Реакции потемнения и окисление липидов

Реакции потемнения и окисление липидов являются основными химическими путями, посредством которых пищевые продукты со временем изменяют цвет, вкус и пищевую ценность, независимо от микробной порчи. Потемнение включает неферментативную реакцию Майяра между восстанавливающими сахарами и аминогруппами, карамелизацию сахара и ферментативное потемнение, катализируемое полифенолоксидазой; окисление липидов — это реакция ненасыщенных жиров с кислородом, которая приводит к прогорканию.

Definition

Реакции потемнения и окисление липидов являются основными немикробными химическими процессами, которые изменяют качество пищевых продуктов: потемнение (реакция Майяра, карамелизация и ферментативное) изменяет цвет и вкус за счет образования пигментов и ароматических соединений, а окисление липидов разлагает ненасыщенные жиры на соединения с неприятным вкусом и реакционноспособные соединения.

Scope

Тема охватывает химию, продукты и последствия для качества реакции Майяра, ферментативного потемнения и окисления липидов, а также общие факторы, которые способствуют или ингибируют их. Это справочник по химии деградации в рамках науки о качестве пищевых продуктов; он не содержит рецептов приготовления, дозировок добавок или индивидуальных диетических рекомендаций относительно продуктов реакции.

Core questions

• Какая химия лежит в основе реакции Майяра, карамелизации и ферментативного потемнения, и какие продукты они образуют?
• Как происходит окисление липидов и приводит к прогорканию?
• Когда потемнение желательно (вкус, цвет) и когда оно вызывает опасения по поводу качества или безопасности?
• Какие условия ускоряют или ингибируют эти реакции?

Key concepts

• Реакция Майяра
• Карамелизация
• Ферментативное потемнение и полифенолоксидаза
• Окисление липидов и автоокисление
• Свободнорадикальные цепные реакции
• Антиоксиданты и окислительная стабильность
• Технологические загрязнители (например, акриламид)
• Неприятные привкусы и прогоркание

Mechanisms

Неферментативное потемнение начинается с реакции Майяра, в которой восстанавливающий сахар конденсируется с аминогруппой и протекает через каскад, который приводит к образованию ароматических соединений, коричневых меланоидиновых пигментов и, при определенных условиях, технологических загрязнителей, таких как акриламид. Карамелизация — это термическое разложение только сахаров. Ферментативное потемнение отличается: полифенолоксидаза окисляет фенольные соединения в поврежденных растительных тканях до хинонов, которые полимеризуются в коричневые пигменты. Окисление липидов — это цепная реакция с участием свободных радикалов, в которой кислород атакует ненасыщенные жирные кислоты, образуя гидропероксиды, которые распадаются на альдегиды и другие летучие вещества, ответственные за прогорклый запах; оно ускоряется теплом, светом, кислородом и ионами металлов и замедляется антиоксидантами и ограничением воздействия кислорода. Эти реакции могут быть желательными (цвет и вкус хлеба, кофе или жареных продуктов) или нежелательными (прогоркание, изменение цвета нарезанных продуктов).

Clinical relevance

Эти реакции формируют цвет, вкус, пищевую ценность и содержание загрязняющих веществ в приготовленных и хранящихся продуктах, что является актуальной основой для обучения в области питания и качества пищевых продуктов. Данная статья описывает химию и ее последствия для качества; она не является основой для индивидуальных диетических решений, а утверждения о продуктах реакции, таких как акриламид, отражают научную литературу, а не клинические рекомендации.

Evidence & guidelines

Доказательная база является химической и механистической, представленной в обзорах по химии пищевых продуктов и первичных исследованиях, с регуляторным вниманием к технологическим загрязнителям, образующимся в результате реакции Майяра. Стандартные ссылки включают обзор окисления липидов Шахиди и Чжуна (2010), обзор акриламида Фридмана (2003), работу по смягчению реакции Майяра Ранну и соавт. (2016) и обзоры по контролю потемнения, такие как Чжан и соавт. (2022).

History

Реакция потемнения между сахарами и аминокислотами была впервые описана Луи-Камилем Майяром в начале двадцатого века, и ее значение для пищевых продуктов было подробно разработано в середине века в химии углеводов и вкуса. Химия окисления липидов развивалась параллельно через теорию свободнорадикального автоокисления, а открытие образования акриламида в нагретых пищевых продуктах в начале 2000-х годов вновь привлекло внимание к аспекту безопасности химии Майяра.

Debates

Полезные против вредных продуктов реакции Майяра

Химия Майяра генерирует желаемый цвет и аромат, а также некоторые антиоксидантные меланоидины, но также и технологические загрязнители, такие как акриламид; балансирование развития вкуса с образованием загрязнителей посредством контроля обработки является активной областью работы.

Seminal works

• shahidi-zhong-2010
• friedman-2003

Frequently asked questions

В чем разница между ферментативным и неферментативным потемнением?

Ферментативное потемнение катализируется полифенолоксидазой, действующей на фенольные соединения в поврежденных растительных тканях (как в нарезанных яблоках), в то время как неферментативное потемнение — реакция Майяра и карамелизация — обусловлено теплом и химическими процессами без участия ферментов (как при выпечке или обжаривании).

Всегда ли потемнение вредно для качества пищевых продуктов?

Нет. Потемнение придает желаемый цвет и вкус хлебной корке, жареному кофе и жареным продуктам. Оно становится проблемой, когда вызывает нежелательное изменение цвета, неприятные привкусы, потерю питательных веществ или образование технологических загрязнителей.