Maillard Reaksiyonu: Gıdalarda Aroma Oluşumu ve Esmerleşme

Maillard Reaksiyonu, gıdalarda renk değişikliklerine neden olan enzimatik olmayan esmerleşme reaksiyonudur. Bu reaksiyon, işlem görmüş gıdaların kalitesi üzerinde önemli rolü üstlendiğinden en önemli esmerleşme reaksiyonudur.

Maillard Reaksiyonu, Fransız kimyager Louis-Camille Maillard tarafından 1912 yılında tesadüfen keşfedilmiştir. Louis-Camille Maillard amino asit ve şeker karışımlarının, ısındığında yoğun bir şekilde kahverengileştiğini farketmiştir. Bu dönüşüm reaksiyonlarını ilk olarak Louis Maillard tanımlandığı için, reaksiyon Maillard’ın adını almıştır.

Maillard Reaksiyonu; çay, kahve, ekmek, bira gibi gıdaların üretilmesinde renk ve aroma oluşumunda rol oynayarak, bu gıdaların kendilerine özgü tat ve kokulara sahip olmasını sağlamaktadır. Ayrıca ekmek, kek ve kurabiye gibi gıdaların yüzeyinde oluşan kahverengileşme, etin mühürlenmesi, tavuğun kızarması, patates kızartması, un ve pirinç gibi tahılların yemek yaparken kavrulması gibi pek çok süreçte oluşmaktadır. Bu tür spesifik koku ve tat oluşumuna neden olan ürünler Maillard Reaksiyon Ürünleri (MRÜ) olarak adlandırılmaktadır. Reaksiyon hızı; pH, sıcaklık, su aktivitesi, nem, reaktant tipi gibi faktörlerden etkilenmektedir.

wikipedia

Maillard Reaksiyonları ara aşamalardan meydana gelmektedir ve süreç boyunca çeşitli ara ürünler meydana gelmektedir. Bu ara ürünler, hidroksimetilfurfural, furfural, furozin, melanoidinler ve akrilamid olarak sayılabilmekte ve bu ürünlerin oluşum miktarı; reaktanların tipine ve miktarına ortamın pH, sıcaklık ve su aktivitesine bağlı olabilmektedir. Bu ürünler reaksiyon ürünlerinin tat, aroma kalitesi ile ilişkili olmasının yanında sitotoksik, genotoksik ve kanserojen etkilerinin de olmasından dolayı gıdalarda her zaman istenmemektedir.

Maillard Reaksiyon Ürünleri ve Etkileri

Zararları

Maillard reaksiyonu sırasında ve sonucunda oluşan bileşik ve ara ürünlerin etkileri ile ilgili çok sayıda çalışma yapılmıştır ve yapılmaya da devam etmektedir. Örneğin; hidroksifurfuralın etkileri üzerine yapılan bir çalışmalarda, bu ara ürünün mukoza zarı, üst solunum yolları, cilt, mutajenite, kanserojenik etki gibi olumsuz etkilerinden söz edilmektedir. Bununla beraber son çalışmalarda hidroksifurfuralın antioksidatif, antialerjenik, antiinflamatuar ve anti hipoksik etkileri olduğu düşünülmektedir.

Akrilamid, kimyasal üretim teknolojisinde kullanılan suda çözünür bir monomerdir. Genel olarak kozmetik, kağıt, boya, laboratuvar gibi endüstriyel pek çok alanda kullanılmaktadır. Akrilamid doğal olarak gıdada bulunmamaktadır. 2002 yılında akrilamidin ilk defa gıdalarda bulunduğunun tespit edilmesi ve potansiyel sağlık etkilerinin ortaya konulması ile tüm dünyada endişe uyandırmıştır. İsveç Ulusal Gıda Komisyonu NFA (National Food Authority) ve Stockholm Üniversitesi’nin yaptığı araştırmalara göre; akrilamidin monomerik formunun yüksek sıcaklık uygulanmış (120°C) gıdalarda, karbonhidratların ve aminoasitlerin tepkimesi sonucu oluştuğu belirtilmiştir.

Women's Health

Yararları

Melanoidler, reaksiyon sırasında oluşan bir diğer üründür. Yapılan pek çok araştırmada melanodilerin antimikrobiyal aktivitesi farklı mikroorganizmalar üzerinde çalışılmıştır. Yapılan araştırmalarda melanoidinlerin Helicobacter pylori, Escherichia coli, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhimurium gibi insan sağlığı açısından zararlı bakterilere karşı inhibe edici özelliğinin olduğu gösterilmiştir. Patojen mikroorganizmaları inhibe etme özelliğinin yanında melanoidinlerin; laktobasiller ve bifidobakteriler gibi insan sağlığı açısından yararlı bakterilere yararlı etkilerinin olduğu, bu nedenle prebiyotik ve probiyotik aktiviteye sahip olabileceği de düşünülmektedir.

Bilimsel Dünya

Reaksiyona Etki Eden Faktörler

Maillard reaksiyonunun hızı sıcaklık, su aktivitesi, pH, metal iyonları gibi birçok faktörden etkilenmektedir.

Yapılan çalışmalarda su aktivitesinin düştüğü durumlarda reaksiyon hızının yavaşladığı bildirilmiştir. Sıcaklık ise, su aktivitesi gibi Maillard Reaksiyon hızını etkileyen en önemli faktörlerdendir. Sıcaklığın reaksiyon hızı üzerindeki etkisini inceleyen araştırmalar, reaksiyonun sıcaklık artışına bağlı olarak hızlandığı ve sıcaklıkta meydana gelen her 10 ˚C artışın reaksiyon hızında 4 katlık bir artışa neden olduğunu göstermektedir. Patates kızartması deneyinde ise sıcaklığın 190°C’den 150 °C’ye indirilmesinin akrilamid oluşumu önemli düzeyde azalttığı belirtilmiştir. Başka bir çalışmada ise model bir sistemde sıcaklığın 55°C’den 60°C’ye ve 65°C’den 75°C’ye çıkarılması durumunda reaksiyon hızının sırasıyla 3.2 ve 3.5 kat arttığı bildirilmiştir.

Rochester

Nem ve pH miktarının da reaksiyonu hızlandırdığı bildirilmiştir. Maillard reaksiyonunu engellemek için sıcaklık ve pH'ın düşürülmesi ve su aktivitesinin ayarlanması veya indirgen olmayan şekerlerin kullanılması gerekmektedir.

Cu²⁺, Fe²⁺ ve Fe³⁺ iyonların ise, Maillard Reaksiyonu üzerinde hızlandırıcı etkisi olduğu bildirilmiştir. Yapılan bir çalışmada Cu²⁺, Fe²⁺ ve Fe³⁺ iyonların esmerleşme sürecini hızlandırdığı NaCl konsantrasyonun da esmerleşme reaksiyonunu inhibe ettiği belirtilmiştir.