La reacción de Maillard es una de las reacciones más importante que pasa en la cocina, ya que es la responsable de muchísimos procesos tal como el tostado del pan, el color de la carne cuando se cocina, el dorado de la cebolla, el color del café y la cerveza o, incluso, del caramelo.
El nombre se debe al químico francés Louis-Camille Maillard que, a principios del siglo XX explicó, por primera vez, la reacción que se produce entre los aminoácidos y los azúcares. Esta reacción también es llamada glucosilación o glicación no enzimática de proteínas.
Imagen 1. Maíz tostado (imagen libre).
Esta reacción genera cambio de color, propiedades organolépticas, de las propiedades de las proteínas (solubilidad, o propiedades emulsionantes, espumantes y gelificante) y la digestibilidad de éstas (Lund & Ray, 2017). Cuando reacciona un hidrato de carbono con un aminoácido, ya sea libre o parte de una cadena proteica, generando una serie de compuestos que cambiarán por completo el alimento crudo. La reacción se puede producir cuando se hierve un alimento a 100 ⁰C, aunque los cambios no son tan apreciados. A pesar de que la reacción se pueda producir a menor temperatura, entre 145-160 ⁰C es la temperatura óptima y, en ausencia de agua, la velocidad de la reacción es mayor, por lo que vemos cambios de aromas, color y sabor mucho más rápido, como cuando se asa una carne entre otros muchos procesos. Es una reacción de pardeamiento no enzimática, ya que las moléculas final llamadas “melanoidinas” se producen sin la ayuda de enzimas, como la reacción enzimática que se produce en el cambio de color del aguacate (Andy Brunning, n.d.).
Esta reacción, desde un punto de vista químico, se define como la reacción entre grupos de aminos primarios de aminoácidos, péptidos o proteínas, con el grupo carbonilo (grupo funcional formado por un átomo de carbono unido a un átomo de oxígeno mediante doble enlace -(C=O)) de los azúcares reductores. Este tipo de azúcares poseen una alta reactividad debido a los grupos carbonilos disponibles, produciendo alteraciones en los aminoácidos. Un ejemplo de azúcar reductor más abundante es la glucosa.
Esta reacción se produce en tres etapas diferentes:
1.- Reacción comienza entre el azúcar reductor (glucosa; aldosa) con el grupo amino de la proteína, formando un compuesto denominado base de Schiff.
2.- La estructura de este compuesto se reordena hacia una forma más estable llamada Amadori (o producto Heyns en el caso de cetosis) a través de un 1,2-enaminol. El producto Amadori puede luego someterse a enolización a 1,2-enaminol o 2,3-enaminol y forman desoxiosonas (compuestos α-dicarbonilo), que reaccionan rápidamente con nucleófilos adicionales tales como aminas, guanidinas y tioles, para formar aldehídos de Strecker (Lund & Ray, 2017).
3.- La última etapa de la reacción es la formación de molécula responsable del color tostado que adquieren los alimentos tras la reacción no enzimática. Se trata de polímeros nitrogenados y copolímeros marrones, conocidos como melanoidinas (Martins, Jongen, Boekel, & Martinus, 2001).
Figura 1: esquema de la reacción de Maillard (Martins et al., 2001).
Durante esta reacción se modifican las propiedades organolépticas, el color y la funcionalidad de las proteínas, desarrollándose aromas únicos dependiendo de las variables tiempo y temperatura. Por un lado, puede generar aromas y sabores deseados y, por otro lado y si aumentamos el tiempo de cocción, obtenemos moléculas indeseadas como sabores amargos y a quemado.
Como se ha mencionado anteriormente, durante la reacción se generan muchísimos aromas. La reacción entre el α-dicarbonilo y el grupo amino de los aminoácidos generan aldehídos responsables de aromas y sabores del pan, el café, cacao, carne asada o cerveza. Los principales aldehídos (aromas frutales) generados son 2-metilbutanal del aminoácido isoleucina, 3-metilbutanal de la leucina, fenilacetaldehído de fenilalanina, metilpropanal de la valina (Lund & Ray, 2017).
Además, otros muchos aromas se producen con los diferentes métodos de cocción. Por ejemplo, durante el horneado, tostado y asado de los alimentos, se forman moléculas aromáticas tales como furanos (aroma a nuez), furanona (aroma a fresa), diacetilo (aroma a mantequilla), acetilpirrolina (principales aromas del pan y el arroz), pirazinas (aroma a chocolate, a tierra o papa), responsable de aromas dulces, tostados, asado o mantecosa. Durante una fritura de un alimento se generan aldehídos (aromas florales), sulfuros (aromas a cebolla), tioles (aromas a ajo y cebolla), furanos, acetilpirrolina, o pirazinas, responsables de aromas suaves como por ejemplo azufrados, grasoso, dulce o tostado. Cuando se cocina en grill se generan otros aromas tales como guaiacol, cresoles o escatol, así como también furanos y furanonas (McGee, 2020). Además se les asocia las moléculas aromáticas producidas durante la caramelización como el maltol (aroma a caramelo), esteres ( aromas frutales), acetaldehído (sherry) (McGee, 1984).
La reacción de Maillard también está asociada al gusto básico umami, esto ocurre cuando reacciona una molécula de glucosa con el ácido glutámico (Zhang et al., 2019). Además, se le asocia el sabor dulce y amargo cuando los parámetros de tiempo son prologandos y el alimento se quema.
Imagen 2. Carne asada (imagen libre)
A pesar de que la reacción de Maillard tiene muchísimas cosas positivas ya que, durante las cocciones, se cambia completamente el alimento dejándolo más apetecible para el ser humano, es obvio que existen consecuencias negativas. La primera es la disminución del valor nutricional de los alimentos, ya que se inactivan muchos aminoácidos esenciales como la lisina y triptófano, así como la inhibición de la actividad enzimática de las proteasas y la glucólisis (ruta metabólica encargada de oxidar la glucosa para obtener energía para las células) y aumenta la interacción con iones metálicos. Además, a esta disminución del valor nutricional viene asociada la formación de componentes mutagénicos (compuestos capaces de alterar la estructura del ADN). Estos compuestos están asociados principalmente cuando el alimento se quema, una de las moléculas más conocidas es la acrilamida debida a la reacción entre los aminoácidos (especialmente la asparagina) y un azúcar reductor a altas temperaturas. Este compuesto es metabolizado en nuestro organismo dando lugar a la glicidamida (habituales en las papas fritas) (Martins et al., 2001).
Además de está moléculas, están asociadas otras muchas como las amidas heterocíclicas y los hidrocarburos aromáticos policíclicos (se generan cuando la grasa se somete a temperaturas altas). Algunos estudios realizados han concluido como las flavonas y los flavonoides inhiben las aminas heterocíclicas desarrolladas durante la reacción de Maillard. La presencia de compuestos fenólicos, antioxidantes o ácido ascórbico han reducido la concentración de amidas heterocíclicas durante los procesos de cocción como el asado. Una curiosidad de uno de los estudios realizados sobre la posibilidad de reducir estos compuestos potencialmente cancerígenos es el uso de la salsa de soja durante el asado de una carne y, algunas de las conclusiones, están relacionadas con la presencia de compuestos fenólicos en la salsa de soja (Saida Robbana-Barnat, Maurice Rabache, Emmanuelle Rialland, 1996). Aunque todos sabemos que, al cocinar una carne con salsa de soja, ésta se quema rápidamente.
Con esto no quiero decir que sea perjudicial comer un alimento horneado, frito o asado entre otros muchos procesos de cocción, lo que siempre hay que prestar atención, controlar y saber qué es lo que está ocurriendo.
A todos nos gustan los sabores generados en los alimentos después de la reacción de Maillard.
Imagen 3. Reacción de Maillard (imagen libre).
Una vez más, la cocina y la ciencia están realmente unida.
REFERENCIAS
Andy Brunning. (n.d.). Explorations of everyday chemical compounds. Retrieved October 30, 2020, from https://www.compoundchem.com/2015/01/27/maillardreaction/
Lund, M. N., & Ray, C. A. (2017). Control of Maillard Reactions in Foods: Strategies and Chemical Mechanisms. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 65(23), 4537–4552. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.7b00882
Martins, S., Jongen, W., Boekel, V., & Martinus, A. (2001). A review of Maillard reaction in food and implications to kinetic modelling. Trends in Food Science and Technology, 11, 364–373. Retrieved from https://ucanr.edu/datastoreFiles/608-648.pdf
McGee, H. (2020). Nose Dive. A field guide to the world’s smells. (P. Press, Ed.) (1o). New York.
Saida Robbana-Barnat, Maurice Rabache, Emmanuelle Rialland, J. F. (1996). Heterocyclic Amines: Occurrence and Prevention in Cooked Food. Environmental Health Perspectives, 110(9), 1689–1699.
Zhang, J., Sun-Waterhouse, D., Feng, Y., Su, G., Zhao, M., & Lin, L. (2019). The umami intensity enhancement of peanut protein isolate hydrolysate and its derived factions and peptides by Maillard reaction and the analysis of peptide (EP) Maillard products. Food Research International, 120, 895–903. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.11.055
