X بستن تبلیغات
X بستن تبلیغات
header
متن مورد نظر

قهوه ای شدن غیر آنزیمی

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

یکی از مهمترین واکنشهایی که درجریان فرایندها یا نگهداری مواد غذایی صورت می گیرد واکنش قهوه ای غیر آنزیمی است که به دلیل تبیین آن توسط میلارد شیمیدان فرانسوی در سال ۱۹۱۲ تحت عنوان واکنش میلارد نیز از آن یاد می شود . این واکنش میان گروههای آمین آزاد پروتئین وگروه هیدرکسیل گلوکزیدی قندهای احیاء کننده یا ترکیبات کربونیلی مثل الدهیدها و کتون ها که دراثر اکسیداسیون چربیها به وجود می آیند انجام می گیرد و درنهایت بهایجاد ترکیبات رنگی و برخی مواد طعم زا در ماده غذایی منتهی می شود. این واکنش در مورد بعضی از مواد غذای مطلوب است مثل برشته شدن نان که ایجاد رنگ خاص پوسته نان و بعضی نان و بعضی از مواد طعم زا در آن را به همراه دارد . اما در بعضی موارد نامطلوب است مثل به وجود آمدن رنگ قهوه ای در شیرهای تغلیظ یا خشک شده و پودرسفیده تخم مرغ . باید توجه شود که علاوه برنامه نویسی ایجاد ظاهر نامطلوب در ماده غذایی این واکنش می تواند سبب کاهش ارزش تغذیه ای پروتئین نیز بشود . در این میان لیزین به دلیل گروه آمین آزاد خاص خود به سهولت تحت این واکنش قرار می گیرد و از این طریق نابود می شود . میزان نابودی این اسید آمینه در جریان تولید نان ممکن است به ۲۵ درصد برسد . بنابر گزارشی در تهیه بیسکویت هنگامی که ضخامت خمیر مربوط ۸/۳ میلیمتر است  وعملیات به مدت ۸ دقیقه در ۱۷۰ درجه سانتیگراد صورت می گیرد ۶۱ درصد لیزین نابود می شود در موردشیر خشک که برای مدت ۶ ماه تحت شرایط نامناسبی در انبار نگهداری شود ۴۰ درصد نابودی لیزین مشاهده گردیده است . درشیر خشک تولید شده توسط غلتکهای استوانه ای تحت حرارت شدید نابودی بیش از ۶۰ درصد لیزین گزارش شده است .

قهوه ای شدن غیر آنزیمی

یکی از مهمترین واکنشهایی که درجریان فرایندها یا نگهداری مواد غذایی صورت می گیرد واکنش قهوه ای غیر آنزیمی است که به دلیل تبیین آن توسط میلارد شیمیدان فرانسوی در سال ۱۹۱۲ تحت عنوان واکنش میلارد نیز از آن یاد می شود . این واکنش میان گروههای آمین آزاد پروتئین وگروه هیدرکسیل گلوکزیدی قندهای احیاء کننده یا ترکیبات کربونیلی مثل الدهیدها و کتون ها که دراثر اکسیداسیون چربیها به وجود می آیند انجام می گیرد و درنهایت بهایجاد ترکیبات رنگی و برخی مواد طعم زا در ماده غذایی منتهی می شود. این واکنش در مورد بعضی از مواد غذای مطلوب است مثل برشته شدن نان که ایجاد رنگ خاص پوسته نان و بعضی نان و بعضی از مواد طعم زا در آن را به همراه دارد . اما در بعضی موارد نامطلوب است مثل به وجود آمدن رنگ قهوه ای در شیرهای تغلیظ یا خشک شده و پودرسفیده تخم مرغ . باید توجه شود که علاوه برنامه نویسی ایجاد ظاهر نامطلوب در ماده غذایی این واکنش می تواند سبب کاهش ارزش تغذیه ای پروتئین نیز بشود . در این میان لیزین به دلیل گروه آمین آزاد خاص خود به سهولت تحت این واکنش قرار می گیرد و از این طریق نابود می شود . میزان نابودی این اسید آمینه در جریان تولید نان ممکن است به ۲۵ درصد برسد . بنابر گزارشی در تهیه بیسکویت هنگامی که ضخامت خمیر مربوط ۸/۳ میلیمتر است  وعملیات به مدت ۸ دقیقه در ۱۷۰ درجه سانتیگراد صورت می گیرد ۶۱ درصد لیزین نابود می شود در موردشیر خشک که برای مدت ۶ ماه تحت شرایط نامناسبی در انبار نگهداری شود ۴۰ درصد نابودی لیزین مشاهده گردیده است . درشیر خشک تولید شده توسط غلتکهای استوانه ای تحت حرارت شدید نابودی بیش از ۶۰ درصد لیزین گزارش شده است .

شکل

 

 

 

 

 در شکل میزان نابودی لیزین در اثر حرارت زیاد در زمان های مختلف در چند نوع ماده غذایی مشخص گردیده است . نظر به اینکه لیزین یک اسید آمینه اساسی می باشد  وبرخی از اقلام غذایی گرفتار کمبود ان هستند ناابود شدن آن در طی نگهداری یا فرایند مواد غذایی – مشخصا در مورد طبقات اجتماعی و گروههای تغذیه ای آسیب پذیر – می تواند مسئله ساز باشد . برای سنجش میزان نابود شدن لیزین می توان از واکنش سانگر با به کار گیری ۱ – فلورو – 2 ، ۴ – دی نیترو بنزن استفاده کرد . این ماده می توناد با گروه آمین موجود در زنجیره جانبی لیزین وارد واکنش شود که در این صورت منعکس کننده عدم نابودی لیزین می باشد . گذشته از کاهش ارزش تغذیه ای ماده غذایی در اثر واکنش میلارد ، تولید مواد سمی و عوامل ایجاد کننده جهش ( موتاسیون ) در سیستم بیولژیک در جریان انجام این واکنش نیز محتمل می باشد و در سالیان اخیر مورد توجه قرار گرفته است .

مراحل انجام واکنش میلارد

چنانچه قندی که وارد واکنش می شود یک آلدوز باشد ، در این صورت عامل احیاء کننده آن با گروه آمینآزاد پروتئین وارد واکنش می شود و از طریق تشکیل باز شیف ترکیب آلدوزیل آمین را تولید می نماید . تولید این ماده در رطوبت پایین بهتر صورت می گیرد و به همین دلیل است که مواد غذایی خشک و کنسانتره ، بیشتر در معرض قهوه ای شدن قرار دارند . در مرحله بعد که تغییر وضعیت آمادوری گفته می شود ، آلوزیل آمین تبدیل می گردد . در صورتی که قند اولیه ای که وارد واکنش می شود یک کتوز باشد نیز همین مراحل طی می شود که در ابتدا اکتوزیل آمین تولید می گردد و در مرحله بعد که موسوم به نغییر وضعیت هینز
می باشد ، کتوزیل آمین به آلدوز آمین تبدیل می شود .

 

 

 

 

 

 

ترکیبات تولید شده از این دو واکنش پس از طی یک سری واکنشهای دیگر به تعدادی ترکیبات دارای یک یا چند عامل کربونیلی تبدیل می گردند . این ترکیبات می توانند در تشکیل مواد دیگری از جمله هیدروکسی متیل فور فورال که شاخص مهمی برای انجام واکنش میلارد محسوب می شود به صورت زیر شرکت کنند .

 

 

 

واکنش مهم دیگری که در این رابطه می تواند صورت گیرد ، واکنشی موسوم به تجزیه استرکر می باشد . انجام این واکنش در ایجاد عطر در نان ، کاکائو و سایر مواد غذایی برشته شده دخالت دارد . در اینجا یک ترکیب دی کربونیل با یک اسید آمینه آلفا وارد واکنش می شود و آلدهیدی که دارای یک کربن کمتر از اسید آمینه است تولید می کند .

 

 

 

 

ترکیب کتونی تولید شده در این واکنش نیز می تواند پس از تغییراتی در ساختمان آن به ترکیبات مشخصا ایجاد کننده عطر از جمله پیرازین ها تبدیل شود . در جدول آلدهیدهایی که می توانند در اثر تجزیه استرکر از برخی اسیدهای آمینه در نان به وجود آیند مشخص شده اند.

آلدهیدهایی که میتوانند دراثر تجزیه استرکر از برخی اسیدهای آمینه در جریان پختن نان در قسمت پوسته تشکیل شده در سطح آن به وجود آیند

اسیدهای آمینه

آلدهید

آلانین

گلیسین

ایزولوسین

لوسین

متیونین

فنیل آلانین

ترئونین

سرین

استالدهید

فرمالیدهید

۲- متیل بوتانال

ایزوالرآلدهید

متیونال

فنیا استالدهید

۲- هیدروکسی پروپانال

گلی اکسال

 

رنگ قهوه ای تا سیاه ایجاد شده در واکنش میلارد ناشی از تشکیل ملانوئیدین هاست که ترکیباتی پیچیده با وزن ملکولی بالا می باشند . برای تشکیل این مواد رنگی دو مکانیزم پیشنهاد شده ومحتمل را که مورد قبول است می توان مورد توجه قرار داد.

برطبق یک مکانیزم تشکیل ملانوئیدین ها ناشی از تجمع وپلیمر شدن ترکیبات چند کربونیلی غیر اشباع تولید شده در جریان واکنش میلارد میباشد . مکانیزم ممکن دیگر ،پلیمر شدن ترکیبات فورانی و پیرولی تشکیل شده طی این واکنش است که در شکل نشان داده شده است

 

 

 

 

 

اثر عوامل مختلف بر قهوه ای شدن غیر آنزیمی

افزایش درجه حرارت مشخصی سبب تسریع واکنش میلارد میشود . اثر درجه حرارت منحصر به افزایش سرعت واکنش نیست بلکه بر نوع واکنشهایی که انجام می گیردنیز ممکن است تأثیر گذارد. به طور کلی میزان قهوه ای شدن به ازاء افزایش هر ۱۰ درجه سانتی گراد ۳-۲ مرتبه افزایش می یابد . چنانچه قندی که وارد واکنش می شود فروکتوز باشد میزان قهوه ای شدن در اثر افزایش بیشتر خواهد بود . دردرجات حرارت بالا میزان کربن موجود در رنگدانه های  تشکیل شده وبه عبارتی رنگی شدت آنها زیادتر است که نشان دهنده اثر حرارتروی نوع واکنشهای انجام گرفته می باشد . عامل مؤثر دیگر در جریان واکنش میلارد PH است پایین بودنPH نقش جلوگیری کننده از انجام این واکنش دارد. با توجه به اینکه در طی این فرایند قهوه ای شدن ،گروههای آمین وارد واکنش می شوند واز میان می روند PH ماده غذایی کاهش پیدا می کند . به این ترتیب می توان گفت که با پیشرفت فرایند میلارد نوعی اثرر جلوگیری کننده از ادامه انجام این فرایند را باید انتظار داشت. اثرPH   بسنگی زیادی به میزان رطوبت دارد . در مقادیر زیاد رطوبت بخش عمده قهوهای شدن ناشی از کارامل شدن است . اما در رطوبت کم و PH بیشتر از ۶  عمدتاً واکنش میلارد صورت می گیرد .

قندهای مختلف دارای قابلیتهای متفاوتی از نظر شرکت در واکنش میلارد هستند که بستگی به ثبات ساختمان یا مقدار قند داراری زنجیره باز  در محیط دارد به طور کلی پنتوزها نسبت به هگزوزها و هگزوها نسبت به دی ساکارید ها ی احیاءکننده با سهولت بیشتری وارد این واکنش می شوند میزان آمادگی قندهای ساده برای شرکت دراین واکنش به ترتیب زیرمی باشد:

ریبوز< گزیلوز< آرابینوز< مانوز< فروکتوز< گلوکز

البته باید توجه شود که ماهیت پروتئینی که در این واکنش شرکت می کند نیز می تواند بر میزان آمادگی و قابلیت  واکنش قندها اثر بگذارد . وجود آهن و مس در سیستم غذایی میزان این نوع قهوه ای شدن را افزایش می دهد و در این میان آهن سه ظرفیتی نسبت بهآهن دو ظرفیتی دارای اثر بیشتری می باشد.

برای جلوگیری از واکنش میلارد باید عوامل درجه حرارت PH  و رطوبت ماده غذایی تحت کنترل قرار  بگیرد برای این منظور می توان از مواد افزودنی نیز استفاده کرد که یکی از مؤثر ترین آنها SO2 است . به نظر می رسد که SO2 با ترکیبات واسطه ای حاصل از واکنش میلارد وارد واکنش می شود و به این ترتیب از کندانسه شدن و تشکیل ملانوئیدین توسط آنهاجلوگیری می نماید البته در این رابطه باید به اثر سوء SO2 در نابود کردن تیامین توجه شود .

از اثر اکسیژن روی اسید اسکوربیک نیز رنگدانه های قهو های به وجود می آیند . از همین غیر آنزیمی تلقی گردد این نوع قهوه ای شدن در مورد عصاره مرکبات غالب است و حائز اهمیت می باشد.

اساساً بخش پروتئینی ملانوئیدین ها یا مواد رنگی تشگیل شده در جریان واکنش میلارد قابلیت هضم کمی دارند و خصوصیات ایجاد جهش بیولوژیک نیز از خود نشان می دهند که میزان آن بستگی به شدت واکنشهای انجام گرفته دارد .اثر آنتی اکسیدانی این موادبه خصوص در مورد اکسیداسیون اسید لینولئیک مشخص شده است . همچنین تحقیقات انجام شده نشان می دهد هنگامی که اسیدای آمینه آلانین وپرولین در واکنش میلارد شرکت داشته باشند بیشترین خاصیت آنتی اکسیدانی ظاهر می گردد البته گفته می شود که مواد پرواکسیدان یاتسریع کننده اکسیداسیون نیز ممکن است در جریان این واکنش تشکیل شوند .

باید توجه شود که در جریان کندانسه شده ترکیبات حاصل از واکنش میلارد وتولید ملانوئیدن ها ،مقداری آب تولید می گردد بنابراین می توان گفت که نظیر موردPH تداوم واکنش میلارد از جهت افزایش رطوبتی که به همراه دارد ممکن است خود باعث کاهش میزان یا توقف این واکنش بشود.    

ارسال نظر