3.2. Карамелизация сахаров

Карамелизация − это сложный процесс глубокого термического разложения сахаров (сахарозы, глюкозы, фруктозы) под воздействием высоких температур (выше температуры плавления, С и более) с образованием аморфной массы сложного состава с характерным цветом (от жёлтого до коричневого), вкусом и запахом. Реакции катализируются небольшими концентрациями кислот, щелочей и некоторых солей. Продукты карамелизации сахарозы являются смесью веществ различной степени полимеризации.

При нагревании сухой сахарозы происходит прогресирующие отщепление молекул воды, которое приводит к образованию большого количества продуктов разложения, в том числе производных фурфурола, альдегидов, акролеина, двуокиси углерода, смеси ангидридов. Характер и соотношение этих продуктов зависит от pH, температуры и продолжительности нагревания.

При нагревании сахарозы на первой стадии реакции происходит её частичная инверсия с образованием глюкозы и фруктозы, из которых при дальнейшем нагревании образуются окрашенные соединения. Основными являются реакции дегидратации – отщепление от молекулы одной или двух молекул воды, в результате чего образуются ангедриды сахаров. Являясь реакционно-способными соединениями, они могут соединяться или друг с другом, или с неизменённой молекулой сахара и образовывать продукты конденсации (реверсии). При длительном нагревании отщепляется третья молекула воды с образованием оксиметилфурфурола, который при дальнейшем тепловом тепловом воздействии может распадаются с разрушением углеводного скелета и образованием муравьиной и левулиновой кислот и образовывать окрашенные соединения. Цветность продуктов карамелизации сахаров обусловлена наличием в их составе сопряжённых двойных связей, которые адсорбируют свет определённых длин волн, придавая продуктам коричневый цвет.

Сахароза

Моносахариды

Ангедриды сахаров

Оксиметилфурфурол

Продукты конденсации (реверсии)

Красящие и гуминовые вещества

Муравьиная и левулиновая кислоты

Рисунок 5 - Обобщённая схема химических превращений сахарозы

Продукты карамелизации сахарозы, выделенные на разных стадиях реакции называются карамеланом ( ) , карамеленом,( ), и карамелином ( ).

3.3. Меланоидинообразование

При взаимодействии альдегидных групп альдосахаров с аминогруппами белков, аминокислот образуются различные карбонильные соединения и темноокрашенные продукты – меланоидины. Реакция впервые была описана в 1912 г. Майяром и названа его именем.

Наиболее известен механизм реакции, предложенный Ходжем. Начальная стадия – образование бесцветных соединений, не поглощающих свет: А – сахароаминная реакция, Б – перегруппировка Амадори и образование 1-амино-1-дезокси-2-кетозы в 1,2-енольной форме. Эти стадии реакции невозможно обнаружить измерением оптической плотности в видимой и УФ-областях спектра.

Промежуточная реакция – образование бесцветных и слабо жёлтых продуктов. Ещё до появления видимой цветности они активно поглощают свет в ультрафиолетовой области спектра: В – дегидратация сахаров; Г – разложение сахаров; Д – разложение аминокислот (по Штрекеру).

Влияние реакции Майяра на качество продукции. В результате реакции Майяра в пищевых продуктах, подвергнутых тепловой кулинарной обработке, появляются химические соединения, которые в них до этого не содержались. Происходящие химические превращения, происходящие в ходе этой реакции и образующиеся при этом новые химические соединения, оказывают влияние как положительное, так и отрицательное, на качество готовой продукции.

К положительным последствиям реакции Майяра следует отнести:

− образование сложнейшего комплекса летучих и нелетучих соединений, принимающих участие в формировании вкуса, запаха и цвета кулинарных изделий и блюд (варёного и жареного мяса и птицы, мясных и костных бульонов, жареных и запечённых овощей и др.), мучных кондитерских и булочных изделий;

− образование химическихсоединений, обладающих антиоксидантными, антимутагенными, антибиотическими и антиалергенными свойствами.

Среди негативных последствий реакции Майяра следует назвать потери белков и аминокислот, особенно лизина, аргинина и гистидина, как обладающих высокой реакционной способностью. В единичных публикациях указывается, что среди продуктов реакции меланоидинообразования могут быть вещества мутагенного и канцерогенного характера, но достаточных оснований для этого утверждения пока что мало.