واکنش قهوه ای شدن غیرآنزیمی میلارد

"واکنش میلارد" واکنشی است شیمیایی میان یک آمینواسید و یک قند احیاکننده که معمولاً در حضور گرما انجام می‌گیرد. این واکنش نقش مهمی در تهیه بسیاری از مواد غذایی دارد و، همانند کاراملیزاسیون، نوعی از قهوه‌ای شدن غیرآنزیمی است."لوئیس میلارد" این واکنش را در دهه 1910 هنگام سنتز بیولوژیک پروتئین‌ها کشف کرد؛ با وجود این، بشر با این واکنش از دوران ماقبل تاریخ آشنایی داشته است.

لوئیس میلارد

شیمی‌دان و پزشک فرانسوی "لوئیس کمایل میلارد" (1878-1936) در 16 سالگی در دانشکدۀ علوم دانشگاه نانسی پذیرفته شد و پس از مدتی توانست به دانشکدۀ پزشکی دانشگاه پاریس راه پیدا کند. در پاریس مطالعات وی در زمینۀ فیزیولوژی به خصوص بیماریهای کلیوی منجر به تدوین نظریه‌هایی درباره بیماری‌های مجاری ادراری و همچنین ابداع "ضریب میلارد" شد. در سال 1912 مطالعاتی را در زمینه واکنش میان پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌ها آغاز کرد؛ این مطالعات و نتایج آن که جزو مهم‌ترین دستاوردهای وی هستند منجر به کشف واکنش قهوه ای شدن غیرآنزیمی میلارد شد.

فرایند میلارد

کربونیل‌های فعال در قندها با آمین‌های الکترون‌دوست اسیدهای آمینه واکنش داده و منجر به تشکیل مولکول‌هایی می‌گردند که ماهیت بییشتر آنها مشخص نیست و مسئول ایجاد انواع گوناگونی از عطرها و طعم‌ها در مواد غذایی هستند. به دلیل جدا شدن پروتون‌ها از  آمین‌ها و افزایش خاصیت الکترون‌دوستی آنها، در محیط بازی سرعت این واکنش افزایش می‌یابد. نوع آمینو اسیدی که در این واکنش شرکت می‌کند عامل تعیین‌کننده در عطر و طعم ایجاد شده است.

 در تولید طعم‌دهنده ها، “واکنش میلارد” که طی آن صدها ترکیب با طعم‌های گوناگون ساخته می‌شود مهم‌ترین بخش فرایند است. ترکیبات حاصله نیز شکسته شده و به ترکیبات جدید تبدیل می‌شوند و فرایند به همین ترتیب ادامه پیدا می کند. متخصصین برای تولید انواع مختلفی از طعم‌دهنده‌های مصنوعی از این واکنش استفاده می‌کنند.

واکنش قهوه‌ای شدن مسئول ایجاد عطر و طعم در بسیاری از مواد غذایی است از جمله، نان تست شده، بیسکوئیت، مالت تولید شده از جو، پیاز، گوشت کباب شده، شیر خشک یا کندانس شده، قهوه، بادام زمینی، شکلات، شربت افرا(مایعی شیرین و چسبناک که از برخی گونه‌های درخت افرا بدست می آید)، و ... .

6-استیل-2،3،4،5-تتراهایدروپیریدین مسئول ایجاد طعم  بیسکوئیت مانند در محصولاتی مانند نان، پاپ کورن و تورتیلا(نوعی نان نازک که در مکزیک از آرد ذرت یا گندم پخته می‌شود) است. 2-استیل پیرولین ترکیبی است با ساختار تقریباً مشابه و مسئول ایجاد عطر در برنج بوده و به طور طبیعی بدون نیاز به هیچ واکنشی در برنج یافت می‌شود.

واکنش قهوه‌ای شدنی که در گوشت اتفاق می‌افتد را نمی توان “واکنش میلارد” به حساب آورد، چرا که گوشت لخم اگر هم قند داشته باشد میزان آن بسیار کم است. واکنش قهوه ای شدن در گوشت لخم حاصل شکسته شدن حلقه‌های تتراپیرول موجود در میوگلوبولین است.

کاراملیزاسیون و تفاوت آن با واکنش میلارد

اگر چه نتیجۀ واکنشهای میلارد و کاراملیزاسیون با چشم غیرمسلح یکی است اما واکنش دوم فرایندی کاملاً متفاوت است. کاراملیزه شدن ممکن است در مواردی که “واکنش میلارد” اتفاق می‌افتد موجب قهوه شدن گردد اما این دو واکنش کاملاً از هم مجزا هستند. هر دو واکنش در حضور گرما اتفاق می‌افتند اما همانطور که در بالا اشاره شد در فرایند میلارد آمینواسیدها دخیل هستند در حالیکه در واکنش کاراملیزه شدن تنها قندها شرکت دارند.

فاکتورهای تأثیرگذار در انجام واکنش میلارد

 عوامل تأثیرگذاردر سرعت “واکنش میلارد” عبارتند از دمای بالا، رطوبت پایین و قلیائیت بالای محیط. پنتوزها از هگزوزها و هگزوزها نسبت به دی ساکاریدها با سهولت بیشتری در “واکنش میلارد” شرکت می‌کنند. همچنین هر آمینواسیدی که در این واکنش شرکت می‌کند عطر و طعم مخصوص به خود را تولید می کند.

فعالیت‌های اواخر عمر "لوئیس میلارد"

"میلارد" در بحبوحۀ جنگ جهانی اول به ارتش فرانسه پیوست و پس از آن در سال 1919 پاریس را به مقصد الجزیره برای همکاری با دپارتمان داروسازی دانشکدۀ علوم پزشکی ترک کرد. در این زمان وی به طور کامل کارهای تحقیقاتی را رها کرد. وی در 58 سالگی هنگامی که به عنوان یکی از اعضای هیئت منصفه فعالیت می‌کرد در پاریس درگذشت.

منابع:

Chic Ester, C. O. (1986). Advances in Food Research (Advances in Food and Nutrition Research). Boston: Academic Press.

J. Harrison, G. R. Drake (2005). "An expeditious, high-yielding construction of the food aroma compounds 6-acetyl-1,2,3,4-tetrahydropyridine and 2-acetyl-1-pyrroline". J. Org. Chem. 70 (26): 10872–10874.

http://www.academie-stanislas.org/Maillard.htm

بسته بندی در اتمسفر اصلاح شده (MAP)

همانطور که از نامش پیداست، بسته بندی در اتمسفر اصلاح شده (Modified Atmospheric Packaging) یا MAP ترکیب گازهای موجود در بسته بندی مواد غذایی را تغییر می دهد --- این گازها عمدتاً اکسیژن، نیتروژن، و دی اکسید کربن هستند. تغییرات اعمال شده در ترکیب گازهای موجودِ پیرامون مادۀ غذاییْ رشد باکتری ها و قارچ های عامل فساد را کُند می کند و عمر نگهداری محصول غذایی را افزایش می دهد. این روش برای نگهداریِ نان، کیک، میوه جات، سبزیجات، گوشت ها، و غذاهای دریایی به کار می رود؛ این مواد در بسته بندی های پلاستیکی مخصوص نگهداری می شوند. این بسته بندی ها ترکیب گازهای اصلاح شده را در یک بازۀ زمانی خاص حفظ می کنند.

این تکنیک را می توان در مقیاس های بزرگ و در کانتینرهای مجهز به کار گرفت. یکی از روش هایی که می توان میوه هایی مانند سیب را مدت ها پس از برداشتْ و در تمام طول سال به بازار عرضه کرد استفاده از روش MAP است. اگر چه بسته بندی در اتمسفر اصلاح شده (Modified Atmospheric Packaging) قادر است رشد برخی میکروارگانیسم ها را کُند نماید، اما قادر نیست مانع از رشد برخی باکتری های خطرناک شود. به همین دلیل، MAP را با سایر روش های نگهداری مواد غذایی مانند سرمایش ترکیب می کنند.

نقطه پینچ (pinch point)

نقطۀ پینچْ نقطه ای است که ممکن است در آنْ بدن فرد و یا قسمتی از بدن وی میان بخش های متحرک یک دستگاه و یا بخش متحرک و ثابت دستگاه گیر کند. نقطۀ پینچ ممکن است منجر به بروز آسیب دیدگی شود؛ با وجود این، لزوماً به بدن فرد صدمه وارد نمی کند --- در این حالت صرفاً بدن فرد در این نقطه گرفتار می شود و دیگر نمی توان بخش گرفتار شده را از نقطۀ پینچ خارج کرد.

کدام یک از ماشین ها نقطۀ پینچ دارند؟

ماشین های شکل دهندۀ فلزات، پرس های قدرت، نقاله ها، ماشین های رباتیک، غلطک ها، ماشین های مونتاژ، ماشین های قالب گیری پلاستیک، پرس های پرینت، خم کننده های برقی، پرس خمشی، تجهیزات انتقال نیرو، درهای برقی، پوشش ها، و دریچه ها.  

نقش کارفرما در این رابطه چیست؟

مهم ترین کاری که کارفرما ملزم به انجام آن استْ ارزیابی ماشین ها و عملیات هایی است که در محیط پیرامون یافت می شوند تا بتواند نقاط پینچ را شناسایی کند. پس از شناسایی آن ها، از میان بردن این نقاط و یا برپا کردن تجهیزات محافظتی می بایست به گونه ای انجام گیرد تا از تماس کارگر با نقاط پینچ جلوگیری شود. مرحلۀ بعد آموزش کارگران دربارۀ دلایل گاردبندی و خطرات احتمالی نقاط پینچ است.

نقش کارگران در این رابطه چیست؟

کارگران ملزم هستند تا از جابجا کردن، خارج کردن، اصلاح کردن، و تغییر دادن گاردها خودداری کنند، مگر آنکه به خوبی در مورد این گونه کارها آموزش دیده باشند و یا به این منظور به کار گمارده شده باشند. اگر هر کدام از کارگران متوجه نقاط پینچِ بدون پوشش شدند، می بایست بی درنگ سرپرست کارگاه و یا کارفرما را از این موضوع مطلع کنند.

منبع:

Iowa Injury Law Center

تحت عنوان

"What is a machine operator's pinch point?"