что такое реакция майяра в кулинарии
Реакция Майяра, или Чем пахнет молоко
Реакция Майяра, или Чем пахнет молоко
Мы много знаем о реакции Майяра в кофе — это то самое взаимодействие аминокислот и сахаров, которое превращает кофейное зерно из зелёного в коричневое и придаёт ему приятный аромат свежей выпечки. Юлия Климанова, с которой мы обсуждали вопросы взаимодействия молока и кофе, поделилась любопытным наблюдением: оказывается, реакция Майяра происходит и в молоке. Что это значит и как влияет на вкусоароматические свойства молока, мы узнаем из статьи Юлии.
Реакция Майяра — одна из самых распространённых реакций в пищевой химии. В английском языке она называется non-enzymatic browning reaction — это означает, что в процессе реакции образуются вещества, придающие продукту коричневый цвет, но это вызвано не деятельностью ферментов, как бывает, например, в случае с надкусанным яблоком, а особенностью продуктов реакции. Чтобы понять, происходит ли она в том или ином продукте, нужно знать, есть ли в нём белки, углеводы, а также собираетесь ли вы нагревать продукт. Если ответ «да», то реакция Майяра будет запущена. Стадия её развития будет зависеть от условий нагревания, но об этом поговорим далее.
С химической точки зрения, реакция Майяра — это реакция между аминокислотами и сахарами при нагревании. Примеров этой реакции множество: жарка мяса, обжарка кофе, выпечка хлеба и т. д. По мере развития реакции Майяра образуются продукты, обладающие характерными запахом, который порой не даёт устоять перед свежеприготовленным стейком или только что испечённым круассаном. Но всегда ли появление характерных запахов и вкусов является необходимым? Определённо, нет.
Есть довольно распространённое мнение, якобы в молоке не происходит реакции Майяра. Вернёмся к началу нашего рассуждения и проанализируем, соответствует ли молоко условиям, необходимым для реакции Майяра.
Перед тем как попасть на полки супермаркетов, молоко должно пройти термическую обработку — пастеризацию, ультрапастеризацию или стерилизацию. Это необходимо для обеспечения микробиологической безопасности молока и, как следствие, продления его срока хранения. Каждый из этих методов по-своему эффективен, но в любом случае «запускает» реакцию Майяра в молоке. Выбор метода тепловой обработки определяет не только микробиологические параметры готового продукта, но и его органолептические свойства, то есть все, что мы можем оценить с помощью органов чувств.
Пастеризация — это процесс, отвечающий минимальным требованиям к тепловой обработке. В этом случае молоко нагревают до 85°C на 2-3 секунды. При ультрапастеризации молоко подвергают температуре 135-150°C на 1-10 секунд в зависимости от метода. Стерилизация — это наиболее агрессивный метод тепловой обработки молока. Его выдерживают при температуре 115-120°С от 20 минут. Стерилизованное молоко, как правило, поставляют в больницы и детские учреждения, чтобы исключить возможность отравления. После нагревания любым из способов молоко охлаждают и расфасовывают в обычную или покрытую антисептическим слоем изнутри тару.
Несмотря на то что в случае ультра- и простой пастеризации молоко нагревается всего на несколько секунд, это приводит ко многим необратимым химическим изменениям в его составе. Помимо инактивации ферментов и уничтожения патогенных бактерий (а в случае ультрапастеризации ещё и их спор, что позволяет молоку храниться около года при комнатной температуре), влияние оказывается и на основные компоненты молока — белки, жиры, углеводы, — и на витамины. Ультрапастеризация ведет к потере 10-30% витамина С, фолиевой кислоты, витаминов B6, B12 и B1.
Итак, происходит ли реакция Майяра в молоке? Безусловно, да. Яркий тому пример — топлёное молоко и варёная сгущёнка, отличающиеся характерным вкусом, запахом и цветом.
Реакция Майяра является необратимым последствием нагревания молока, зависит от его интенсивности и продолжается на протяжении всего срока хранения молока. То есть постоянное нагревание — необязательное условие для реакции Майяра, достаточно однократной температурной обработки с последующим хранением молока.
Несколько слов о природе реакции Майяра. Это комплексная реакция, протекающая в несколько стадий. На начальном этапе под действием температуры аминогруппа белка — в молоке это в основном ε-аминогруппа остатков лизина из κ-казеина и сывороточных белков — реагирует с карбонильной группой основного молочного сахара — лактозы. Иными словами, белки реагируют с лактозой при нагревании. В результате этого взаимодействия образуется промежуточное нестабильное вещество, так называемое основание Шиффа, которое сразу подвергается дальнейшим преобразованиям с образованием раннего продукта Амадори — лактулозил лизина. Именно продукты Амадори на более поздних стадиях реакции Майяра претерпевают множественные изменения с образованием более 3500 характерных летучих ароматических соединений. Эти ароматы могут быть как желательными, так и нет.
Если кратко, то ε-аминогруппа лизина + карбонильная группа лактозы ↔ основание Шиффа ↔ продукт Амадори → меланоидины (высокомолекулярные азотистые соединения коричневого цвета) и полимеризованные белки.
Эта схема очень кратко описывает реакцию Майяра в молоке, поскольку на самом деле происходит множество химических превращений внутри реакции, но она отражает её непосредственную суть.
Стоит отметить, что не все ароматические соединения образуются в результате реакции Майяра. Некоторые из них являются продуктами высвобождения сульфгидрильных, или тиоловых, групп (-SH groups, серосодержащие реактивные группы), которые выходят на поверхность сывороточных белков и белков их мембраны жировых глобул в процессе денатурации. Также каждое молоко обладает своим «естественным» запахом, то есть тем, который оно приобретает в зависимости от корма и метаболизма коров, а также запахом, появляющимся в процессе хранения.
Итак, в молоке из-за нагревания (продолжительного) образуются коричневые пигменты меланоидины, а также множество ароматических соединений.
Присутствие этих соединений можно проверить с помощью газовой хроматографии/масс-спектрометрии, то есть с использованием специального оборудования, недоступного всем заинтересованным в контроле органолептических свойств молока. Поэтому мы поставили цель сравнить ароматический состав разных видов коровьего молока, в первую очередь пастеризованного и ультрапастеризованного, а также безлактозного молока, поскольку из него удален основной молочный сахар — лактоза, соответственно, реакция Майяра должна протекать не в той же мере, что и в обычном молоке с лактозой. Основная задача — сравнить интенсивность запаха холодного и нагретого с помощью паровика кофемашины до разных температур молока.
Что же известно о результатах реакции Майяра на данный момент? Ультрапастеризованное молоко действительно обладает более интенсивным запахом, чем пастеризованное. Более того, в холодном ультрапастеризованном молоке присутствуют не все ароматы из тех, что есть в нагретом.
Что касается характера ароматов/вкусов, образующихся при нагревании молока, — есть 4 основные группы, которые описывают как: «сернистый или приготовленный/cooked or sulphurous», «нагретый или насыщенный/heated or rich», «карамельный/caramelised» и «жженый, горелый/scorched».
В таблице ниже приводятся некоторые ароматические соединения ультрапастеризованного молока. Как видно, ароматы описываются и как положительные — ванильный, кокосовый, сладкий, — и как нежелательные — землистый, металлический, ржавый.
Таким образом, любое свежее молоко обладает индивидуальным специфическим запахом в зависимости от корма, породы, условий содержания и особенностей метаболизма коров. Этот запах будет меняться в зависимости от температурной обработки, срока и условий хранения. Нагревание молока приводит к образованию летучих ароматических соединений из белков, углеводов и жиров молока путем сложных превращений. Эти ароматические соединения могут быть как желательными, так и нет. Важно помнить, что более интенсивное нагревание молока и последующее длительное хранение приводят к образованию большего количества новых ароматов и, как следствие, вкусов.
Ссылки на исследования:
Aalaei, K., Rayner, M., Sjöholm, I. (2019). Chemical methods and techniques to monitor early Maillard reaction in milk products; A review. Critical reviews in food science and nutrition, 59(12), 1829—1839
Belitz, H.-D., & Grosch, W., Schieberle, P. (2009). Food chemistry, 4th edition. Berlin: Springer Verlag
Campbell, R. E., & Drake, M. A. (2013). Invited review: The effect of native and nonnative enzymes on the flavor of dried dairy ingredients. Journal of dairy science, 96(8), 4773—4783
Chávez-Servín, J. L., Castellote, A. I., & López-Sabater, M. C. (2008). Volatile compounds and fatty acid profiles in commercial milk-based infant formulae by static headspace gas chromatography: Evolution after opening the packet. Food Chemistry, 107(1), 558—569
Deeth H. (2017). Optimum Thermal Processing for Extended Shelf-Life (ESL) Milk. Foods (Basel, Switzerland), 6(11), 102
Edris, A. E., Murkovic, M., & Siegmund, B. (2007). Application of headspace-solid-phase microextraction and HPLC for the analysis of the aroma volatile components of treacle and determination of its content of 5-hydroxymethylfurfural (HMF). Food Chemistry, 104(3), 1310—1314
Gopal, N., Hill, C., Ross, P. R., Beresford, T. P., Fenelon, M. A., & Cotter, P. D. (2015). The Prevalence and Control of Bacillus and Related Spore-Forming Bacteria in the Dairy Industry. Frontiers in microbiology, 6, 1418
Hougaard, A., Vestergaard, J., Varming, C., Bredie, W., & Ipsen, R. (2011). Composition of volatile compounds in bovine milk heat treated by instant infusion pasteurisation and their correlation to sensory analysis. International Journal of Dairy Technology, 64, 34—44
Lin, H., Liu, Y., He, Q., Liu, P., Che, Z., Wang, X., & Huang, J. (2019). Characterization of odor components of Pixian Douban (broad bean paste) by aroma extract dilute analysis and odor activity values. International Journal of Food Properties, 22(1), 1223—1234
O’Brien, J. (2009). Non-Enzymatic Degradation Pathways of Lactose and Their Significance in Dairy Products. Advanced Dairy Chemistry, 231—294
Rizzi, G. P. (1999). The Strecker Degradation and Its Contribution to Food Flavor. Flavor Chemistry, 335—343
Kumar, N., Raghavendra, M., Tokas, J., Singal, H.R. (2017). Chapter 10 — Flavor Addition in Dairy Products: Health Benefits and Risks, Editor(s): Ronald Ross Watson, Robert J. Collier, Victor R. Preedy, Nutrients in Dairy and their Implications on Health and Disease, AcademicPress,123-135
Jo, Y., Benoist, D.M., Barbano, D., Drake, M.A. (2018). Flavor and flavor chemistry differences among milks processed by high temperature, short time or ultra-pasteurization. Journal of Dairy Science, 101
Su, X., Tortorice, M., Ryo, S., Li, X., Waterman, K., Hagen, A., & Yin, Y. (2020). Sensory Lexicons and Formation Pathways of Off-Aromas in Dairy Ingredients: A Review. Molecules, 25(3), 569
Sunds, A. V., Maximilian Rauh, V., Sørensen, J., & Larsen, L. B. (2018). Maillard reaction progress in UHT milk during storage at different temperature levels and cycles. International Dairy Journal, 77, 56-64
Van Boekel, M. A. J. S. (1998). Effect of heating on Maillard reactions in milk. Food Chemistry, 62(4), 403—414
Что такое реакция майяра в кулинарии
Как ей управлять, чтобы получить на выходе максимально вкусный продукт?
глубокое погружение в тему
Наверное, вы много раз слышали о реакции Майяра и много раз встречались с ней в реальной жизни. Эта реакция отвечает за аромат свежевыпеченного хлеба, жареного мяса, темного кофе. Если вы планируете приготовить что-нибудь сегодня, вполне возможно, вы используете реакцию Майяра для того, чтобы превратить сырые продукты в какое-нибудь вкусное блюдо.
Реакция Майяра не только делает еду вкусной, понимание того, как происходит этот процесс, сделает вас более свободным и расслабленным в приготовлении еды. Вам будут больше не нужны строгие инструкции.
Хорошо, что мы можем наблюдать реакцию Майяра всюду, а это значит, что нам не нужно каких-то условий, чтобы попрактиковаться. Представьте себе вкус вареного, а не жареного стейка или вареного стир-фрая. Согласитесь, разница большая, случилась ли с продуктами реакция Майяра или нет.
ЧТО ТАКОЕ РЕАКЦИЯ МАЙЯРА
С практической точки зрения, реакция Майяра делает еду более привлекательной для нас, побуждая нас любить стейки, кофе и пиво (зерна для производства пива проходят предварительную обжарку). В отличие от других всеядных, большинство из нас эволюционировали и больше не находят сырую ножку коровы такой уж привлекательной для еды, другое дело, если она приготовлена на углях. Любовь к аромату жареного мяса связывают с эволюцией людей как вида. Пища, приготовленная на огне, обещает высокую питательную ценность и безопасность.
Рассмотрим реакцию Майяра на примере ростбифа:
Одна из наиболее важных для создания аромата реакций происходит между рибозой и цистеином (сахар, содержащийся в мясе, и аминокислота). Из этих двух молекул в результате реакции Майяра образуется множество кольцевых молекул. Хотя их количество не так велико, они обладают очень насыщенным ароматом. Химик Тони Блейк рассчитал, что можно растворить лишь 2 г такого ароматического соединения в озере глубиной 2 метра и 8 км в диаметре и убедился, что вода в нем приобретет аромат жареного мяса (хотя теория без практики мертва, но все же, заявление интересное).
ТЕПЛО, ВЛАЖНОСТЬ И ВРЕМЯ
Следовательно, нужно не просто тепло, а какое-то определенное его количество, есть какой-то минимальный порог, который, как мы можем понять интуитивно, как минимум выше 100°C, поскольку мы с вами знаем, что вареное мясо серое, а не темно-коричневое. На самом деле, все обстоит несколько сложнее.
Реакция Майяра может работать и при более низких температурах, но для этого нужно большое количество воды и времени. Например, если вы будете готовить куриный, овощной или говяжий бульон в течение 8-12 часов при температуре, близкой к кипению, вы заметите, что жидкость стала коричневой и сможете почувствовать специфический аромат, свидетельствующий о реакции Майяра.
В случае со стейком мы используем намного более высокую температуру, так что процесс занимает лишь пару минут, а не долгие часы.
Солить стейк хорошо, либо более чем за 45 минут до приготовления, поскольку соль вытягивает влагу и нужно время для осмоса. Плюс такого метода в том, что само мясо становится просоленным внутри. Либо можно посолить мясо сразу перед приготовлением, чтобы осмос не успел начаться и поверхность не стала влажной.
Таким же образом работает техника сухого засаливания. Вы можете посыпать стейк солью и поставить его в открытом виде в холодильник на ночь либо на пару дней. В таком случае поверхность стейка хорошенько просушится и вы получите в итоге очень красивую жареную корочку и очень богатый аромат.
Итак, чем более высока температура обработки, чем меньше жидкости в продукте и чем он более щелочной, тем быстрее будет протекать реакция Майяра.
БЕЛКИ И САХАРА
Составные молекулы из сахаров и аминокислот имеют структуру колец и их скопления, они отражают свет таким образом, что мы видим корочку на стейке коричневой.
ПОЧЕМУ МЫ ТАК ЛЮБИМ ЭТУ ЖАРЕНУЮ КОРОЧКУ?
Когда мы режем картофель, а затем жарим его, происходит ряд преобразований. Во-первых, вода с поверхности картофеля выкипает, во-вторых, после этого температура картофеля может расти выше температуры кипения, разрушая сахара, делая их более простыми для усвоения. Белки и простые сахара начинают объединяться и рекомбинироваться, затем появляется золотистый либо коричневый цвет и специфический аромат, который сообщает вам, что вы можете подкрепиться чем-то питательным. Вы можете попробовать кусочек, чтобы убедиться, что это вкусно.
ЗА ПРЕДЕЛАМИ РЕАКЦИИ МАЙЯРА
Еще одна вещь, которую полезно знать: специфические аминокислоты и белки, которые могут вступать в реакцию Майяра, также могут вступать и в другие реакции. И это тоже может влиять на свойства конечного продукта.
Не хотите пропустить такие полезные поварские лайфхаки?
Подписывайтесь на наш бесплатный еженедельный онлайн журнал в помощь профессионалам отрасли.
Пoдпиcaться на журнал тут 
vk.com/app5728966_-103547324#573207
Как знания химии помогают правильно жарить мясо
Вы помните восхитительный запах жарящегося на раскаленной сковороде или гриле мяса? А цвет румяной корочки на стейке? Да, такое забыть сложно — настолько эти гастрономические картины аппетитные и запоминающейся. Можно описывать их разными словами, а можно сказать по-научному: это всё результат реакции Майяра. Используем научные знания во благо кулинарии и учимся жарить мясо правильно.
Белки — это цепочки крошечных, связанных между собой строительных блоков, называемых «аминокислотами». При высокой температуре они начинают активно контактировать с сахарами, содержащимися в мясе, чтобы потом превратиться в более сложные соединения. Именно эти соединения ответственны за появление аппетитного и такого призывного цвета, аромата и вкуса продуктов, подвергнутых термической обработке. Реакция Майяра ускоряется с повышением температуры и поэтому интенсивно протекает при варке, жарке и выпечке. У реакции несколько стадий (фаз), это, своего рода, целый комплекс последовательных процессов, которые «окрашивают» продукт в золотисто-коричневый цвет.
Реакция Майяра запускается примерно при 140 °C. При этом должно происходить не долгое и медленное нагревание, а стремительное повышение температуры. Почему вареное мясо не выглядит таким аппетитным? Потому что максимальная температура достигает всего 100 °C и процесс происходит в воде. Её присутствие на поверхности мяса продлевает время приготовления и снижает температуру, поскольку для испарения жидкости требуется больше времени. Жарка — в противовес варке — обеспечивает превосходную реакцию Майара: процесс происходит в безводной среде при очень высокой температуре. Отсюда и характерный аромат, а также цвет, и вкус!
Правила запуска реакции Майяра или Как правильно жарить мясо
Для получения хорошо поджаренного стейка с безошибочным верным «жареным» ароматом:
1. Не выбирайте для жарки слишком постное мясо.
2. Мясо должно быть абсолютно сухим. Достаньте мясо из холодильника за несколько часов до приготовления и тщательно протрите кухонным полотенцем. Процесс жарки в дальнейшем будет происходит при такой высокой температуре и в течение такого короткого времени, что в середине куска мясо не должно быть слишком холодным, иначе оно рискует остаться сырым.
3. Смажьте поверхность мяса рафинированным маслом, которое не будет гореть во время жарки. Или как говорят профессионалы: у которого высокая точка дымления. Жир изолирует мясо от прямого контакта со сковородой (или грилем) и предотвратит прилипание. Плюс он обеспечивает равномерное распределение тепла и образование восхитительной корочки по всей поверхности мяса.
4. Дома жарьте мясо на тяжелой чугунной сковороде. На ней мясо пожариться равномернее.
5. Нагрейте гриль или жаровню до правильной температуры: выше 140 °C и ниже 170 °C, чтобы мясо не горело. Положите мясо на раскалённую поверхность и не трогайте его, по крайней мере, пару минут (в зависимости от толщины мяса). Пусть реакция Майяра просто идёт своим чередом, формируя восхитительные запахи и ароматы. Потом кусок переверните и оставьте нетронутым ещё на пару минут.
Совет: если кусок мяса толстый и вы предпочитаете среднюю прожарку, переложите мясо в форму или на противень у подпеките в нагретой до 230-240 °C духовке по паре минут с каждой стороны.
6. Оберните обжаренное мясо фольгой и оставьте на 2-3 минуты, чтобы внутренние мясные соки распределились в мясе равномерно, это сделает стейк сочным. Последний штрих: немного соли, свежемолотого перца и оливкового масла.
Ответ на вопрос: можно ли жарить замороженный стейк ищите здесь.
Современный блог для специалистов пищевой промышленности
Все о реакции Майяра или «вкусная» пищевая химия
Учёные по праву считают реакцию Майяра одной из самых интересных и важных в химии пищи, но несмотря на свой солидный возраст, она хранит ещё немало тайн. Реакция Майяра – самая «вкусная», и именно она делает пищевые продукты ароматными и красивыми.
Запутанная история открытия
Работая над изучением путей синтеза белков, в 1912 году молодой француз, врач и химик Луи Майяр смешивал аминокислоты и сахара, нагревал растворы и наблюдал за реакцией. Ученый заметил образование в пробирке соединений коричневого цвета. Что за вещества образовались в процессе реакции, Майяр не установил. Он отметил лишь их сходство с гуминами почвы. Позже, выходит более 30 публикаций и докторская диссертация Майяра «Генезис белков. Действие глицерина и сахаров на аминокислоты», где автор установил несколько стадий в протекании этого взаимодействия. Жаль при жизни ученому слава не досталась, химической реакцией Майяра заинтересовались более детально химики в 1946 году. Именно тогда в журнале Journal of Agricultural and Food Chemistry вышла статья американского химика Джона Джорджа о стадиях и значении этой реакции в приготовлении пищи. Но сахароаминная реакция все же гордо носит имя француза первооткрывателя.
Химизм реакции
Реакция Майяра, или меланоидинообразование – сложный химический процесс, который происходит между аминокислотами и сахарами в процессе нагревания. Все начинается с конденсации сахаров (глюкозы, сахарозы и фруктозы) первичными аминогруппами белков и пептидов. Образовавшиеся соединения претерпевают ряд превращений, в результате которых образуются ациклические, гетероциклические, полимерные вещества. Именно они и делают «вкусной» химическую реакцию Майяра. Химия процесса очень сложная, ведь образуются сотни химических соединений, большинство из которых и сегодня не идентифицированы. Для описания масштабов меланоидинообразования следует понять следующее: любой продукт, в составе которого содержатся аминокислоты и простые углеводы при термической обработке выделяет продукты реакции: меланоидины. Что это за вещества и какова их роль?
Продукты реакции
Разнообразие ароматов реакции Майяра зависит от условий протекания и от исходных продуктов. Некоторые аминокислоты имеют атом серы в своем составе, что еще больше увеличивает число возможных продуктов реакций. Вот эти группы соединений образуются в процессе реакций Майяра – пирролы, пиридины, пиразины, имидазолы, оксазолы, фурантиолы, альдегиды Штреккера, алкилпиразины и т.д. Из конкретных примеров: 2-фуранилметантиол с ароматом свежеобжаренного кофе, 2-ацетил-2-тиазолин в аромате запеченного мяса и т.д.
Реакция Майяра в мясных продуктах
Важное значение в образовании аромата и отчасти вкуса мясных продуктов при термической обработке, конечно же имеет реакция Майяра. Так, как мясные продукты содержат много аминокислот, то под действием высоких температур происходит реакция взаимодействия между аминогруппами свободных аминокислот, полипептидов и карбоксильными группами углеводов (сахаров).
Интенсивность образования меланоидинов и их промежуточных продуктов зависит от температуры и продолжительности воздействия теплоты. Поэтому в наиболее наглядной форме последствия этой реакции проявляются при стерилизации, запекании и жарении.
Влияние реакции на пищевую ценность
Несмотря на активизацию деятельности рецепторов, меланоидины отнимают некоторое количество аминокислот. При протекании реакции аминокислоты и сахара переходят в другие вещества, которые не несут никакой пищевой ценности. Но не стоит забывать и о светлой стороне: благодаря меланоидинам у человека вырабатывается желудочный сок и появляется желание съесть продукт. В этом отношении все относительно: лучше потерять небольшое количество пищевой ценности и получить большое желание съесть, чем сохранить минимальное количество аминокислот и приготовить блюдо с минимальными вкусовыми характеристиками.