Gymnasiearbete om Maillardreaktioner

Kul idé. Maillardreaktioner sker ju när aminogrupperna i proteiner reduceras av kolhydrater, så spontant kan man tänka att fettet nog inte påverkar reaktionen. Men vid t.ex. stekning behövs fettet för att ge en hög yttemperatur, samtidigt som det förhindrar att matvarorna bränner vid (deltar i andra redox-reaktioner). Och lipiderna kommer att delta i vissa delsteg i det som sammanfattningsvis kallas Maillardreaktioner.

Kruxet är nog att när lipiderna tas bort med ett lösningsmedel, så kommer lösningsmedlet även att påverka resten av livsmedlet. Proteiner kommer att denaturera - så din jämförelse blir inte densamma då strukturen av livsmedlet har förändrats. Det skulle i och för sig gå att extrahera lipider och till kontrollprovet försöka återföra dessa, men livsmedlets egenskaper är förändrade efter extraktionen (delvis motsvarande tillagade för proteiner). Att jämföra ett typ av livsmedelsråvara som säljs som "lågfett" med motsvarande "normal" eller "hög fett" blir även det knepigt, för fettet tillför unika egenskaper så de går inte riktigt att jämföra.

Det är nog enklare att utgå ifrån samma livsmedel men variera fettet som tillagningen sker i, om det just är lipidernas påverkan du är intresserad av. Smör innehåller redan proteiner och kolhydrater, som vid upphettning blir gyllenbrunt (tidiga/mellanstegen av Maillarreaktionerna) till brun/bränt (sista stegen då ämnena modifieras vidare, polymeriserar och geggar ihop). Oljor beter då annorlunda, då de endast består av lipider, så dessa skulle kunna användas som jämförelse.

Ett livsmedel som tillagats genom confitering (konserveringsmetod, genom försiktig upphettning i endast fett) kan nog jämföras med samma livsmedel som upphettats lika mycket genom att sjudas i vatten. Steks ytan på dessa sedan kommer de bete sig mycket olika, och se olika ut beroende på vilka Maillardreaktioner som dominerar. Det går även att få brun/gyllene yta på livsmedel genom Maillardreaktioner utan att hela livsmedlet tillagats, genom att hetta upp ytan snabbt och mycket, för att sedan låta livsmedlet svalna - motsvarande en blodig biff, eller tonfisk.

Eller varför inte undersöka ett av de nyare veggo-alternativen? Många av dessa har redan en låg fetthalt från början, som är lägre än i animaliskt protein. Proteinerna i Quorn (som renas fram från mikrosvamp) innehåller väldigt lite fett, några enstaka procent bara. Så det krävs tillsats av extra (mycket) fett, för att kunna få en aptitlig gyllene yta genom stekning/grillning.

Livsmedlets sammansättning påverkar hur resultatet blir, allt ifrån bröd som kan rostas gyllenbrunt, kyckling får gul grillyta, till mjölk som bränner fast på botten. Mat/livsmedel innehåller så många ämnen som kommer reagera, vilket gör det både spännande och lite utmanande.

Tack så mycket för svar, det var till stor hjälp! Fick en ny idé, läste på internet att Maillardreaktioner kan ske mellan aminosyror och karbonylgrupper. Tänkte då om man kan hitta ett livsmedel som innehåller protein och minimalt med kolhydrater, tillverka en ester och tillföra till livsmedlet och se om det blir Maillareffekter trots frånvaro av kolhydrater. Fast blir kanske samma sak som med lösningsmedlet att estern förändrar andra delar av livsmedlet? Annars tyckte jag att det du skrev om att testa att steka i olika fett var intressant. 

Ja reaktioner med karbonylgrupper (eller karbonylenheten hos fettsyror) är en typ av Maillardreaktioner.

Men jag hänger inte med i vilken roll estern skulle ha? En ester kan så klart sönderfalla vid högre temperaturer (till karboxylsyra och alkohol), men är estern din tänkta källa till karbonylgrupp-Maillardreaktioner?

Proteiner i livsmedel innehåller i allmänhet en begränsad mängd kolhydrater, t.ex. kyckling har mindre än 0.5% kolhydrater, men även denna högst begränsade mängd räcker för att köttet skall bli gyllene/brunt genom Maillardreaktioner vid t.ex. stekning. Vilken typ av reaktion som dominerar skiljer sig mellan livsmedel (beroende på sammansättningen och de egenskaper som sammansättningen ger).

Estern påverkar nog hela livsmedlet, men effekten blir nog mindre dramatisk. Och så länge du kan lista ut en lämplig kontroll så kanske du kan se en skillnad.

Ja, tänkte estern som källa till karbonylgruppen. Men är kanske helt fel ute? Bör jag tänka om och försöka hitta något annat om Maillardreaktioner att undersöka?

Estern har mycket riktigt en karbonylgrupp, och estrar hydrolyseras till ursprungsämnena - alkoholen och karboxylsyran. Bildningen av esterbindningen är en dehydrationsreaktion, där reaktanterna är vatten och estern. Men detta är en reversibel reaktion, som katalyseras av syra eller bas. Och livsmedel innehåller många och olika syror/baser. Så även om pH i livsmedlet är nära neutralt (vilket långt ifrån är fallet för alla livsmedel) så hydrolyseras gärna estrarna, speciellt vid när värme tillförs, som vid tillagning av mat.

Detta är i och för sig inget problem, för den från hydrolysen bildade karboxylsyran har ju en karbonylgrupp som del i karboxylsyran. Lipiderna vi använder till matlagning, och som kan delta i Maillardreaktioer, består alla av karboxylsyror. Oftast är dessa esterifierade med glycerol (eller med andra ämnen i cellernas membran etcetera), så det motsvarar din idé om att använda en ester.

Är du intresserad av en specifik ester kan du använda denna, och syntetisera denna själv (kanske med en vanlig fettsyra vi brukar hitta i maten och etanol/metanol). Dock kan du inte provsmaka maten som tillagats med denna rena ester, men du kan titta på tillagningsresultatet och lukta på livsmedlet i alla fall.

Men vill du använda estrar för Maillarreaktioner, behöver du nog i möjligaste mån undvika kolhydrater (som deltar i Maillardreaktioner vid en lägre temperatur än estrarna).

Förstår jag rätt om det är möjligt att tillverka en ester av fettsyra + alkohol, tillföra det till ena livsmedlet och steka både det och kontrollivsmedlet och se om det blir någon signifikant skillnad? Frågeställningen blir ungefär: Kan Maillardreaktioner ske med fettsyror när det finns minimalt med kolhydrater? Är det en orelevant eller relevant undersökning?

Det borde gå att jämföra. Om du vill få Maillardreaktioner med fettsyran (från estern) är det väsentliga att livsmedlet har låg halt kolhydrater. Jag vet inte om du provat att steka t.ex. quorn i bitar, men min erfarenhet var att det går åt betydligt mer smör för att få en karamelliserad (gyllene) stekyta tillsammans med en hög temperatur. Detta jämfört med när t.ex. kyckling steks - då går det t.o.m. bra med olja och lägre temperatur. Min uppfattning var att det gick åt mer smör, än vad som skulle gå åt för att kompensera för den låga fetthalten i livsmedlet - så även om en del av smöret gick åt för att "ladda upp med fett till samma nivå som kycklingen" så var det fortfarande märkbart mer smör som gick åt.

Det finns så klart fler livsmedel med låg halt kolhydrater, och låg fetthalt men jag har inga erfarenheter av dessa.

En låg fetthalten i livsmedlet gör det också enklare att variera och utvärdera effekten av ditt kontrollfett (kanske smör?) och din föreslagna ester. Det går även bra att steka i jäst, som en bekant provade - luktade alkohol under stekningen tydligen men smakade bra.