واکنش میلارد(Millard's reaction) یا قهوه ای شدن (Browning Reaction)

واکنش میلارد(Millard's reaction) یا قهوه ای شدن (Browning Reaction) واکنش میلارد (نام کاشف فرانسوی واکنش)یا قهوه ای شدن غیر آنزیمی در علوم تغذیه بسیار مهم می باشد و نتیجه آن می تواند مطلوب یا نامطلوب باشد. واکنش میلارد عبارتست از تخریب حرارتی پروتئین ها در حضور کربوهیدرات ها. این واکنش بیشتر میان پروتئین ها، اسیدهای آمینه و آمین ها با قندهای احیا کننده موجود در غذا، آلدئید ها و یا کتون ها به دلایلی مانند: جوشاندن، حرارت دادن و طولانی شدن مدت نگهداری پروتئین ها انجام می گیرد و در نهایت به ایجاد برخی مواد طعم دهنده در ماده غذایی و ترکیبات رنگی، عمدتا قوه ای رنگ منتهی می گردد، به همین دلیل به واکنش، قهوه ای شدن هم گفته می شود.در طی این واکنش بین گروه کربونیل بنیان قندی و گروه آمینی آزاد اسید آمینه ترکیب ایجاد شده و اسید آمینه غیر قابل استفاده می شود مثل ترکیب فروکتوز با لایزین که باعث غیر قابل استفاده شدن لایزین می شود. این واکنش در برخی مواد که رنگ و طعم ناشی از آن مهمتر و مطلوب می باشد مانند تشکیل پوسته نان مفید ولی در قوه ای شدن شیر استریلیزه شده و تبخیر شده ویا در کنجاله های بیش از حد حرارت دیده نامطلوب می باشد. تغییرات تغذیه ای ناشی از این واکنش شامل تغییر در متابولیسم پروتئین ها، اختلال در متابولیسم مواد معدنی، بروز مسمومیت، تولید مواد موتاژن(جهش زا) و کارسینوژن(سرطان زا) و تخریب اسید آسکوربیک می باشد. رنگ تیره علوفه ها و مواد سیلوئی که در معرض حرارت زیاد قرار گرفته اند به دلیل این نوع واکنش ها (واکنش میلارد) بین اسید آمینه و کربوهیدرات است. فاکتورهای تاثیرگذار در انجام واکنش میلارد: عوامل تاثیرگذار در سرعت واکنش میلارد، عبارتند از دمای بالا، رطوبت پایین و قلیائیت بالای محیط. این واکنش در میزان رطوبت 15 درصد حداکثر سرعت را دارد و در رطوبت بیش از حد متوقف می گردد. سرعت واکنش با بالا رفتن PH افزایش می یابد به طوری که سرعت واکنش در PH برابر 7 حدودا 10 برابر سرعت واکنش در PH برابر 3 است. با کاهش PH به سمت اسیدی از سرعت واکنش کاسته می شود. به طور کلی در بین قندها، پنتوزها نسبت به هگزوزها و هگزوزها نسبت به دی ساکاریدهای احیاء کننده با سهولت بیشتری در واکنش شرکت می کنند. ریبوز> گزیلوز> آرابینوز> مانوز> فروکتوز> گلوکز وجود آهن و مس میزان قهوه ای شدن را افزایش می دهند( آهن سه ظرفیتی > آهن دو ظرفیتی) مواد غذایی خشک و کنسانتره بیشتر در معرض این واکنش هستند. شاخص مهم برای انجام واکنش میلارد هیدروکسی متیل فوفورال است. رنگ قهوه ای تا سیاه ایجاد شده در واکنش میلارد ناشی از تشکیل ملانوئیدین ها می باشد. تاثیر واکنش میلارد در کاهش ارزش تغذیه ای پروتئین ها واکنش میلارد به چند طریق باعث کاهش ارزش تغذیه ای و کیفیت پروتئینی مواد غذایی می گردد. اول این که این واکنش بین اسید آمینه آزاد پروتئین ها و یک قند احیاء کننده مانند گلوکز موجود در مواد غذایی رخ می دهد، بنابراین اسید آمینه درگیر در این واکنش، ارزش تغذیه ای خود را از دست می دهد. در این میان اسید آمینه لیزین به دلیل دارا بودن گروه آمین آزاد به سهولت در این واکنش وارد شده و از دسترس خارج می شود. تاثیر بر هضم پروتئین ها در اثر ایجاد اتصال بین اسیدآمینه پروتئین و عامل احیاء کننده کربوهیدرات، قابلیت هضم پروتئین ها کاهش یافته و بدین ترتیب ارزش پروتئینی مواد غذایی کم می گردد. ترکیبات جدید حاصله قابل شناسایی برای آنزیم های هضمی نمی باشند. تاثیر بر آنزیم های پپتیداز : برخی از ترکیبات به دست آمده از واکنش میلارد از فعالیت آنزیم های پروتئولیتیک مانند آنزیم های پپسین، تریپسین و کربوکسی پپتیداز جلوگیری می کنند. بنابراین این واکنش نه تنها مستقیما با درگیر کردن برخی از پروتئین ها ارزش غذایی را کاهش می دهد، بلکه از هضم سایر پروتئین های موجود در غذا هم که وارد این واکنش نشده اند، جلوگیری می کند. تخریب اسید آسکوربیک در غذاهایی که مستعد واکنش میلارد می باشند، معمولا تخریب اسید آسکوربیک به طور کامل انجام می شود. اختلال در متابولیسم مواد معدنی پیگمان های قهوه ای پلیمریکی که طی واکنش میلارد تولید می شوند(ملانوئیدن ها) به صورت عوامل باند شونده با کاتیون های فلزی عمل می کنند که از این طریق بر زیست فراهمی مواد معدنی اثر می گذارند. نشان داده شده است که رژیم های حاوی فرآورده های میلارد باعث اختلال در جذب کلسیم و افزایش دفع ادراری آن شده اند. بنابراین مصرف مواد غذایی که دستخوش واکنش میلارد شده اند، جذب مواد معدنی در رژیم غذایی را کاهش می دهد. مسمومیت زایی فرآورده های میلارد متابولیت های حاصل از واکنش میلارد برای بدن سمی می باشند و عوارض متعددی را ممکن است سبب شوند، برای مثال کاهش وزن، نکروز کبدی، هپاتومگالی(بزرگ شدن کبد) و نفرومگالی(بزرگ شدن کلیه) در موش های تغذیه شده با غذاهای حاوی فرآورده های میلارد گزارش شده است. اثرات مفید واکنش میلارد در کنار تاثیرات مضر واکنش میلارد، خواص مفیدی هم برای آن ذکر شده است، که اکثرا کاربرد صنعتی دارند. برای مثال برخی از فرآورده های واکنش میلارد خاصیت آنتی اکسیدانی بسیار قوی دارند و مانع اکسیداسیون LDL در بدن می شوند و عامل موثری در جلوگیری از آرترواسکلروز و سایر بیماری های ناشی از استرس اکسیداتیو می باشند. هنگامی که اسید آمینه پرولین و آلانین در واکنش میلارد شرکت کننده، بیشترین خاصیت آنتی اکسیدانی ظاهر می شود. هنرستان کشاورزی امام رضا (ع) اسفراین...