واکنش قهوه ای شدن مواد غذایی

وقوع واکنش هاي قهوه اي شدن در مواد غذايي مختلف از جمله گوشت ، ماهي ، ميوه و سبزي در زمان هاي پخت ، فرآوري و نگهداري باعث کاهش ويژگي هاي حسي محصول ، در نتيجه بروز تغييراتي در رنگ ف عطر ، طعم و خواص تغذيه اي آنها مي گردد . 
اين تغييرات معمولاً باعث محدود شدن زمان ماندگاري محصولات غذايي مي شود . 
واکنش هاي قهوه اي شدن در مواد غذايي از نظر شيميايي به دو گروه تقسيم بندي مي شوند : 
 
واکنش هاي قهوه اي شدن آنزيمي 
واکنش هاي قهوه اي شدن غير آنزيمي 
گروه اول يا واکنش هاي قهوه اي شدن آنزيمي ، در محصولاتي چون زردآلو ، سيب ، هلو ، گلابي ، موز ، انگور و سبزيجاتي مانند سيب زميني ، قارچ ، کاهو و فرآورده هاي دريايي مانند ميگو رخ مي دهد . ايجاد برش و پوست کندن و يا آسيب ديدگي و له شدگي اين محصولات باعث آزاد شدن آنزيم پلي فنولاز موجود در بافت آنها مي شود ، اين آنزيم در حضور اکسيژن ها باعث اکسيده شدن ترکيبات مونو فنولي مواد غذايي نامبرده و ايجاد ترکيبات جديدي به نام کينون ها مي شود . کينون ها در نهايت باعث توليد پيگمان هاي رنگي قرمز و قهوه اي و رنگي شدن مواد غذايي مي گردند . 
يکي از راه هاي جلوگيري از بروز قهوه اي شدن آنزيمي در ميوه جات و سبزيجات جلوگيري از تماس اکسيژن با بافت آسيب ديده مي باشد . براي مثال قرار دادن سيب زميني پوست کنده در داخل آب ، همچنين قرار دادن ميوه و سبزي در يخچال هم از بروز اين واکنش جلوگيري مي کند . در صنعت هم از روش هاي مختلفي براي جلوگيري از اين واکنش استفاده مي شود . مانند غير فعال کردن آنزيم يا جلوگيري از تماس اکسيژن با محصول . البته وقوع اين واکنش در تهيه محصولاتي چون چاي ، قهوه و کاکائو مفيد و مطلوب مي باشد ، زيرا رنگ ، عطر و طعم مطلوب براي فرآورده ايجاد مي نمايد . 
نوع ديگر واکنش هاي قهوه اي شدن ، واکنش قهوه اي شدن غير آنزيمي مي باشد که به چندين روش ممکن است رخ بدهد : 
الف )کارامليزاسيون يا پيروليز قندهاي موجود در مواد غذايي در اثر حرارت بالا ، که باعث بروز رنگ قهوه اي در ماده غذايي مي شود و ترکيب رنگي حاصله همان کارامل شناخته شده مي باشد که در صنايع غذايي به عنوان رنگ دهنده کاربرد دارد . 
ب )نوع دوم واکنش قهوه اي شدن غير آنزيمي ناشي از تجزيه گرمايي اسيد اسکوربيک موجود در ماده غذايي مي باشد که مي تواند در حضور هوا و يا شرايط بي هوازي رخ بدهد . وقوع اين واکنش باعث تخريب کامل اين ويتامين ضروري مي گردد . 
ج )نوع سوم و مهمترين نوع واکنش قهوه اي شدن غير آنزيمي واکنش ميلارد (نام کاشف فرانسوي واکنش ) مي باشد . اين واکنش در طيف وسيعي از مواد غذايي مانند انواع نان و بيسکويت ، کيک ها ، مغزها و گوشت ها رخ مي دهد و فرآورده هاي ناشي از آن وارد رژيم غذايي روزانه افراد جامعه مي شود . 
از زمان کشف واکنش قهوه اي شدن در سال 1912 توسط ميلارد ، دانشمندان علوم غذايي بر روي مکانيسم هاي قهوه اي شدن ، اثرات آن بر خواص ارگانولپتيکي ، ظاهري ، شيميايي و صنعتي غذاها تحقيقات بسياري را انجام داده اند ، ولي اثرات آنها در تغذيه و سلامت انسان کمتر مورد توجه بوده است . 
قهوه اي شدن غير آنزيمي يا واکنش ميلارد در علم غذا بسيار مهم مي باشد و نتيجه آن مي تواند مطلوب يا نامطلوب باشد . اين واکنش بيشتر ميان پروتئين ها و قندهاي احياکننده موجود در غذا انجام مي گيرد و در نهايت به ايجاد ترکيبات رنگي و برخي مواد طعم زا در ماده غذايي منتهي مي گردد . اين واکنش در برخي مواد که رنگ و طعم ناشي از آن مهمتر مي باشد ، مانند تشکيل پوسته نان مفيد ، ولي در قهوه اي شدن شير استرليزه شده و تبخير شده نامطلوب مي باشد . تغييرات تغذيه اي ناشي از اين واکنش شامل تغيير در متابولسيم پروتئين ها ، اختلال در متابوليسم مواد معدني ، بروز مسموميت ، توليد مواد موتاژن و کارسينوژن و تخريب اسيد اسکوربيک مي باشد . 

تاثير واکنش ميلارد در کاهش ارزش تغذيه اي پروتئين ها : 

واکنش ميلارد به چند طريق باعث کاهش ارزش تغذيه اي و کفايت پروتئيني مواد غذايي مي گردد . اول اينکه اين واکنش بين اسيد آمينه آزاد پروتئين ها و يک قند احياء کننده مانند گلوکز موجود در مواد غذايي رخ مي دهد ، بنابراين اسيد آمينه درگير در اين واکنش ، ارزش تغذيه اي خود را از دست مي دهد. براي مثال ايجاد رنگ قهوه اي در پوسته نان نشان دهنده ي وقوع اين واکنش بين پروتئين گندم (گلوتن )با کربوهيدرات هايي مانند گلوکز مي باشد . در اين ميان اسيد آمينه ليزين به دليل دارا بودن گروه آمين آزاد به سهولت در اين واکنش وارد شده و نابود مي گردد . به طوري که ميزان نابودي اين اسيد آمينه طي پخت نان 25 درصد ، در بيسکويت 61 درصد و درشير خشک حدود 40 درصد مي باشد .از آنجايي که ليزين يک اسيد آمينه ضروري است و بعضي از مواد غذايي به طورطبيعي دچار کمبود آن مي باشند ، نابود شدن آن طي نگهداري يا فرايند کردن مواد غذايي به ويژه در طبقات اجتماعي آسيب پذير مسأله ساز مي باشد . 

تاثير بر هضم پروتئين ها : 

در اثر ايجاد اتصال بين اسيد آمينه پروتئين و عامل احياء کننده کربوهيدرات ، قابليت هضم پروتئين ها کاهش يافته و بدين ترتيب ارزش پروتئيني مواد غذايي کم مي گردد .ترکيبات جديد حاصله قابل شناسايي براي آنزيم هاي هضمي نمي باشند . 
تاثير برآنزيم هاي پپتيداز :برخي از ترکيبات به دست آمده از واکنش ميلارد از فعاليت آنزيم هاي پروتئوليتيک مانند آنزيم هاي پپسين ، تريپسين و کربوکسي پپتيداز جلوگيري مي کنند . بنابراين اين واکنش نه تنها مستقيماً با درگير کردن برخي از پروتئين ها ارزش غذايي را کاهش مي دهد ، بلکه از هضم ساير پروتئين هاي موجود در غذا هم که وارد اين واکنش نشده اند ، جلوگيري مي کند . 

تخريب اسيد اسکوربيک : 

در غذاهايي که مستعد واکنش ميلارد مي باشند ، 
معمولاً تخريب اسيد اسکوربيک به طور کامل انجام مي شود . 

اختلال در متابوليسم مواد معدني : 

پيگمان هاي قهوه اي پليمريکي که طي واکنش ميلارد توليد مي شوند ( ملانوئيدن ها ) ، به صورت عوامل باند شونده با کاتيون هاي فلزي عمل مي کنند که از اين طريق بر فراهم زيستي مواد معدني اثر مي گذارند . نشان داده شده است که رژيم هاي حاوي فرآورده هاي ميلارد باعث اختلال در جذب کلسيم و افزايش دفع ادراري آن شده اند ، بنابراين مصرف مواد غذايي که دستخوش واکنش ميلارد شده اند ، جذب مواد معدني موجود در رژيم غذايي را کاهش مي دهد . 

مسموميت زايي فراورده هاي ميلارد : 

متابوليت هاي حاصل از واکنش ميلارد براي بدن سمي مي باشند و عوارض متعددي را ممکن است سبب شوند ، براي مثال کاهش وزن ، نکروز کبدي ، هپاتومگالي ( بزرگ شدن کبد ) و نفرو مگالي (بزرگ شدن کليه ) در موش هاي تغذيه شده با غذاهاي حاوي فرآورده هاي ميلارد گزارش شده است .تحقيقات در مورد اثر مسموميت زاي آنها در مورد انسان در حال انجام مي باشد . 

موتاژن زايي و سرطان زايي فرآورده هاي ميلارد : 

فراورده هاي ناشي از واکنش ميلارد در سيستم هاي آزمايشگاهي باعث بروز سرطان و جهش هاي ژنتيکي شده است که موتاژن زايي فراورده هاي ميلارد مربوط به قسمت آلکيل ايميديازول اين فرآاورده ها و آمين هاي آروماتيک (که از طريق حرارت دادن آمينواسيدها توليد مي شوند )مي باشد . 

تاثير متقابل واکنش ميلارد و اکسيداسيون چربي ها : 

واکنش ميلارد و پراکسيداسيون چربي ها دو واکنش مهم شيميايي مي باشند و معمولاً با هم تداخل دارند . ليپيدها به دليل توانايي اکسيد شدن در واکنش ميلارد تاثيرگذار هستند ، همچنين فرآورده هاي ميلارد بر اکسيداسيون چربي موثرند . اين فرآورده ها در برخي حالات باعث تسريع اکسيداسيون و در مواقعي باعث کاهش سرعت آن مي شوند . 

اثرات مفيد واکنش ميلارد : 

در کنار تاثيرات مضر واکنش ميلارد خواص مفيدي هم براي آن ذکر شده است که اکثراً کاربرد صنعتي دارند ، براي مثال برخي از فرآورده هاي واکنش ميلارد خاصيت آنتي اکسيداني بسيار قوي دارند و مانع اکسيداسيون LDL در بدن مي شوند و عامل موثري در جلوگيري از آترواسکلروز و ساير بيماري هاي ناشي از استرس اکسيداتيو مي باشند. همچنين برخي از ترکيبات به دست آمده از اين واکنش باعث بهبود و تخفيف عوارض ناشي از هيلکوباکترپيلوري در مدل هاي تجربي شده است و مي توان آنها را جايگزين درمان دارويي فعلي نمود . 

نتيجه گيري : 

همان طوري که مي دانيم ، هدف از تغذيه تنها مصرف يک فرآورده غذايي نيست ، بلکه اين فرآورده از لحاظ کيفي نيز بايد داراي ويژگي هاي خاصي باشد و در کنار رنگ ، طعم و خواص ظاهري مطلوب ، داراي خواص تغذيه اي مناسبي هم باشد ، چه بسا فرآورده هايي که از لحاظ ظاهري تمامي ويژگي هاي محصول مورد نظر را دارا هستند ، ولي فاقد ارزش تغذيه اي قابل توجهي مي باشند و حتي گاهي مضر هم هستند . يکي از واکنش هايي که در سطح وسيعي در حين فرآوري مواد غذايي رخ مي دهد ، واکنش ميلارد است . عوامل متعددي در بروز اين واکنش نقش دارند ، از جمله روش پخت مواد غذايي و درجه حرارت مورد استفاده ، به طوري که کباب کردن در دماي 225 درجه سانتيگراد و سرخ کردن در دماي 177 درجه سانتيگراد ، باعث افزايش سرعت وقوع واکنش مي شوند و بعد از آنها ، روش هاي برشته کردن و آب پز کردن قرار مي گيرند . 
بنابراين آب پز کردن مواد غذايي روشي ايمن براي تهيه مواد غذايي مي باشد .در بين عوامل موثر در سرعت واکنش ميلارد ، درجه حرارت پخت و روش پخت موثرتر از زمان پخت مي باشند . افزايش درجه حرارت به شکل مشخصي باعث تسريع واکنش ميلارد مي گردد . 
خشک بودن ماده ي غذايي و کم بودن رطوبت هم از ديگر عوامل تسريع کننده اين واکنش است و اين امر دليل ديگري بر ترجيح روش آب پز کردن نسبت به ساير روش ها مي باشد ، همچنين اين واکنش در PH خنثي تسريع مي شود و با کاهش PH به سمت اسيدي از سرعت واکنش کاسته مي شود . 
بنابراين مي بايست در تغذيه روزمره سعي شود در کنار انتخاب ماده اوليه مناسب از روشي ايمن جهت فرآوري مواد غذايي استفاده گردد تا از تشکيل ترکيبات مضر جلوگيري شده و ارزش تغذيه اي ماده غذايي هم بالا برود . 

“واکنش میلارد” واکنشی است شیمیایی میان یک آمینواسید و قند احیا کننده که معمولاً در حضور گرما انجام می گیرد. این واکنش نقش مهمی در تهیه بسیاری از مواد غذایی دارد و، همانند کاراملیزاسیون، نوعی از قهوه ای شدن غیر آنزیمی است.”لوئیس میلارد” این واکنش را در دهه 1910 هنگام سنتز بیولوژیک پروتئینها کشف کرد؛ با این حال بشر با این واکنش از دوران ماقبل تاریخ آشنایی داشته است.

“لوئیس میلارد”

شیمی دان و پزشک فرانسوی “لوئیس کمایل میلارد” (1878-1936) در سن 16 سالگی در دانشکده علوم دانشگاه نانسی پذیرفته شد و پس از مدتی توانست به دانشکده پزشکی دانشگاه پاریس راه پیدا کند. در پاریس مطالعات وی در زمینه فیزیولوژی به خصوص بیماریهای کلیوی منجر به معرفی تئوریهایی درباره بیماریهای مجاری ادراری و همچنین پایه گذاری “ضریب میلارد” شد. در سال 1912 مطالعاتی را در زمینه واکنش میان پروتئین ها و کربوهیدرات ها آغاز کرد؛ این مطالعات و نتایج آن که جزو مهم ترین دستاوردهای وی می باشند منجر به کشف واکنش قهوه ای شدن غیرآنزیمی میلارد شد. 

فرایند میلارد

کربونیلهای فعال در قندها با آمینهای الکترون دوست اسیدهای آمینه واکنش داده و منجر به تشکیل مولکولهایی می گردند که ماهیت بییشتر آنها مشخص نبوده و مسئول ایجاد انواع گوناگونی از عطرها و طعم ها در مواد غذایی هستند. به دلیل جدا شدن پروتونها از  آمینها و افزایش خاصیت الکترون دوستی آنها، در محیط بازی سرعت این واکنش افزایش می یابد. نوع آمینو اسیدی که در این واکنش شرکت می کند عامل تعیین کننده در عطر و طعم حاصله است.

 در تولید طعم دهنده ها “واکنش میلارد” که طی آن صدها ترکیب با طعمهای گوناگون ساخته می شود مهم ترین بخش فرایند می باشد. ترکیبات حاصله نیز شکسته شده و به ترکیبات جدید تبدیل می شوند و فرایند به همین ترتیب ادامه پیدا می کند. متخصصین برای تولید انواع مختلف از طعم دهنده های مصنوعی از این واکنش استفاده می کنند. 

واکنش قهوه ای شدن مسئول ایجاد عطر و طعم در بسیاری از مواد غذایی است از جمله: نان تست شده، بیسکوئیت، مالت تولید شده از جو(مالت: به غلاتی گفته می شود که مدتی در آب نگهداری شده و سپس خشک می گردند و از آنها در تولید آبجو استفاده می گردد.)، پیاز، گوشت کباب شده، شیر خشک یا کندانس شده، قهوه،بادام زمینی، شکلات، شربت افرا(مایعی شیرین و چسبناک که از برخی گونه های درخت افرا بدست می آید.)، و … .

6-استیل-2،3،4،5-تتراهایدروپیریدین مسئول ایجاد طعم  بیسکوئیت مانند در محصولاتی مانند نان، پاپ کورن و تورتیلا(نوعی نان نازک که در مکزیک از آرد ذرت یا گندم پخته می شود.) است. 2-استیل پیرولین ترکیبی است با ساختار تقریباً مشابه و مسئول ایجاد عطر در برنج بوده و به طور طبیعی بدون نیاز به هیچ واکنشی در برنج یافت می شود.

واکنش قهوه ای شدنی که در گوشت اتفاق می افتد را نمی توان “واکنش میلارد” به حساب آورد، چرا که گوشت لخم اگر هم قند داشته باشد میزان آن بسیار کم است. واکنش قهوه ای شدن در گوشت لخم حاصل شکسته شدن حلقه های تتراپیرول موجود در میوگلوبولین است.

کاراملیزاسیون و تفاوت آن با واکنش میلارد

اگر چه نتیجه واکنشهای میلارد و کاراملیزاسیون با چشم غیرمسلح یکی است اما واکنش دوم فرایندی کاملاً متفاوت است. کاراملیزه شدن ممکن است در موادی که “واکنش میلارد” اتفاق می افتد  موجب قهوه شدن گردد اما این دو واکنش کاملاً از هم مجزا هستند. هر دو واکنش در حضور گرما اتفاق می افتند اما همانطور که در بالا اشاره شد در فرایند میلارد آمینواسیدها دخیل هستند در حالیکه در واکنش کاراملیزه شدن تنها قندها شرکت دارند.

فاکتورهای تأثیر گذار در انجام واکنش میلارد

 عوامل تأثیرگذاردر سرعت “واکنش میلارد” عبارتند از دمای بالا، رطوبت پایین و قلیائیت بالای محیط. پنتوزها از هگزوزها و هگزوزها نسبت به دی ساکاریدها با سهولت بیشتری در “واکنش میلارد” شرکت می کنند. همچنین هر آمینواسیدی که در این واکنش شرکت می کند عطر و طعم مخصوص به خود را تولید می کند.

فعالیت های اواخر عمر “لوئیس میلارد”

“میلارد” در بحبوحه جنگ جهانی اول به ارتش فرانسه پیوست و پس از آن در سال 1919 پاریس را به مقصد الجزیره برای همکاری با دپارتمان داروسازی دانشکده علوم پزشکی ترک کرد. در این زمان وی به طور کامل کارهای تحقیقاتی را رها کرد. وی در سن 58 سالگی هنگامی که به عنوان یکی از اعضای هیئت منصفه فعالیت می کرد در پاریس درگذشت.

Review Overview

User Rating: 4.06 ( 5 votes)

بازدیدها: 6436

About Fooda

وبسایت فودا، ﮐﺎﻣﻠﺘﺮﯾﻦ ﻣﺮﺟﻊ ﺩﺍﻧﻠﻮﺩ ﺭﺍﯾﮕﺎﻥ ﮔﺰﺍﺭﺷﮑﺎﺭ ﺁﺯﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻩ و تهیه ﮔﺰﺍﺭﺵ ﮐﺎﺭﺁﻣﻮﺯﯼ، پروژه اصول طراحی ، گزارش عملیات صنایع غذایی ، ﻣﻘﺎﻟﻪ، ﺳﻤﯿﻨﺎﺭ، کاربینی ، ﺑﺮﺍﯼ ﺩﺍﻧﺸﺠﻮﯾﺎﻥ ﺻﻨﺎﯾﻊ ﻏﺬﺍﯾﯽ foodvar@yahoo.com ﺑﺎ ﺗﺸﮑﺮ ﻣﺪﯾﺮﯾﺖ ﺳﺎﯾﺖ

Check Also

روغن زیتون

فرآيند توليد روغن زيتون

روغن با روش هاي مختلف که عمدتا فيزيکي است از زيتون استخراج و باقيمانده اي به جا مي ماند که  تا 8 درصد روغن داشته و توسط حلال که معمولا هگزان است روغن کشي و روغن حاصل، روغن تفاله ناميده مي شود

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.