La reazione di Maillard, anche detta imbrunimento enzimatico è una reazione termodinamica di carattere chimico, che coinvolge la cottura degli alimenti (tra i quali il pane). Non si deve confondere con la caramellizzazione che, a differenza della reazione di Maillard, necessita di temperature più elevate.
I composti aromatici derivanti dalle differenti reazioni, presentano molte variabili e al fine di analizzare il sapore e l’aroma degli alimenti, compreso il pane, sono state condotte diverse ricerche.
La denominazione, si deve al noto chimico Louis-Camille Maillard che nel 1910, descrisse per la prima volta l’effetto, con l’intento di riprodurre la sintesi biochimica che avveniva nei prodotti.
La reazione di Maillard è un processo che ricopre un’importanza fondamentale nella preparazione di molte pietanze e favorisce lo sviluppo di aromi che, a loro volta, influiscono sulla qualità organolettica dei prodotti alimentari.
In pratica, un gruppo di aminoacidi (unità costitutive delle proteine) interagisce con gli zuccheri riducenti e scatena una miscela complessa di molecole responsabili di una vasta gamma di aromi e sapori. Questa reazione risulta accelerata in ambiente alcalino e il sapore e/o l’aroma risultante è determinato dalla tipologia di aminoacido interessato.
La reazione di Maillard è un processo basilare per l’industria dei produttori di aromi perché ogni cibo, presenta un insieme molto distinto di sapori, tutti, determinati proprio da questa reazione. Le colorazioni degli alimenti vengono denominate reazioni enzimatiche e rappresentano l’opposto delle reazioni scatenanti che danno luogo alla doratura degli alimenti (reazioni non enzimatiche).
La frutta e la verdura che diventano scure se lasciate all’aria, sono classificabili come reazioni di tipo enzimatico ma anche le reazioni di ossidazioni quali, ad esempio possono essere i puntini neri che appaiono sugli impasti.
La complessa mescolanza e frammentazione di molecole chimiche sono la causa scatenante di una vasta gamma di aromi e sapori, non tutti positivi e, su un report scientifico del 2015 è stato riportato che la reazione di Maillard può avvenire anche negli organismi viventi, durante l’elaborazione delle fasi metaboliche, in particolare le melanoidine (sostanze organiche molecolari composte da legami tra uno o più atomi di carbonio e altri composti) hanno effetti benefici sulla salute, quali effetti antiossidanti (Il consumo di caffè influenza la capacità antiossidante plasmatica nell’uomo (Natella F, Nardini M, Giannetti I, Dattilo C, Scaccini C J Agric Food Chem. 2002 9 ottobre; 50 (21): 6211-6) tuttavia, di contro, alcuni report più recenti, hanno suggerito che alcune reazioni promuovono invece reazioni patologiche come il diabete, problemi cardiovascolari e l’acrilammide che può scatenare fattori cancerogeni.
In ambienti poco acidi, la reazione di Maillard risulta generalmente accelerata e le qualità sensoriali dell’alimento, variano da prodotto a prodotto, a seconda dell’amminoacido interessato nella reazione stessa. Sappiamo che ogni alimento, presenta un insieme assai distinto di aromi e sapori che incidono notevolmente sulle qualità organolettiche, sul colore, sulla funzionalità e sulla digeribilità delle proteine dell’alimento. Negli ultimi decenni, sono stati pubblicati numerosi studi scientifici recanti spiegazioni e strategie di controllo delle reazioni di Maillard negli alimenti. Molte ricerche, tuttavia, sono state anche oggetto di rivisitazione poiché, prendendo in esame i relativi studi e tutti i meccanismi e le variabili coinvolte, si è potuta raggiungere, nel tempo, una maggiore cognizione e consapevolezza, relativamente alle cause della reazione in sé.
La riconsiderazione dei report scientifici, ha preso in esame i punti di forza e di debolezza delle informazioni che sono state oggetto di studio e sulla base del senso critico e valutativo, diversi ricercatori, in accordo tra loro, hanno ampliato la loro visione, giungendo alla considerazione che nel processo di reazione, oltre agli zuccheri, sono coinvolte ulteriori sostanze “funzionali”: polifenoli, vitamine vegetali, enzimi, lipidi, sali minerali, amminoacidi ecc., che scatenano reazioni i cui recenti progressi distinguono le Reazioni di Maillard in tre fasi principali: fase iniziale, intermedia e finale.
L’aspetto più interessante e disarmante (rispetto a quanto si sapeva fino a pochi anni fa) è che la di Maillard non è dunque implicata solo nella doratura degli alimenti, ma determina processi ulteriori che vengono a formarsi durante il processo chimico, a differenza di quanto si pensava precedentemente.
La qualità e quantità di molecole coinvolte nel processo, influenza gli aromi caratteristici, avvertiti durante la frittura, la torrefazione e la cottura degli alimenti e quindi, il processo di reazione è dunque dovuto ad un coinvolgimento più complesso, relativo a tutti (nessuno escluso) i processi biologici e chimici che si verificano naturalmente negli alimenti o negli impasti e che contribuiscono a importanti cambiamenti strutturali e funzionali delle componenti trattate: proteine, amminoacidi grassi, sali minerali e zuccheri, danno luogo a implicazioni potenzialmente significative che influiranno sul colore dell’alimento, sul gusto, sulla funzionalità e sulla digeribilità.
Nella scienza alimentare, queste reazioni sono denominate “reazioni di imbrunimento enzimatico e non enzimatico” e – come dicono gli studi – lo sviluppo di strategie efficaci per il controllo delle reazioni di Maillard negli alimenti, richiede un’approfondita comprensione dei meccanismi che le generano.
Le condizioni operative, dettate dalle condizioni ambientali, possono influenzare notevolmente la velocità e l’entità delle diverse reazioni di Maillard in base ad alcuni fattori: alcuni aromi sono unici e suscettibili alle temperature utilizzate durante la lavorazione degli alimenti. In alcuni casi, le reazioni di Maillard generano aromi delicati, mentre in altri casi, possono dar luogo a variazioni inaspettate con effetti indesiderati sulla qualità del prodotto che interferisce con gli aspetti sensoriali e con tutto l’apparato digestivo umano, a partire dalle papille gustative. Se le reazioni risultano troppo pronunciate (aromi e sapori amari e/o bruciature), possono dar luogo ad effetti nocivi, come ad esempio i recenti studi che hanno riguardato l’eccesiva presenza di acrilammide, causata dalla presenza di asparagina in quasi tutti gli alimenti (vedi articolo sottostante)
Asparagina e acrilammide, un potenziale pericolo per la nostra salute
L’industria alimentare, legata al settore di riferimento scientifico, ha ritenuto necessario poter controllare le reazioni di Maillard durante la produzione e lo stoccaggio degli alimenti. Questo significa anche un maggior controllo sulla qualità dei prodotti alimentari.
La frequenza, l’estensione e il “decorso” delle reazioni, sono influenzate da diverse combinazioni quali:
- temperatura, tempo e velocità di reazione
- attività dell’acqua
- pH
L’impiego di calore troppo elevato potrebbe non garantire una corretta reazione di Maillard dove tempo e velocità di reazione sono strettamente correlati.
L’acqua, ad esempio non favorisce la reazione in quanto riduce la temperatura, riducendo a sua volta la velocità del processo di reazione e la reazione stessa. Laddove dove l’attività dell’acqua in un alimento è elevata, la mobilità dei reagenti (attività chimiche dei prodotti e prodotti stessi) sarà elevata e viceversa. Con valori di attività dell’acqua più bassi, essendo i reagenti più concentrati, la reazione diverrà senz’altro più mite.
Per spiegare meglio questo concetto, se dal cibo viene rilasciato un quantitativo di acqua elevato, la reazione non avverrà fin tanto che l’acqua non sarà in gran parte evaporata. L’esempio più comune è rappresentato dai funghi, molto acquosi per natura. Infatti, se prendessimo due casseruole e in una facessimo saltare con olio un chilogrammo di funghi e in un’altra, un quantitativo inferiore, diciamo 300 grammi, anche se saltati alla medesima intensità di calore e con tempistiche identiche, la reazione di Maillard non sarà la stessa proprio a causa del minor quantitativo di acqua rilasciato in cottura.
Un pH acido è un ulteriore elemento che può influire sulla velocità di reazione. Con un pH più alcalino (meno acido) la velocità di reazione risulterà più rallentata e viceversa.
La reazione di Maillard può iniziare a temperature ambientali di circa 20-25°C, in presenza di ossigeno. Quando la temperatura supera i 30°C, la velocità di reazione inizia ad aumentare. Ogni 10℃ di aumento della temperatura, la velocità di reazione è tre volte più elevata. Chiaramente a basse temperature, la velocità rallenta.
A temperature tra gli 80°C e i 140℃, la velocità di reazione diviene sempre più costante e non è più influenzata dalla temperatura o dal livello di ossigeno. A quel punto, interviene un processo differente che pur essendo legato alla reazione di Maillard, sfocia nel processo di caramellizzazione (imbrunimento non enzimatico), che interessa la doratura e la variazione di colore dell’alimento durante la cottura (per approfondimenti, segui il link sottostante).
Fonti:
1 – Food Processing and Maillard Reaction Products: Effect on Human Health and Nutrition Int J Food Sci. 2015; 2015: 526762. Published online 2015 Jan 8. doi: [10.1155/2015/526762]
2 – Control of Maillard Reactions in Foods: Strategies and Chemical Mechanisms
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jafc.7b00882#citing
