La reacción de Maillard (técnicamente: glucosilación no enzimática de proteínas) se trata de un conjunto complejo de reacciones químicas que se producen entre las proteínas y los azúcares reductores que se dan al calentar (no es necesario que sea a temperaturas muy altas) los alimentos o mezclas similares, como por ejemplo una pasta. Se trata básicamente de una especie decaramelización de los alimentos, es la misma reacción la que colorea de marrón la costra de la carne mientras se cocina al horno. Los productos mayoritarios de estas reacciones son moléculas cíclicas y policíclicas, que aportan sabor y aroma a los alimentos, aunque también pueden ser cancerígenas. Esta reacción la investigó en profundidad el químico Louis-Camille Maillard en los comienzos del siglo XX. En 1916 Maillard (1878-1936) demostró que los pigmentos marrones y los polímeros que ocurren durante la pirólisis(degradación química producida únicamente por calor) se liberan después de la reacción previa de un grupo de aminoácidos con un grupo carbonilo de azúcares. No fue sino hasta 1953 cuando se descubrió el mecanismo de las complejas interacciones que se producen.
¿Por qué la carne coge ese característico color marrón cuando se asa? La causa del color de la carne asada así como el de los granos de café tostados, el pan cocido, el dulce de leche y un larguísimo etcétera son causados por la Reacción de Maillard.
El médico Louise Camille Maillard las descubrió y estudió allá en 1910. Es una reacción química donde intervienen proteínas (también conocidas como aminos) y azúcares (conocidos como carbonilos).
La reacción empieza a baja temperatura, unos 30-40ºC (aunque no se aprecia visualmente hasta que llega a los 130ºC ) cuando una molécula del grupo carbonilo y uno del grupo amino (un aminoácido) reaccionan y se forman unas nuevas estructuras inestables que seguirán reaccionando con las moléculas de su alrededor formando así nuevas moléculas que conferirán al producto el característico color y olor. Además, estas nuevas familias de moléculas serán resultado de la intervención de moléculas de nitrógeno y azufre (de los aminoácidos que forman las cadenas de proteína) que producirán aromas y sabores tales como el de umami, de chocolate, de tierra o patata.
En cocina este término se confunde muchas veces con la caramelización. A diferencia de este último, en la reacción de Maillard si que hay presencia de proteínas mientras que en la caramelización únicamente intervienen carbonilos (solo azúcares).
Martin, del blog Khymios (eng) realizó un pequeño estudio sobre los factores que pueden acelerar o aumentar la intensidad de la reacción de Maillard. Por ejemplo tenemos el uso de azúcares reductores (como la glucosa), reducir el contenido de agua de un producto o aumentar el PH (hacer la preparación menos acida y más básica). Esta última opción es interesante ya que añadiendo sustancias básicas o intentando conseguir mezclas básicas podemos acelerar considerablemente la acción de Maillard.
Alimentos con la reacción de Maillard
La reacción de Maillard, también conocida como 'Pardeamiento no enzimático', es la responsable de muchos de los colores y sabores existentes en todos los alimentos:
§ Galletas: el color tostado del exterior de las galletas genera un sabor característico.
§ El color de alimentos tales como la cerveza, el café, y el sirope de arce.
§ Productos para las cremas bronceadoras.
§ El sabor de la carne asada y de las cebollas cocinadas en la sartén cuando se empiezan a oscurecer.
§ El color del dulce de leche, obtenido al calentar la leche con el azúcar.
El compuesto 6-acetil-1,2,3,4-tetrahidropiridina (1) es el responsable del olor de las galletas o en el pan, palomitas de maíz, productos de tortilla. El compuesto químico 2-acetil-1-pirrolino (2) es el responsable de los sabores aromáticos en las variedades de arroz cocinado. Ambos compuestos tienen un nivel olfativo por debajo de 0.06 ng/L.1
Fases de la reacción
Es muy importante tener en cuenta que la reacción de Maillard (dorar o sellar un alimento) se da solo en una atmósfera seca. Imposible si existe agua o algún tipo de líquido En la Reacción de Maillard existen cuatro (4) fases sucesivas que enumeramos a continuación:
1. No existe producción de color. En esta fase se produce la unión entre los azúcares y los aminoácidos. *Posteriormente se le dará el nombre de: reestructuración de Amadori(Azúcares + proteínas).
2. Existe la formación inicial de colores amarillos muy ligeros, así como la producción de olores algo desagradables. En esta fase se produce la deshidratación de azúcares formándose las reductonas o dehidrorreductonas y tras esto se sobreviene la fragmentación. En el paso posterior, conocido como degradación de Strecker, se generan compuestos reductores que facilitan la formación de los pigmentos.
3. En esta tercer fase se produce la formación de los conocidos pigmentos oscuros que se denominan melanoidinas; el mecanismo no es completamente conocido, pero es seguro que implica la polimerización de muchos de los compuestos formados en la anterior segunda fase.
4. La cuarta y ultima fase es la degradacion de Strecker. En esta fase se forman los denominados aldehidos de Strecker que son compuestos con bajo peso molecular que se detectan fácilmente por el olfato.
Empleo en la cocina
Cuando se cocina lentamente un conjunto de verduras (que contienen azúcares) y se les añade un alimento con contenido proteínico aparece la reacción de Maillard. Esta técnica requiere alimentos de buena calidad, no proporcionando buenos resultados en alimentos no frescos o poco jugosos. El resultado final es la generación de una concentración de sabores y un tostado superficial del alimento, consiguiendo efectos muy sabrosos. Es muy importante que la intensidad del calor emitido por el foco calorífico sea directamente proporcional al grosor de la pieza calentada, y que éste se aplique durante el tiempo justo, para no llegar a quemarlo ni resecarlo por exceso de cocción (Esto produce efectos nocivos). Los alimentos que se hacen a la plancha pueden ser piezas pequeñas, o ir algo troceados. En cambio, en el horno pueden hacerse piezas más grandes o alimentos sin trocear. Para acelerar la reacción se pueden emplear soluciones de azúcares en las proteínas, de ahí la receta del pato laqueado al estilo Pekin, que es cubierto durante varios días con una capa de miel. A la inversa, los alimentos con azúcares o almidón pueden rociarse con una solución de proteínas hidrolizadas como la salsa de soya que acelera la aparición de un color dorado. Ya que los azúcares sencillos reaccionan más rápido, muchas salsa para barbacoa contienen algún ácido como jugo de limón o vinagre que rompen la sacarosade la azúcar común en fructuosa y glucosa.
Efectos nocivos
Se ha descubierto que los productos finales avanzados (exceso de cocción) de reacciones de Maillard están asociados con la patología del mal de Alzheimer.2
Factores que influyen en la Reacción de Maillard 1- Tipo de hidrato de carbono 2- Tipo de aminoácidos o proteína 3- Concentración de sustratos 4- Tiempo y temperatura de cocción 5- pH 7- Presencia de inhibidores 6- Actividad de agua Tipo de hidrato de carbono Los hidratos de carbono se pueden clasificar según su estructura química en Monosacáridos, Disacáridos, Polisacáridos
• Los monosacáridos dan una reacción más intensa que los disacáridos. • Dentro de los disacáridos, los azúcares reductores dan mayor intensidad que los no reductores • Dentro de los monosacáridos, las pentosas dan reacción más intensa que las hexosas Pentosas > Hexosas > Disacáridos reductores > Disacáridos no reductores La intensidad de la reacción depende del tipo de hidrato de carbono Tipo de proteínas y aminoácidos El aroma de los productos de reacción depende de los aminoácido que componen las proteínas y de la temperatura de cocción.
La intensidad de color también depende del tipo de aminoácido. Los básicos son los más reactivos.
Concentración de hidratos de carbono y proteínas •Para que se lleve a cabo la reacción es necesario que estén presentes los 2 sustratos: hidratos de carbono y proteínas. •Al aumentar la concentración de estos sustratos en el alimento, mayor será la intensidad de la reacción
Concentración de hidratos de carbono y proteínas •Para que se lleve a cabo la reacción es necesario que estén presentes los 2 sustratos: hidratos de carbono y proteínas. •Al aumentar la concentración de estos sustratos en el alimento, mayor será la intensidad de la reacción
Tiempo y temperatura de cocción •Si bien la reacción puede ocurrir a temperatura ambiente, se ve favorecida a altas temperaturas. •Al aumentar el tiempo de cocción, aumenta la intensidad de la reacción. •Los aromas generados también dependen de la temperatura y tiempo de cocción. pH La intensidad de la reacción aumenta a pH alcalinos (pH > 7) y disminuye a pH ácidos (pH<7) Actividad de agua (aw) Los alimentos de humedad intermedia, con valores de aw de 0.6 a 0.9, son los que más favorecen esta reacción: • Un aw menor no permite la movilidad de los reactivos. • Un aw mayor ejerce una acción inhibidora ya que el agua diluye a los reactivos.
Inhibidores •Los inhibidores mas comunes son los sulfitos, metabisulfitos, bisulfitos y anhídrido sulfuroso. •Actúan en la etapa de inducción retardando la aparición de productos coloreados, pero no evitan la perdida del valor biológico de los aminoácidos. •Su uso esta limitado ya que produce efectos adversos a la salud
Referencias
1. ↑ An Expeditious, High-Yielding Construction of the Food Aroma Compounds 6-Acetyl-1,2,3,4-tetrahydropyridine and 2-Acetyl-1-pyrroline Tyler J. Harrison and Gregory R. DakeJ. Org. Chem.; 2005; 70(26) pp 10872 - 10874; (Note) DOI: 10.1021/jo051940a Abstract
2. ↑ Smith MA, Taneda S, Richey PL, Miyata S, Yan SD, Stern D, Sayre LM, Monnier VM, Perry G., Proc Natl Acad Sci U S A 1994 Jun 7;91(12):5710-4 Institute of Pathology, Case Western Reserve University, Cleveland, OH 44106.