ปฏิกิริยาของเมเยอร์ในอุตสาหกรรมอาหาร ผลกระทบต่อสังคมและจิตใจ ตัวอย่างการวิจัย: โปรแกรมการฉีดวัคซีนขนาดใหญ่

Kosmachevskaya O.V.

(“HiZh”, 2012, ฉบับที่ 2)

ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์ชีวภาพ

สถาบันชีวเคมีตั้งชื่อตาม อ.น.บาค RAS

ทุกคนตระหนักดีว่าอาหารปกติและดีต่อสุขภาพคืออาหารที่มีความอยากอาหารเป็นอาหารที่มีความสุข อาหารอย่างอื่น อาหารตามสั่ง คำนวณแล้ว ถือว่าชั่วไม่มากก็น้อย...

ไอ.พี. พาฟลอฟ

เคมีอุดมไปด้วยปฏิกิริยาที่มีชื่อ มีมากกว่าหนึ่งพันปฏิกิริยา แต่ส่วนใหญ่จะพูดกับคนที่ห่างไกลจากเคมีเพียงเล็กน้อยเท่านั้นมีไว้สำหรับผู้ที่เข้าใจ อย่างไรก็ตาม ในรายการที่มีมากมายนี้มีปฏิกิริยาหนึ่งที่เราทุกคนเผชิญทุกวัน - ทุกครั้งที่เราไปที่เตาเพื่อทำอาหารอร่อย ๆ หรือดื่มกาแฟในตอนเช้าพร้อมแซนด์วิช หรือเบียร์ในตอนเย็นกับเพื่อน ๆ เรากำลังพูดถึงปฏิกิริยา Maillard ซึ่งจะมีอายุครบหนึ่งร้อยปีในปีนี้ ในฝรั่งเศส ในเมืองน็องซี พวกเขากำลังวางแผนที่จะจัดการประชุมสัมมนาระดับนานาชาติครบรอบปีที่อุทิศตนเพื่อปฏิกิริยานี้

ทำไมถึงได้รับเกียรติเช่นนี้? ทำไมเธอถึงโดดเด่นขนาดนี้? ใช่เพราะมันแพร่หลายและเป็นที่รู้จักของทุกคน การก่อตัวของฮิวมัสในดิน ถ่านหิน พีท ซาโพรเปล และโคลนที่เป็นยาเกิดขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยานี้ แต่เราจะพูดถึงสิ่งที่คุ้นเคยและน่าดึงดูดยิ่งขึ้น - เกี่ยวกับกลิ่นหอมที่ไม่อาจลืมเลือนของกาแฟชงสด ขนมปังอบ และเนื้อทอด เกี่ยวกับเปลือกสีทองกรอบบนก้อนและสับเกี่ยวกับรสชาติที่น่าทึ่งของผลิตภัณฑ์เหล่านี้ เพราะทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นเป็นผลจากปฏิกิริยาเมลลาร์ด

สับครั้งแรกและการปฏิวัติ

เป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการถึงชีวิตของคนยุคใหม่โดยไม่ต้องปรุงอาหาร และปรุงอาหารโดยไม่ต้องทอด ต้ม และอบ แม้ว่าสิ่งมีชีวิตอื่นๆ จะทำโดยไม่ใช้ความร้อนกับอาหารก็ตาม มีหลักฐานว่า synanthropes (Homo erectus pekinensis) ใช้ไฟแล้ว และ Homo sapiens สมัยใหม่ก็ปรุงด้วยไฟอย่างที่พวกเขาพูดตั้งแต่แรกเกิด ดังนั้นความรักในอาหารทอดและต้มจึงเกิดขึ้นมานานแล้ว แต่อะไรทำให้มนุษย์ดึกดำบรรพ์เอาอาหารใส่ไฟแล้วกินเข้าไป? แล้วทำไมทุกคนถึงเริ่มกินอาหารแปรรูปล่ะ?

ไม่น่าเป็นไปได้ที่เราจะรู้ว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อใดและอย่างไร เห็นได้ชัดว่าด้วยเหตุผลบางอย่างเนื้อดิบจึงตกลงไปในไฟทอดและบรรพบุรุษของเราก็อดไม่ได้ที่จะเอาชิ้นที่มีกลิ่นหอมเข้าปาก เห็นได้ชัดว่าชิ้นที่ทอดมีรสชาติเหนือกว่าชิ้นดิบ แม้ว่าจะไม่ใส่เกลือ ซอสมะเขือเทศ และเครื่องปรุงรสก็ตาม อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้เฉพาะกับผู้ที่ไม่ใช่นักชีววิทยาเท่านั้น ตามทฤษฎีวิวัฒนาการ สิ่งที่ดีต่อสุขภาพและมีส่วนประกอบที่มีคุณค่าควรมีรสชาติอร่อย (ขนมหวานที่มากเกินไปเป็นอันตราย แต่บรรพบุรุษของเราไม่ได้ถูกคุกคามจากส่วนเกินนี้) ทำไมอาหารทอดถึงมีรสชาติอร่อยจึงเป็นคำถามที่ไม่สำคัญ อาจเป็นเพราะอาหารปรุงสุกย่อยง่ายกว่าและต่อมรับรสสัมผัสได้ และในไม่ช้าอาหารที่เตรียมไว้ก็เริ่มได้รับการพิจารณาว่าศักดิ์สิทธิ์ "ชำระให้บริสุทธิ์ด้วยไฟ" เพราะในระหว่างการบูชายัญเมื่ออาหารที่อาจเป็นอาหารถูกเผาบนไฟ ส่วนหนึ่งของอาหารในรูปควันก็ถูกถวายเป็นของขวัญแด่เทพเจ้า

น่าสนใจว่าถ้าลิงในปัจจุบันรู้วิธีทอดและนึ่ง พวกมันคงจะทำเช่นนี้อย่างแน่นอน นักมานุษยวิทยา Richard Wrangham จาก Harvard และ Victoria Wobber จากสถาบันมานุษยวิทยาวิวัฒนาการมักซ์พลังค์ พบว่าลิงชิมแปนซี โบโนโบ กอริลลา และอุรังอุตังชอบอาหารที่ปรุงสุกมากกว่าอาหารดิบ ไม่ว่าจะเป็นเนื้อสัตว์ แครอท หรือมันเทศ ประเด็นนี้คืออะไร - ความนุ่มนวลของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป การย่อยได้ดีกว่า หรือรสชาติดีกว่า - ไม่ชัดเจน แม้ว่าอย่างที่เราทราบกันดีว่าสัตว์เลี้ยงก็ชอบกินอาหาร "มนุษย์" เช่นกัน

ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง ไฟ กระทะทอด น้ำลายและหม้อกลายเป็นเครื่องมือหลักของพ่อครัวและแม่บ้าน และอาหารอุ่นอร่อยก็กลายเป็นความสุขที่เข้าถึงได้มากที่สุดอย่างหนึ่ง ดังที่เจอโรม เค. เจอโรมเขียนว่า “มโนธรรมที่ชัดเจนให้ความรู้สึกพึงพอใจและมีความสุข แต่การอิ่มท้องจะทำให้ท่านบรรลุเป้าหมายเดียวกันได้โดยสะดวกยิ่งขึ้นและมีค่าใช้จ่ายน้อยลง”

อย่างไรก็ตาม วิธีการปรุงอาหารนี้ก่อให้เกิดผลกระทบระดับโลกที่สำคัญยิ่งกว่ามาก มีทฤษฎีที่น่าสนใจว่าการแปรรูปอาหารด้วยความร้อนนำไปสู่การปฏิวัติมานุษยวิทยาและทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นในการพัฒนาวัฒนธรรมของมนุษย์ บรรพบุรุษของเราเป็นสัตว์กินพืชทุกชนิด สิ่งนี้ทำให้เกิดข้อได้เปรียบด้านวิวัฒนาการอย่างไม่ต้องสงสัย เนื่องจากความหลากหลายของอาหารที่บริโภคนั้นดี แต่ก็มีข้อเสียเช่นกัน อาหารหยาบดิบย่อยได้ไม่ดี ดังนั้นคุณต้องกินมากและใช้เวลาส่วนใหญ่ในการหาอาหาร ผู้เชี่ยวชาญคำนวณว่าชิมแปนซีใช้เวลาหลายชั่วโมงต่อวันในการกินอาหาร และคนสมัยใหม่ใช้เวลามากกว่าหนึ่งชั่วโมงเล็กน้อย (ไม่นับการนั่งนานๆ ในร้านอาหารและบาร์ ส่วนใหญ่ใช้เวลาไปกับการสื่อสาร) ปรากฎว่าการแปรรูปอาหารด้วยความร้อนเพิ่มประสิทธิภาพการย่อยอาหารอย่างรวดเร็วลดความต้องการทรัพยากรและให้เวลาและพลังงานแก่บรรพบุรุษของเราซึ่งสามารถนำไปใช้ในการคิดทำความเข้าใจโลกความคิดสร้างสรรค์และการสร้างเครื่องมือ กล่าวอีกนัยหนึ่ง การทำอาหารทำให้ Homo sapiens มีโอกาสที่จะกลายเป็นสิ่งมีชีวิตที่ชาญฉลาดอย่างแท้จริง

เกี่ยวกับวิธีที่น้ำตาล ไขมัน และโปรตีนมาพบกันในกระทะ

เราต้องจินตนาการถึงเปลือกสีทองกรอบบนเนื้อทอดดีหรือขนมปังสดก้อนหนึ่ง แล้วปากของคุณก็เริ่มน้ำลายสอ ทำไมของทอดถึงอร่อยและน่ามอง?

อินทรียวัตถุที่บริโภคในอาหารประกอบด้วยองค์ประกอบที่สำคัญสามประการ ได้แก่ คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน ฉันจะไม่พูดถึงความสำคัญทางชีวภาพของสารเหล่านี้ เนื่องจากสิ่งนี้ชัดเจนสำหรับผู้อ่านเรื่องเคมีและชีวิต ในกรณีนี้เราจะสนใจคุณสมบัติบางอย่างของโครงสร้างทางเคมีของสารเหล่านี้ คาร์โบไฮเดรต ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าโพลีไฮดรอกซีอัลดีไฮด์และโพลีไฮดรอกซีคีโตนตามธรรมชาติที่มีสูตรทั่วไป (CH 2 O) n ไม่เพียงประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซิล -OH เท่านั้น แต่ยังมีคาร์บอนิล C=O อีกด้วย

โมเลกุลของไขมันธรรมชาติและไตรกลีเซอไรด์ (เอสเทอร์ของกลีเซอรอลและกรดไขมันโมโนเบสิก) จำเป็นต้องมีกลุ่มคาร์บอนิลด้วย

โปรตีนมีความซับซ้อนกว่ามาก โดยเป็นโพลีเมอร์ที่มีสายโซ่สร้างขึ้นจากกรดอะมิโนหลากหลายชนิด คุณสมบัติของโปรตีนขึ้นอยู่กับกรดอะมิโนชนิดใดและในลำดับที่กรดอะมิโนนั้นก่อตัวขึ้นโดยตรง ในบรรดากรดอะมิโน 20 ชนิดที่ประกอบเป็นโปรตีน มีกรดอะมิโนหลายชนิดที่เสี่ยงต่อสารเคมีมากที่สุด ได้แก่ ไลซีน อาร์จินีน ทริปโตเฟน และฮิสทิดีน โมเลกุลประกอบด้วยหมู่อะมิโนอิสระ (-NH 2) กลุ่มกัวนิดีน (-C (NH 2) 2) วงแหวนอินโดลและอิมิดาโซล

พวกมันมีความเสี่ยงเนื่องจากกลุ่มที่อยู่ในรายการ แม้จะเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลโปรตีน ก็สามารถทำปฏิกิริยากับกลุ่มคาร์บอนิล (C=O) ของคาร์โบไฮเดรต อัลดีไฮด์ และลิพิดได้อย่างง่ายดาย (ในกรดอะมิโนอื่นๆ หมู่อะมิโนจะทำปฏิกิริยาก็ต่อเมื่อกรดอะมิโนนี้เป็นอิสระหรือเป็นปลายทางในสายโซ่โพลีเปปไทด์) สิ่งที่คุณต้องมีคืออุณหภูมิสูง ไฟ หรือเตาไฟ ปฏิกิริยานี้เป็นที่รู้จักในเคมีอาหารว่าเป็นปฏิกิริยาควบแน่นของน้ำตาล-เอมีน หรือปฏิกิริยาเมลลาร์ด

เรื่องราวของการค้นพบนี้เป็นเรื่องที่ซับซ้อน เชื่อกันว่า Maillard เป็นคนแรกที่ค้นพบปฏิกิริยาระหว่างน้ำตาลกับกรดอะมิโน อย่างไรก็ตามเพื่อความเป็นธรรมควรสังเกตว่าเป็นครั้งแรกที่ P. Brandes และ C. Stoer สังเกตเห็นปฏิกิริยาดังกล่าวในปี พ.ศ. 2439 โดยให้ความร้อนน้ำตาลด้วยแอมโมเนีย

ในปี 1912 Louis Camille Maillard แพทย์และนักเคมีหนุ่มชาวฝรั่งเศสได้เริ่มศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างกรดอะมิโนกับน้ำตาลในอาหาร กลูโคส และฟรุกโตส งานวิจัยของเขาได้รับแรงบันดาลใจจากความปรารถนาที่จะค้นหาเส้นทางที่เป็นไปได้สำหรับการสังเคราะห์โพลีเปปไทด์ เขาต้มสารละลายน้ำตาลหรือกลีเซอรอลกับกรดอะมิโนเป็นเวลาหลายชั่วโมง และพบว่าสารประกอบเชิงซ้อนสีเหลืองน้ำตาลก่อตัวขึ้นในส่วนผสมของปฏิกิริยา นักวิทยาศาสตร์เข้าใจผิดว่าเป็นเปปไทด์และรีบเผยแพร่ผลลัพธ์ใน Compte Rendu de l'Academie des Sciences อย่างไรก็ตาม นี่เป็นกรณีที่ผู้วิจัยแสดงความปรารถนาอันแรงกล้าซึ่งเป็นเรื่องปกติทางวิทยาศาสตร์ไม่มีข้อมูลการทดลองใดที่ยืนยันว่าเป็นการเก็งกำไรล้วนๆ ข้อสรุป Honor Maillard เขาเข้าใจสิ่งนี้จึงค้นคว้าต่อไปและในปีหน้า พ.ศ. 2456 เขาได้ค้นพบความคล้ายคลึงกันอย่างมากของเม็ดสีน้ำตาลที่เกิดขึ้นกับสารฮิวมิกในดิน สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่เปปไทด์ แต่เป็นอย่างอื่น

กระบองการวิจัยในทิศทางนี้ถูกหยิบขึ้นมาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียจากห้องปฏิบัติการสรีรวิทยาพืชของมหาวิทยาลัยเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ไม่นานหลังจาก Maillard ในปี 1914 S.P. Kostychev และ V.A. Brilliant บรรยายถึงผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างกรดอะมิโนและน้ำตาลในยีสต์ที่สลายตัวโดยอัตโนมัติ ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากการย่อยเซลล์ยีสต์ด้วยตนเอง นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียได้ตรวจสอบการก่อตัวของ "สารประกอบไนโตรเจนใหม่" ที่ทำให้สารละลายเป็นสีน้ำตาลเข้มเมื่อเติมกลูโคสหรือซูโครสลงในยีสต์ออโตไลเซท และพิสูจน์ว่าวัสดุสำหรับการสังเคราะห์คือน้ำตาลและกรดอะมิโน ซึ่งทำปฏิกิริยาได้ง่ายโดยไม่ต้องใช้เอนไซม์

ในบรรดานักวิจัยทั้งหมดที่จัดการกับปัญหานี้ นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสได้รับผลลัพธ์หลัก ซึ่งเป็นที่ยอมรับว่าปฏิกิริยาของกลุ่มคีโต (C=O) ของน้ำตาลกับกลุ่มอะมิโน (-NH 2) ของกรดอะมิโนเกิดขึ้น ในหลายขั้นตอน ดังนั้นปฏิกิริยาซัคคาโรเอมีนจึงเรียกว่าปฏิกิริยาเมลลาร์ด ตั้งแต่ปีพ. ศ. 2453 ถึง พ.ศ. 2456 นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสได้ตีพิมพ์รายงานประมาณ 30 ฉบับซึ่งเป็นพื้นฐานของวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของเขาเรื่อง "กำเนิดของโปรตีนและวัสดุอินทรีย์" ผลของกลีเซอรอลและน้ำตาลต่อกรดอะมิโน"

แต่เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งในทางวิทยาศาสตร์ การค้นพบของ Maillard ไม่ได้รับการยอมรับในช่วงชีวิตของเขา จนกระทั่งปี 1946 นักวิทยาศาสตร์เริ่มสนใจปฏิกิริยานี้อีกครั้ง และวันนี้เรารู้มากเกี่ยวกับปฏิกิริยาของเมลลาร์ดแล้ว ประการแรกนี่ไม่ใช่ปฏิกิริยาเดียว แต่เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนทั้งหมดที่เกิดขึ้นตามลำดับและขนานกันโดยไม่มีการมีส่วนร่วมของเอนไซม์และทำให้มวลปฏิกิริยามีสีน้ำตาล สิ่งสำคัญคือส่วนผสมของปฏิกิริยาประกอบด้วยกลุ่มคาร์บอนิล (เป็นส่วนหนึ่งของน้ำตาล อัลดีไฮด์ หรือไขมัน) และกลุ่มอะมิโน (โปรตีน) เห็นได้ชัดว่าปฏิกิริยาดังกล่าวนำไปสู่การก่อตัวของผลิตภัณฑ์จำนวนมากที่มีโครงสร้างต่าง ๆ ซึ่งในวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ถูกกำหนดโดยคำว่า "ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของไกลเคชั่น" กลุ่มนี้รวมถึงอัลดีไฮด์อะลิฟาติกและคีโตน และอนุพันธ์เฮเทอโรไซคลิกของอิมิดาโซล ไพร์โรล และไพราซีน สารเหล่านี้ - ผลิตภัณฑ์จากการควบแน่นของน้ำตาลเอมีน - มีหน้าที่ในการสร้างสีกลิ่นและรสชาติของผลิตภัณฑ์ที่ได้รับความร้อน ปฏิกิริยานี้เร่งตัวขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และเกิดขึ้นอย่างเข้มข้นระหว่างการปรุง การทอด และการอบ

เมลาโนดิน: ความดีและความชั่ว

ความจริงที่ว่าปฏิกิริยา Maillard ผ่านไปแล้วสามารถตัดสินได้จากเปลือกสีน้ำตาลทองบนขนมปัง ปลาทอด เนื้อสัตว์ และผลไม้แห้งที่มีสีน้ำตาล สีของผลิตภัณฑ์ที่ได้รับความร้อนนั้นได้มาจากสารเมลาโนดินที่มีโมเลกุลสูงสีเข้ม (จากภาษากรีก "เมลาโนส" ซึ่งแปลว่า "สีดำ") ซึ่งเกิดขึ้นในขั้นตอนสุดท้ายของปฏิกิริยาเมลลาร์ด อย่างไรก็ตาม สีของเมลาโนดินมาตรฐานไม่ใช่สีดำ แต่เป็นสีน้ำตาลแดงหรือสีน้ำตาลเข้ม เมลาโนดินสร้างเม็ดสีดำคล้ายกับสารฮิวมิก เฉพาะในกรณีที่ไฟแรงเกินไปหรือคุณลืมเรื่องมันฝรั่งทอดในกระทะหรือพายในเตาอบและเผามันอย่างสิ้นหวัง คำว่า “melanoidins” ถูกเสนอโดย O. Schmiedeberg ในปี 1897 (อย่างไรก็ตาม “เคมีกับชีวิต” ครั้งหนึ่งเคยกล่าวถึงหัวข้อเมลาโนดินส์แล้ว ดูปี 1980 ฉบับที่ 3)

กาแฟ โกโก้ เบียร์ kvass ไวน์ของหวาน ขนมปัง เนื้อทอด และปลา... ในขณะที่เราดื่มและกินทั้งหมดนี้ ปฏิกิริยา Maillard และผลิตภัณฑ์เมลาโนดินก็อยู่กับเรา เราบริโภคเมลาโนดินประมาณ 10 กรัมทุกวัน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะต้องทราบถึงคุณประโยชน์และโทษของเมลาโนดินเหล่านี้

ในสาระสำคัญทางเคมี เมลาโนดินเป็นโพลีเมอร์ที่ผิดปกติหลากหลายชนิดซึ่งมีโครงสร้างต่าง ๆ รวมถึงโครงสร้างเฮเทอโรไซคลิกและควินอยด์ โดยมีน้ำหนักโมเลกุลตั้งแต่ 0.2 ถึง 100,000 ดาลตัน กลไกการก่อตัวของพวกมันค่อนข้างซับซ้อนและยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ - มีผลิตภัณฑ์ระดับกลางมากเกินไปที่ทำปฏิกิริยาระหว่างกันและกับสารตั้งต้น

การก่อตัวของเมลาโนดินนั้นมาพร้อมกับการปรากฏตัวของสารอะโรมาติกหลายชนิด: เฟอร์ฟูรัล, ไฮดรอกซีเมทิลเฟอร์ฟูรัล, อะซีตัลดีไฮด์, ฟอร์มาลดีไฮด์, อัลดีไฮด์ไอโซวาเลอริก, เมทิลไกลออกซาล, ไดอะซิติลและอื่น ๆ พวกเขาคือผู้ที่ให้กลิ่นหอมน่ารับประทานและน่าจดจำแก่ขนมปังอบใหม่ๆ พิลาฟ ชิชเคบับ... ย้อนกลับไปในปี 1948 ผู้ก่อตั้งห้องปฏิบัติการของเราที่สถาบันชีวเคมี A.N.Bach V.L.Kretovich (ต่อมาเป็นสมาชิก RAS ที่เกี่ยวข้อง) และ R.R. Tokarev ค้นพบว่าในสารละลายกลูโคสต่อหน้ากรดอะมิโน leucine และ valine จะเกิดโทนสีเฉพาะของเปลือกขนมปังข้าวไรย์และเมื่อมี glycine จะเกิดกลิ่นคาราเมล ข้อใดไม่ใช่วิธีที่จะได้รับสารแต่งกลิ่นรสและอะโรมาติก?

สูตรอาหารและเครื่องดื่มแบบดั้งเดิมรวมถึงขั้นตอนการแปรรูปอาหารที่เกิดเมลาโนดิน ตัวอย่างเช่น เบียร์ดำมีสีเข้มข้นจากมอลต์ที่มีเม็ดสีเมลาโนอยด์ และเครื่องปรุงและกลิ่นเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปของปฏิกิริยา Maillard ซึ่งได้รับแยกต่างหากและเติมลงในอาหารและเครื่องดื่มเป็นสีธรรมชาติและสารปรุงแต่งกลิ่นรส รสชาติและเครื่องปรุงรสสำหรับอาหารจานด่วนมีต้นกำเนิดเดียวกัน ตัวอย่างเช่น วัตถุเจือปนอาหารที่มีกลิ่นหอมของเนื้ออกตุ๋นนั้นได้มาจากการอบแห้งด้วยเอนไซม์ของเนื้อวัวด้วยไมโครเวฟ

อย่างไรก็ตาม คำถามอยู่ที่ปลายลิ้นของเรา: สารเหล่านี้ไม่เป็นอันตรายหรือไม่? ท้ายที่สุดแล้ว สิ่งที่คุณได้ยินคือ: อย่ากินอาหารทอด เพราะเปลือกกรอบมีขยะที่เป็นสารก่อมะเร็งทุกชนิด ลองคิดดูสิ

ทุกวันนี้วรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ได้รวบรวมข้อมูลจำนวนมากเกี่ยวกับคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ของเมลาโนดิน - สารต้านอนุมูลอิสระ, ยาต้านจุลชีพ, ภูมิคุ้มกันและความสามารถในการจับไอออนของโลหะหนัก ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา Maillard ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1961 ในการทดลองกับเนื้อต้ม จากนั้นพบว่าเนื้อต้มยับยั้งการเกิด lipid peroxidation ส่วนเมลาโนดินและมอลทอลซึ่งเกิดขึ้นในเนื้อวัวระหว่างการปรุงอาหารจะทำหน้าที่เป็นสารยับยั้ง

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาธรรมชาติของฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของเมลาโนดินพบว่ามีความเกี่ยวข้องกับโครงสร้างของสารเหล่านี้ ซึ่งมีระบบพันธะคู่แบบคอนจูเกตในหน่วยเฮเทอโรไซคลิกและควินอยด์

โครงสร้างนี้ช่วยให้สามารถต่อต้านอนุมูลอิสระและจับโลหะได้ และมีประโยชน์ต่อร่างกายอย่างมาก

ตัวอย่างเช่นโดยการจับตัวของธาตุเหล็ก (Fe 2+) เมลาโนดินจะไม่อนุญาตให้ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในร่างกายด้วยการก่อตัวของตัวออกซิไดเซอร์และตัวทำลายที่แรง - ไฮดรอกซิลอนุมูล (H O) นอกจากนี้ยังสามารถลดอนุมูลไขมันเปอร์ออกซิล (ROO) ได้อีกด้วย

ข้อดีอีกประการหนึ่งคือฤทธิ์ต้านจุลชีพ บทความที่ตีพิมพ์เมื่อเร็วๆ นี้ในวารสาร Food & Function (Ulla Mueller และคณะ "Food & Function"., 2011, เล่ม 2, 265-272) เชื่อมโยงผลต้านจุลชีพของเมลาโนดินในกาแฟกับการก่อตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H2) ในระหว่าง ปฏิกิริยา Maillard O 2) ซึ่งยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย Escherichia coli และ Listeria innocua

การวิจัยเกี่ยวกับเมลาโนดินในกาแฟในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาทำให้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าอาจลดความเสี่ยงของโรคมะเร็งได้ นอกจากนี้ ยังช่วยเพิ่มการสังเคราะห์เอนไซม์ของกลุ่มกลูตาไธโอน-เอส-ทรานสเฟอเรส ซึ่งทำให้ซีโนไบโอติกต่างๆ เป็นกลาง (Somoza V. et al. “Molecular Nutritin & Food Research” 2005, 49, 663-672) และกลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากเกาหลี ญี่ปุ่น และเยอรมนี ในการทดลองกับหนูพบว่ากลิ่นหอมของเมล็ดกาแฟคั่ว (ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยา Maillard) เปลี่ยนแปลงการทำงานของยีนบางชนิด และในขณะเดียวกัน โปรตีนก็ถูกสังเคราะห์ขึ้นใน สมองที่ช่วยลดผลกระทบของความเครียดเนื่องจากการอดนอน ดังนั้นจึงได้รับการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์แล้วว่าการตื่นขึ้นมาด้วยกลิ่นกาแฟนั้นดีต่อสมองและเป็นที่น่าพอใจ แต่ไม่ได้หมายความว่าคุณควรดื่มกาแฟตั้งแต่เช้าถึงเย็น ผู้นำการวิจัย นักประสาทวิทยา โยชิโนริ มาซูโอะ จากศูนย์วิจัยเทคโนโลยีสุขภาพ (ญี่ปุ่น) เชื่อว่าคุณสามารถดมกลิ่นกาแฟแทนการดื่มได้ (Han-Seok Seo และคณะ “Journal of Agriculteral and Food Chemistry” 2008, 56 (12) , 4665-4673)

เนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ เมลาโนดินจึงพบการประยุกต์ใช้ไม่เพียงแต่ในการปรุงอาหารและเคมีอาหารเท่านั้น คุณสมบัติการรักษาของสารเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในการแพทย์พื้นบ้านมาตั้งแต่สมัยโบราณ ยาต้มหูข้าวไรย์ใช้ในการรักษาโรคระบบทางเดินหายใจเป็นยาขับเสมหะ แนะนำให้ใช้ยาพอกที่ทำจากข้าวบาร์เลย์มอลต์สำหรับการอักเสบของผิวหนังและโรคริดสีดวงทวาร ยาต้มเมล็ดข้าวบาร์เลย์รักษาโรคของระบบทางเดินอาหาร, ไต, ระบบทางเดินปัสสาวะและความผิดปกติของการเผาผลาญ ในรัสเซียในศตวรรษที่ 19 สิ่งที่เรียกว่าโรงพยาบาล kvass ได้รับความนิยมซึ่งรวมอยู่ในอาหารของทหารทุกคนที่ฟื้นตัวจากอาการบาดเจ็บเพื่อปรับปรุงความแข็งแกร่งของเขา เห็นได้ชัดว่านี่คือที่มาของคำว่า "Russian kvass ช่วยผู้คนได้มากมาย"

แล้ววันนี้ล่ะ? น้ำยาฆ่าเชื้อภายนอกสำหรับการรักษาโรคผิวหนัง - "ของเหลว Mitroshin" - เป็นความเข้มข้นของเมลาโนดินที่ได้รับจากการบำบัดความร้อนของข้าวโอ๊ตข้าวสาลีและข้าวไรย์ ยาที่เรียกว่า "Cholef" (fecholine) ซึ่งเป็นสารสกัดหนาของจมูกข้าวสาลี ได้รับการอนุมัติให้ใช้ในการรักษาผู้ป่วยที่มีอาการกล้ามเนื้อเสื่อมแบบก้าวหน้าในรูปแบบต่างๆ ศูนย์วิทยาศาสตร์และการปฏิบัติเพื่อการเลี้ยงสัตว์ของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติแห่งสาธารณรัฐเบลารุสได้รับชุดนำร่องของสารเติมแต่งอาหารสัตว์ที่มีสารต้านอนุมูลอิสระ "Ekolin-1" ซึ่งเป็นส่วนประกอบของไฮโดรไลเสตของมอลต์งอกและพีท ที่สถาบันสารพัดช่าง Stavropol ยา "PV" ถูกสร้างขึ้นจากของเสียจากการผลิตนมซึ่งแนะนำให้ใช้อย่างกว้างขวางในการผลิตพืชผลและปศุสัตว์เป็นสารกระตุ้นทางชีวภาพ น่าเสียดายที่ยาทั้งหมดเหล่านี้ผลิตขึ้นในท้องถิ่นและในปริมาณน้อย

แต่กลับมาที่เมลาโนดินที่เรากินกันดีกว่า เป็นที่ยอมรับกันว่าพวกมันถูกย่อยได้ไม่ดีด้วยเอนไซม์ย่อยอาหารและไม่ถูกดูดซึมในทางเดินอาหาร ดูเหมือนว่าจะเป็นลบเหรอ? ไม่ต้องรีบร้อน เมลาโนดินทำหน้าที่เหมือนกับใยอาหาร ปรับปรุงการย่อยอาหารและกระตุ้นการเจริญเติบโตของแบคทีเรียบิฟิโดแบคทีเรีย กล่าวคือ พวกมันแสดงคุณสมบัติของพรีไบโอติก และนี่ก็ค่อนข้างเป็นข้อดี

แล้วการพูดถึงสารก่อมะเร็งมาจากไหน? ความจริงก็คือที่อุณหภูมิสูงเกินไปสารพิษหรือสารก่อมะเร็งสามารถเกิดขึ้นได้อย่างแท้จริงในระหว่างปฏิกิริยา Maillard ตัวอย่างเช่น อะคริลาไมด์จะปรากฏขึ้นเมื่ออบหรือทอดที่อุณหภูมิสูงกว่า 180°C เมื่อเกิดการสลายตัวเนื่องจากความร้อนของเมลาโนดิน นั่นเป็นเหตุผลที่คุณไม่ควรปรุงมากเกินไป แต่สิ่งที่น่าสนใจ: นักวิจัยพบว่าผลิตภัณฑ์บางชนิดของปฏิกิริยา Maillard กระตุ้นการสร้างเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการจับกับสารพิษ รวมถึงอะคริลาไมด์ และในการทดลองแบบจำลองพบว่าเมลาโนดินที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงยับยั้งการก่อตัวของสารก่อมะเร็ง N-nitrosamines (Kato H et al. "เคมีเกษตรและชีวภาพ". 2530 เล่ม. 51)

แน่นอนว่าข้อเสียประการหนึ่งอาจเนื่องมาจากความจริงที่ว่าปฏิกิริยา Maillard ลดคุณค่าทางชีวภาพของโปรตีนเนื่องจากกรดอะมิโนโดยเฉพาะไลซีน, ทรีโอนีน, อาร์จินีนและเมไทโอนีนซึ่งส่วนใหญ่มักจะขาดในร่างกายหลังจากรวมกับ น้ำตาลไม่สามารถเข้าถึงเอนไซม์ย่อยอาหารได้ ดังนั้นจึงไม่ถูกดูดซึม แต่คุณจะเห็นว่ามันคุ้มค่าที่จะเสียสละกรดอะมิโนจำนวนเล็กน้อยเพื่อให้ได้รูปลักษณ์ กลิ่น และรสชาติของอาหารที่น่ารับประทาน ท้ายที่สุดหากไม่มีปัจจัยเหล่านี้ตาม I.P. Pavlov การย่อยอาหารโดยสมบูรณ์ก็เป็นไปไม่ได้ อาหารต้องอร่อย!

ในการประเมินอันตรายหรือประโยชน์ของเมลาโนดิน จำเป็นต้องมีแนวทางบูรณาการในการแก้ปัญหา โดยคำนึงถึงปัจจัยและรายละเอียดทั้งหมด ซึ่งมักจะแยกจากกัน นี่เป็นเรื่องยากที่จะทำ แต่มีวิธีอื่น ปัจจุบันพบตัวเร่งปฏิกิริยาและสารยับยั้งสำหรับปฏิกิริยา Maillard เรารู้ว่าค่า pH อุณหภูมิ ความชื้น และอัตราส่วนของส่วนประกอบมีอิทธิพลต่อกระบวนการนี้และสเปกตรัมของสารที่เกิดขึ้นอย่างไร โดยปกติแล้วพารามิเตอร์เหล่านี้จะถูกนำมาพิจารณาในการผลิตอาหาร กล่าวอีกนัยหนึ่ง ปฏิกิริยา Maillard สามารถควบคุมได้ ดังนั้นจึงค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะได้รับผลิตภัณฑ์มาตรฐานในระหว่างการประมวลผลการทำอาหาร เฉพาะกับคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ต่อร่างกายเท่านั้น

การฟอกหนัง การเขียนความลับ และผ้าห่อศพ

เราไม่สามารถพบกับปฏิกิริยา Maillard ได้ไม่เพียงแต่ในห้องครัวเท่านั้น

หากคุณใช้ผลิตภัณฑ์ทำผิวแทนด้วยตัวเอง (ทาครีมแล้วเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลโดยไม่มีแสงแดด) คุณจะสังเกตเห็นปฏิกิริยานี้บนผิวของคุณ หลักการออกฤทธิ์ของการฟอกหนังด้วยตนเองคือไดไฮดรอกซีอะซิโตนที่ได้จากหัวบีทและอ้อยรวมถึงการหมักกลีเซอรีน Dihydroxyacetone หรืออนุพันธ์ของเม็ดเลือดแดงทำปฏิกิริยากับกรดอะมิโนของโปรตีนเคราตินของผิวหนังส่งผลให้เกิดการสร้างเมลาโนดินซึ่งคล้ายกับเม็ดสีผิวตามธรรมชาตินั่นคือเมลานิน ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง เมื่อมีการสร้างเมลาโนดิน ผิวหนังจะได้สีแทนตามธรรมชาติ ขั้นตอนนี้มักใช้โดยนักเพาะกายและนางแบบแฟชั่นที่ต้องการได้สีผิวที่สวยงามอย่างรวดเร็ว

เชื่อกันว่าการฟอกตัวเองจะทำให้คุณมีสีผิวสีน้ำตาลตามธรรมชาติไม่เหมือนกับการอาบแดด โดยไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ อย่างไรก็ตามนี่ไม่เป็นความจริงเลย ข้อเสียประการหนึ่งของการฟอกตัวเองคือ มันไม่ได้ปกป้องผิวจากความเสียหายจากรังสียูวีเหมือนกับเม็ดสีเมลานินตามธรรมชาติ แต่นั่นก็ไม่ได้แย่ขนาดนั้น มีอย่างอื่นที่แย่กว่านั้นอีก เมลาโนดินเป็นสารไวแสง เมื่อพวกมันดูดซับแสงพวกมันจะเข้าสู่ปฏิกิริยาเคมีโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการก่อตัวของอนุมูลไอออนซูเปอร์ออกไซด์ (O 2 -) ดังนั้นผิวที่เคลือบด้วยเมลาโนดินจะไวต่อแสงแดดมากกว่า หลังจากโดนแสงแดดเป็นเวลา 40 นาที ผิวดังกล่าวจะก่อให้เกิดอนุมูลอิสระเพิ่มขึ้น 3 เท่า เมื่อเทียบกับผิวที่ไม่ได้รับการรักษา

นี่เป็นอีกแอปพลิเคชั่นเก่าของปฏิกิริยา Maillard คุณจำเรื่องราวของเด็ก ๆ โดย Mikhail Zoshchenko“ บางครั้งคุณก็กินบ่อหมึกได้” เกี่ยวกับวิธีที่ V.I. เลนินเพื่อเอาชนะผู้คุมของเขาได้เขียนข้อความปฏิวัติด้วยนมบนหน้าหนังสือนิยายทั่วไปหรือไม่? นมเป็นหมึกที่มองไม่เห็น (เห็นอกเห็นใจ) แบบคลาสสิก หากต้องการพัฒนาข้อความที่เขียนด้วยนม เพียงอุ่นกระดาษด้วยข้อความบนเทียนหรือรีดด้วยเตารีด ข้อความที่มองไม่เห็นจะกลายเป็นสีน้ำตาล จะเกิดอะไรขึ้นถ้าไม่ใช่ปฏิกิริยา Maillard - ปฏิกิริยาของโปรตีนนมกับน้ำตาลแลคโตสในนม! อย่างไรก็ตาม สารใดๆ ที่มีอยู่ที่มีกลุ่มคาร์บอนิลและเอมีน เช่น น้ำลาย เหงื่อ น้ำหัวหอม และอื่นๆ อีกมากมาย สามารถทำหน้าที่เป็นหมึกแสดงความเห็นอกเห็นใจได้

ในเมืองตูรินของอิตาลีในอาสนวิหารเซนต์จอห์นเดอะแบปติสต์หนึ่งในโบราณวัตถุของชาวคริสต์ที่ได้รับความเคารพและลึกลับที่สุดถูกเก็บไว้ - ผ้าห่อศพแห่งตูรินซึ่งเป็นผ้าลินินซึ่งตามตำนานโจเซฟแห่งอาริมาเธียพันร่างไว้ ของพระเยซูคริสต์ หลังจากที่พระองค์เสด็จออกจากไม้กางเขนแล้ว ใบหน้าและพระวรกายของพระคริสต์ถูกประทับบนผืนผ้าใบนี้ด้วยวิธีที่ไม่รู้จัก เหตุผลในการปรากฏตัวของการพิมพ์สีน้ำตาลอมเหลืองคลุมเครือยังคงเป็นปริศนามาจนถึงทุกวันนี้ (ดู: Verkhovsky L.I. “ เคมีและชีวิต”, 1991, ฉบับที่ 12; Levshenko M.T. “ เคมีและชีวิต”, 2549, ฉบับที่ 7) ปฏิกิริยาเคมีที่ทำให้เกิดภาพนี้มีหลายเวอร์ชัน อย่างไรก็ตาม สิ่งกีดขวางยังคงเป็นความจริงที่ว่าสีน้ำตาลนั้นอยู่บนพื้นผิวของเส้นใยเท่านั้นซึ่งยังไม่ได้ทาสีภายใน ดูเหมือนเป็นไปได้มากว่าเรากำลังเผชิญกับปฏิกิริยาแซ็กคาโรเอมีน

นักเคมี Raymond Rogers จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่ Los Alamos และ Anna Arnoldi จากมหาวิทยาลัยมิลาน ทดลองในการทดลองเพื่อสร้างวิธีการระบายสีผืนผ้าใบขึ้นใหม่เนื่องจากปฏิกิริยาของน้ำตาล-เอมีน ผ้าลินินถูกสร้างขึ้นมาสำหรับการทดลองนี้โดยเฉพาะโดยใช้เทคโนโลยีที่ Pliny the Elder อธิบายไว้เมื่อ 2,000 ปีก่อน ดังที่คุณทราบอยู่แล้วว่าจำเป็นต้องมีกลุ่มน้ำตาลและอะมิโนเพื่อดำเนินการปฏิกิริยา Maillard น้ำตาลบนผ้าใบมาจากไหน? ความจริงก็คือด้ายที่ใช้ทำผ้านั้นถูกเคลือบด้วยแป้งเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหาย ผ้าสำเร็จรูปถูกซักด้วยสารสกัดจากสบู่เวิร์ต (Saponaria officinalis) ซึ่งมีซาโปนิน - สารลดแรงตึงผิว พวกเขาไฮโดรไลซ์แป้งโพลีแซ็กคาไรด์เป็นโมโนและโอลิโกแซ็กคาไรด์: กาแลคโตส, กลูโคส, อาราบิโนส, ไซโลส, ฟูโคส, แรมโนสและกรดกลูโคโรนิก เนื่องจากผ้าถูกตากแดด สารจากน้ำที่ใช้ซักผ้าจึงเข้มข้นบนพื้นผิวของเส้นใย

นักวิจัยได้เปิดเผยผ้าที่ทำโดยใช้เทคโนโลยีที่อธิบายไว้กับผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของโปรตีนที่มีกลุ่มอะมิโน ได้แก่ พัตเรสซีน (1,4-ไดอะมิโนบิวเทน) และคาดาเวรีน (1,5-ไดอะมิโนบิวเทน) สารทั้งสองนี้เรียกว่า "ก๊าซซากศพ" เนื่องจากเกิดขึ้นเมื่อโปรตีนสลายตัวหลังจากการตาย บนพื้นผิวของผ้าลินิน ผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิสของแป้งทำปฏิกิริยากับพัตเรสซีนและคาดาเวรีน และได้สีที่ผิวเผินอย่างแท้จริง ดังนั้น Rogers และ Arnoldi จึงยืนยันสมมติฐานเกี่ยวกับต้นกำเนิดของน้ำตาล-เอมีนของภาพบนผ้าห่อศพ และปฏิกิริยานี้อาจเกิดขึ้นเมื่อร่างกายถูกห่อด้วยผ้าลินินในสมัยนั้น

เมลาโนดินในแหล่งกำเนิดแห่งชีวิต

เมื่อพิจารณาถึงความง่ายในการเกิดปฏิกิริยา Maillard ก็สามารถสันนิษฐานได้ว่าในช่วงรุ่งสางของชีวิตบนโลกในพรีไบโอติกไฮโดรสเฟียร์นั่นคือในน้ำซุปดึกดำบรรพ์ปฏิกิริยาของน้ำตาลกับกรดอะมิโน (อัลดีไฮด์กับเอมีน) มีการใช้งานอยู่ และแพร่หลาย และนี่ก็นำไปสู่การก่อตัวของโพลีเมอร์เมลาโนดิน แนวคิดที่ว่าเมลาโนดินที่ก่อตัวขึ้นโดยอาศัยกระบวนการอะบิเจนิกส์อาจเป็นต้นแบบของโคเอ็นไซม์สมัยใหม่ได้เกิดขึ้นครั้งแรกโดย D. Kenyon และ G. Steinman ในปี 1969 และข้อสันนิษฐานนี้ไม่ได้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ

ความจริงก็คือเมลาโนดินมีโครงสร้างที่มีพันธะคู่แบบคอนจูเกต ซึ่งให้คุณสมบัติการขนส่งอิเล็กตรอนของโพลีเมอร์ ดังนั้นเมทริกซ์เมลาโนดินสามารถเลียนแบบปฏิกิริยาทางชีวเคมีทั่วไปบางอย่างที่เกิดขึ้นในเซลล์: ออกซิโดรีดักเตส, ไฮโดรเลส, ซินเทส ฯลฯ นอกจากนี้โพลีเมอร์เหล่านี้ยังสามารถจับโลหะหนักซึ่งมีบทบาทสำคัญในการทำงานของเอนไซม์หลายชนิด นั่นคือเหตุผลที่การก่อตัวของโพลีเมอร์ดังกล่าวสามารถใช้เป็นจุดเริ่มต้นในการก่อตัวของปฏิกิริยาทางชีวเคมีประเภทหลัก ๆ A. Nissenbaum, D. Kenyon และ J. Oro ในปี 1975 ตั้งสมมติฐานว่า melanoidins เป็นระบบโปรโตเอ็นไซม์ที่มีบทบาทเป็นเมทริกซ์ในกระบวนการกำเนิดสิ่งมีชีวิตก่อนการเกิดขึ้นของระบบที่มีความจำเพาะสูงกว่า

ที่สถาบันชีวเคมีซึ่งตั้งชื่อตาม หนึ่ง. Bach RAS พนักงานของห้องปฏิบัติการชีวเคมีวิวัฒนาการได้สร้างแบบจำลองกระบวนการวิวัฒนาการก่อนชีววิทยามาเป็นเวลาหลายปี และศึกษาบทบาทของเม็ดสีเมลาโนดินในภาวะแทรกซ้อนของสารประกอบที่มีคาร์บอน ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์ชีวภาพ T.A. Telegina และเพื่อนร่วมงานของเธอในการทดลองเหล่านี้ได้พิสูจน์แล้วว่าเมลาโนดินมีฤทธิ์ในการเร่งปฏิกิริยา โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกมันส่งเสริมการสร้างพันธะเปปไทด์ระหว่างอะลานีน เม็ดสีเมลาโนดินถูกนำไปใช้กับซิลิกาเจลและวางไว้ในคอลัมน์ควอทซ์ที่ได้รับการฉายรังสีด้วยแสงอัลตราไวโอเลต เพื่อหมุนเวียนสารละลายอะลานีน เป็นผลให้ได้รับเปปไทด์ได-, ไตร- และเตตราลานีน ยิ่งกว่านั้นความเข้มข้นของพวกมันยังสูงกว่าความเข้มข้นของไดลานีนถึงสิบเท่าซึ่งได้จากการทดลองกับซิลิกาเจลที่ไม่มีการดัดแปลง ผลลัพธ์นี้แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบของเมทริกซ์เมลาโนดินเหนือเมทริกซ์อนินทรีย์ในกระบวนการสร้างสิ่งมีชีวิต

ปฏิกิริยา Maillard และความเครียดคาร์บอนิล

เรื่องราวของเราเกี่ยวกับปฏิกิริยา Maillard และผลิตภัณฑ์ของมันจะไม่สมบูรณ์ถ้าเรานิ่งเงียบเกี่ยวกับข้อเท็จจริงที่ว่าปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นในร่างกายมนุษย์ด้วย สิ่งนี้ถูกสังเกตเห็นครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย P.A. Kostychev และ V.A. Brilliant ที่กล่าวถึงแล้ว ต่างจาก Maillard ที่พวกเขาทำปฏิกิริยาน้ำตาล-เอมีนที่อุณหภูมิต่ำกว่า 30-55°C จากนั้นสันนิษฐานว่าอาจเกิดขึ้นในเซลล์ด้วย นี่คือสิ่งที่พวกเขาเขียนไว้ในบทความใน News of the Imperial Academy of Sciences ในปี 1916 ว่า “ด้วยเหตุนี้ กรดอะมิโนจึงทำปฏิกิริยากับน้ำตาลแม้ว่าจะไม่มีเอนไซม์เข้ามาแทรกแซงก็ตาม (...) ในสภาวะของวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน แน่นอนว่าเป็นการไร้เหตุผลโดยสิ้นเชิงที่จะปฏิเสธปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นอย่างอิสระซึ่งมีความสำคัญทางสรีรวิทยาดังกล่าว โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเราคำนึงถึงเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาระหว่างน้ำตาลและกรดอะมิโนกับ เกิดขึ้นได้ง่ายในเซลล์โปรโตพลาสซึมของสิ่งมีชีวิตเนื่องจากความเข้มข้นของสารที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาค่อนข้างเป็นไปได้ที่นั่น”

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นในร่างกายมนุษย์ด้วยซึ่งมีส่วนทำให้เกิดการพัฒนาของโรคบางอย่าง ขณะนี้ความสนใจของนักวิจัยมุ่งเน้นไปที่ glycation ซึ่งเป็นการดัดแปลงโมเลกุลทางชีววิทยาแบบไม่ใช้เอนไซม์ตามปฏิกิริยา Maillard เมื่อสารประกอบคาร์บอนิลที่ออกฤทธิ์ซึ่งสะสมระหว่างการเกิด lipid peroxidation และโรคเบาหวานมีปฏิกิริยากับโปรตีน

เนื่องจากการสะสมของสารประกอบคาร์บอนิลที่เกิดปฏิกิริยาซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออายุมากขึ้นหรือโรคเบาหวาน ทำให้เกิดความเครียดที่เรียกว่าคาร์บอนิล ก่อนอื่นโปรตีนที่มีอายุยืนยาวต้องทนทุกข์ทรมานนั่นคือพวกมันคือ glycated: เฮโมโกลบิน, อัลบูมิน, คอลลาเจน, ผลึก, ไลโปโปรตีนความหนาแน่นต่ำ ผลที่ตามมาเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ที่สุด ตัวอย่างเช่น ไกลเคชั่นของโปรตีนเมมเบรนของเม็ดเลือดแดงทำให้ยืดหยุ่นน้อยลงและเข้มงวดมากขึ้น ซึ่งเป็นผลมาจากการที่เลือดไปเลี้ยงเนื้อเยื่อลดลง เนื่องจากไกลเคชั่นของผลึก เลนส์จึงขุ่นมัวและเป็นผลให้ต้อกระจกเกิดขึ้น เราสามารถตรวจจับโปรตีนที่ถูกดัดแปลงด้วยวิธีนี้ ซึ่งหมายความว่าโปรตีนเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นเครื่องหมายของโรคหลอดเลือด เบาหวาน และโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาท ปัจจุบัน หนึ่งในเศษส่วนของฮีโมโกลบินไกลเคต (HbA 1c) เป็นหนึ่งในเครื่องหมายทางชีวเคมีหลักของโรคเบาหวานและโรคหลอดเลือดหัวใจ การลดลงของระดับ HbA 1c 1% ช่วยลดความเสี่ยงของภาวะแทรกซ้อนในโรคเบาหวานได้ 20%

ในห้องทดลองของฉัน ที่สถาบันชีวเคมี A.N.Bach เราได้พัฒนาระบบการทดลองที่จำลองสภาวะความเครียดคาร์บอนิล เราใช้ methylglyoxal เป็นสารประกอบคาร์บอนิลที่ใช้งานอยู่ ปรากฎว่าปฏิกิริยาของไลซีนกับเมทิลไกลออกซาลทำให้เกิดผลิตภัณฑ์อนุมูลอิสระที่สามารถลดฮีโมโกลบินที่ถูกออกซิไดซ์ได้ ด้วยเหตุนี้ไนตริกออกไซด์ (NO) จึงจับกับธาตุเหล็กฮีมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นนั่นคือไนโตรซิเลชั่นของเฮโมโกลบินเกิดขึ้น ในบางกรณีไนไตรฮีโมโกลบินเกิดขึ้นและกระบวนการเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้โดยตรงในเลือดเช่นในผู้ป่วยโรคเบาหวาน คุณสมบัติเฉพาะของการทำงานของฮีโมโกลบินที่ดัดแปลงดังกล่าวยังคงต้องได้รับการศึกษา

อย่างไรก็ตามเนื่องจากการก่อตัวของไนไตรไมโอโกลบินสิ่งที่เรียกว่าไนไตรต์กรีนของไส้กรอกหรือแฮมสามารถเกิดขึ้นได้หากเทคโนโลยีในการแปรรูปเนื้อสัตว์ด้วยโซเดียมไนไตรท์ (สารเติมแต่งอาหาร E250) ถูกละเมิด แม้ว่ามักจะเติมเพื่อให้ผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์มีสีชมพูน่ารับประทาน (อย่าสับสนกับสีเขียวที่เกิดจากการถูกทำลายของกลุ่มฮีมอันเป็นผลมาจากการเน่าเสียตามปกติของผลิตภัณฑ์!)

เรื่องราวเกี่ยวกับปฏิกิริยา Maillard และเมลาโนดินสิ้นสุดลงแล้ว แม้ว่าบางทีดังที่ Kozma Prutkov พูดไว้อาจเป็นจุดเริ่มต้นของจุดจบซึ่งจุดเริ่มต้นจะสิ้นสุดลง บทความนี้สรุป "ความแพร่หลาย" ของปฏิกิริยา Maillard เพียงไม่กี่จังหวะ แต่เราหวังว่าผู้อ่านจะมีความคิดแรกเกี่ยวกับความสำคัญของกระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างน้ำตาลและกรดอะมิโนในธรรมชาติ

การทดสอบความเป็นเหตุเป็นผลของเราอีกประการหนึ่งคือการถามคำถามเดียวกันโดยใช้สองวิธีที่แตกต่างกันแต่มีเหตุผลเหมือนกัน และดูว่าได้รับคำตอบเดียวกันหรือไม่ ดร. โจนส์บอกผู้ป่วยของเขา จอห์น ว่า 10% ของผู้คนเสียชีวิตระหว่างการผ่าตัดแบบเลือก ในขณะเดียวกัน ในสำนักงานอื่น ดร.สมิธบอกคนไข้ของเขา Joan ว่า 90% ของผู้ป่วยที่ได้รับการผ่าตัดนี้รอดชีวิตได้ เมื่อพิจารณาถึงข้อมูลประจำตัวที่ได้รับแล้ว จอห์นและโจนจะเห็นด้วยกับปฏิบัติการนี้เท่าๆ กันหรือไม่ หากพวกเขามีปฏิกิริยาเหมือนผู้เข้าร่วมการทดลองส่วนใหญ่ จอห์นจะรู้สึกวิตกกังวลมากขึ้นโดยสัญชาตญาณหลังจากรู้ว่า 10% กำลังจะตาย แม้แต่แพทย์ก็ยังพบว่า เป็นการดีกว่าที่จะแนะนำการผ่าตัดที่มีอัตราการรอดชีวิต 93% มากกว่าการผ่าตัดที่มีอัตราการเสียชีวิต 7%

เราทราบมานานแล้วว่าการเลือกคำในแบบสำรวจสามารถมีอิทธิพลต่อคำตอบได้ ในระหว่างการนับคะแนนหนึ่งครั้ง ชาวอเมริกัน 23% กล่าวว่ารัฐบาลใช้เงินมากเกินไปในการ "ช่วยเหลือคนยากจน" อย่างไรก็ตาม 53% เชื่อว่ารัฐบาลใช้จ่ายสวัสดิการสังคมมากเกินไป คนส่วนใหญ่มีทัศนคติเชิงบวกเกี่ยวกับ “การตัดความช่วยเหลือจากต่างประเทศ” และเพิ่มการใช้จ่ายเพื่อ “บรรเทาความอดอยากในประเทศอื่นๆ” “การห้ามบางสิ่ง” อาจเหมือนกับ “การไม่อนุญาต” สิ่งนั้น ในปี 1940 ชาวอเมริกัน 54% กล่าวว่าเราควรห้ามคำพูดที่ต่อต้านประชาธิปไตย และ 75% บอกว่าเราไม่ควรอนุญาต สูตรเหล่านี้มีความหมายที่แตกต่างกันเล็กน้อยหรือไม่ การศึกษาล่าสุดเกี่ยวกับ "เอฟเฟกต์กรอบ" คำสลับที่เป็นคำพ้องความหมาย โดยสัญชาตญาณผู้บริโภคมีความสนใจในเนื้อวัวบดที่มีไขมันน้อยถึง 75% มากกว่าเนื้อวัวที่มีไขมัน 25% ผู้คนจะประหลาดใจมากขึ้นเมื่อพวกเขารู้ว่ามีบางอย่างเกิดขึ้น 1 ใน 20 คูณมากกว่า 10 ใน 200 ครั้ง แต่พวกเขาเต็มใจที่จะเดิมพันเมื่อโอกาสเป็น 10 ใน 100 มากกว่า 1 ใน 10 นักศึกษาเก้าในสิบคนเชื่อว่าถุงยางอนามัย จะมีประสิทธิภาพในการป้องกันการติดเชื้อ HIV หากมี “อัตราความสำเร็จ 95%” แต่มีนักศึกษาเพียง 4 คนเท่านั้นที่เชื่อว่าถุงยางอนามัยจะมีประสิทธิภาพในการป้องกัน HIV หากมี “อัตราความล้มเหลว 5%”

คุณสังเกตไหมว่าเอฟเฟ็กต์การจัดเฟรมส่งผลต่อพฤติกรรมผู้บริโภคในแต่ละวันอย่างไร ร้านค้าบางแห่ง (และสายการบินส่วนใหญ่) ตั้งราคาไว้สูงจากราคาปกติ เพื่อให้สามารถเสนอส่วนลดมากมายสำหรับ "การขาย" เป็นประจำ หากร้าน X ลดราคาเครื่องเล่นซีดีจาก 300 ดอลลาร์เหลือ 200 ดอลลาร์ ดูเหมือนว่าจะเป็นการซื้อที่ดีกว่าการซื้อเครื่องเล่นเดียวกันจากร้าน Y โดยจะขายในราคาเดิม 200 ดอลลาร์เสมอ ผู้คนอาจตกลงที่จะขึ้นเงินเดือน 5% ในช่วงที่อัตราเงินเฟ้อ 12% แต่ประท้วงต่อต้านการลดค่าจ้าง 7% ในช่วงที่อัตราเงินเฟ้อเป็นศูนย์ ทันตแพทย์ของฉันไม่คิดค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมหากเราจ่ายทีหลัง เธอให้ส่วนลด 5% หากเราชำระค่าเข้าชมทันทีและเป็นเงินสด เธอฉลาดพอที่จะตระหนักว่าค่าธรรมเนียมที่แสดงเป็นส่วนลดที่เป็นไปได้ที่สูญเสียไปนั้นน่ารำคาญน้อยกว่าค่าธรรมเนียมเพิ่มเติม แม้ว่าโดยพื้นฐานแล้วจะเป็นสิ่งเดียวกันก็ตาม

การตัดสินที่เปลี่ยนแปลงอย่างดุเดือดของเราเตือนเราอีกครั้งถึงขีดจำกัดของสัญชาตญาณของเรา ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นโดยสัญชาตญาณนั้นรวดเร็วและประหยัด แต่บางครั้งก็ไม่มีเหตุผล ผู้ที่เข้าใจพลังของเอฟเฟ็กต์การจัดเฟรมสามารถใช้เพื่อกำหนดการตัดสินใจได้ พระภิกษุหนุ่มถูกปฏิเสธอย่างรุนแรงเมื่อถามว่าเขาสูบบุหรี่ขณะสวดมนต์ได้หรือไม่ “ถามคำถามอื่นสิ” เพื่อนผู้รอบรู้แนะนำเขา “ถามว่าคุณสามารถอธิษฐานในขณะที่สูบบุหรี่ได้หรือไม่”

หลักฐานยืนยันประสิทธิผลของสัญชาตญาณ

• การมองเห็นของคนตาบอด (การตอบสนองต่อสิ่งเร้าทางการมองเห็นเมื่อตาบอด) และภาวะ prosopagnosia (ไม่สามารถจดจำใบหน้าได้) คือความสามารถของผู้ที่สมองถูกทำลายในการ "มองเห็นสิ่งเร้นลับ" เมื่อร่างกายของพวกเขาตอบสนองต่อสิ่งต่าง ๆ และใบหน้าที่ไม่ได้รับรู้อย่างมีสติ
• การรับรู้ในชีวิตประจำวัน - การประมวลผลแบบขนานทันทีและการบูรณาการกระแสข้อมูลที่ซับซ้อน
• การประมวลผลข้อมูลอัตโนมัติคือระบบอัตโนมัติด้านการรับรู้ที่นำทางเราตลอดชีวิต
• การเรียนรู้ตามสัญชาตญาณสำหรับเด็กเล็ก - การสอนภาษาและฟิสิกส์พื้นฐาน
• การคิดซีกขวา - ผู้ที่มีสมองแตกแยกแสดงให้เห็นว่าตนเองไม่สามารถพูดได้
• ความจำโดยนัยคือการเรียนรู้วิธีทำบางสิ่งโดยไม่รู้ว่าคุณรู้สิ่งนั้น
• แบ่งความสนใจและการเตรียมพื้น - การประมวลผลข้อมูลอัตโนมัติโดย "ผู้สังเกตการณ์เรดาร์ที่ติดตั้งในห้องใต้ดิน"
• Thin Slicing - ระบุคุณสมบัติตามพฤติกรรมการสังเกตในเวลาเพียงไม่กี่วินาที
• ระบบทัศนคติแบบคู่ - เนื่องจากเรามีวิธีการรู้สองวิธี (หมดสติและมีสติ) และสองวิธีในการจดจำ (โดยนัยและชัดเจน) เราจึงโต้ตอบด้วยทัศนคติในระดับสัญชาตญาณ (“ความรู้สึกในลำไส้”) และระดับเหตุผล
• ความฉลาดทางสังคมและอารมณ์เป็นความรู้ตามสัญชาตญาณที่ช่วยให้คุณเข้าใจและจัดการตัวเองในสถานการณ์ทางสังคมตลอดจนรับรู้และแสดงอารมณ์
• สติปัญญาของร่างกาย - เมื่อจำเป็นต้องมีปฏิกิริยาโต้ตอบทันที เส้นทางทางอารมณ์ของสมองจะผ่านไปนอกเยื่อหุ้มสมอง บางครั้งลางสังหรณ์เกิดขึ้นก่อนความเข้าใจที่มีเหตุผล
• สัญชาตญาณทางสังคม - ข้อสรุปที่เกิดขึ้นเองของเราเกี่ยวกับคุณสมบัติของบุคคล สัญชาตญาณทางศีลธรรม อารมณ์ที่ติดต่อได้ และความแม่นยำของการเอาใจใส่ (ความเห็นอกเห็นใจ)
• ประสบการณ์โดยสัญชาตญาณคือปรากฏการณ์ของการเรียนรู้โดยไม่รู้ตัว การเรียนรู้จากผู้เชี่ยวชาญ ความเข้าใจโดยปริยาย และความสามารถพิเศษของร่างกายเรา
• ความคิดสร้างสรรค์ (ความคิดสร้างสรรค์) คือการเกิดขึ้นของความคิดใหม่และมีคุณค่าที่เกิดขึ้นเองในบางครั้ง
• การวิเคราะห์พฤติกรรมคือทางลัดทางจิตและกฎง่ายๆ ที่มักจะได้ผลดี

ความเข้าใจผิดที่ใช้งานง่ายมากมาย

• การสร้างความทรงจำ - โดยได้รับอิทธิพลจากอารมณ์ในปัจจุบันและข้อมูลที่ผิด เราสามารถสร้างความทรงจำเท็จและให้คำพยานที่น่าสงสัยได้
• การตีความจิตใจของเราเองผิด - บ่อยครั้งเราไม่รู้ว่าเราทำสิ่งที่เราทำไปทำไม
• ตีความความรู้สึกของเราเองผิด - เราคาดเดาความรุนแรงและระยะเวลาของอารมณ์ของเราได้ไม่ดีนัก
• การทำนายพฤติกรรมของเราเองแบบผิดๆ - การทำนายตามสัญชาตญาณเกี่ยวกับตัวเรามักจะกลายเป็นเรื่องไม่มีมูลเลย
• การบิดเบือนเหตุการณ์หลังเหตุการณ์ - เมื่อเรามองย้อนกลับไปที่เหตุการณ์ต่างๆ เราเริ่มต้นจากสมมติฐานที่ผิดซึ่งเรารู้อยู่เสมอว่าเหตุการณ์จะจบลงอย่างไร
• การบิดเบือนความภาคภูมิใจในตนเองเชิงป้องกัน - เราแสดงให้เห็นถึงความภาคภูมิใจในตนเองที่สูงเกินจริงในหลากหลายวิธี
• ความมั่นใจมากเกินไป - การประเมินความรู้ของเราตามสัญชาตญาณมักจะไม่ถูกต้องเท่าที่พวกเขามั่นใจ
• ข้อผิดพลาดในการระบุแหล่งที่มาขั้นพื้นฐาน - เราถือว่าพฤติกรรมของผู้อื่นมาจากความโน้มเอียงของพวกเขา โดยมองข้ามสถานการณ์ที่ไม่มีใครสังเกตเห็นของสถานการณ์นั้น
• การคงอยู่ของความเชื่อและอคติในการยืนยัน - ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเราต้องการยืนยันข้อมูล ความเชื่อมักจะยังคงมีอยู่แม้ว่าพื้นฐานของพวกเขาจะเสื่อมเสียแล้วก็ตาม
• ความเป็นตัวแทนและการเข้าถึง - การดำเนินการที่รวดเร็วและประหยัดจะกลายเป็นเรื่องเร่งรีบและ "สกปรก" หากสิ่งเหล่านี้นำเราไปสู่การตัดสินที่ไร้เหตุผลและไม่ถูกต้อง
• เอฟเฟ็กต์การจัดเฟรม—การตัดสินจะเปลี่ยนไปในทางตรงกันข้าม ขึ้นอยู่กับวิธีการนำเสนอข้อมูลชิ้นเดียวกัน
• ภาพลวงตาของความสัมพันธ์คือการรับรู้ตามสัญชาตญาณของการเชื่อมต่อที่ไม่มีเลย

จุดแข็งและอันตรายของสัญชาตญาณ

เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับจุดแข็งและความล้มเหลวของสัญชาตญาณได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุด แต่ฉันมั่นใจว่าหกบทนี้เพียงพอที่จะยืนยันความคิดที่ดีสองประการเกี่ยวกับจิตวิทยาสมัยใหม่ - ชีวิตของเรานั้นได้รับการชี้นำโดยการคิดตามสัญชาตญาณ "ใต้ดิน" และสัญชาตญาณของเรา แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพอย่างยิ่งกับ จุดยืนด้านประสิทธิภาพมักนำไปสู่ข้อผิดพลาดที่เราต้องเข้าใจ ดังนั้น สัญชาตญาณ - ความสามารถของเราสำหรับความรู้โดยตรงทันทีก่อนการวิเคราะห์อย่างมีเหตุผล - แสดงถึงศักยภาพที่น่าอัศจรรย์ แต่ก็เต็มไปด้วยอันตรายที่น่าอัศจรรย์เช่นกัน จิตใจของมนุษย์แสดงให้เราเห็นความสามารถอันละเอียดอ่อนและอธิบายไม่ได้ด้วยวิธีที่น่าทึ่ง เช่นเดียวกับคุณสมบัติที่บังคับให้แมดเดอลีน แลงเกิลกล่าวว่า “จิตใจที่เปลือยเปล่าเป็นเครื่องมือที่ไม่แม่นยำอย่างยิ่ง”

โดยเคารพทั้งจุดแข็งและจุดอ่อนของความรู้ภายในของเรา เราควรสรุปเช่นไร? เมื่อทำการตัดสินและหาข้อสรุป - ในธุรกิจ การเมือง กีฬา ศาสนา และด้านอื่น ๆ ในชีวิตประจำวัน ผู้คนที่มีวิสัยทัศน์จะรับฟังเสียงภายในของตนเอง แต่รู้ว่าเมื่อใดควรควบคุมการคิดเชิงวิพากษ์ที่มีเหตุผลและอิงตามความเป็นจริง โดยส่วนใหญ่แล้ว การรับรู้และสัญชาตญาณของนักบินอัตโนมัติของเราค่อนข้างดี บางทีสิ่งเหล่านี้อาจมีอยู่เพียงเพราะพวกเขาช่วยให้บรรพบุรุษของเรามีชีวิตรอดและละทิ้งลูกหลาน แต่ในโลกปัจจุบัน บางครั้งความแม่นยำก็มีความสำคัญมาก เมื่อเป็นเช่นนี้ เหตุผลจะต้องเข้าควบคุม เทพีเสรีภาพถือคบเพลิงแห่งเหตุผล เสรีภาพเจริญรุ่งเรืองในแง่ของเหตุผล

ขณะที่เราสำรวจคำกล่าวอ้างยอดนิยมเกี่ยวกับสัญชาตญาณในการเล่นกีฬา การปฏิบัติวิชาชีพ การลงทุน การประเมินความเสี่ยง การพนัน และจิตวิญญาณในบทถัดไป เราจะจำสิ่งหนึ่งไว้: ปัญญามาจากความท้อแท้และการได้รับความรู้ “การจะปลดปล่อยบุคคลจากข้อผิดพลาด เราต้องให้ ไม่ใช่เอาออกไป” โชเปนเฮาเออร์กล่าว “การรู้ว่าบางสิ่งเป็นเท็จย่อมเป็นความจริง” ในทุกสิ่งตั้งแต่กีฬาไปจนถึงจิตวิญญาณ การแยกจุดแข็งของสัญชาตญาณออกจากจุดอ่อนจะเตรียมเราให้คิดและทำได้ดีขึ้น

โดยการเปรียบเทียบสัญชาตญาณของเรา เช่น ลางสังหรณ์ ความรู้สึกสัญชาตญาณ และความรู้สึกสัญชาตญาณ กับหลักฐานที่มีอยู่ เราจะปรับปรุงคุณภาพการคิดของเรา

© ดี. ไมเยอร์ส ปรีชา. โอกาสและอันตราย เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: ปีเตอร์ 2010
© เผยแพร่โดยได้รับอนุญาตจากสำนักพิมพ์

การรวมตัวทางเคมีที่เกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อนและทำให้เกิดปฏิกิริยาระหว่างกรดอะมิโนกับน้ำตาล เรียกว่า ปฏิกิริยาเมลลาร์ด ได้มาซึ่งชื่อนี้ต้องขอบคุณแพทย์ชาวฝรั่งเศส Louis Camille Maillard ผู้ศึกษาปรากฏการณ์นี้

บ่อยครั้งที่ปฏิสัมพันธ์ขององค์ประกอบเกิดขึ้นเมื่อทอดเนื้อสัตว์และอาจเกิดขึ้นได้ในระหว่างการอบผลิตภัณฑ์ขนมปังเมื่อมีการปล่อยกลิ่นแปลก ๆ ออกมาเนื่องจากความร้อนทำให้เกิดสีและรสชาติที่ผิดปกติ สิ่งนี้มาพร้อมกับการเกิดสีน้ำตาลที่ไม่ใช่เอนไซม์ของผลิตภัณฑ์ นอกจากอาหารแล้ว สาเหตุอาจทำให้ระดับกลูโคสในร่างกายมนุษย์เพิ่มขึ้น ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา Maillard เป็นผลมาจากการก่อตัวของเศษเซลล์ ตะกรัน ซึ่งสามารถเปลี่ยนประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์และขัดขวางการทำงานปกติของมัน

การก่อตัวและวิถีการเกิดปฏิกิริยา

การเปลี่ยนแปลงใดๆ ในสูตรเซลล์หรือองค์ประกอบทางโครงสร้างจะมีช่วงเวลาของตัวเอง รวมถึงปฏิกิริยา Maillard ด้วย ขั้นต่างๆ จะเกิดขึ้นตามลำดับ โดยจะผ่านขั้นใดขั้นหนึ่ง

ขั้นตอนที่หนึ่ง

นี่คือขั้นตอนการควบแน่นโดยกลุ่มคาร์บอนิลของน้ำตาลจะรวมตัวกับกรดอะมิโนอีกครั้ง ทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับโปรตีนหรือเปปไทด์ จากความร่วมมือนี้ อัลโดซิลามีนที่ถูกแทนที่จึงเริ่มก่อตัวขึ้น พูดง่ายๆ ก็คือ น้ำตาลจะสูญเสียน้ำจนกลายเป็นน้ำ หลังจากนั้นปฏิกิริยา Maillard เริ่มเปลี่ยนโครงสร้างของโมเลกุลใกล้กับอะตอมออกซิเจน และเกิดการจัดเรียงองค์ประกอบใหม่ ในขณะที่ส่วนประกอบระดับกลางก่อตัวขึ้น ซึ่งทำให้เกิดปฏิกิริยาที่มืดลง

ระยะที่สอง

ในขั้นตอนนี้ ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาอามาโดริจะสลายตัวและสลายตัว การสลายตัวสามารถเกิดขึ้นได้สามวิธีขึ้นอยู่กับเงื่อนไข ดังนั้นกรดอะมิโนจึงถูกสลายเนื่องจากออกซิเดชันและจากผลกระทบของสารประกอบคาร์บอนิลที่เกิดจากการสลายตัวของคีโตซามีน ถัดไปเนื่องจากการเร่งปฏิกิริยาของกรดกระบวนการดีคาร์บอกซิเลชันจึงเริ่มต้นขึ้นซึ่งนำไปสู่การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งก่อให้เกิดปฏิกิริยาการปนเปื้อน สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่ามีปฏิกิริยา Maillard เกิดขึ้น การก่อตัวของเมลาโนอยด์ได้รับการยืนยันจากการปรากฏตัวของกลิ่นหอม

ขั้นตอนที่สาม

การเกิดพอลิเมอไรเซชันและทำให้ผลิตภัณฑ์คล้ำขึ้นโดยเกิดกลิ่นทอด ปฏิกิริยา Maillard ในระยะนี้เกิดขึ้นช้าพร้อมกับสถานการณ์ที่ตามมาทั้งหมด การเกิดพอลิเมอไรเซชันขององค์ประกอบปฏิกิริยาเกิดขึ้นซึ่งมาพร้อมกับกลิ่นอันไม่พึงประสงค์ที่รุนแรง ซึ่งอาจรวมถึงกลิ่นของอาหารไหม้ เน่าเสีย หรืออาหารบางชนิด เช่น หัวหอม กะหล่ำปลี ตลอดจนตัวทำละลายหรืออะซิโตน ซึ่งบ่งชี้ว่ามีปฏิกิริยา Maillard เกิดขึ้น

ตัวอย่างของผลิตภัณฑ์ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงกลิ่นอันไม่พึงประสงค์ กระบวนการนี้สามารถเกิดขึ้นพร้อมกับการขับถ่ายที่น่าพึงพอใจเมื่อพูดถึงลูกกวาด กาแฟ หรือเปลือกขนมปังอบ ข้อเสียในกรณีนี้เกิดขึ้นเนื่องจากผู้บริโภคไม่ทราบถึงการใช้ส่วนผสม

ความเสี่ยงต่อการเกิดปฏิกิริยาสำหรับบุคคลคืออะไร?

ความจริงก็คือทุกวันนี้อุตสาหกรรมอาหารใช้ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา Maillard มากมายในการผลิต นี่เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้มีกลิ่นและรสชาติที่น่าพึงพอใจ แต่ปฏิกิริยา Maillard ภายนอกอุตสาหกรรมอาหารสามารถเกิดขึ้นได้ในร่างกายมนุษย์ที่มีชีวิต เมื่อสภาวะคงที่ การรวมตัวของโปรตีนกับน้ำตาลจะช้ามาก ร่างกายจึงมีเวลาในการดูดซึมผลิตภัณฑ์ หากระดับน้ำตาลเพิ่มขึ้น การเร่งจะเริ่มขึ้น การดูดซึมจะไม่เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ซึ่งนำไปสู่การสะสมของสารพิษที่อาจก่อให้เกิดโรคร้ายแรงได้ ผู้ที่เป็นโรคเบาหวานอาจเกิดปฏิกิริยาได้ง่าย ดังนั้นด้วยปฏิกิริยา Maillard พวกเขาอาจมีปัญหาในการมองเห็นและยังประสบกับความเสียหายของเนื้อเยื่ออีกด้วย

การเปลี่ยนแปลงของสารชีวโมเลกุล

ปฏิกิริยา Maillard ซึ่งเป็นสูตรที่สามารถปรับเปลี่ยนชีวโมเลกุลได้ทำให้เกิดความเสียหายอย่างใหญ่หลวงต่ออวัยวะต่าง ๆ ของร่างกายที่ทำงาน ซึ่งมาจากคอลลาเจนซึ่งพบได้ในเนื้อเยื่อ เส้นเอ็น กระดูก และเป็นปริมาณที่มีนัยสำคัญต่อน้ำหนักตัว เมื่อโครงสร้างเปลี่ยนแปลงการละเมิดส่วนประกอบของเนื้อเยื่อเกิดขึ้นริ้วรอยก่อนวัยอาจปรากฏขึ้นผิวหนังจะหย่อนคล้อยสูญเสียความงามตามธรรมชาติและสิ่งนี้เกิดขึ้นเร็วกว่าที่ควรจะเป็นเนื่องจากอายุ ดังนั้นผู้ที่เป็นโรคเบาหวานจึงเสี่ยงต่อภาวะสูงวัยเร็วได้

การปรุงอาหารเป็นแหล่งของปฏิกิริยา

ปฏิกิริยา Maillard เป็นผู้นำในการปรุงอาหารเนื่องจากมีการใช้สารเติมแต่งและเครื่องปรุงหลายชนิด ในปัจจุบัน สารเคมีปรุงแต่งอาหารเติมลงในผลิตภัณฑ์อาหารเกือบทั้งหมด แต่ไม่ใช่ว่าอาหารเสริมทุกชนิดจะมีประโยชน์ต่อร่างกายได้ เนื่องจากไม่ใช่ผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ แต่เป็นอนุภาคที่สร้างขึ้นจากการโต้ตอบกับโมเลกุลที่ทำขึ้นเอง

ผลจากการบริโภคอาหารอาจเป็นปฏิกิริยา Maillard สูตรขึ้นอยู่กับการใช้สารที่ใช้เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร ในทางกลับกัน ผลลัพธ์ของการสร้างสรรค์ก็ไม่แตกต่างจากที่ได้จากส่วนประกอบทางธรรมชาติ แต่การจัดเรียงและการจัดเรียงอะตอมระหว่างการผลิตทางอุตสาหกรรมอาจแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะทำให้อาหารที่บริโภคเป็นอันตรายต่อสุขภาพ

ปัญหาคืออุตสาหกรรมวัตถุเจือปนอาหารปรุงแต่งกำลังก้าวหน้าอย่างรวดเร็วที่สุด เนื่องจากจำเป็นต้องพัฒนารสชาติและกลิ่นใหม่ๆ ที่ส่งเสริมการขายและความต้องการที่รวดเร็วในหมู่ประชากร และอาจนำไปสู่ปฏิกิริยา Maillard สเต็กที่มีกลิ่นหอมราวกับละลายในปากดึงดูดผู้คนได้มากกว่าชิ้นเนื้อโฮมเมดที่มีหัวหอมซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมประชากรจึงต้องติดใจกับผลิตภัณฑ์ดังกล่าวซึ่งหมายความว่าการผลิตเครื่องปรุงจะไม่คงอยู่ โดยไม่มีความต้องการอย่างน้อยในทศวรรษหน้า

ห้องครัวที่บ้าน

เมื่อปรุงอาหารเองอาจมีปฏิกิริยา Maillard เนื้อย่างก่อให้เกิดกลิ่นหอมและรสชาติเฉพาะเจาะจงแม้ว่าผลิตภัณฑ์จะไม่มีลักษณะเหล่านี้ในรูปแบบดิบก็ตาม นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าในระหว่างปฏิกิริยาของสารต่าง ๆ ที่รวมกับองค์ประกอบอื่น ๆ การก่อตัวของอนุภาคทุกชนิดจะเกิดขึ้นโดยมีการก่อตัวของธรรมชาติที่แตกต่างกัน เป็นกระบวนการเหล่านี้ที่ทำให้เกิดกลิ่นหอม นอกจากผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์แล้ว ยังรวมถึงกาแฟ ขนมปัง ขนมหวาน และอื่นๆ อีกมากมาย ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดจากการโต้ตอบขององค์ประกอบเมื่อถูกความร้อน ดังนั้นการใช้ผลิตภัณฑ์ในครัวของคุณเองจึงควรระมัดระวังเป็นอย่างยิ่ง การไม่ปฏิบัติตามสัดส่วน การเติมสารแต่งกลิ่นรสมากเกินไป ฯลฯ เป็นสาเหตุให้เกิดปฏิกิริยา Maillard ได้ง่าย บ่อยครั้งที่มีการเพิ่มเครื่องปรุงรสก้อน Rollton หรือ Maggi และเครื่องปรุงสำหรับการทอดประเภทต่าง ๆ ซึ่งอิ่มตัวด้วยองค์ประกอบที่กระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาเพื่อรสชาติที่ถูกใจ สถานประกอบการอุตสาหกรรมที่ผลิตวัตถุเจือปนอาหารใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้เพื่อทำให้ผู้คนติดเครื่องเทศผ่านการใช้เครื่องปรุงรสในการปรุงอาหาร

นอกจากนี้สารเติมแต่งดังกล่าวยังถูกนำมาใช้อย่างต่อเนื่องในร้านกาแฟที่มีเฟรนช์ฟราย, สเต็ก, แฮมเบอร์เกอร์, ชีสเบอร์เกอร์ ฯลฯ จำนวนมาก ทำเช่นนี้เพื่อดึงดูดรสชาติที่ถูกใจและกลิ่นอันเข้มข้นอย่างต่อเนื่อง ร่างกายมนุษย์ไม่สนใจที่จะรับประทานอาหารนี้ซ้ำหลังจากการเข้าชมหลายครั้ง เนื่องจากการเสพติดเริ่มต้นขึ้น และอาหารทำเองก็ไม่น่าดึงดูดอีกต่อไป

วิธีป้องกันตัวเอง

ปฏิกิริยา Maillard ไม่มีแบบจำลองเฉพาะเจาะจง เนื่องจากมีสารประกอบของธาตุหลายชนิดที่เกี่ยวข้องกัน ซึ่งมีโปรตีนอย่างน้อยหนึ่งตัว นอกจากนี้ยังไม่มีวิธีรักษาปฏิกิริยามีเพียงยาบางชนิดที่มีส่วนประกอบที่สามารถลดหรือสงบลงได้ในบางครั้งการเปลี่ยนแปลงที่เริ่มขึ้นแล้ว ดังนั้นเพื่อรักษาสุขภาพของคุณ คุณต้องตรวจสอบระดับน้ำตาลในเลือดก่อน เมื่ออายุมากขึ้น ให้เข้ารับการตรวจเพื่อไม่ให้เกิดโรคเบาหวาน

คุณควรหลีกเลี่ยงการไปร้านอาหารที่มีผลิตภัณฑ์หลักเป็นอาหารทอด สำหรับการปรุงอาหารที่บ้าน ควรลดการใช้รสชาติและเครื่องปรุงรสให้น้อยที่สุด และให้ความสำคัญกับการนึ่งมากกว่า เป็นไปไม่ได้ที่จะกำจัดผลิตภัณฑ์ที่มีองค์ประกอบที่สามารถกระตุ้นปฏิกิริยา Maillard ได้อย่างสมบูรณ์ เนื่องจากอุตสาหกรรมสมัยใหม่ในพื้นที่นี้ได้เข้ายึดครองอุตสาหกรรมอาหารเกือบทุกประเภท สิ่งที่เหลืออยู่คือการป้องกันตัวเองด้วยการบริโภคอาหารเสี่ยงในปริมาณที่น้อยที่สุด

เปลือกสีน้ำตาลทองบนพายเป็นผลมาจากปฏิกิริยา Maillard

ปฏิกิริยาเมลลาร์ด (ภาษาอังกฤษ ปฏิกิริยาเมลลาร์ด) เป็นปฏิกิริยาเคมีระหว่าง กรดอะมิโนและ น้ำตาลซึ่งมักเกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อน ตัวอย่างของปฏิกิริยาดังกล่าวคือการทอดเนื้อสัตว์หรืออบขนมปัง เมื่อกระบวนการให้ความร้อนผลิตภัณฑ์อาหารทำให้เกิดกลิ่น สี และรสชาติโดยทั่วไปของอาหารที่ปรุงสุก การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดจากการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา Maillard กันด้วย คาราเมลปฏิกิริยา Maillard เป็นรูปแบบหนึ่งของการเกิดสีน้ำตาลแบบไม่มีเอนไซม์ ตั้งชื่อตามนักเคมีและแพทย์ชาวฝรั่งเศส หลุยส์ คามิลล์ เมลลาร์ดซึ่งเป็นหนึ่งในคนกลุ่มแรกๆ ที่ศึกษาปฏิกิริยาในช่วงทศวรรษปี 1910

เคมี

ปฏิกิริยาประกอบด้วยหลายขั้นตอน:

1. กลุ่มคาร์บอนิลที่เกิดปฏิกิริยาของน้ำตาล (ในรูปแบบเปิด) ทำปฏิกิริยากับกลุ่มนิวคลีโอฟิลิกของกรดอะมิโนเพื่อสร้างไกลโคซิลามีนและน้ำที่ทดแทน N ที่ไม่เสถียร
2. ไกลโคซิลามีนเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ อามาโดริกลับมารวมตัวกันอีกครั้งและกลายเป็นคีโตซามีน
3. คีโตซามีนสามารถแปลงเป็น

• ลด
• ผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลติกสายสั้น (ไดอะซิติล แอสไพริน ไพรูวาลดีไฮด์ ฯลฯ) หรือ
• โพลีเมอร์ไนโตรเจนสีน้ำตาลและเมลาโนดิน

น้ำตาลต่างกันมีปฏิกิริยาต่างกัน ปฏิกิริยาของน้ำตาลเป็นไปตามลำดับนี้: เพนโตส > เฮกโซส > ไดแซ็กคาไรด์. ตัวอย่างเช่น, ฟรุกโตสมีความกระฉับกระเฉงมากกว่าถึง 100-200 เท่า กลูโคส. ปฏิกิริยา Maillard นำไปสู่การก่อตัวของผลิตภัณฑ์จำนวนมาก บางครั้งมีโครงสร้างที่ค่อนข้างซับซ้อนและมักยังไม่ได้ศึกษา

อุตสาหกรรม

อุตสาหกรรมอาหารผลิตผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา Maillard จำนวนมากที่ใช้ในการบอกรสชาติและกลิ่นที่ต้องการให้กับอาหาร

ยา

ปฏิกิริยา Maillard ไม่เพียงเกิดขึ้นระหว่างการปรุงอาหารเท่านั้น ปฏิกิริยานี้ระหว่าง โปรตีนและน้ำตาลก็เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตด้วย ภายใต้สภาวะปกติ อัตราการเกิดปฏิกิริยาต่ำมากจนผลิตภัณฑ์มีเวลาในการขจัดออก อย่างไรก็ตามด้วยระดับน้ำตาลในเลือดที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในระหว่างนั้น โรคเบาหวานปฏิกิริยาจะเร่งขึ้นอย่างมาก ผลิตภัณฑ์สะสมและอาจทำให้เกิดความผิดปกติมากมาย (เช่น ภาวะไขมันในเลือดสูง). โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเลือดซึ่งระดับของโปรตีนที่เสียหายเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (เช่นความเข้มข้น เฮโมโกลบินไกลโคซิเลตเป็นตัวบ่งชี้ระดับโรคเบาหวาน) การสะสมของโปรตีนที่เปลี่ยนแปลงในเลนส์ทำให้เกิดความบกพร่องทางการมองเห็นอย่างรุนแรงในผู้ป่วยเบาหวาน การสะสมของผลิตภัณฑ์ปลายบางชนิดของปฏิกิริยา Maillard เช่นเดียวกับผลิตภัณฑ์ ออกซิเดชันซึ่งเกิดขึ้นตามอายุทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในเนื้อเยื่อตามอายุ ยังไม่พบยาที่สามารถยับยั้งปฏิกิริยา Maillard ในร่างกายได้ แม้ว่าสารบางชนิด (aminoguanidine) จะช่วยลดปฏิกิริยาได้อย่างมีนัยสำคัญ ในหลอดทดลอง . ผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาล่าช้าที่พบบ่อยที่สุดคือ คาร์บอกซีเมทิลไลซีน, อนุพันธ์ ไลซีน. Carboxymethyllysine ในโปรตีนทำหน้าที่เป็นไบโอมาร์คเกอร์ทั่วไป ความเครียดออกซิเดชันร่างกาย. โดยจะสะสมตามอายุในเนื้อเยื่อต่างๆ เช่น คอลลาเจนผิวหนังและเพิ่มขึ้นในโรคเบาหวาน

ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา