Reazione di Maillard

Lareazione di Maillardè unareazione chimicatraamminoacidiezuccheri riducentiche creamelanoidine, i composti che conferiscono al cibo dorato il suo sapore caratteristico. Bistecche rosolate, ravioli fritti, biscotti, pane, marshmallow tostati, falafel e molti altri alimenti subiscono questa reazione. Prende il nome dal chimico franceseLouis Camille Maillard, che la descrisse per primo nel 1912 mentre tentava di riprodurre lasintesi proteicabiologica.La reazione è una forma diimbrunimento non enzimaticoche in genere procede rapidamente da circa 140 °C fino a 165 °C. Moltericetterichiedono una temperatura del forno sufficientemente alta da garantire che si verifichi una reazione di Maillard.A temperature più elevate, lacaramellizzazione(l'imbrunimento degli zuccheri, un processo distinto) e successivamente lapirolisi(la rottura finale che porta alla combustione e allo sviluppo di sapori acri) diventano più pronunciate.
Ilgruppo carbonilicoreattivo dello zucchero reagisce con ilgruppo amminiconucleofilodell'amminoacido e forma una miscela complessa di molecole poco caratterizzate, responsabili di una gamma di aromi e sapori. Questo processo è accelerato in un ambiente alcalino (ad esempio usando lalisciviaapplicata per scurire ibrezel), poiché i gruppi amminici (RNH3→ RNH2) sonodeprotonatie quindi hanno unanucleofiliaaumentata. Questa reazione è alla base di molte ricette utilizzate nell'industria degli aromi. Ad alte temperature si può formare un probabilecancerogenochiamatoacrilammide.Ciò può essere scoraggiato utilizzando a una temperatura più bassa, aggiungendoasparaginasio iniettando anidride carbonica.
Durante la cottura, le reazioni di Maillard possono produrre centinaia di composti aromatici diversi, a seconda dei costituenti chimici presenti negli alimenti, della temperatura, del tempo di cottura e della presenza di aria. Questi composti, a loro volta, spesso si decompongono formando altri composti aromatici. Nel corso degli anni, gli scienziati hanno utilizzato la reazione di Maillard per creare aromi artificiali, e la maggior parte dei brevetti riguarda la produzione di aromi simili a quelli della carne.
Talvolta è grazie a questi composti che preferiamo un prodotto da forno piuttosto che un altro: siamo attratti dal colore marrone bruno, ma non tanto dal giallino/bianco che interpretiamo come non abbastanza cotto o dal marrone molto scuro/nero che interpretiamo come bruciato. Come spesso accade nel mondo delletecnologie alimentari, è il binomiotempoetemperaturaa condizionare maggiormente l'aspetto e il gusto del prodotto. Questa reazione può essere desiderata in certi alimenti come appunto il pane, ma potrebbe essere ottenuta anche in alimenti in cui non è desiderata, come nel caso dellatte. In quest'ultimo caso è riconoscibile dal tipico odore di cotto.
In campo cosmetico la reazione di Maillard è sfruttata dagliautoabbronzantio prolungatori di abbronzatura di origine sintetica, comediidrossiacetone(DHA),gliceraldeideederitrulosio. Queste sono di per sé sostanze incolori e reagiscono con gliamminoacididellacheratinagenerandoimbrunimento, che poi è l'effetto desiderato. Dove c'è maggiore concentrazione di cheratina danno colorazione più scura.
La reazione di Maillard è responsabile di molti colori e sapori negli alimenti, come la doratura di varie carni quando vengono rosolate o grigliate, la doratura e il saporeumamidellecipolle frittee latostaturadel caffè. Contribuisce a scurire la crosta dei prodotti da forno, a dare il colore dorato allepatatine fritte, a imbrunire l'orzo maltato presente nel whisky dimaltoe nella birra e a conferire colore e sapore allatte in polvereecondensato, aldulce de leche, altoffee, all'aglio nero, alcioccolato, aimarshmallow tostatie allearachidi tostate.
La 6-acetil-2,3,4,5-tetraidropiridina è responsabile del sapore simile a quello dei biscotti o dei cracker presente nei prodotti da forno come pane, popcorn e tortillas. Il composto strutturalmente correlato 2-acetil-1-pirrolina ha un odore simile e si trova anch'esso in natura senza riscaldamento. Il composto conferisce alle varietà di riso cotto e al pandano (Pandanus amaryllifolius) il loro odore tipico. Entrambi i composti hanno soglie di rilevamento dell'odore inferiori a 0,06 nanogrammi per litro.
Le reazioni di imbrunimento che si verificano quando la carne viene arrostita o scottata sono complesse e si verificano principalmente tramite la reazione di Maillardcon contributi di altre reazioni chimiche, tra cui la rottura degli anelli tetrapirrolici della proteina muscolaremioglobina. Le reazioni di Maillard si verificano anche nellafrutta seccae quandolo champagneinvecchia in bottiglia.
Lacaramellizzazioneè un processo completamente diverso dalla reazione di Maillard, anche se i risultati dei due processi sono talvolta simili a occhio nudo (e alle papille gustative). Talvolta la caramellizzazione può causare l'imbrunimento degli stessi alimenti in cui avviene la reazione di Maillard, ma i due processi sono distinti. Entrambe sono promosse dal riscaldamento, ma la reazione di Maillard coinvolge gli amminoacidi, mentre la caramellizzazione consiste nellapirolisidegli zuccheri.
La reazione può essere suddivisa in tre fasi principali:
È caratterizzata dalla reazione delcarboniocarbonilico di unozucchero riducentecon ungruppo amminicodi unamminoacidoN-terminale di una proteina, con la conseguente formazione di unaglicosilammina. Dal punto di vista delle caratteristiche sensoriali, in questa fase non si ha la formazione di composti colorati o profumati.
In questa fase si possono avere un gran numero di reazioni che sono influenzate da fattori come la temperatura e ilpH. Le reazioni sono difficili da studiare e descrivere, e possono seguire numerosi percorsi diversi.
I prodotti delriarrangiamento di Amadoria catena aperta subiscono ulteriore disidratazione e deaminazione per produrre dicarbonili.Si tratta di un passaggio intermedio cruciale.
In questa fase, l'ultima, si ha il più alto grado di imbrunimento possibile per l'alimento. Si formano a questo stadio lemelanoidine, sostanze colorate in giallo-bruno, a contenuto di azoto variabile poiché possono derivare da composti diversi, ad altopeso molecolareed insolubili. A questa fase si giunge dopo che le molte specie a basso peso formatesi nelle due fasi precedenti reagiscono tra loro, ad esempio per condensazione dialdeidiechetoni. Le melanoidine sono responsabili del colore bruno della crosta dei prodotti da forno e delle striature della carne ai ferri. Se la temperatura è troppo elevata si formano sostanze nocive come l'acrilammidee l'idrossimetilfurfurale.
L'acrilammide, un possibilecancerogenoper l'uomo,può essere generato come sottoprodotto della reazione di Maillard tra zuccheri riducenti e amminoacidi (specialmente l'asparagina), entrambi presenti nella maggior parte dei prodotti alimentari.