PHẢN ỨNG MELANOIDIN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ MAY VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM
LỚP 041160 CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI : MÔN HÓA HỌC THỰC PHẨM

PHẢN ỨNG
MELANOIDIN
NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN
NGUYỄN THỊ NGỌC CẦM
NGUYỄN THỊ MỘNG LINH
NGUYỄN QUỐC NGHĨA
PHẠM VĂN THẠNH
HOÀNG THỊ THƠM
VI THÙY TRANG

1


I- ĐỊNH NGHĨA PHẢN ỨNG MELANOIDIN:
*

P

hản ứng Melanoidin là phản ứng giữa đường khử hoặc sản phẩm của sự phân
huỷ đường bởi nhiệt độ và các chất chứa nhóm amin, trước hết là các amit,
axit amin, các peptit và amoniac.
-Nói tóm gọn, các hợp phần tham gia phản ứng là protein và glucide.
*
Thực chất Melanoidin là hợp chất màu ở dạng polyme, sản phẩm của phản ứng
Maillard-một phản ứng tạo màu nâu phi enzym mà bản chất là phản ứng melanoidin.

*
-Điều kiện để phản ứng xảy ra được là chất tham gia phản ứng phải có nhóm
cacbonyl
C = O.
-Phản ứng xảy ra trong cả môi trường kiềm và acid.
-Phản ứng bắt đầu ở nhiệt độ 30o C, tăng nhanh khi nhiệt độ bằng 60o C. Khi nhiệt độ
khoảng từ 100o C đến 120o C thì phản ứng xảy ra rất nhanh.

II-

CƠ CHẾ PHẢN ỨNG ( CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PHẢN
ỨNG TẠO MELANOIDIN ):

Theo Hodge, phản ứng tạo Melanoidin bao gồm một loạt các phản ứng xảy ra song
song hoặc nối tiếp.
-Dựa vào mức độ về màu sắc của các sản phẩm thì có thể chia thành 3 giai đoạn kế
tiếp nhau
+ Giai đoạn đầu: Bao gồm 2 phản ứng là phản ứng ngưng tụ cacbonylamin vàphản
ứng chuyển vò Amadori.
Sản phẩm của giai đoạn này không màu và không hấp thụ ánh sáng cực tím.
+ Giai đoạn thứ hai(giai đoạn trung gian):gồm các phản ứng khử H 2O của đường,phản
ứng phân huỷ đường và các hợp chất amin.
Sản phẩm của giai đoạn này không màu hoặc có màu vàng và hấp thụ mạnh ánh
sáng cực tím.
+ Giai đoạn cuối cùng: gồm các phản ứng ngưng tụ aldol, phản ứng trùng hợp hóa
aldehitamin và tạo thành hợp chất dò vòng chứa Nitơ.
-Thực tế trong hỗn hợp phản ứng có chứa đồng thời tất cả các sản phẩm, nhưng tỉ lệ
của sản phẩm này hay sản phẩm khác chiếm ưu thế là phụ thuộc mức độ tiến hành
của phản ứng.

2


1)Giai đoạn đầu của phản ứng tạo melanoidin:
a)Phản ứng ngưng tụ cacbonylamin:
Giai đoạn đầu tiên của sự tạo thành melanoidin là sự ngưng tụ đường với axit
amin.
+ Trong điều kiện nhiệt độ sinh lý thì tạo thành bazơ schiff hoặc glucozit (Bazơ
schiff là một hợp chất hữu cơ có nhóm – HC = N - )
O

H

N

R

C

H

H

C

C

OH

H

C

OH

HO

C

H

H

C

OH

H

C

OH

HO C

H

H

C

OH

H

C

OH

+ H2N-R

-H2O
+H2O

CH2OH

CH2OH

Glucoza

bazơ schiff

NH

R

H

C

H

C

OH

HO

C

H

H

C

OH

H

C

O

CH2OH
N-glucozit

3

Trong điều kiện sản xuất khi ở nhiệt độ cao, phản ứng được bắt đầu không phải từ
N-glucozit mà từ sacaroamin( đường amin) theo sơ đồ:
O
1

H

2

OH

C

H

C

+

H

H

COOH

N

C

'

R

R”

H

O
H

1

H

COOH

H

2

N

C

C
C
'

R

R“

H

-Phức đường amin được tạo thành không màu và không có tính chất nào của
melanoidin cả .
-Phản ứng này có thể tiến hành ở chỗ lạnh và qua một vài giờ thì đạt cân
bằng.Nhưng tốc độ phản ứng có thể tăng rất nhanh khi đun nóng hỗn hợp phản
ứng.
b)Phản ứng chuyển vò Amadori:
-Khi ở nhiệt độ cao thì phức đường amin bò đồng phân hoá hay còn gọi là bò
chuyển vò nội phân Amadori.Kết quả là giữa nguyên tử cacbon thứ nhất và thứ hai
phát sinh ra nối kép và tạo thành 1- amin – 1 – dezoxy – 2 – xetoza:
O

H

1

C

H

H

C OOH

2

C

H

N

C

'

R

R”

O
’

R

C

1

COOH
CH2

2

NH

CH

R

1- amin – 1 – dezoxy – 2 - xetoza

Phức đường amin
OH

COOH
4

”


’

R

C

CH

NH

CH

R”

Dạng enol của 1 – amin – 1 – dezoxy – 2- xetoza
-Sản phẩm của sự chuyển vò Amadori là hợp chất có khả năng phản ứng và là chất

khởi đầu để tạo thành polime có màu sẫm gọi là melanoidin.
2) Giai đoạn trung gian của phản ứng melanoidin:
Ở giai đoạn này xảy ra sự khử H2O của 1- amin – 1 – dezoxy – 2 – xetoza tạo
thành các sản phẩm phân ly khác nhau.
-Phụ thuộc vào điều kiện của môi trường và nhiệt độ mà giai đoạn này có thể tiến
hành bằng một vài con đường:
+ Khử H2O của dezoxyxetoza tạo thành furfurol hoặc hydroxymetylfurfurol
+ Khử H2O của dezoxyxetoza tạo thành reducton mạch hở
+ Phân huỷ hợp phần đường để tạo thành andehit, axeton, diaxetyl
+ Tạo thành ozon
* Tạo thành furfurol và ozon:
-Nếu cấu tử đầu tiên của sự tạo thành melanoidin là glucoza, thì sản phẩm chuyển
vò Amadori khi đun nóng sẽ chuyển sang dạng furan và sau đó thành bazơ schiff
của hydroxymetylfurfurol
NH
H

HO
H
H

R

C
C

OH

C

H

C
C

OH

H2O

HOCH
HOH2C

OH

CH2OH
1 – amin – 1 – dezoxy – 2 xetoza

CHOH

C

C = CH

NH

R

O
H
dạng furan của dezoxyfructoza

H2O

5


HOH2C

CH

CH

C

C

CH = NR

O
bazo schiff của hydroxymetyl furfurol
-Nếu đường khởi đầu không phải là hexoza mà là pentoza thì tạo thành bazơ schiff
của furfurol
-Sau này khi bò thủy phân, bazo schiff của hydroxymetylfurfurol hoặc của furfurol
có thể bò phân hủy để tạo thành hydroxymetylfurfurol hoặc furfurol và axitamin tự
do theo sơ đồ:

HOH2C

CH

CH

C

C

CH = N

R + H2O

O

HC
HOH2C

C

CH

O

C

C

O

+

R

NH2

H
Hydroxymetylfurfurol

axit amin

-Đôi khi bazơ schiff của hydroxymetylfurol và của furfurol cũng có thể ngưng tụ để
tạo thành melanoidin chứa nitơ. Trong môi trường axit hoặc trung tính và ở nhiệt
độ cao thì furfurol và các dẫn xuất của nó sẽ tạo thành trước tiên.
-Reinol, Anst và Inglend đã tìm thấy một con đường khử nước khác của
dezoxyxetoza:
Ban đầu dezoxyxetoza phản ứng với phân tử glucoza để tạo thành difuranozamin.
Sau đó difuranozamin bò phân hủy để tạo thành 3- dezoxyglucozon, các ozon
không no dạng cis và trans:

OH

OH

OH

6


H

C

H

C = O

C

H

C

H

C = O

CH2
H

C

O
OH
H

C

H

C

H

C
C= O

O

H

C
C

C

H

O
H

C

CH2OH
CH2OH
CH2OH
3 – dezoxyglucozon
glucozon không no dạng cis
glucozon không no
dạng trans
-Hydroxymetylfrufurol cũng có thể được tạo thành. Các tác giả này cho rằng các
sản phẩm vừa kể trên là những chất tiền thân cơ bản của các polyme có màu nâu
sẫm.

* Tạo thành reducton có sáu cacbon:
-Các aminodexyxetoza được tạo thành khi chuyển vò Amadori, có thể bò khử đi hai
phân tử H2O để tạo thành các reducton có sáu cacbon.
-Reducton là những hợp chất hữu cơ có tính chất chung là khử mạnh do có nhóm
endiol:
C
C
OH OH
-Theo thường lệ, nhóm ediol của reducton được liên kết với gốc aldehit hoặc gốc
axit. Ví dụ:
O
CH = C
C
OH
OH
H
-Do đó những hợp chất này rất nhạy với phản ứng oxy hóa và khử. Chẳng hạn,
reducton đơn giản nhất là triozoreducton:
O
O
CH2

C

OH

O

C

hydroxymetylglioxal

CH = C
H

OH

OH

C
H

reducton hay là enolaldehit của axit tartric

7


-Sự tổ hợp nhóm endiol với nhóm cacbonyl làm cho các chất này có khả năng
nhạy cảm đặc biệt đối với các phản ứng oxy hoá và khử.
-Khả năng phản ứng của reducton có thể đến sự hủy hidro để chuyển nhóm endiol
thành nhóm cacbonyl:
R

C = C
OH OH
reducton

R1

2H

R

C
C R1
O
O
dehydroreducton

-Các reducton này cũng dễ dàng kết hợp với oxy và đó chính là điều rất quan
trọng cho sự bền vững của cơvat.
O
-Reducton không khử nước Feilling nhưng lại dễ dàng khử iot và C
2,6-diclophenolindophenol
-Axit dehydroascobic có thể coi là một ví dụ
C = O
của reducton sáu cacbon:
O
C =O

Axit dehydroascobic

H

C

HO

C

H

CH2OH
-Không phải chỉ riêng reducton mà các dạng dehydro của chúng cũng tham gia
vào việc tạo nên màu nâu.
* Phân hủy đường:
-Một trong những giai đoạn trung gian của phản ứng tạo melanoidin là sự phân
huỷ cấu tử đường của sản phẩm chuyển vò amadori để tạo thành các sản phẩm
khác nhau: triozonreducton , andehit piruvic, axeton, axetoin, diaxetyl.
-Một số chất tạo thành khi phân huỷ đường có mùi và vò dễ chòu, do đó quyết đònh
chất lượng của sản phẩm.
* Phân hủy các hợp chất amin:
-Trong quá trình tạo nên melanoidin thì CO2 , andehit và NH3 là những sản phẩm
của phản ứng khi ở nhiệt độ cao.Nguyên do của hiện tượng này là sự phân huỷ
strecker theo những hướng khác nhau:
♦Sản phẩm của sự chuyển vò Amadori có thể kết hợp với các axit amin để thoát
ra CO2 và H2O:

8


COOH
R CH
Axit amin

O

NH2 +

R

9

COOH

C
CH2
NH
CH
aminodezoxyxetoza

H
R

C

N = C
’

H

R

H

H

H

C

N

C

H

R

- CO2
-H2O

”

R”

COOH

Bazơ schiff
H
R

C

H
= N

C

H

H

C

COOH

N

C

R”

R’ H
H
-Bazơ schiff được tạo thành bò thuỷ phân thành andehit và hợp chất amin. Chính
hợp chất amin này sẽ cho các sản phẩm chứa Nitơ và có màu nâu sau này. Còn
andehit được tạo thành trong phản ứng này, so với axit amin đã tham gia tương tác
với aminodezoxyxetoza thì có ít hơn một cacbon.
H
C
R
N
NH2
R’

C

H

H

C

H

N

H

C

COOH

”

R

H
Bazơ schiff

H2O

R

C= O
H

+

R’

C

H

H

C

H

N

H

C

COOH

”

R

andehit

H

hợp chất amin

9


♦Giữa furfurol hoặc hydroxymetylfurfurol và axit amin có thể xảy ra sự tương tác
oxy hoá:
HC

CH

HC

C

+O2

C = O

HC

CH

HC

CH

O

C =O

O

H

OO

furfurol
R
CH

NH2 +

axit peroxyfurfurolic

HC

CH

HC

C

R
C= O

CH

C = NH + HC

O

C

C = O + H 2O

O

COOH

OOH

Axit amin

HC

COOH

axit peroxyfurfurolic

R

OH

axit imin

axit furfurolic

R

C = NH

+

H2O

C = O +

COOH

CO2

+ NH3

COOH

Axit imin

andehit

-Kết quả là từ axit amin tạo thành andehit có ít hơn một nguyên tử cacbon.
♦ Andehit cũng có thể được tạo thành do kết quả của sự chuyển amin giữa axit
amin với reducton:
R
CH

R
NH2 + R

COOH
Axit amin

C

C

O

O

reducton

R'

C= O + R
H
andehit

CH
NH2

C

R9 + CO2

O

aminoreducton

10


-Do sự chuyển amin mà dẫn đến hình thành nên andehit là phản ứng chủ yếu nên

nitơ tham gia vào polyme màu nâu.
-Phần lớn CO2 thoát ra trong quá trình tạo melanoidin đều do axit amin bò phân
huỷ strecker.
-Các andehit tạo thành đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành hương vò của
sản phẩm thực phẩm khi chế biến nhiệt. Mỗi amino axit kết hợp với một loại
đường sẽ cho một mùi hương riêng biệt, tuỳ thuộc vào sự tạo thành một loại
andehit nhất đònh.
3) Giai đoạn cuối cùng của phản ứng tạo melanoidin:
-Giai đoạn này bao gồm rất nhiều phản ứng phức tạp. Có thể chia thành 2 kiểu
phản ứng:
+ Phản ứng ngưng tụ aldol với sự tạo thành polyme màu nâu không chứa nitơ.
+ Phản ứng trùng hợp hoá andehitamin với sự tạo thành các hợp chất nitơ dò vòng.
♦Ngưng tụ aldol:
Ví dụ như sự ngưng tụ andehit axetic:
CH3

C = O + HCH2

C = O

H

H

Andehit axetic

CH3

CH
OH

andehit axetic

CH2

C = O
H

aldol

-Khi đó, nguyên tử hidro của nhóm metyl của một phân tử andehit này được liên
kết với nguyên tử oxy của nhóm cacbonyl của phân tử andehit thứ hai.
♦Sự trùng hợp hoá:
-Sự trùng hợp hoá và oxy hoá đồng thời các andehit aminoaxetic dẫn đến sự tạo
thành pirazin:
NH2
CH2
CHO

CHO

N
CH

+

CH2
NH2

+ O2

CH

CH

CH

+ 3 H2O

N

Andehit aminoaxetic
pirazin
-Pirazin có mùi dễ chòu nhưng yếu, hoà tan trong nước.
-Khi trùng hợp hoá dehydroreducton với amoniac và andehit sẽ tạo thành hợp chất
phức tạp có chứa vòng imidazol:
11


R

C = O

NH3

R’

C = O + OHC

R

”

R

C

N

R’

C

C

NH3

R”

+

3 H2O

NH
Imidazon dẫn xuất

-Ngoài những hợp chất trên, do kết qủa của phản ứng ngưng tụ andehit, piridin và
pirol cũng có thể được tạo thành.
-Sự ngưng tụ aldol chỉ tiến hành được khi caramen hoá dung dòch đường thuần khiết.
Khi có mặt các hợp chất amin mặc dầu chỉ là vết cũng xảy ra đồng thời cả hai kiểu

phản ứng.
-Giai đoạn cuối cùng của phản ứng melanoidin sẽ tạo nên đầu tiên là các polyme
không no hoà tan được trong H2O, sau đến là các polyme không no và không hoà tan
được trong H2O, nhưng đều có màu sậm và cùng có tên gọi chung là melanoidin.
Một số cấu trúc monome của melanoidin:
HC

CH

C

H
C

C

O

C
H
O

HC

n

CH

C

HC
C

N

CH

C
C = C

H
C

N

C
C
H

R

OH OH

R

O

n

-Khả năng hoà tan của melanoidin phụ thuộc vào nhiệt độ phản ứng

-Khi nhiệt độ cao thì phản ứng xảy ra mãnh liệt hơn nhưng melanoidin tạo thành có
hương thơm kém hơn và ít hoà tan trong H2O hơn.

12


III-CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHẢN ỨNG MELANOIDIN:
1)
nh hưởng của axit amin và đường:
-Cường độ sẫm màu của melanoidin tạo thành phụ thuộc nhiều vào bản chất của
axit amin và đường.
a) Sự phụ vào axit amin:

-Ta thấy trong giai đoạn trung gian khi tạo thành furfurol và oxymetylfurfurol có
kèm theo sự tái tạo axit amin vốn đã tham gia tương tác với đường từ phản ứng đầu
tiên.Như vậy có thể xem axit amin như là một chất xúc tác trong giai đoạn đầu.
Một phần axit amin tham gia sự tạo thành andehit và NH 3 , NH3 tương tác với đường
và tạo thành melanoidin.
* Các axit amin tham gia phản ứng khác nhau phụ thuộc vào nhiệt độ , pH và lượng
nước, chẳng hạn:
+Khả năng phản ứng và cho màu mạnh hơn cả là glicocol, alanin, asparagin.Trái
lại Xistin và tirozin cho sản phẩm màu rất yếu.
+Valin và lơxin cho mùi rất mạnh.
+Glicocol cho màu rất đậm, mùi của bia và vò hơi chua.
+Phenylalanin pản ứng rất chậm , tạo thành sản phẩm có màu nâu sẫm và có
mùi thơm hoa hồng.
+Lơxin cho sản phẩm có màu không đáng kể , nhưng có mùi bánh mì rõ rệt.
+Axit glutamic có hoạt độ cao nhưng cho sản phẩm có màu nhạt.
* Khả năng tham gia phản ứng của axit amin phụ thuộc rất mạnh vào độ dài của
mạch cacbon và vò trí của nhóm amin so với nhóm cacbonyl. Nhóm amin càng xa

nhóm cacbonyl thì tham gia phản ứng càng mạnh mẽ.Chính vì vậy α - axitamin hoạt
động kém hơn β - axitamin.
* Protein, peptit, amin , amon và một số chất chứa Nitơ khác cũng có khả năng
phản ứng với đường khử tạo thành chất có màu sẫm. Các protein phản ứng được với
đường là do các nhóm –NH2 tự do quyết đònh.
-Nhóm -NH2 trong protein càng nhiều thì khả năng tạo melanoidin càng mạnh.:
-Glucoza phản ứng mãnh liệt hơn cả, tiếp theo là đến galactoza và lactoza.
-Fructoza phản
b) Sự phụ thuộc vào đường khử:
*Cường độ phản ứng melanoidin phụ thuộc vào bản chất đường khử ứng nhanh hơn
glucoza.
-Pentoza(arabinoza, xiloza) có hoạt động cao nhất.
-Khả năng phản ứng của maltoza tương tự như glucoza.

13


-Sacaroza không phản ứng với axit amin vì không có nhóm cacbonyl.
*Cường độ phản ứng còn phụ thuộc vào nồng độ đường:
-Tỷ lệ giữa axit amin và đường thích hợp nhất là ½ hoặc 1/3.
-Việc tăng hợp phần đường sẽ làm cho melanoidin tạo được có dạng hoà tan ngay
cả khi nồng độ rất cao.
-Mặc dầu vậy, thực tế phản ứng có thể tiến hành ngay cả khi nồng độ axitamin
không đáng kể và tỷ lệ axit amin/đường rất bé:1/40, thậm chí 1/300
2) nh hưởng của H2O:
-Để phản ứng Maillard tiến hành cực đại thì xung quanh mỗi phân tử protein phải
tạo nên lớp đơn phân glucoza và lớp đơn phân H2O. Như vậy , sự có mặt của H2O là
điều kiện cần thiết để tiến hành phản ứng.
-Nồng độ chất tác dụng càng cao, nồng độ H2O càng ít thì tạo thành melanoidin
càng mạnh.Khi hàm lượng nước là 30% so với trọng lượng hợp chất thì phản ứng

xảy ra thuận lợi.Khi hàm lượng nước là 90% thì phản ứng hầu như không phát sinh.
3) nh hưởng của nhiệt độ:
Nhiệt độ có ảnh hưởng quan trọng đến sự tạo thành màu .
-Ở 0o C và dưới 0o C, phản ứng melanoidin không xảy ra.
Cùng với sự tăng nhiệt độ, vận tốc phản ứng tăng lên mạnh mẽ(khoảng ở 60 o C thì
vận tốc phản ứng bắt đầu tăng nhanh).
-Ở các nhiệt độ khác nhau, các sản phẩm tạo thành khác nhau.
+Khi nhiệt độ từ 95o C đến 100o C ,phản ứng sẽ cho ra các sản phẩm có tính chất
cảm quan tốt hơn cả.
+Nhiệt độ quá cao thì melanoidin tạo thành sẽ có vò đắng và mùi khét.
+Ở nhiệt độ trên 160o C, melanoidin tạo thành không tan trong nước.
+Lượng chất màu sẽ đạt cực đại ở nhiệt độ 190o C.
4) nh hưởng của pH:
Phản ứng Maillard có thể tiến hành trong một khoảng pH khá rộng.Nhưng trong môi
trường kiềm phản ứng xảy ra nhanh hơn.
-Trong môi trường axit (pH< 3) , quá trình tạo melanoidin thể hiện rất yếu và chủ
yếu là sự phân huỷ đường.
-Tuy nhiên khi nhiệt độ tăng cao thì thì phản ứng có thề xảy ra ngay cả trong môi
trường có pH = 2.

14


5) Chất kìm hãm và chất tăng tốc phản ứng melanoidin
a) Chất kìm hãm:
-Chất kìm hãm phản ứng melanoidin thường là những chất phản ứng được với
nhóm cacbonyl như: dimedon( dimetyldihydrorezorxin), hydroxylamin, bisunfit.
Những chất này sẽ kết hợp với các chất khác nhau phát sinh ở giai đoạn trung
gian,
do đó làm ngừng các quá trình tiếp theo của phản ứng.

* Khí sunfurơ , axit sunfurơ hoặc muối của nó(natri bisunfit hoặc kalibisunfit) là
những chất kìm hãm rất mạnh mẽ phản ứng tạo màu melanoidin.
-Tác dụng kìm hãm của axit sunfurơ có liên quan với các reducton:
CHO

CHO

CHO

CO

COH

CO

CH2

CH

CHOH
CHOH

CHOH
CHOH

CH2OH

CH2OH

H2SO3

CH2
CHSO3H
CHOH
CH2OH
3,4-didezoxy - sulfonexozon

CHO
CO
CH
CH
CHOH
CH2OH
-Các dẫn xuất của axit sunfuric là những hợp chất rất bền vững, thậm chí bằng
phương pháp thuỷ phân người ta vẫn không thu lại được SO 2 khi chưng cất.
Do đó các sản phẩm trung gian tương tự của phản ứng melanoidin đều không được
chuyển hoá thành các hợp chất màu cuối cùng.

15


-Ngoài ra, khi kết hợp nhóm rượu bậc 2 ở glucozon không no dạng trans, axit
sunfurơ còn gạt bỏ khả năng vòng hoá sau này của glucozon( khi tương tác với
amoniac).
-Axit ascobic còn có tác dụng kìm hãm sự sẫm màu trong các sản phẩm nước trái
cây như nước chanh, nước nho, nước táo….
* Chất kìm hãm phản ứng melanoidin tốt nhất là dimedon.Nó có khả năng liên kết
với các furfurol và các andehit do đó làm ngừng sự tạo thành melanoidin.
-Trong những điều kiện nhất đònh có thể kết tủa hoàn toàn furfurol bằng cách tạo ra
sản phẩm ngưng tụ furfuroldimedon

* Các chất oxy hoá như :KMNO4 , H2O2 , quinhidron và các chất khử :H2SO3, natri
hiposunfit, hydroquinon, hydro mới sinh đều kìm hãm phản ứng tạo melanoidin
nhưng với các cường độ khác nhau.
* Gần đây , người ta còn dùng este của axit pirocacbonic làm chất kìm hãm phản
ứng melanoidin. Este đó có cấu tạo như sau:
R1

O

C

O

C

O

R2

O
O
R1,R2 có thể là các gốc ankyl, aryl hoặc các gốc dò vòng (furfuryl)
-Ngoài ra, người ta còn dùng các anhydrit cacbonic của các α - hydroxyaxit và
pirocacbonat vì chúng tương tác với nhóm amin tự do làm cho các amin không còn
khả năng phản ứng với các nhóm cacbonyl của đường.
O

O= C

O

C= O

C

O

H

C

O

H

C

O

C=O
H

C

O

C= O
CH3
Trường hợp dùng axit lactic

O = C

O

trường hợp dùng axit tartric

b) Chất tăng tốc phản ứng :
16


-Các chất tăng tốc phản ứng gồm có axit lactic và phosphat.
Muối của axit lactic làm tăng tốc phản ứng này rất mạnh.
Dung dòch đệm phosphat không những làm tăng nhanh vận tốc phản ứng giữa axit
amin và glucoza mà còn làm tăng phản ứng nâu hoá dung dòch glucoza tinh khiết.

17


IV – TÍNH PHỔ BIẾN CỦA PHẢN ỨNG MELANOIDIN TRONG
CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN THỰC PHẨM:

V

ì phản ứng giữa axit amin và đường xảy ra trong điều kiện rất dễ dàng nên
phản ứng này rất phổ biến trong quá trình sản xuất và bảo quản các loại
thực phẩm.
Tuỳ theo yêu cầu về tính chất cảm quan của từng sản phẩm cũng như những ảnh
hưởng về mặt dinh dưỡng của phản ứng này mà người ta hoặc tạo điều kiện để
tăng cường phản ứng đến mức tối đa hoặc kìm hãm phản ứng đến mức tối thiểu.
1) Trong sản xuất bánh mì:

-Màu sắc của vỏ bánh mì hầu như do phản ứng này quyết đònh.
-Trong bánh mì, glucoza, fructoza, maltoza, lactoza là những đường khử phổ
biến.Trong khi đó, bột mì chứa hầu hết những axit amin phổ biến.
Trong ủ bột, nhờ xảy ra quá trình lên men làm tăng thêm hàm lượng của các axit
amin như lysin , alanin, prolin, cystein….
Trong quá trình nướng, hơi H2O toả lên trên bề mặt bánh mì làm nhiệt độ tăng cao
và xúc tác cho phản ứng maillard diễn ra, làm hình thành màu vàng nâu bắt mắt
của vỏ bánh mì.

Chính vì vậy, cần tạo điều kiện cho phản ứng này xảy ra tối đa trong sản xuất
bánh mì.

18


2)Trong sản xuất bia:

Màu sắc và hương vò của bia phần lớn do malt quyết
đònh.Do vậy các biện pháp kó thuật trong sản xuất
malt đều nhằm điều hoà phản ứng melanoidin. Chẳng
han:
-Để thu được malt vàng,người ta cho mọc mầm trong
một thời gian ngắn, làm mất nước nhanh để thu được
ít axit amin và đường, làm khó khăn cho phản ứng
cacboylamin .Ngoài ra cần hạn chế thời gian đun sôi
dung dòch lên men.
-Để sản xuất malt đen thì nhiệt độ sấy phải cao hơn và thời gian sấy phải lâu hơn.
-Malt sấy ở nhiệt độ quá thấp sẽ ảnh hưởng xấu đến vò của bia.
-Nếu sấy malt ở nhiệt độ quá cao, bia sẽ có vò khét.
3)Trong sản xuất rượu:

-Phản ứng melanoidin sẽ gây tổn thất tinh bột và đường.Đồng thời, melanoidin t
ạo thành có tác dụng kìm hãm hoạt động của emzym.
Do vậy, cần kìm hãm phản ứng này một cách triệt để.
-Biện pháp: Nấu nguyên liệu với một lượng lớn H2O để khắc phục ảnh hưởng xấu
của phản ứng này, đồng thời giảm tổn thất đường và tăng hiệu suất rượu.
4) Trong sản xuất thuốc lá:
-Quá trình sấy, trước khi lên men và lên men là do phản ứng Maillard quyết đònh.
-Thuốc lá thường bò ẩm hoá do phản ứng melanoidin xảy ra thường có kèm theo
sự thoát hơi H2O, đặc biệt, khi tỉ lệ axit amin/đường là ½ thì lượng ẩm thoát ra cực
đại.
Việc thay đổi tỉ lệ này sẽ làm giảm ẩm độ của môi trường, do đó tạo điều kiện
thuận lợi cho phản ứng và tăng cường màu sẫm.
5) Trong sản xuất bánh kẹo:

Maillard là một trong những phản ứng
rất quan trọng tạo màu và mùi cho
bánh kẹo.
-Đường trong sản xuất bánh kẹo
thường là: xiloza,fructoza, sacaroza,
tinh bột bắp, maltodextrin…
19


-Nguồn protein để sản xuất bánh kẹo: sữa, kem , bơ,
cacao, trái cây( cung cấp những amino axit tự do),
gelatin, lecithin….
Đó là 2 nguồn nguyên liệu chính của phản ứng tạo
màu melanoidin
-Màu sắc và mùi vò của bánh kẹo trong quá trình sản
xuất phụ thuộc vaò nhiều yếu tố:loại đường khử, loại

axit amin, tỷ lệ các chất phản ứng, nhiệt độ ( thông
thường nhiệt độ cao hơn 100o C, có thể lên đến 160o
C ), độ pH, thời gian chế biến.
6) Trong sản xuất đường:
-Nước mía ép là dung dòch chứa nhiều thành phần gồm đường sacaroza, đường
khử, axit hữu cơ và chất màu.
-Trong quá trình chế biến ( đặc biệt là quá trình cô đặc ), phản ứng melanoidin
xảy ra làm cho dung dòch mía đường bò sẫm màu.Do vậy, việc khử các chất màu
đó để tạo độ tinh khiết cho đường là vấn đề mà ngành sản xuất mía đường cần
giải quyết.
7) Chế biến, bảo quản rau quả:

Do phản ứng giữa đường nghòch đảo và các axit
amin hoặc muối amon mà tất cả xiro và nước quả
cô đặc đều bò sẫm màu khi bảo quản, nhất là ở
nhiệt độ cao, dẫn đến mất màu sắc tự nhiên cũng
như hương thơm của các loại nước quả.
Cho nên cần hạn chế tối đa phản ứng này.
8)Trong sản xuất phomai:
Những sản phẩm của phản ứng Maillard trong quá trình chế biến phomai có thể
gây ức chế hoạt tính enzym của tripsin trong phomai,đồng thời có thể ngăn cản
hoặc làm giảm sự tạo thành những độc tố gây ngộ độc.
Chẳng han, những sản phẩm cuối của phản ứng Maillard tạo ra từ glucoza và
glycin có thể ức chế sự phát triển của vikhuẩn Aeromonas hydrophila, tuy nhiên
không cản trở được sự phát triển của những vi khuẩn gây hại khác như
Staphylococcus aureus và Listeria Salmonella.

20

9) nh hưởng dinh dưỡng của phản ứng Maillard:
Trong quá trình chế biến, phản ứng Maillard cóthể làm giảm thành phần dinh
dưỡng của thực phẩm và đôi khi tạo ra những hợp chất độc hại
-Làm giảm thành phần dinh dưỡng của thực phẩm:
Trong quá trình hình thành những sản phẩm của sự chuyển vò Amadori và những
chất trung gian khác, sự giảm lượng axit amin và đường khử dẫn đến việc mất
một số chất dinh dưỡng như: Lysin, Thiamin, Arginin, Histidin…
Dưới đây là một số chỉ số cụ thể

LƯNG THIAMIN MẤT TRONG QUÁ TRÌNH NƯỚNG

Thòt bò
Thòt heo
Thòt cừu
Bánh mì
Bánh bông lan

40%-60%
30% - 40%
40%-50%
15%
23% -30%

21


LƯNG LYSIN BỊ MẤT TRONG SỮA

Sữa tươi tiệt trùng UHT
ở 140o C

Sữa đặc có đường
Sữa bột

2%
8% -12%
10%

Vì vậy cần tìm cách làm giảm sự thất thoát lysin cũng như một số chất dinh dưỡng
khác trong quá trình chế biến sữa bột vì sữa bột là một trong những thức ăn chính
của trẻ nhỏ.
- Những nghiên cứu gần đây còn cho thấy những sản phẩm thòt trong quá trình
chế biến có thể tạo ra những hợp chất dò vòng độc hại có khả năng gây ung
thư.
10) Hoạt chất chống oxy hoá của melanoidin:
-Những chất tạo thành trong phản ứng tạo melanoidin cho thâý có hoạt tính chống
oxy hoá,đặc biệt là sự oxy hoá lipid.
Càng có sự tập trung những sản phẩm của phản ứng melanoidin thì những sản
phẩm oxy hoá lipid càng giảm.
Chẳng hạn, trong cà phê bột : Chất melanoidin được tạo thành trong quá trình sấy
cà phê làm cho cà phê bột có tính chống oxy hoá.
-Tuỳ thuộc vào loại đường khử và axit amin mà hợp chất tạo thành có hoạt tính
oxy hoá khác nhau như bảng dưới đây

22


Tóm lại , một số thực phẩm chứa melanoidin có khả năng chống oxy hoá.

23