علم غذا مرجع صنایع غذایی و تغذیه مرجع صنایع غذایی و تغذیه
وقوع واکنش‌های قهوه‌ای شدن در مواد غذايی مختلف از جمله گوشت، ماهی، ميوه و سبزی در زمان‌های پخت، فرآوری و نگهداری باعث کاهش ويژگی‌های حسی محصول، در نتيجه بروز تغييراتی در رنگ و عطر، طعم و خواص تغذيه‌ای آنها می‌گردد.
اين تغييرات معمولا باعث محدود شدن زمان ماندگاری محصولات غذايی می‌شود.
واکنش‌های قهوه‌ای شدن در مواد غذايی از نظر شيميايی به دو گروه تقسيم بندی می‌شوند :
– واکنش‌های قهوه‌ای شدن آنزيمی
– واکنش‌های قهوه‌ای شدن غيرآنزيمی
گروه اول يا واکنش‌های قهوه‌ای شدن آنزيمی، در محصولاتی چون زردآلو، سيب، هلو، گلابی، موز، انگور و سبزيجاتی مانند سيب‌زمينی، قارچ، کاهو و فرآورده‌های دريايی مانند ميگو رخ می‌دهد. ايجاد برش و پوست کندن و يا آسيب‌ديدگی و له‌شدگی اين محصولات باعث آزادشدن آنزيم پلی‌فنولاز موجود در بافت آنها می‌شود ، اين آنزيم در حضور اکسيژن باعث اکسيده‌شدن ترکيبات مونوفنولی مواد غذايی نامبرده و ايجاد ترکيبات جديدی به نام کينون‌ها می‌شود. کينون‌ها در نهايت باعث توليد پيگمان‌های رنگی قرمز و قهوه‌ای و رنگی‌شدن مواد غذايی می‌گردند.
يکي از راه‌های جلوگيری از بروز قهوه‌ای شدن آنزيمی در ميوه‌جات و سبزيجات جلوگيری از تماس اکسيژن با بافت آسيب ديده می‌باشد. برای مثال قرار دادن سيب‌زمينی پوست کنده در داخل آب، همچنين قرار دادن ميوه و سبزی در يخچال هم از بروز اين واکنش جلوگيری می‌کند. در صنعت هم از روش‌های مختلفی برای جلوگيری از اين واکنش استفاده می‌شود. مانند غيرفعال کردن آنزيم يا جلوگيری از تماس اکسيژن با محصول. البته وقوع اين واکنش در تهيه محصولاتی چون چای، قهوه و کاکائو مفيد و مطلوب می‌باشد، زيرا رنگ، عطر و طعم مطلوب برای فرآورده ايجاد می‌نمايد.
نوع ديگر واکنش‌های قهوه‌ای شدن، واکنش قهوه‌ای شدن غيرآنزيمی می‌باشد که به چندين روش ممکن است رخ بدهد :
الف) کارامليزاسيون يا پيروليز قندهای موجود در مواد غذايی در اثر حرارت بالا، که باعث بروز رنگ قهوه‌ای در ماده غذايی می‌شود و ترکيب رنگی حاصله همان کارامل شناخته‌شده می‌باشد که در صنايع غذايی به عنوان رنگ‌دهنده کاربرد دارد.
ب) نوع دوم واکنش قهوه‌ای شدن غيرآنزيمی ناشی از تجزيه گرمايی اسيداسکوربيک موجود در ماده غذايی می‌باشد که می‌تواند در حضور هوا و يا شرايط بی‌هوازی رخ بدهد. وقوع اين واکنش باعث تخريب کامل اين ويتامين ضروری می‌گردد.
ج) نوع سوم و مهمترين نوع واکنش قهوه‌ای شدن غيرآنزيمی واکنش ميلارد (نام کاشف فرانسوي واکنش ) می‌باشد. اين واکنش در طيف وسيعی از مواد غذايی مانند انواع نان و بيسکويت، کيک‌ها، مغزها و گوشت‌ها رخ می‌دهد و فرآورده‌های ناشی از آن وارد رژيم غذايی روزانه افراد جامعه می‌شود.
از زمان کشف واکنش قهوه‌ای شدن در سال 1912 توسط ميلارد، دانشمندان علوم غذايی بر روی مکانيسم‌های قهوه‌ای شدن، اثرات آن بر خواص ارگانولپتيکی، ظاهری، شيميايی و صنعتی غذاها تحقيقات بسياری را انجام داده‌اند، ولی اثرات آنها در تغذيه و سلامت انسان کمتر مورد توجه بوده است.
قهوه‌ای شدن غيرآنزيمی يا واکنش ميلارد در علم غذا بسيار مهم می‌باشد و نتيجه آن می‌تواند مطلوب يا نامطلوب باشد. اين واکنش بيشتر ميان پروتئين‌ها و قندهای احياکننده موجود در غذا انجام می‌گيرد و در نهايت به ايجاد ترکيبات رنگی و برخی مواد طعم‌زا در ماده غذايی منتهی می‌گردد. اين واکنش در برخی مواد که رنگ و طعم ناشی از آن مهم‌تر می‌باشد، مانند تشکيل پوسته نان مفيد، ولي در قهوه‌ای شدن شير استرليزه شده و تبخير شده نامطلوب می‌باشد. تغييرات تغذيه‌ای ناشی از اين واکنش شامل تغيير در متابولسيم پروتئين‌ها، اختلال در متابوليسم موادمعدنی، بروز مسموميت، توليد مواد موتاژن و کارسينوژن و تخريب اسيد اسکوربيک می‌باشد.
تاثير واکنش ميلارد در کاهش ارزش تغذيه‌ای پروتئين‌ها
واکنش ميلارد به چند طريق باعث کاهش ارزش تغذيه‌ای و کفايت پروتئينی مواد غذايی می‌گردد. اول اينکه اين واکنش بين اسيدآمينه آزاد پروتئين‌ها و يک قند احياء کننده مانند گلوکز موجود در مواد غذايی رخ می‌دهد، بنابراين اسيدآمينه درگير در اين واکنش، ارزش تغذيه‌ای خود را از دست می‌دهد. برای مثال ايجاد رنگ قهوه‌ای در پوسته نان نشان‌دهنده‌ی وقوع اين واکنش بين پروتئين گندم (گلوتن) با کربوهيدرات‌هايی مانند گلوکز می‌باشد. در اين ميان اسيدآمينه ليزين به دليل دارا بودن گروه آمين آزاد به سهولت در اين واکنش وارد شده و نابود می‌گردد. به طوری که ميزان نابودی اين اسيدآمينه طی پخت نان 25 درصد، در بيسکويت 61 درصد و در شير خشک حدود 40 درصد می‌باشد. از آنجايی که ليزين يک اسيدآمينه ضروری است و بعضی از مواد غذايی به طور طبيعی دچار کمبود آن می‌باشند، نابود شدن آن طی نگهداری يا فرايند کردن مواد غذايي به ويژه در طبقات اجتماعی آسيب‌پذير مسأله ساز می‌باشد.
تاثير بر هضم پروتئين‌ها
در اثر ايجاد اتصال بين اسيد آمينه پروتئين و عامل احياء کننده کربوهيدرات، قابليت هضم پروتئين‌ها کاهش يافته و بدين ترتيب ارزش پروتئينی مواد غذايی کم می‌گردد. ترکيبات جديد حاصله قابل شناسايی برای آنزيم‌های هضمی نمی‌باشند.
تاثير برآنزيم‌های پپتيداز
برخي از ترکيبات به دست آمده از واکنش ميلارد از فعاليت آنزيم‌های پروتئوليتيک مانند آنزيم‌های پپسين، تريپسين و کربوکسی پپتيداز جلوگيری می‌کنند. بنابراين اين واکنش نه تنها مستقيما با درگيرکردن برخی از پروتئين‌ها ارزش غذايی را کاهش می‌دهد، بلکه از هضم ساير پروتئين‌های موجود در غذا هم که وارد اين واکنش نشده‌اند، جلوگيری می‌کند.
تخريب اسيد اسکوربيک
در غذاهايي که مستعد واکنش ميلارد مي باشند، معمولا تخريب اسيد اسکوربيک به طور کامل انجام می‌شود.
اختلال در متابوليسم موادمعدنی
پيگمان‌های قهوه‌ای پليمريکی که طی واکنش ميلارد توليد می‌شوند ( ملانوئيدن‌ها ) ، به صورت عوامل باند شونده با کاتيون‌های فلزی عمل می‌کنند که از اين طريق بر فراهم زيستی موادمعدنی اثر می‌گذارند. نشان داده شده است که رژيم‌های حاوی فرآورده‌های ميلارد باعث اختلال در جذب کلسيم و افزايش دفع ادراری آن شده‌اند ، بنابراين مصرف مواد غذايی که دستخوش واکنش ميلارد شده‌اند، جذب موادمعدنی موجود در رژيم غذايی را کاهش می‌دهد.
مسموميت‌زايی فراورده‌های ميلارد
متابوليت‌های حاصل از واکنش ميلارد برای بدن سمی می‌باشند و عوارض متعددی را ممکن است سبب شوند، براي مثال کاهش وزن، نکروز کبدی، هپاتومگالی ( بزرگ‌شدن کبد ) و نفرومگالی (بزرگ شدن کليه ) در موش‌های تغذيه شده با غذاهای حاوی فرآورده‌های ميلارد گزارش شده است. تحقيقات در مورد اثر مسموميت‌زای آنها در مورد انسان در حال انجام می‌باشد.
موتاژن‌زايی و سرطان‌زايی فرآورده‌های ميلارد
فراورده‌های ناشی از واکنش ميلارد در سيستم‌های آزمايشگاهی باعث بروز سرطان و جهش‌های ژنتيکی شده است که موتاژن‌زايی فراورده‌های ميلارد مربوط به قسمت آلکيل ايميديازول اين فراورده‌ها و آمين‌های آروماتيک (که از طريق حرارت‌دادن آمينواسيدها توليد می‌شوند) می‌باشد.
تاثير متقابل واکنش ميلارد و اکسيداسيون چربی‌ها
واکنش ميلارد و پراکسيداسيون چربی‌ها دو واکنش مهم شيميايی می‌باشند و معمولا با هم تداخل دارند. ليپيدها به دليل توانايي اکسيد شدن در واکنش ميلارد تاثيرگذار هستند، همچنين فرآورده‌های ميلارد بر اکسيداسيون چربی موثرند. اين فرآورده‌ها در برخی حالات باعث تسريع اکسيداسيون و در مواقعی باعث کاهش سرعت آن می‌شوند.
اثرات مفيد واکنش ميلارد
در کنار تاثيرات مضر واکنش ميلارد خواص مفيدی هم برای آن ذکر شده است که اکثرا کاربرد صنعتی دارند، برای مثال برخی از فرآورده‌های واکنش ميلارد خاصيت آنتی‌اکسيدانی بسيار قوی دارند و مانع اکسيداسيون LDL در بدن می‌شوند و عامل موثری در جلوگيری از آترواسکلروز و ساير بيماری‌های ناشی از استرس اکسيداتيو می‌باشند. همچنين برخی از ترکيبات به دست آمده از اين واکنش باعث بهبود و تخفيف عوارض ناشی از هيلکوباکترپيلوری در مدل‌های تجربی شده است و می‌توان آنها را جايگزين درمان دارويی فعلي نمود.
