕 카라멜)
.오늘 우리는 갈색 음식으로가는 한 경로 인 Maillard 반응에 중점을 둘 것입니다. Maillard 반응은 음식에서 가장 흔한 반응 중 하나입니다! 그것은 빵, Dulce de Leche, 스테이크, 쿠키, 검보, 케이크 및 더 많은 음식을 유발합니다!
기본 기본 사항은 (검보를 만들 때) 이전에 논의 되었으므로이 포스트는 하드 코어 화학에 대한 깊은 다이빙을하여 Maillard 반응 메커니즘에 대해 논의 할 것입니다.
.음식의 갈색
음식이 갈색으로 변할 수있는 다양한 방법으로 돌아 갑시다. 식품의 브라우닝에는 두 가지 주요 유형이 있습니다 :효소 및 비 효소 브라우닝. 우리는 갈색 바나나에 대해 이야기 할 때 효소 브라우닝을 덮었습니다. 이 유형의 갈색은 고열로 멈추므로 스테이크 나 빵에는 적용되지 않습니다.
비 효소 브라우닝은 다시 Maillard 반응과 카라멜 화의 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다. 카라멜 화에는 고온 (약 150 ° C 이상)이 필요하며 설탕이 충분하면 만 필요합니다. 반면에 Maillard 반응은 실온에서 발생할 수 있지만 (그러나 더 높은 온도에서 빠르게 속도를 높이기 때문에 빵은 실온에서 갈색으로 변할 것으로 예상하지 마십시오) 두 가지 유형의 분자가 발생해야합니다. 단백질과 설탕 모두.
.Maillard 반응 메커니즘은 화학적 관점에서 훌륭 하므로이 반응의 화학에 대해 깊은 다이빙을 할 것입니다!
Maillard 반응에 대해 더 많이 배우고 싶지만보다 기본적인 수준에서 반응에 대한 소개를 포함하는 'Dark Roux'를 만드는 내 게시물을 읽으십시오. .
maillard 반응 화학-개요
Maillard 반응 메커니즘에 대한 첫 번째 설명을 위해서는 20 세기 초로 돌아 가야합니다. 프랑스 인 LC Maillard는 그 이름으로 여러 유형의 화학 반응에 대한 지식을 모아서 함께 모일 라드 반응이라고 불립니다. 그렇습니다. Maillard 반응은 단지 하나의 반응이 아닙니다. 대신, 모든 종류의 방식으로 일어날 수있는 일련의 연속 반응입니다.
요컨대, 다음 단계는 Maillard 반응 중에 발생합니다 (아래는 세 단계를보다 자세히 확대 할 것입니다) :
- 모두 설탕과 단백질/아미노산으로 시작합니다. 이들은 반응하고 화합물을 형성한다.
- 보다 화학적 용어로 :환원 설탕 (알도스 또는 케토스)은 아민 그룹 (NH 2 에 반응합니다. -단백질에서 그룹) 소위 heyns 또는 amadori 화합물을 형성하려면
- 이 분자들은 방향족 화합물을 형성하기 위해 추가로 반응합니다.
- 화학 구조 관점에서 :이 분자의 대부분은이 단계에서 형성되는 구조에 고리를 함유하고 있습니다.
- 최종 단계에서 큰 복잡한 분자에서 멜라노이드가 형성됩니다. 이것들은 결국 제품에 갈색을 줄 것입니다.
이제 Maillard 반응 메커니즘 의이 세 단계를 하나씩 확대합시다. 반응이 발생하기 위해 존재 해야하는 분자부터 시작합니다.
Maillard 성분 No.1 :아미노 그룹
Maillard 반응이 발생하기 위해서는 소위 아미노 그룹이 존재해야한다. 아미노 그룹은 하나의 질소 원자와 2 개의 수소 원자로 만들어집니다 :NH <서브> 2 . 이 그룹은 더 큰 분자의 다른 부분에 부착됩니다 (예 :아미노산). 화학에서 이것은 문자 R로 표시되며, 그 분자에는 여전히 다양한 원자가있을 수 있음을 알려줍니다. 따라서이 아미노 그룹은 다음과 같이 표현됩니다 :r-nh2.
이 유형의 그룹은 일반적으로 단백질, 펩티드 및 아미노산에서 발견 될 수 있습니다. 아미노산은 펩티드와 단백질의 빌딩 블록입니다 (자세한 내용은 여기를 참조하십시오). Maillard 반응에서 아미노 그룹은 종종 단백질, 예를 들어 버터의 우유 단백질에서 나옵니다.
maillard 성분 2 :설탕 감소
아미노 그룹 외에도 소위 설탕이 필요합니다. 이것은 Maillard 반응에서 반응하는 특정 반응 그룹을 가진 특수 유형의 설탕입니다.
먼저 설탕, 설탕은 탄수화물입니다. 일반적으로 단일 및 이당류는 Maillard 반응에 참여합니다. 이것들은 탄수화물의 가장 작은 버전입니다.
그러나 그런 설탕은 언제 설탕을 감소 시키는가? 환원 설탕은 전자를 줄 수있는 설탕입니다. 분자가 전자를 제공하기 위해서는 원자에 충분한 자유 부유 전자가 있어야합니다. 사실, 2 개의 결합을 갖는 탄소 원자에 결합되는 산소 원자는 그러한 원자이다. 따라서 그러한 그룹의 설탕은 설탕을 줄이고 있습니다 (여기에는 훨씬 더 많은 화학이 있지만 건너 뛸 것입니다).
화학에서 우리는 이러한 특정 그룹을 Aldehyde (-cooh) 및 ketone (-co-) 그룹이라고 부릅니다. 실제로, 모든 단당류 (예 :포도당 및 과당)는 유당 (이당류)과 마찬가지로 당을 감소시키고 있습니다. 그러나 자당 (일반 과립 설탕)은 그렇지 않습니다.
Maillard 반응 메커니즘-1 단계-Amadori &Heyns
우리는 감소 설탕과 아미노 그룹을 가졌으므로 Maillard 반응이 시작될 수 있습니다. 첫 번째 단계 에서이 둘은 반응하고 하나의 분자를 형성합니다.
총 4 번의 반응 과정에서 그들은 아마도리 또는 heyns 화합물로 재 배열 될 것이다. 이 둘 중 어느 것이 형성되는지는 참여하는 설탕의 종류에 따라 다릅니다. Aldehyde Group (-cooh)이있는 설탕이라면 Amadori가 될 것입니다. 케톤 그룹 (-co-)이있는 설탕 인 경우 heyns 화합물이 형성됩니다.
실제 화학 반응에는 많은 유기 화학이 포함됩니다. 이것은 형성되고 추가 된 화합물을 나타내는 분자와 화살표의 많은 구조 도면을 의미합니다. Amadori 화합물의 형성 아래에 표시됩니다.
Maillard 반응 메커니즘의 첫 단계. 이 단계에서 설탕 (이 경우 포도당)은 아미노 그룹 (단백질에 부착 될 수 있음)과 반응하여 아마도리 화합물을 형성합니다. 그것은 모두 하나의 분자를 형성하는 설탕과 아미노 그룹으로 시작합니다. 이 하나의 분자는 물이 쪼개기 전에 아마도리 화합물로 재 배열된다. 양쪽의 화살표와의 반응은 반응이 가역적임을 나타냅니다.
Maillard 반응 메커니즘-2 단계-재 배열
지금까지 반응의 선택은 제한적이었습니다. 대략 두 가지 다른 반응이 일어날 수 있는데, 하나는 아마도리 화합물을 형성하고, 다른 하나는 다른 하나는 화합물을 형성 할 수있다. 둘 다 매우 유사한 방식으로 발생하므로 두 가지를 확대 할 필요가 없습니다. 그러나 여기에서 그것은 더 지저분해지기 시작합니다. 반응 이상이 여기서 일어날 수 있지만 단순성을 위해 메커니즘을 보여주기 위해 하나를 고수 할 것입니다.
맨 왼쪽의 분자는 이전 반응의 아마도리 화합물입니다. 이 분자가 산성 환경에있는 경우 (따라서 H+),이 반응이 일어날 수 있습니다. 그것은 2 개의 이중 결합 산소 분자를 갖는 분자의 형성을 초래할 것이다. -OH 그룹이 남은 조건에 따라 다릅니다. 이는 메커니즘과 조건에 따라 다릅니다. 더 많은 -oh 그룹이 물의 형태로 나눌 수 있습니다.
일단 2 개의 이중 결합 산소 원자를 갖는 이들 분자가 형성되면, 이들은 Strecker 반응에 참여할 수있다. Strecker 반응 동안 방향족 분자가 형성되고 반응 경로의 변화도 크게 증가하기 시작합니다.
이전 반응에서 보았 듯이 처음 부터이 반응이 진행되는 몇 가지 방법이 있습니다. 이것은 매우 지저분해지기 시작하는 단계입니다. 이 반응에서 형성된 두 제품은 모든 종류의 일을 할 수 있습니다. 한 가지 옵션은 Aminoketon (상부 생성물)이 고리를 형성하는 다른 아미노 케톤과 반응 할 수 있다는 것입니다. 이는 피라진의 형성을 초래합니다. 이는 매우 방향족입니다.
.Maillard 반응 메커니즘의 마지막 단계
많은 다른 반응이 발생하며, 모든 다른 반응의 생성물이 서로 반응하는 것, 그리고 현재의 조건에 의해 어떤 반응이 장려되는지와 함께 서로 반응합니다. 이미 아로마 형성에 가능한 경로를 이미 읽었습니다. 이것은 갈색이 형성되는 지점입니다. 이 분자들은 반응하고 많은 고리가있는 복잡한 구조를 형성합니다.
Maillard 반응 동안 형성 될 수있는 유색 분자의 예.
라운드 업
따라서 신속하게 요약하겠습니다. 당신은 방금 Maillard 반응이 화학 반응의 큰 힙임을 알았습니다. 그것은 통제되지 않고 많은 다른 분자가 형성되어 다른 분자와 다시 반응합니다. 정확히 무슨 일이 일어나는지 알아내는 것은 항상 정말 어려운 일이었습니다. 이 몇 가지 화학 반응으로 기본적인 이해를 향상시키기 위해 반응을 충분히 얻었습니다.
Maillard 반응 메커니즘에 대한이 지식을 사용하여 이제 음식 에서이 반응을 어떻게 제어 할 수 있는지에 대한 추론을 시작할 수 있습니다.
이름
의 마감 노트Maillard 반응을 Maillard 반응이라고 해야하는지에 대한 논쟁이 진행 중입니다. 우리는 이름이 일반적으로 언급되었으므로 이름을 고수하기로 결정했습니다. 그러나 화학자의 관점에서 더 적합한 이름이 있습니다.
소스
모든 반응 체계는 Maillard 반응 메커니즘에 대한 프랑스 요약과 내가 여전히 누워 있던 몇 가지 음식 화학 강의 슬라이드를 사용하여 혼자서 이루어졌습니다.
Maillard Reaction에 대해 자세히 알고 싶다면 Khymos 의이 흥미로운 게시물을 살펴보십시오.
이 기사에서는 LC-Maillard 웹 사이트를 사용했습니다. 불행히도,이 반응에 대한 완전한 논문이 포함 된이 웹 사이트는 사라졌습니다.
이것은 Maillard 반응에 대해 말하지 않는다 :그들은 Glycation 반응, 2021, Link
입니다.
