1 магистърска програма по биологични науки, Университет в Манитоба, Уинипег, MB, Канада

влияние

2 Магистърска програма по биохимия и медицинска генетика, Университет в Манитоба, Уинипег, MB, Канада

Резюме

Реакцията на Maillard произвежда вкус и аромат по време на процеса на готвене; и се използва почти навсякъде, от хлебопроизводството до наши дни, за да направи храната вкусна. Често се нарича неензимна реакция на потъмняване, тъй като се провежда при липса на ензим. Когато храните се обработват или готвят при висока температура, химическата реакция между аминокиселините и редуциращите захари води до образуването на продукти на реакцията на Maillard (MRP). В зависимост от начина на обработка на храната могат да се получат както полезни, така и токсични MRP. Ето защо е необходимо да се разберат различните видове MRP и техните положителни или отрицателни ефекти върху здравето. В този преглед обобщихме как хранителната обработка влияе върху образуването на MRP в някои от най-често срещаните храни.

1. Въведение

Реакцията на Maillard е кръстена на френския физик и химик Луи Камил Maillard (1878–1936), който първоначално я описва. Често се определя като неензимна реакция на потъмняване. Докато храните се обработват или готвят при висока температура, възниква химическа реакция между аминокиселините и редуциращите захари, които генерират различни вкусове и кафяв цвят (Фигура 1). Така че често се използва в хранително-вкусовата промишленост, за да придаде на храната различен вкус, цвят и аромат.


Въз основа на литературата, Hodge (1953) за първи път описва стъпките, свързани с образуването на реакционни продукти на Maillard (MRPs), известни също като крайни продукти за усъвършенстване на гликирането (AGEs). Целият процес на образуване на MRPs може да бъде разделен на три основни етапа в зависимост от образуването на цвят. На първия етап захарите и аминокиселините се кондензират, а след кондензацията се прегрупират Amadori и се образуват 1-амино-1дезокси-2 кетоза. На втория етап в захарните молекули настъпва дехидратация и фрагментация. Аминокиселините също се разграждат на този етап. В този междинен етап се образуват продукти на делене на хидроксиметилфурфурал (HMF), като пирувалдехид и диацетил. Този етап може да бъде леко жълт или безцветен. В последния етап се получава алдолна кондензация и накрая се образуват хетероцикличните азотни съединения, меланоидини, които са силно оцветени [1]. Реакцията на Майлар може да протече и в живите организми. Съобщава се, че някои MRP, особено меланоидините, имат благоприятно въздействие върху здравето, като антиоксидантно [2] и антибиотично [3] действие. Въпреки това някои доклади също така предполагат, че MRPs като висок карбоксиметил лизин (ХМЛ) насърчават диабета и сърдечно-съдовите заболявания, докато акриламидът действа като канцероген [4–6].

Все повече се предпочитат незабавните ястия, а не традиционното готвене, особено сред новото поколение хора. Съобщава се, че хората, консумиращи голямо количество преработено месо, пица или леки закуски, развиват инсулинова резистентност и метаболитен синдром в сравнение с хората с висок прием на зеленчуци и ниско преработена храна [7]. MRP, които се променят по време на преработката на храна, могат да бъдат един от важните фактори за прогресирането на болестта или борбата с болестите. В този преглед обобщихме промените в MRP, които се случват по време на преработката на храни.

2. Преработка на соя и формиране на MRP

3. MRPs за преработка на мляко

Млякото е напитка, която се консумира по целия свят. В момента голям процент от млякото, консумирано от хората, особено в западните страни, се преработва, а не сурово мляко. Лечението с ултрависока температура (UHT) или конвенционален процес на стерилизация често се използва за обработка на мляко за подобряване на качеството и безопасността. Млякото е богато на протеини и захар. Така че е очевидно, че преработката на мляко при висока температура може да доведе до образуването на MRP. Няколко метода са били използвани за определяне на степента на MRP по време на преработката на мляко. Както първоначалните, така и напредналите стадийни MRP са използвани като индикатори за реакция на потъмняване, настъпила в млякото [11, 12]. Образуването на MRP оказва значително влияние върху бионаличността на протеини и минерали. В ранните етапи лактозата в млякото блокира аминогрупата на лизин, за да образува продукта Amadori, наречен лактулозилизин, който променя бионаличността на протеините [13]. Известно е също така, че MRPs могат да се държат като хелатообразуващи агенти за хелатиране на метални катиони чрез образуване на различни разтворими и неразтворими комплекси и по този начин могат да повлияят на минералната бионаличност [14]. Така че обработката на мляко чрез термична обработка изисква внимание, особено за кърмачетата, тъй като млякото е единственият източник на хранителни вещества на този етап от живота.

Съобщено е, че конвенционалното стерилизирано мляко от бутилки има различен химичен състав в сравнение с обработеното с UHT мляко [15]. Нивото на HMF често се използва за оценка на прогресията на образуването на MRP. Преработеното в UHT мляко обаче може да има различни нива на HMF [16], поради наличието на някои други фактори като витамин А, казеин и желязо [17]. Така че по време на обработката на млякото, наред с топлинната обработка, трябва да се имат предвид и други релевантни фактори за запазване на хранителната стойност. Неотдавнашно проучване показа, че използването на ензими като Faox I и Faox II може да инхибира развитието на реакцията на Maillard [18].

4. Преработка на макаронени изделия и MRP

5. Преработка на месо и MRP

MRP като нивото на хетероцикличен амин (HCA) се увеличава с повишена температура на готвене; и това явление е по-силно изразено при месото, отколкото при рибата [26]. Месото се приготвя при висока температура чрез пържене, печене и варене или във фурна. Докато са установени положителни корелации между приема на HCA от храни и повишен риск от различни видове човешки рак [27–29], някои други проучвания не са открили връзка между HCA и риска от рак [30–32]. Няколко проучвания демонстрират, че процеси като пържене и печене могат да причинят образуването на големи количества HCA [27, 33–35]. Напротив, тези HCA произвеждат различен вкус и вкус в храните. Хетероцикличните съединения като пиразин, оксазол и тиазоли са главно отговорни за образуването на аромат в печеното съединение. По време на висока термична обработка и процес на скара, нивото на пиразините значително се е увеличило [36]. Предполага се, че алкилпиризните се образуват чрез кондензация на две алфа амино кетонни молекули, получени от разграждането на Стрекер [37], което е междинно съединение на реакционния път на Maillard.

В преработените храни са идентифицирани повече от 25 вида хетероциклични амини (HCA) [38]. Проучване показа, че когато патешкото месо се готви чрез печене на дървени въглища, пържене, печене, готвене в микровълнова фурна, пържене на тиган или варене, MRP са по-високи в процеса на пържене на тиган в сравнение с другите четири метода на готвене. Liao et al. (2012) [39] съобщават, че варенето и готвенето в микровълнова фурна са най-подходящите методи за обработка на патешко месо по отношение на образуването на MRP. В друго проучване обаче е установено, че както патица на скара, така и пилешки гърди на скара, имат високо ниво на HCA в сравнение с пържено месо. Те откриха, че печенето намалява значително HCAs [40].

В друго проучване телешките пържоли и хамбургерните банички са били обработени чрез пържене на фурна, печени на фурна и печени на скара или барбекю до четири степени на готовност (редки, средни, добре сготвени или много добре приготвени) [41]. Говеждото печено се обработва на фурна чрез рядко, средно и добре приготвено. Те измериха пет различни HCA. Нивото на 2-амино-3,4-диметилимидазо

хинолинът е по-висок в добре приготвените пържоли и хамбургери. Подобно на патица и пилешко печено, печеното говеждо не съдържа нито един от 5-те HCA, но сосът, направен от капките от добре приготвеното печено, съдържа два вида HCA [41]. От трите различни проучвания може да се предположи, че печенето на месо (пиле, патица и говеждо месо) генерира по-малко количество HCA в сравнение с други методи.

През последните дни хората консумират повече готова за консумация храна поради липса на време. Puangsombat и сътр. (2011) оценява нивото на HCA в някои готови за консумация продукти. Те открили, че HCA са по-високи в пилешката кожа на ротисері. В другата оценена храна, нивото на HCA е установено в реда, както следва: пилешко месо, пилешко месо, деликатесни продукти и пеперони [42]. Съобщава се обаче, че месото, приготвено в търговската мрежа и месото в ресторантите, съдържа ниски количества HCA [43, 44].

6. Преработка на кафе на зърна и MRP

7. Преработка на храни от растителни храни и MRP

Консумацията на диети, богати на плодове и зеленчуци, ни носи много ползи за здравето. Въпреки това, методът на преработка играе важна роля в диктуването на степента на полезните ефекти върху здравето, получени от плодовете и зеленчуците. В зависимост от температурата на третиране, фуроилметил производни (FM) са открити в преработени зеленчуци и плодове като портокалови сокове [50] и преработени доматени продукти [51], а също и в дехидратирани моркови [52]. Доказано е, че дехидратираният морков съдържа значително голямо количество FM в сравнение с морковените сокове, бебешкия морков или консервирания морков. Предполага се, че времето за обработка по време на топлинната обработка играе важна роля за образуването на FM [52]. Dueik и Bouchon (2011) съобщават, че чрез вакуумно пържене на морковен чипс, резенчета картофи и ябълки могат да помогнат да се запазят значително общите им нива на каротеноиди и аскорбинова киселина [53].

Когато зеленчуците се третират при ниска температура, се генерират прооксиданти, докато третирането при висока температура намалява прооксидантите и увеличава антиоксидантните свойства поради производството на MRPs [54]. Такава антиоксидантна активност на MRP идва от кафявите съединения с високо молекулно тегло, които се образуват в напредналите етапи на реакцията [54]. Тук обаче трябва да се спомене, че MRPs също могат да проявяват прооксидантни свойства [55, 56].

MRPs могат да предотвратят ензимната реакция на покафеняване, причинена от полифенол оксидаза (PPO) [57]. Продуктите, получени от растения, като плодове и зеленчуци, произвеждат много ендогенни фенолни съединения по време на обработката и обработката след прибиране на реколтата. Тези съединения се окисляват от оксидоредуктазни ензими като полифенолоксидази (PPOs) и тирозинази. Тази реакция от своя страна генерира силно реактивни хинонови съединения, които се кондензират и полимеризират, за да се получат кафяви пигменти и по този начин намалява качеството на хранителния продукт. MRPs могат да предотвратят този ензимен процес в началния етап на тази реакция и по този начин да помогнат за поддържане на качеството на продукта. Освен предотвратяване на разрастването, MRPs също така показват антиалергично свойство за алергени, получени от череши [58].

8. Някои други въздействия на произведената от MRP храна

Ангиотензин-I конвертиращият ензим (АСЕ) е регулаторният ензим за повишаване на кръвното налягане. АСЕ инхибиторният пептид понижава кръвното налягане чрез инхибиране на АСЕ ензима [59]. Rufián-Henares и Morales (2007) демонстрират, че меланоидините, изолирани от седем моделни системи аминокиселина-глюкоза, са показали, че причиняват инхибиране на АСЕ инвитро [60]. Наскоро Хонг и колеги (2014) показват, че при подходящите условия реакцията на Maillard може ефективно да подобри АСЕ инхибиторната активност на казеиновия хидролизат [61].

Твърди се, че прилагането на продукт от реакцията на Maillard за покафеняване, получен от екстракт от Panax видово растение, съдържащо гинзенозид Re или захарид, получен от гинзенозид, третиран с аминокиселина при температури между 100 и 130 ° C, може или да предотврати, да подобри или да лекува бъбречно заболяване [62].

Получените с храна универсални MRP могат да действат като бактерицидни за широк брой патогени. Например, аминоредуктонът може да действа като по-ефективен бактерициден за четирима Изолати на Pseudomonas aeruginosa, един устойчив на много лекарства Pseudomonas aeruginosa (MDRP), едно Ешерихия коли, един чувствителен на метицилин Стафилококус ауреус, и един устойчив на метицилин Стафилококус ауреус (MRSA) в сравнение с микацин, ципрофлоксацин, имипенем и левофлоксацин [63]. Доказано е също, че MRP са ефективни срещу дрожди [64].

9. Заключение и перспективи

Продуктите за реакция на Maillard имат както положително, така и отрицателно въздействие върху здравето. Разнообразните MRP действат като антиоксиданти, бактерицидни, антиалергични, антикорозионни, прооксиданти и канцерогени. Повечето от тези свойства зависят от обработката на храната. Високотемпературното нагряване прави някои храни хранителни, докато някои от тях губят хранителната си стойност. В хранително-вкусовата промишленост се използват много стратегии за намаляване на производството на MRP. Например, акриламидът е класифициран като вероятен канцероген за хората от Международната агенция за изследване на рака [65]. По време на приготвянето на храна при висока температура, акриламидите се образуват в много видове храни чрез реакция на Maillard [66–68]. За да се намали количеството на акриламид, аспарагиназата се използва успешно в лаборатория за картофи и зърнени култури [69, 70]. Съобщено е също така, че инжектирането на CO2 по време на процеса на екструдиране помага за намаляване на нивото на акриламид [71].

Настоящият преглед беше насочен към обобщаване на настоящите ни познания относно промените в храните, медиирани от реакцията на Maillard по време на етапите на обработка на храните. Това може да предостави полезна информация за тези, свързани със съоръжения за преработка на храни.

Конфликт на интереси

Авторите декларират, че няма конфликт на интереси по отношение на публикуването на тази статия.

Препратки