Reacción de Maillard

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La coloración marrón de la carne asada es generada por la reacción de Maillard.
Lomo Delmónico o Ribeye, el cual presenta en su término medio de cocción la reacción de Maillard.

Con el nombre de reacción de Maillard (técnicamente: glucosilación o glicación no enzimática de proteínas) se designa a un conjunto muy complejo de reacciones químicas que traen consigo la producción de melanoidinas coloreadas que van desde el amarillo claro hasta el café muy oscuro e incluso el negro, además de diferentes compuestos aromáticos. Para que las transformaciones tengan lugar, son necesarios un azúcar reductor (cetosa o aldosa) y un grupo amino libre, proveniente de un aminoácido o una proteína.[1] La reacción de Maillard puede ocurrir durante el calentamiento de los alimentos o durante el almacenamiento prolongado.[2] A esta reacción se debe el color marrón de la costra de la carne cocinada o del pan cocido 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.

Historia[editar]

Esta reacción la describió por primera vez el químico Louis-Camille Maillard en los comienzos del siglo XX. En 1912 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 de un grupo amino con un grupo carbonilo, por lo común un azúcar reductor. No fue sino hasta el año 1953 cuando el químico John E. Hodge describió el mecanismo de las complejas interacciones que se producen.[3] Todavía no se han desentrañado todos los aspectos de las reacciones de Maillard.

Condiciones de la reacción[editar]

La reacción de Maillard es notablemente compleja. Una sencilla ilustración de ello es que la reacción de glucosa con amoníaco arroja la formación más de quince compuestos, en tanto que la de glucosa con glicina da más de 24.[4]

Aunque las transformaciones de la reacción de Maillard pueden tener lugar en variadas condiciones, los siguientes factores la influyen:[1]

  • La reacción se acelera en condiciones de alcalinidad y alcanza un máximo de velocidad a pH 10.
  • Las temperaturas elevadas también la aceleran, pero su energía de activación es baja, por lo que también se observa a bajas temperaturas, aún en condiciones de refrigeración.
  • Los alimentos de humedad intermedia son los más propensos, pues una actividad acuosa menor de 0.6 no permite la movilidad de los reactantes, mientras que en una por encima de 0.9 el agua, por ser producto de la propia reacción, ejerce una acción inhibidora.
  • El tipo de aminoácido involucrado es decisivo, pues los aminoácidos serán más reactivos conforme aumente el tamaño de la cadena y tengan más de un grupo amino.
  • Los azúcares reductores que más favorecen la reacción de Maillard son, primero, las pentosas y, luego, las hexosas; asimismo, las aldosas actúan más fácilmente que las cetosas, y los monosacáridos son más eficientes que los disacáridos.
  • Finalmente, metales como el cobre y el hierro tienen un efecto catalizador.

Fases de la reacción[editar]

En la reacción de Maillard hay cuatro fases sucesivas, que se enumeran a continuación:

  1. No hay producción de color. En esta fase se produce la unión entre los azúcares y los aminoácidos. Posteriormente sucede una fase intermedia entre azúcares y proteínas, llamada transposición de Amadori,[5] punto de partida de las posteriores reacciones de dorado o tostado.
  2. Hay 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. Aquí 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 segunda fase.
  4. Esta última fase es la degradación de Strecker. En ella se forman los denominados aldehídos de Strecker que son compuestos con bajo peso molecular fácilmente detectables por el olfato.

La reacción de Maillard en los alimentos[editar]

La reacción de Maillard, uno de los mecanismos de 'pardeamiento no enzimático' de los alimentos, genera muchos de los colores, sabores y aromas existentes en los alimentos:

El compuesto 6-acetil-1,2,3,4-tetrahidropiridina (1) es el que causa el 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.[6]

Efectos negativos en alimentos[editar]

Empleo en la cocina[editar]

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, pues no da 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. Por ejemplo, el pato laqueado al estilo Pekín 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 soja, que acelera la aparición de un color dorado. Ya que los azúcares sencillos reaccionan más rápido, muchas salsas para barbacoa contienen algún ácido, como jugo de limón o vinagre. que rompen la sacarosa del azúcar común en fructosa y glucosa.

Efectos nocivos[editar]

La ingesta de un producto previamente glicosilado (lo cual sucede cuando los alimentos son sometidos a elevadas temperaturas o a radiaciones ionizantes en los procesos de esterilización, lo que acelera la glicosilación no enzimática de las proteínas mediante la reacción de Maillard) hace que este se comporte como una glucotoxina, favoreciendo el desarrollo de diabetes mellitus tipo II.

Referencias[editar]

  1. a b Badui Dergal, Salvador (1999). Química de los alimentos. Addison Wesley Longman: México.
  2. Barreiro Méndez, J.A., y Sandoval Briseño, A.J. (2006). Operaciones de conservación de alimentos por bajas temperaturas. Equinoccio: Caracas.
  3. Coultate, Tom (2009). RSC Publising, ed. Food: The chemistry of its components (quinta edición). Londres. pp. 30–33. ISBN 978-0-85404-111-4. 
  4. Nursten, Harry E. (2005) The Maillard Reaction: Chemistry, Biology And Implications. Royal Society of Chemistry: Londres.
  5. Hodge, J.E. (1955) The Amadori rearrangement. Adv. Carbohydrate Chem., 10, 169-205.
  6. 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. Dake J. Org. Chem.; 2005; 70(26) pp 10872 - 10874; (Note) DOI: 10.1021/jo051940a Abstract