مريم آريافر كارشناس تغذيه، كارشناس ارشد صنايع غذايي
وقوع واكنش‌های قهوه‌ای شدن در موادغذایی مختلف از جمله گوشت، ماهی، میوه و سبزی در زمان‌های پخت، فراوری ونگهداری باعث كاهش ویژگی‌های حسی محصول، در نتیجه بروز تغییراتی در رنگ، عطر، طعم و خواص تغذیه‌ای آنها می‌گردد. این تغییرات معمولا باعث محدود شدن زمان ماندگاری محصولات غذایی می‌شود. واكنش‌های قهوه‌ای شدن در مواد غذایی از نظر شیمیایی به دو گروه تقسیم‌بندی می‌شوند:
1- واكنش‌های قهوه‌ای شدن آنزیمی
2- واكنش‌های قهوه‌ای شدن غیر آنزیمی
گروه اول یا واكنش‌های قهوه‌ای شدن آنزیمی، در محصولاتی چون زرد آلو، سیب، هلو، گلابی، موز، انگور و سبزیجاتی مانند سیب‌زمینی، قارچ، كاهو و فرآورده‌های دریایی مانند میگو رخ می‌دهد. ایجاد برشش و پوست كندن و یا آسیب‌دیدگی و له‌شدگی این محصولات باعث آزاد شدن آنزیم پلی فنولاز موجود در بافت آنها می‌شود، این آنزیم در حضور اكسیژن هوا باعث اكسیده شدن تركیبات مونوفنولی موادغذایی نامبرده و ایجاد تركیبات جدیدی به نام كینون‌ها می‌شود. كینون‌ها در نهایت باعث تولید پیگمان‌های رنگی قرمز و قهوه‌ای ورنگی شدن مواد غذایی می‌گردند.
یكی از راه‌های جلوگیری از بروز قهوه‌ای شدن آنزیمی درمیوه جات وسبزیجات جلوگیری از تماس اكسیژن با بافت آسیب دیده می‌باشد. برای مثال قرار دادن سیب زمینی پوست كنده در داخل آب. همچنینن قرار دادن میوه وسبزی در یخچال هم از بروز این واكنش جلوگیری می‌كند. در صنعت هم از روش‌های مختلفی برای جلوگیری از این واكنش استفاده می‌شود. مانند غیر فعال كردن آنزیم یا جلوگیری از تماس اكسیژن با محصول. البته وقوع این واكنش در تهیه محصولاتی چون چای، قهوه وكاكائو مفید ومطلوب می‌باشد، زیرا رنگ، عطر و طعم مطلوب برای فرآورده ایجاد می‌نماید.
نوع دیگر واكنش‌های قهوه‌ای شدن، واكنش قهوه‌ای شدن غیر آنزیمی می‌باشد كه به چندین روش ممكن است رخ بدهد:
الف: كاراملیزاسیون یا پیرولیز قندهای موجود در مواد غذایی در اثر حرارت بالا، كه باعث بروز رنگ قهوه‌ای در ماده غذایی می‌شود و تركیب رنگی حاصله همان كارامل شناخته شده می‌باشد كه در صنایعع غذایی به عنوان رنگ دهنده كاربرد دارد.
ب: نوع دوم واكنش قهوه‌ای شدن غیرآنزیمی ناشی از تجزیه گرمایی اسید اسكوربیك موجود در ماده غذایی می‌باشد كه می‌تواند در حضور هوا و یا در شرایط بی‌هوازی رخ بدهد. وقوع این واكنش باعثث تخریب كامل این ویتامین ضروری می‌گردد.
ج: نوع سوم و مهمترین نوع واكنش قهوه‌ای شدن غیر آنزیمی واكنش میلارد (نام كاشف فرانسوی واكنش) می‌باشد. این واكنش در طیف وسیعی از مواد غذایی مانند انواع نان و بیسكویت، كیك‌ها، مغز‌هاا و گوشت‌ها رخ می‌دهد و فرآورده‌های ناشی از آن وارد رژیم غذایی روزانه افراد جامعه می‌شود.
از زمان كشف واكنش قهوه‌ای شدن در سال 1912 توسط میلارد، دانشمندان علوم غذایی بر روی مكانیسم‌های قهوه‌ای شدن، اثرات آن بر خواص ارگانولپتیكی، ظاهری، شیمیایی و صنعتی غذاها تحقیقاتت بسیاری را انجام داده‌اند، ولی اثرات آنها در تغذیه و سلامت انسان كمتر مورد توجه بوده است.
قهوه‌ای شدن غیرآنزیمی یا واكنش میلارد در علم غذا بسیار مهم می‌باشد و نتیجه آن می‌تواند مطلوب یا نامطلوب باشد. این واكنش بیشتر میان پروتئین‌ها و قندهای احیاكننده موجود در غذا انجام می‌گیردد و در نهایت به ایجاد تركیبات رنگی و برخی مواد طعم‌زا در ماده غذایی منتهی می‌گردد. این واكنش در برخی مواد كه رنگ و طعم ناشی از آن مهمتر می‌باشد، مانند تشكیل پوسته نان مفید، ولی در قهوه‌ای شدن شیر استرلیزه شده و تبخیر شده نامطلوب می‌باشد. تغییرات تغذیه‌ای ناشی از این واكنش شامل تغییر در متابولیسم پروتئین‌ها، اختلال در متابولیسم مواد معدنی، بروز مسمومیت، تولید مواد موتاژن وكارسینوژن وتخریب اسید اسكوربیك می‌باشد.
تاثیر واكنش میلارد دركاهش ارزش تغذیه‌ای پروتئین‌ها
واكنش میلارد به چند طریق باعث كاهش ارزش تغذیه‌ای و كفایت پروتئینی موادغذایی می‌گردد. اول اینكه این واكنش بین اسیدآمینه آزاد پروتئین‌ها و یك قند احیاكننده مانند گلوكز موجود در مواد غذایی رخخ می‌دهد، بنابراین اسیدآمینه درگیر در این واكنش، ارزش تغذیه‌ای خود را از دست می‌دهد. برای مثال ایجاد رنگ قهوه‌ای در پوسته نان نشان‌دهنده وقوع این واكنش بین پروتئین گندم (گلوتن) با كربوهیدرات‌هایی مانند گلوكز می‌باشد. در این میان اسیدآمینه لیزین به دلیل دارا بودن گروه آمین آزاد به سهولت در این واكنش وارد شده و نابود می‌گردد. به طوری كه میزان نابودی این اسیدآمینه طی پخت نان 25 درصد، در بیسكویت 61 درصد و در شیر خشك حدود 40 درصد می‌باشد. از آنجاییكه لیزین یك اسید آمینه ضروری است و بعضی از مواد غذایی به طور طبیعی دچار كمبود آن می‌باشند، نابود شدن آن طی نگهداری یا فرایند كردن مواد غذایی به ویژه در طبقات اجتماعی آسیب‌پذیر مسأله‌ساز می‌باشد.
تاثیر بر هضم پروتئین‌ها:
در اثر ایجاد اتصال بین اسید آمینه پروتئین و عامل احیا كننده كربوهیدرات، قابلیت هضم پروتئین‌ها كاهش یافته و بدین ترتیب ارزش پروتئینی مواد غذایی كم می‌گردد. تركیبات جدید حاصله قابل شناساییی برای آنزیم‌های هضمی نمی‌باشند.
تاثیر بر آنزیم‌های پپتیداز: برخی از تركیبات به دست آمده از واكنش میلارد از فعالیت آنزیم‌های پروتئو لیتیك مانند آنزیم‌های پپسین، تریپسین و كربوكسی پپتیداز جلوگیری می‌كنند. بنابراین این واكنش نه تنهاا مستقیما با درگیر كردن برخی از پروتئین‌ها ارزش غذایی را كاهش می‌دهد، بلكه از هضم سایر پروتئین‌های موجود در غذا هم كه وارد این واكنش نشده‌اند، جلوگیری می‌كند.
تخریب اسیداسكوربیك:
در غذاهایی كه مستعد واكنش میلارد می‌باشند، معمولا تخریب اسید اسكوربیك به‌طور كامل انجام می‌شود.
اختلال در متابولیسم موادمعدنی:
پیگمان‌های قهوه‌ای پلیمریكی كه طی واكنش میلارد تولید می‌شوند (ملانوئیدین‌ها)، به صورت عوامل باندشونده با كاتیون‌های فلزی عمل می‌كنند كه از این طریق بر فراهم زیستی موادمعدنی اثرر می‌گذارند. نشان داده شده است كه رژیم‌های حاوی فرآورده‌های میلارد باعث اختلال در جذب كلسیم و افزایش دفع ادراری آن شده‌اند، بنابراین مصرف مواد غذایی كه دستخوش واكنش میلارد شده‌اند، جذب مواد معدنی موجود در رژیم غذایی را كاهش می‌دهد.
مسمومیت‌زایی فرآورده‌های میلارد:
متابولیت‌های حاصل از واكنش میلارد برای بدن سمی می‌باشند و عوارض متعددی را ممكن است سبب شوند، برای مثال كاهش وزن، نكروز كبدی، هپاتومگالی (بزرگ شدن كبد) و نفرومگالی (بزرگ شدنن كلیه) در موش‌های تغذیه شده باغذاهای حاوی فرآورده‌های میلارد گزارش شده است. تحقیقات در مورد اثر مسمومیت‌زای آنها در مورد انسان در حال انجام می‌باشد.
موتاژن‌زایی و سرطان‌زایی فرآورده‌های میلارد:
فرآورده‌های ناشی از واكنش میلارد در سیستم‌های آزمایشگاهی باعث بروز سرطان و جهش‌های ژنتیكی شده است كه موتاژن زایی فرآورده‌های میلارد مربوط به قسمت آلكیل ایمیدیازول این فرآورده‌ها وو آمین‌های آروماتیك (كه از طریق حرارت دادن آمینواسیدها تولید می‌شوند)، می‌باشد.
تاثیر متقابل واكنش میلارد و اكسیداسیون چربی‌ها:
واكنش میلارد و پراكسیداسیون چربی‌ها دو واكنش مهم شیمیایی می‌باشند و معمولا با هم تداخل دارند. لیپیدها به دلیل توانایی اكسید شدن در واكنش میلارد تاثیر گذار هستند، همچنین فرآورده‌هایی میلارد بر اكسیداسیون چربی موثرند. این فرآورده‌ها در برخی حالات باعث تسریع اكسیداسیون و در مواقعی باعث كاهش سرعت آن می‌شوند.
اثرات مفید واكنش میلارد:
در كنار تاثیرات مضر واكنش میلارد خواص مفیدی هم برای آن ذكر شده است كه اكثرا كاربرد صنعتی دارند، برای مثال برخی از فرآورده‌های واكنش میلارد خاصیت آنتی‌اكسیدانی بسیار قوی دارند و مانعع اكسیداسیون LDL در بدن می‌شوند و عامل موثری در جلوگیری از آترواسكلروز و سایر بیماری‌های ناشی از استرس اكسیداتیو می‌باشند. همچنین برخی از تركیبات به دست آمده از این واكنش باعث بهبود و تخفیف عوارض ناشی از هلیكوباكترپیلوری در مدل‌های تجربی شده است و می‌توان آنها را جایگزین درمان دارویی فعلی نمود.
نتیجه گیری:
همان طوری كه می‌دانیم، هدف از تغذیه تنها مصرف یك فرآورده غذایی نیست، بلكه این فرآورده از لحاظ كیفی نیز باید دارای ویژگی‌های خاصی باشد و در كنار رنگ، طعم و خواص ظاهری مطلوب، دارایی خواص تغذیه‌ای مناسبی هم باشد، چه بسا فرآورده‌هایی كه از لحاظ ظاهری تمامی ویژگی‌های محصول مورد نظر را دارا هستند، ولی فاقد ارزش تغذیه‌ای قابل توجهی می‌باشند و حتی گاهی مضر هم هستند. یكی از واكنش‌هایی كه در سطح وسیعی در حین فراوری مواد غذایی رخ می‌دهد، واكنش میلارد است. عوامل متعددی در بروز این واكنش نقش دارند، از جمله روش پخت مواد غذایی و درجه حرارت مورد استفاده، به طوری كه كباب كردن در دمای 225 درجه سانتیگراد و سرخ كردن در دمای 177 درجه سانتیگراد، باعث افزایش سرعت وقوع واكنش می‌شوند و بعد از آنها، روش‌های برشته كردن و آبپز كردن قرار می‌گیرند.
بنابراین آبپز كردن مواد غذایی روشی ایمن برای تهیه مواد غذایی می‌باشد. در بین عوامل موثر در سرعت واكنش میلارد، درجه حرارت پخت وروش پخت موثرتر از زمان پخت می‌باشند. افزایش درجه حرارتت به شكل مشخصی باعث تسریع واكنش میلارد می‌گردد.
خشك بودن ماده غذایی و كم بودن رطوبت هم از دیگر عوامل تسریع‌كننده این واكنش است و این امر دلیل دیگری بر ترجیح روش آبپز كردن نسبت به سایر روش‌ها می‌باشد، همچنین این واكنش در PHH خنثی تسریع می‌شود و با كاهش PH به سمت اسیدی از سرعت واكنش كاسته می‌شود.
بنابراین می‌بایست در تغذیه روزمره سعی شود در كنار انتخاب ماده اولیه مناسب از روشی ایمن جهت فراوری مواد غذایی استفاده گردد تا از تشكیل تركیبات مضر جلوگیری شده وارزش تغذیه‌ای مادهه غذایی هم بالا برود.
