наличие каких аминокислот ускоряет протекание реакции майяра
ГК «Униконс»
Продвижение и реализация комплексных пищевых добавок, антисептиков и др. продукции.
«Антисептики Септоцил»
Септоцил. Бытовая химия, антисептики.
«Петритест»
Микробиологические экспресс-тесты. Первые результаты уже через 4 часа.
«АльтерСтарт»
Закваски, стартовые культуры. Изготовление любых заквасок для любых целей.
ГЛАВА 6 РЕАКЦИЯ МАЙЯРА. МЕХАНИЗМЫ И ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ. 6.1. Реакция Майяра
В отличие от большинства животных, питающихся только свежей пищей, в человеческом сообществе основой питания являются пищевые продукты, произведенные задолго до их потребления. Поэтому не удивительно, что проблема сохранения пищевых продуктов всегда была актуальной. Использование огня в истории человечества связано с появлением разнообразных методов, позволивших значительно увеличить продолжительность хранения пищевых продуктов за счет существенного снижения их контаминации микроорганизмами. Значительно возросло количество исходных материалов для пищевых продуктов, что снизило влияние многих нежелательных «непищевых» факторов, увеличило перевариваемость пищи, а также дало человеку новые вкусовые ощущения и ароматы.
Многие химические соединения, образующиеся в пищевых продуктах при их нагревании, являются продуктами реакции Майяра. Под этим термином принято понимать все трансформации, происходящие со свободными и белково-связанными аминокислотами и сахарами, существенно влияющими на органолептические характеристики и пищевую ценность продуктов [9]. В этой главе мы рассмотрим механизмы реакции Майяра и ее аспекты, оказывающие непосредственное влияние на продолжительность хранения пищевых продуктов. В первых двух разделах он пеаны общие механизмы и основные факторы, оказывающие влияние на кинетику реакции Майяра, а далее – негативное воздействие продуктов реакции Майяра на пищевые продукты, приводящие к их порче. Два раздела посвящены благоприятным аффектам продуктов этой реакции, приводящие в том числе к образованию соединений, обладающих антиокислительной способностью по отношению к пищевым продуктам. Эти соединения вносят свой вклад в снижение самоокисления липидов, а также в усиление противомикробного действия некоторых веществ, противодействующих микробиологической порче пищевых продуктов.
6.1.1. Механизмы реакции Майяра
Термин реакция Майяра используется для обозначения ряда сложных конкурирующих многостадийных процессов, главными участниками которых являются аминокислоты, пептиды и белки, вступающие во взаимодействие с редуцирующими сахарами. Для обозначения совокупности этих процессов используется также другой термин – неферментативное потемнение, поскольку изменение цвета является главным внешним признаком, указывающим на протекание химических превращений, относимых к реакции Майяра.
Первое описание этих процессов было сделано А. Майяром (А. Maillard) в 1912 г. [41]. Спустя почти 20 лет М. Амадори (М. Amadori) смог выделить стабильный продукт трансформации, полученный из основания Шиффа (Schiff) в результате первого этапа взаимодействия углевод/аминокислота. Это вещество впоследствии было названо продуктом перегруппировки Амадори (ПА) [3], тогда как соответствующий компонент из фруктозы был описан лишь 30 лет спустя К. Хейyсом и Г. Ноаком [31]. Подробное описание процессов синтеза, физико-химических характеристик, свойств и реакционной способности продуктов ПА приведено в прекрасном обзоре [60]. Впервые общий обзор процессов, происходящих при реакции Майяра, был опубликован Дж. Ходжем (J. E. Hodge) [33]. Наиболее подробное описание путей образования основных продуктов реакции Майяра приведено в обзоре [38].
Для протекания реакции Майяра необходимо наличие редуцированных сахаров. Пентозы (например, рибоза, арабиноза или ксилоза) оказывают очень сильное влияние на проявление неферментативного потемнения, хотя присутствуют в пищевых продуктах в сравнительно небольших количествах. Гексозы (например, глюкоза или фруктоза) менее химически активны, а редуцированные дисахариды (например, мальтоза или лактоза) реагируют довольно медленно. Сахароза, а также связанные сахара (например, гликопротеины, гликолипиды и флавоноидные гликозиды) вовлекаются в реакции только после гидролиза, индуцируемого нагреванием или довольно часто ферментацией (например, при разрыхлении теста или во время подготовки какао-бобов к обжарке) [38]. С другой стороны, в реакции участвуют белки или свободные аминокислоты, которые уже присутствуют в сырье или образуются в результате деятельности ферментов. В некоторых продуктах (например, в сырах) в качестве аминосодержащих соединений выступают биогенные амины, тогда как аммиак в небольших количествах образуется из аминокислот в ходе реакции Майяра.
Наиболее значимым результатом реакции Майяра в белках являются продукты неферментативного гликозилирования, в которое вовлечен главным образом лизин. Неферментативное гликозилирование протекает даже при физиологических температурах с образованием продуктов, небезопасных для здоровья [8, 23, 30, 37]. Первые продукты гликозилирования затем преобразуются в продукт Амадори (фрукто-силлизин), который может поперечно сшиваться внутри- или межмолекулярными связями. Получающиеся полимерные соединения называют «конечными продуктами глубокой гликолизации» (Advanced Glycation End Products, AGEP).
В модельных системах с низким содержанием воды и pH в диапазоне от 3 до 6 продукты Амадори считаются основными предшественниками (прекурсорами) активных промежуточных соединений, а при рН ниже 3 или выше 8, а также при температурах выше 130°С (температуре карамелизации) сахара расщепляются даже в отсутствие аминов [38]. Дециклизация и последующая 1,2, или 2,3-еполизация – важнейшие этапы разложения продуктов Амадори, после которых происходят процессы дегидрации и фрагментации с образованием множества очень активных бикарбонильных соединений. Все эти превращения относятся к промежуточной стадии реакции Майяра.
В зависимости от состава пищевых продуктов и применяемых процессов технологической обработки результатом реакции Майяра являются тысячи различных конечных продуктов, которые можно классифицировать, исходя из их роли в пищевых смесях. Очень летучие соединения, такие как пиразины, пиридины, фураны, тиофены, тиазоли, тиазолины и дитиазины имеют отношение к аромату. Некоторые низкомолекулярные соединения ответственны за формирование вкуса [25, 48], другие ведут себя как антиоксиданты, а несколько соединений являются мутагенными [36]. Коричневые полимеры, так называемые меланоидины, являющиеся основными продуктами реакции Майяра, ответственны за формирование цвета некоторых пищевых продуктов (например, кофе, обжаренных какао-бобов, солода и соевого соуса) [11]. Обзор влияния реакции Майяра на пищевую ценность продуктов приведен в [10]. В настоящей главе мы рассматриваем только те соединения, которые способны влиять на продолжительность хранения пищевых продуктов.
ГК «Униконс»
Продвижение и реализация комплексных пищевых добавок, антисептиков и др. продукции.
«Антисептики Септоцил»
Септоцил. Бытовая химия, антисептики.
«Петритест»
Микробиологические экспресс-тесты. Первые результаты уже через 4 часа.
«АльтерСтарт»
Закваски, стартовые культуры. Изготовление любых заквасок для любых целей.
6.2. Влияние различных факторов на реакцию Майяра
Наиболее важными факторами, влияющими на реакцию Майяра, являются структура вовлеченных в реакцию аминокислот и Сахаров, температура, значение pН и активность воды. В совокупности сложных процессов, протекающих при реакции Майяра, эти факторы различным образом воздействуют на характеристики пищевых продуктов, в том числе на вкус, аромат и пищевую ценность. Одним из основных факторов является структура реагентов, а именно аминокислот и Сахаров. Реакционная способность редуцированных сахаров убывает следующим образом: пептозы > гексозы > дисахариды, и альдозы > кетозы. Нередуцированные сахара (сахароза, декстрины и связанные сахара) могут участвовать в реакции, но только после гидролиза.
6.2.1. Аминокислоты
В большинстве продуктов аминокислоты присутствуют лишь в небольших количествах, однако они очень легко вступают в реакцию с сахарами. Аспарагиновая и глутаминовая кислоты реагируют относительно медленно, а аргинин и лизин – очень активно. Образование специфичных соединений продуктов реакции Майяра определяет структура боковой цени аминокислот через расщепление IIIтрекера. В частности, из цистеина и метионина образуются сернистые соединения, характеризующиеся четко выраженным и не всегда приятным запахом с очень низкими пороговым восприятием. В некоторых ферментативных технологических процессах (например, при брожении теста) присутствие свободных аминокислот возрастает в результате ферментации. Белки участвуют в реакции Майяра благодаря гликолизу активных боковых цепей аргинина и, в первую очередь, лизина.
6.2.2. Температура
Температура оказывает значительное влияние на все процессы, относящиеся к реакции Майяра. Многочисленные эксперименты показали, что увеличение температуры и продолжительности нагревания приводит к усилению потемнения и расширению качественного состава ароматических веществ. Увеличивается не только количество продуктов реакции Майяра, но и изменяется их природа. Например, на модельных системах было показано, что с увеличением температуры и длительности теплового воздействия возрастает соотношение углерод : азот, степень ненасыщенности и циклическая ароматичность образующихся меланоидинов [38]. Образование весьма нежелательных соединений (например, мутагенных гетероциклических аминов) [36] происходит при высоких температурах, а это означает, что для минимизации их образования необходим тщательный выбор режимов тепловой обработки. Вопреки распространенному мнению, для протекания реакции Майяра не нужны высокие температуры (например, сахара и аминокислоты даже при холодильном хранении могут проявлять признаки неферментативного потемнения [58], что безусловно способно сказываться на общей продолжительности хранения пищевых продуктов).
6.2.3. Активность воды
Интенсивность реакции Майяра значительно выше при низких уровнях влажности продукта. Наиболее благоприятным обычно считается такое содержание влаги в продукте, которому соответствует активность воды в интервале 0,65-0,75. Разница цвета и аромата внутреннего и внешнего слоев испеченного или жареного продукта соответствует различной скорости их дегидратации, по не все продукты реакции Майяра одинаково чувствительны к показателю αω. Исследования вкусо-ароматических характеристик свидетельствуют, что уровень чувствительности различных классов летучих соединений зависит от того, требуется ли вода для их образования, или нет. Последовательность химических реакций, вызывающих потемнение, изучена еще далеко не полностью, однако уже в настоящее время ясно, что в нее вовлечены реакции конденсации и дегидратации, для которых показатель αω является важным кинетическим параметром [38].
6.2.4. рН
Результаты ряда исследований реакции Майяра на модельных системах показали, что рН среды влияет на количественные и качественные изменения летучих и пигментированных продуктов реакции [15, 44, 52, 53]. Потемнение происходит быстрее в нейтральных пищевых продуктах, а уменьшение рН снижает скорость формирования цвета. Кроме того, рН влияет на количественный состав химических соединений, формирующих вкус продукта. Например, при высоких значениях рН преобладают пиразины, редуктоны и продукты их распада, а при низких – фураны и особенно 2-фуранкарбоксиальдегиды.
Реакция Майяра, или Чем пахнет молоко
Реакция Майяра, или Чем пахнет молоко
Мы много знаем о реакции Майяра в кофе — это то самое взаимодействие аминокислот и сахаров, которое превращает кофейное зерно из зелёного в коричневое и придаёт ему приятный аромат свежей выпечки. Юлия Климанова, с которой мы обсуждали вопросы взаимодействия молока и кофе, поделилась любопытным наблюдением: оказывается, реакция Майяра происходит и в молоке. Что это значит и как влияет на вкусоароматические свойства молока, мы узнаем из статьи Юлии.
Реакция Майяра — одна из самых распространённых реакций в пищевой химии. В английском языке она называется non-enzymatic browning reaction — это означает, что в процессе реакции образуются вещества, придающие продукту коричневый цвет, но это вызвано не деятельностью ферментов, как бывает, например, в случае с надкусанным яблоком, а особенностью продуктов реакции. Чтобы понять, происходит ли она в том или ином продукте, нужно знать, есть ли в нём белки, углеводы, а также собираетесь ли вы нагревать продукт. Если ответ «да», то реакция Майяра будет запущена. Стадия её развития будет зависеть от условий нагревания, но об этом поговорим далее.
С химической точки зрения, реакция Майяра — это реакция между аминокислотами и сахарами при нагревании. Примеров этой реакции множество: жарка мяса, обжарка кофе, выпечка хлеба и т. д. По мере развития реакции Майяра образуются продукты, обладающие характерными запахом, который порой не даёт устоять перед свежеприготовленным стейком или только что испечённым круассаном. Но всегда ли появление характерных запахов и вкусов является необходимым? Определённо, нет.
Есть довольно распространённое мнение, якобы в молоке не происходит реакции Майяра. Вернёмся к началу нашего рассуждения и проанализируем, соответствует ли молоко условиям, необходимым для реакции Майяра.
Перед тем как попасть на полки супермаркетов, молоко должно пройти термическую обработку — пастеризацию, ультрапастеризацию или стерилизацию. Это необходимо для обеспечения микробиологической безопасности молока и, как следствие, продления его срока хранения. Каждый из этих методов по-своему эффективен, но в любом случае «запускает» реакцию Майяра в молоке. Выбор метода тепловой обработки определяет не только микробиологические параметры готового продукта, но и его органолептические свойства, то есть все, что мы можем оценить с помощью органов чувств.
Пастеризация — это процесс, отвечающий минимальным требованиям к тепловой обработке. В этом случае молоко нагревают до 85°C на 2-3 секунды. При ультрапастеризации молоко подвергают температуре 135-150°C на 1-10 секунд в зависимости от метода. Стерилизация — это наиболее агрессивный метод тепловой обработки молока. Его выдерживают при температуре 115-120°С от 20 минут. Стерилизованное молоко, как правило, поставляют в больницы и детские учреждения, чтобы исключить возможность отравления. После нагревания любым из способов молоко охлаждают и расфасовывают в обычную или покрытую антисептическим слоем изнутри тару.
Несмотря на то что в случае ультра- и простой пастеризации молоко нагревается всего на несколько секунд, это приводит ко многим необратимым химическим изменениям в его составе. Помимо инактивации ферментов и уничтожения патогенных бактерий (а в случае ультрапастеризации ещё и их спор, что позволяет молоку храниться около года при комнатной температуре), влияние оказывается и на основные компоненты молока — белки, жиры, углеводы, — и на витамины. Ультрапастеризация ведет к потере 10-30% витамина С, фолиевой кислоты, витаминов B6, B12 и B1.
Итак, происходит ли реакция Майяра в молоке? Безусловно, да. Яркий тому пример — топлёное молоко и варёная сгущёнка, отличающиеся характерным вкусом, запахом и цветом.
Реакция Майяра является необратимым последствием нагревания молока, зависит от его интенсивности и продолжается на протяжении всего срока хранения молока. То есть постоянное нагревание — необязательное условие для реакции Майяра, достаточно однократной температурной обработки с последующим хранением молока.
Несколько слов о природе реакции Майяра. Это комплексная реакция, протекающая в несколько стадий. На начальном этапе под действием температуры аминогруппа белка — в молоке это в основном ε-аминогруппа остатков лизина из κ-казеина и сывороточных белков — реагирует с карбонильной группой основного молочного сахара — лактозы. Иными словами, белки реагируют с лактозой при нагревании. В результате этого взаимодействия образуется промежуточное нестабильное вещество, так называемое основание Шиффа, которое сразу подвергается дальнейшим преобразованиям с образованием раннего продукта Амадори — лактулозил лизина. Именно продукты Амадори на более поздних стадиях реакции Майяра претерпевают множественные изменения с образованием более 3500 характерных летучих ароматических соединений. Эти ароматы могут быть как желательными, так и нет.
Если кратко, то ε-аминогруппа лизина + карбонильная группа лактозы ↔ основание Шиффа ↔ продукт Амадори → меланоидины (высокомолекулярные азотистые соединения коричневого цвета) и полимеризованные белки.
Эта схема очень кратко описывает реакцию Майяра в молоке, поскольку на самом деле происходит множество химических превращений внутри реакции, но она отражает её непосредственную суть.
Стоит отметить, что не все ароматические соединения образуются в результате реакции Майяра. Некоторые из них являются продуктами высвобождения сульфгидрильных, или тиоловых, групп (-SH groups, серосодержащие реактивные группы), которые выходят на поверхность сывороточных белков и белков их мембраны жировых глобул в процессе денатурации. Также каждое молоко обладает своим «естественным» запахом, то есть тем, который оно приобретает в зависимости от корма и метаболизма коров, а также запахом, появляющимся в процессе хранения.
Итак, в молоке из-за нагревания (продолжительного) образуются коричневые пигменты меланоидины, а также множество ароматических соединений.
Присутствие этих соединений можно проверить с помощью газовой хроматографии/масс-спектрометрии, то есть с использованием специального оборудования, недоступного всем заинтересованным в контроле органолептических свойств молока. Поэтому мы поставили цель сравнить ароматический состав разных видов коровьего молока, в первую очередь пастеризованного и ультрапастеризованного, а также безлактозного молока, поскольку из него удален основной молочный сахар — лактоза, соответственно, реакция Майяра должна протекать не в той же мере, что и в обычном молоке с лактозой. Основная задача — сравнить интенсивность запаха холодного и нагретого с помощью паровика кофемашины до разных температур молока.
Что же известно о результатах реакции Майяра на данный момент? Ультрапастеризованное молоко действительно обладает более интенсивным запахом, чем пастеризованное. Более того, в холодном ультрапастеризованном молоке присутствуют не все ароматы из тех, что есть в нагретом.
Что касается характера ароматов/вкусов, образующихся при нагревании молока, — есть 4 основные группы, которые описывают как: «сернистый или приготовленный/cooked or sulphurous», «нагретый или насыщенный/heated or rich», «карамельный/caramelised» и «жженый, горелый/scorched».
В таблице ниже приводятся некоторые ароматические соединения ультрапастеризованного молока. Как видно, ароматы описываются и как положительные — ванильный, кокосовый, сладкий, — и как нежелательные — землистый, металлический, ржавый.
Таким образом, любое свежее молоко обладает индивидуальным специфическим запахом в зависимости от корма, породы, условий содержания и особенностей метаболизма коров. Этот запах будет меняться в зависимости от температурной обработки, срока и условий хранения. Нагревание молока приводит к образованию летучих ароматических соединений из белков, углеводов и жиров молока путем сложных превращений. Эти ароматические соединения могут быть как желательными, так и нет. Важно помнить, что более интенсивное нагревание молока и последующее длительное хранение приводят к образованию большего количества новых ароматов и, как следствие, вкусов.
Ссылки на исследования:
Aalaei, K., Rayner, M., Sjöholm, I. (2019). Chemical methods and techniques to monitor early Maillard reaction in milk products; A review. Critical reviews in food science and nutrition, 59(12), 1829—1839
Belitz, H.-D., & Grosch, W., Schieberle, P. (2009). Food chemistry, 4th edition. Berlin: Springer Verlag
Campbell, R. E., & Drake, M. A. (2013). Invited review: The effect of native and nonnative enzymes on the flavor of dried dairy ingredients. Journal of dairy science, 96(8), 4773—4783
Chávez-Servín, J. L., Castellote, A. I., & López-Sabater, M. C. (2008). Volatile compounds and fatty acid profiles in commercial milk-based infant formulae by static headspace gas chromatography: Evolution after opening the packet. Food Chemistry, 107(1), 558—569
Deeth H. (2017). Optimum Thermal Processing for Extended Shelf-Life (ESL) Milk. Foods (Basel, Switzerland), 6(11), 102
Edris, A. E., Murkovic, M., & Siegmund, B. (2007). Application of headspace-solid-phase microextraction and HPLC for the analysis of the aroma volatile components of treacle and determination of its content of 5-hydroxymethylfurfural (HMF). Food Chemistry, 104(3), 1310—1314
Gopal, N., Hill, C., Ross, P. R., Beresford, T. P., Fenelon, M. A., & Cotter, P. D. (2015). The Prevalence and Control of Bacillus and Related Spore-Forming Bacteria in the Dairy Industry. Frontiers in microbiology, 6, 1418
Hougaard, A., Vestergaard, J., Varming, C., Bredie, W., & Ipsen, R. (2011). Composition of volatile compounds in bovine milk heat treated by instant infusion pasteurisation and their correlation to sensory analysis. International Journal of Dairy Technology, 64, 34—44
Lin, H., Liu, Y., He, Q., Liu, P., Che, Z., Wang, X., & Huang, J. (2019). Characterization of odor components of Pixian Douban (broad bean paste) by aroma extract dilute analysis and odor activity values. International Journal of Food Properties, 22(1), 1223—1234
O’Brien, J. (2009). Non-Enzymatic Degradation Pathways of Lactose and Their Significance in Dairy Products. Advanced Dairy Chemistry, 231—294
Rizzi, G. P. (1999). The Strecker Degradation and Its Contribution to Food Flavor. Flavor Chemistry, 335—343
Kumar, N., Raghavendra, M., Tokas, J., Singal, H.R. (2017). Chapter 10 — Flavor Addition in Dairy Products: Health Benefits and Risks, Editor(s): Ronald Ross Watson, Robert J. Collier, Victor R. Preedy, Nutrients in Dairy and their Implications on Health and Disease, AcademicPress,123-135
Jo, Y., Benoist, D.M., Barbano, D., Drake, M.A. (2018). Flavor and flavor chemistry differences among milks processed by high temperature, short time or ultra-pasteurization. Journal of Dairy Science, 101
Su, X., Tortorice, M., Ryo, S., Li, X., Waterman, K., Hagen, A., & Yin, Y. (2020). Sensory Lexicons and Formation Pathways of Off-Aromas in Dairy Ingredients: A Review. Molecules, 25(3), 569
Sunds, A. V., Maximilian Rauh, V., Sørensen, J., & Larsen, L. B. (2018). Maillard reaction progress in UHT milk during storage at different temperature levels and cycles. International Dairy Journal, 77, 56-64
Van Boekel, M. A. J. S. (1998). Effect of heating on Maillard reactions in milk. Food Chemistry, 62(4), 403—414
Реакция Майяра
Реакция Майяра может быть тихим убийцей качества корма.
Влияние реакции Майяра очень часто не распознается или игнорируется, но в значительной степени способствует снижению качества комбикормов, особенно дорогих, содержащих чувствительное сырье.
Реакция Майяра является неотъемлемой частью производства комбикормов. Ее побочные эффекты проявляются в снижении доступности питательных веществ из-за термической обработки и длительного хранения в готовых комбикормах и их составляющих.
Реакция Майяра — это непрерывно протекающая реакция, поскольку она имеет место даже при комнатной температуре при очень низком уровне влажности. С другой стороны, контроль этой неферментативной реакции «покоричневения» может не только предотвратить потерю питательных веществ, но и может быть полезным для улучшения вкусовых качеств комбикорма.
Что такое реакция Майяра?
Реакция Майяра представляет собой связывание аминогрупп с карбонильной группой сахаров, таких как глюкоза или лактоза. Об этом открытии сообщил Майяр в 1912 и 1916 годах, отсюда и название этого процесса.
Хотя в процессе этой реакции потери сахара больше и интенсивнее, чем потери аминокислот, именно ухудшение качества белка больше всего беспокоит диетологов и производителей. Аминокислоты, особенно кормовые, довольно дороги.
Изменение цвета продукта на более темный часто путают с интенсивностью реакции Майяра. Однако потемнение и потеря усвояемости аминокислот — два независимых явления реакции Майяра, которые радикально отличаются. На начальных стадиях реакции Майяра продукты остаются того же цвета, но аминокислоты уже становятся недоступными. Следовательно, изменение цвета не является достоверным индикатором ухудшения качества белка, которое происходит достаточно быстро.
Реакция Майяра может протекать при комнатной температуре, но ее интенсивность увеличивается с увеличением времени, температуры, влажности (максимум от 40% до 70%) и щелочности (линейно от pH 3 до 8). Первоначальные продукты реакции Майяра обладают автокаталитическими свойствами, которые еще больше усиливают эффекты термической обработки и хранения.
Лизин — самая уязвимая аминокислота
В условиях повышенной температуры и влажности любое соединение со свободной аминогруппой уязвимо для реакции Майяра, в том числе свободные аминокислоты, эпсилон-аминогруппы протеиносвязанного лизина и свободные аминогруппы витаминов, таких как тиамин и фолацин, и даже госсипол (антипитательный фактор).
Лизин является наиболее восприимчивой аминокислотой в интактных белках, поскольку он имеет свободную аминогруппу в углеродной единице эпсилон, которая легко доступна для реакции с редуктивными сахарами.
Свободный лизин еще более реактивен, потому что он имеет две свободные аминогруппы. Производные лизина, полученные в результате ранней реакции Майяра, включают N- (1-дезокси-D-фруктозил) лизин и N- (1-дезокси-D-лактулозил) лизин.
Лабораторные измерения этих соединений могут использоваться для определения наличия или начала реакции Майяра. Эти соединения дезаминируются только микрофлорой кишечника и поэтому недоступны для млекопитающих и птиц. Поскольку разрушение лизина часто в 5-15 раз больше, чем разрушение других аминокислот (таких как метионин, цистин, триптофан), изменения его биодоступности указывают на возникновение и интенсивность реакции Майяра. Вот почему еще одним тестом на наличие реакции Майяра является определение реактивного лизина.
Как реакция Майара влияет на лизин?
Продукты реакции Майара отвечают за желаемый вкус комбикормов и пищевых продуктов.
Разрушение лизина осуществляется двумя способами. Во-первых, лизин связывается с сахарами, образующими первые продукты реакции Майяра. Хотя на этом этапе лизин все еще можно обнаружить при химическом анализе, он больше не является биодоступным. Вот почему анализ общего лизина не является хорошим индикатором воздействия реакции Майяра на корм.
Во-вторых, образование продуктов поздней реакции Майяра, таких как меланоиды, снижает количество химически проанализированного лизина (Zhang and Parsons, 1994 и 1996). Это стадия, на которой окрашивание усиливается, но измерение общего лизина на этом этапе может быть малоцелесообразным, поскольку продукты уже заметно «сгорели».
Неблагоприятное влияние реакции Майяра на биодоступность лизина было широко продемонстрировано почти во всех ингредиентах кормов, включая горох, соевый шрот, изолят рыбного белка, казеин, яичный альбумин, шрот канолы, арахисовую муку и подсолнечный шрот. Биодоступность лизина или, скорее, изменчивость, наблюдаемая в этом отношении, является основной проблемой барды (DDGS) при производстве кукурузного биоэтанола, поскольку процесс производства барды включает сильное нагревание для сушки побочного продукта.
Неоднократно было продемонстрировано, что чрезмерная термическая обработка кормового сырья с высоким содержанием белка снижает биодоступность лизина в зависимости от уровня температуры и продолжительности ее воздействия. В некоторых случаях, например, в хлопковом жмыхе, термическая обработка может не повлиять на усвояемость, хотя биодоступность лизина сильно снижается, что сбивает с толку, но это правда.
Похоже, что существует обратная зависимость между температурой и временем, так что по мере снижения температуры требуется больше времени для такой же потери биодоступности лизина, и наоборот.
Практические моменты касательно реакции Майара
Стартеры для поросят и телят, включая заменители молока, богаты молочными ингредиентами и содержат большое количество лактозы и лизина. Более того, самые сложные рецептуры для молодняка могут содержать множество других не менее чувствительных ингредиентов, таких как продукты крови, концентрированные соевые протеины, рыбная мука и пшеничный глютен, которые легко способствуют возникновению проблемы реакции Майяра.
Во время гранулирования корм подвергается воздействию относительной влажности и температуры. Обычно в при грануляции комбикорм обрабатывают паром (от 2% до 6% влаги во время кондиционирования при температуре от 50 до 90 градусов Цельсия, от нескольких секунд до 20 или более минут). Чрезвычайно высокие температуры могут также развиваться во время формирования гранул из-за трения о стенки матрицы, при проталкивании комбикорма через отверстия. Более агрессивные методы обработки кормов, такие как экструзия, двойное гранулирование и длительное кондиционирование, также увеличивают риск большего разрушения питательных веществ из-за реакции Майяра.
Хранение термочувствительных кормов в виде готового комбикорма или кормового сырья в течение длительных периодов времени также может инициировать второй цикл реакции Майяра. Это имеет первостепенное значение для менеджмента кормления, поскольку условия высокой температуры и относительной влажности, обычно наблюдаемые в большинстве закрытых помещений для молодняка, чрезвычайно благоприятны для реакции Майяра.
Остаточная влажность корма сильно влияет на степень реакции Майяра во время хранения. Уровень влажности 10% в сухом молоке, хранящемся в течение 10 недель при 30 градусах Цельсия, привел к 20%-ной потере биодоступности лизина. Кроме того, использование стартерного комбикорма для поросят в течение одной недели в жарких условиях питомника снижает биодоступность лизина примерно на 12%. Воздействие на корм неблагоприятных условий окружающей среды может происходить не только в помещениях для животных, но и во время хранения в бункерах и общих складских помещениях в летние месяцы.
Будущее исследований реакции Майяра
Положительное влияние реакции Майяра заключается в том, что ее продукты ответственны за желаемый вкус приготовленных комбикормов и пищевых продуктов. Это может быть фактором, способствующим увеличению потребления корма, обычно наблюдаемому при использовании гранулированных кормов. По этому аспекту имеется нехватка информации, поэтому необходимы дальнейшие исследования, чтобы воспользоваться преимуществами естественного, но неизбежного процесса производства комбикормов. Нам также не хватает простого, но стандартизованного теста для количественной оценки степени разрушительной реакции Майяра на качество белка.
С нетерпением жду отзывы и комментарии. Большое Вам спасибо!
Нашли этот материал полезным? Поделитесь с коллегами в соцсетях или отправьте ссылку прямо на почту!
Подписывайтесь на наш телеграм-канал, чтобы первыми получать уведомления о выходе новых материалов.