Kinetics of the melanoidin reaction
Authors: Ермолаев Сергей Вячеславович , Кривовоз Борис Григорьевич , Сапронов Алексей Романович 
Published: August 2022

Описаны кинетические характеристики образования меланоидинов: группы красящих веществ, формирующихся в пищевых производствах (солодовенном, пивоваренном, винодельческом, хлебопекарном, молочном, консервном и др.). В реакциях меланоидинообразования участвуют все сахара и аминокислоты, за исключением серосодержащих аминокислот. Цветные меланоидины образуются в результате сложного взаимодействия карбонильных групп моносахаридов со свободными аминными группами аминосодержащих веществ. В пищевых продуктах бóльшая доля цветности и аромата (до 70-75%) обусловлена именно продуктами меланоидиновой реакции. Приведены опытные данные получения меланоидинов на основании изучения изменения растворов глюкозы и глюкозы с альфа-аланином в результате взаимодействия при их концентрации по 0,2 моль/дм в фосфатных буферных растворах при рН 3,5-8 при нагревании в кипящей водяной бане в течение до 2160 мин. В начале и конце реакции в растворах определяли рН, содержание сахара и наличие свободных аминных групп (таблица). Определены количества разложившейся глюкозы и аланина. Установлено, что при взаимодействии сахара и аминокислоты одновременно протекают 3 реакции: распад глюкозы (по 1-му порядку), взаимодействие сахара с аминокислотой (по 2-му порядку) и распад, аминокислоты (по 1-му порядку). Используя полученные результаты, проанализировали ход меланоидиновой реакции и возможности управления ею путем изменения состава реагентов, температуры и рН. Установлено, что, задаваясь значениями рН и вычисляя константы К, К, К, можно определить убыль сахара и аминокислоты в реакциях формирования цветных меланоидинов.

Kinetic characteristics of the formation of melanoidins are described: groups of coloring substances formed in food industries (malting, brewing, winemaking, bakery, dairy, canning, etc.). All sugars and amino acids are involved in the reactions of melanoidin formation, with the exception of sulfur-containing amino acids. Colored melanoidins are formed because of the complex interaction of carbonyl groups of monosaccharides with free amine groups of amino-containing substances. In food products, a large proportion of color and flavor (up to 70-75%) is due to the products of the melanoidin reaction. Experimental data for the production of melanoidins are presented based on the study of changes in glucose and glucose solutions with alpha-alanine because of interaction at their concentration of 0.2 mol / dm in phosphate buffer solutions at pH 3.5-8 when heated in a boiling water bath for up to 2160 min. At the beginning and end of the reaction, pH, sugar content and the presence of free amine groups were determined in solutions (Table). The amounts of decomposed glucose and alanine were determined. It has been established that when sugar and amino acids interact, 3 reactions occur simultaneously: glucose breakdown (in the 1st order), sugar interaction with an amino acid (in the 2nd order) and amino acid breakdown (in the 1st order). Using the results obtained the course of the melanoidin reaction and the possibilities of controlling it by changing the composition of reagents, temperature and pH were analyzed. It was found that by setting the pH values and calculating the constants K, K, K, it is possible to determine the decrease in sugar and amino acids in the reactions of the formation of colored melanoidins.