Nieenzymatyczne brunatnienie produktów spożywczych
Reakcje te indukują zmiany związane z zapachem, pienieniem się i smakowitością. Nieenzymatycznemu brunatnieniu żywności sprzyjają podwyższona temperatura, długotrwałe przechowywanie, mała zawartość wody.
Żywność szczególnie podatna na brunatnienie to susze, koncentraty, syropy, konserwy, chleb, proszek jajeczny czy mleko w proszku.
Podstawowe typy reakcji przy brunatnieniu to reakcje Maillarda, czyli reakcje grup karbonylowych z grupami aminowymi, iminowymi i amidowymi; reakcja karmelizacji, czyli ogrzewanie w wysokiej temperaturze związków wielo – OH do związków zwanych furfurale; degradacja kwasu askorbinowego; autooksydacja nienasyconych kwasów tłuszczowych do aldehydów; czy utlenianie frakcji polifenolowych do chinonów i ich polimeryzacja. W wyniku tych reakcji powstają helanoidyny.
Aldehydy i aminy kształtują zapach.
Efekt końcowy reakcji nienzymatycznych brunatnienia to powstawanie barwników melanoidowych i mieszaniny związków o zróżnicowanej masie molowej i właściwościach, a także tworzenie związków zapachowych, czyli aldehydów czy amin.
Substraty reakcji brunatnienia to:
- cukry: triozy, ksyloza, arabinoza, kwas galakturonowy, laktoza, kwas glukuronowy, fruktoza
- produkty utleniania tłuszczów: aldehydy, nadtlenki, hydroksyketony,
- kwasy organiczne: octowy, szczawiowy cytrynowy, winowy, mlekowy, jabłkowy benzoesowy, galakturonowy,
- KA,
- Aminokwasy,
- inne związki z grupą aminową iminową lub amidową: tiamina, piroksydyna.
Wpływ czynników środowiska na reakcje brunatnienia to optymalna dla tego zjawiska temperatura w zakresie 0-90° , zawartość wody , a jej optimum to 13-20% pH, optimum pH=3-10, odpowiednia zawartość tlenu, czy metale: Fe i Cu.
Skutki nieenzymatycznego brunatnienia są zmiana barwy na brązową, a także spadek wartości biologicznej żywności pod względem zawartości aminokwasów, zawartości witamin. Zmiana zapachu, produkcja dwutlenku węgla, co jest widoczne jako pienienie czy wytwarzanie naturalnych przeciwutleniaczy to także skutki nieenzymatycznego brunatnienia.
Istnieją różne sposoby zapobiegania nieenzymatycznemu brunatnieniu żywności. Są to np. usuwanie ze środowiska cukrów takich jak oksydaza glukozowa (mięso, ryby, ziemniaki, jaja), unikanie wysokiej temperatury w czasie procesów technologicznych, stosowanie niskiej temperatury przechowywania, a także dodatek siarczynów co powoduje zahamowanie reakcji oraz pojaśnienie barwy na skutek łączenia się z grupami karbonylowymi. Pakowanie w atmosferze gazów obojętnych czy unikanie zanieczyszczania żywności metalami to kolejne sposoby zapobiegania nieenzymatycznemu brunatnieniu żywności.