Vamos a dividir las explicaciones sobre las reacciones de Maillard en dos entradas. en esta incluimos los aspectos más básicos
¿Qué es, y a qué temperatura se produce?
La reacción de Maillard es una reacción química que se produce entre azúcares reductores y grupos amino (presentes en los aminoácidos) que ocurre durante el calentamiento de los alimentos.
Esta reacción genera compuestos colorantes y aromáticos. Los compuestos colorantes son de tonos marrones, mientras que los aromáticos recuerdan a tostados, asados, y otros ligados con el calentamiento.
Es importante distinguir la reacción de Maillard de la de caramelización de los azúcares. En ambas intervienen azúcares, ambas necesitan un calentamiento, y en ambas se generan colores marrones y sustancias aromáticas. Pero para la primera son necesarios azúcares reductores y aminoácidos. Para la segunda solo son necesarios los azúcares. En cocina ambas reacciones suelen producirse a la vez, por lo que es difícil distinguirlas, pero debemos saber que son dos fenómenos distintos.
La temperatura a la que comienza la reacción de Maillard es de unos 120ºC. Se acelera entre 140-165ºC y alcanza su máximo entre 150-180ºC. No obstante, estas temperaturas pueden cambiar en función de condicionantes como la actividad de agua o pH del medio. Por debajo de 100ºC también se pueden producir reacciones de Maillard, pero de manera muy lenta, de forma que los resultados se aprecian al cabo de horas o días.
Donde
Esta reacción se producirá en todos aquellos alimentos que contengan azúcares reductores y proteínas (fuentes de aminoácidos) y se sometan a la acción del calor.
Entre estos alimentos destacan todos los productos lácteos, ya que contienen proteínas lácteas y lactosa. También todos los productos elaborados con harinas de cereales, como el pan, la bollería, productos hojaldrados, galletas, bizcochos, etc. En la harina hay proteínas y almidón. Y, a partir del almidón se puede generar maltosa y glucosa por hidrólisis enzimática.
También es una reacción habitual en los productos cárnicos, buenas fuentes proteicas.
Azúcares
Hay que señalar que solo los azúcares reductores participan en las reacciones de Maillard. Un azúcar reductor es un azúcar capaz de donar electrones (reducir) a otros compuestos porque posee un grupo carbonilo libre (aldehído o cetona) en su estructura.
Entre los azúcares reductores destacan algunos con grupos aldehído, como la glucosa, galactosa, xilosa y ribosa; y otros con grupos cetona, como la fructosa. Algunos disacáridos, como la lactosa y maltosa, son capaces de abrirse y exponer el grupo carbonilo, pero serán menos reactivos que los monosacáridos.
La sacarosa, uno de los azúcares más comunes, está formada por glucosa y fructosa, pero de manera que no puede abrirse y dejar expuestos los grupos reductores. Por tanto, la sacarosa no participa directamente en las reacciones de Maillard. No obstante, la sacarosa puede dividirse en sus dos azúcares, por acción del pH ácido o por calor. Una vez dividida los monosacáridos sí que participarían en la reacción de Maillard.
Entre los azúcares los más reactivos son las pentosas (constan de 5 carbonos), como la ribosa y la xilosa. Estos azúcares reaccionan a temperaturas más bajas que las hexosas (algo más rápido la ribosa que la xilosa), generando un oscurecimiento más rápido e intenso (oscuro).
Estos azúcares son poco conocidos ya que no se encuentran en grandes cantidades en los alimentos, pero son los más reactivos en las reacciones de Maillard. La ribosa se libera cuando el tejido muscular se calienta. Y, por tanto, está presente en carnes y pescados. También está presente en levaduras y sus derivados (a partir de nucleótidos), y en productos de fermentación, como miso, salsa de soja o extractos de proteína vegetal fermentada. En la reacción de Maillard genera los típicos aromas a carne asada, y es el azúcar que genera compuestos más aromáticos en esta reacción.
La xilosa es un componente natural de la hemicelulosa, una fibra vegetal que forma parte de las paredes celulares de plantas. Así está presente en cereales, leguminosas, frutas, verduras, e incluso en la miel. Pero en todos ellos en mucha menor proporción que otros azúcares reductores. Genera aromas típicos de tostado.
Entre las hexosas la más reactiva es la fructosa, que reacciona antes y genera colores más oscuros que la glucosa. En cuanto a los aromas la glucosa genera aromas a tostado suave, con notas de pan y cereal. Por su parte la fructosa genera aromas más dulces (recuerdan al caramelo) y complejos.
Por su parte la lactosa, que es menos reactiva al ser un disacárido, genera aromas a lácteos suavemente caramelizados, menos tostados que otros azúcares. Los colores que genera también son más claros que con otros azúcares a la misma temperatura.
Aunque la sacarosa no sea un azúcar reductor, a medida que avanza el calentamiento existe una cierta hidrólisis, y por tanto reacciona a menor velocidad, como lo haría un azúcar invertido (mezcla de glucosa y fructosa), pero en menor intensidad porque la hidrólisis no es completa. Eso no quiere decir que la sacarosa no contribuya al color tostado de estos productos, pero lo hace mayoritariamente a través de las reacciones de caramelización.
Proteínas
Aminoácidos
El tipo de aminoácido también influye en las reacciones de Maillard de manera importante ya que cada aminoácido sigue rutas químicas distintas y genera familias diferentes de compuestos volátiles.
Los aminoácidos más reactivos y que generan colores más oscuros de manera más rápida, son la lisina, seguida de la arginina. El grupo de aminoácidos intermedios incluye la alanina, glicina o serina. Estos generan colores de una intensidad (pardeamiento) media, y favorecen los aromas más dulces y suaves. Por su parte los aminoácidos azufrados (cisteína y metionina) generan colores más claros (amarillentos o ligeramente dorados), pero muchos compuestos aromáticos, especialmente la cisteína.
En cuanto a los aromas generados, la cisteína produce mercaptanos, tiazoles y tioles, muy potentes. Estos compuestos dan aromas cárnicos (carne asada), a cebolla y a ajo. Por su parte la metionina genera aromas que recuerdan más a verduras y patatas cocidas, debido a los compuestos que genera (metanotiol y sulfóxidos).
Entre los aminoácidos aromáticos, la fenilalanina produce fenilacetaldehído, típico del aroma de la miel y las rosas. Y en general genera aromas florales, afrutados y dulces. La tirosina produce aromas a tostados, y el triptófano aromas complejos, a tostados, frutos secos y algo terrosos.
Los aminoácidos de cadena ramificada, como leucina, isoleucina y valina generan aromas tostados y a cereales y son importantes en las notas a pan tostado. La leucina con notas mantecosas, la isoleucina con notas a malta y la valina a frutos secos. Por su parte, entre los aminoácidos simples, la alanina genera aromas algo dulces y a pan, y la glicina aromas suaves, dulces y caramelizados. Este aminoácido es uno de los más sensibles al incremento del pH, que veremos después, pero su intensidad aromática es bastante baja.
La lisina, el aminoácido que genera colores más intensos, es, por el contrario, el que genera menos aromas.
Proteínas
Aunque cada aminoácido genere un color y aroma a través de las reacciones de Maillard, en la naturaleza no solemos encontrarlos de manera aislada, sino formando parte de distintos tipos de proteínas. Y junto con otros condicionantes que pueden modificar las reacciones de Maillard, como lípidos, minerales o pH. Así que vamos a ver que colores y aromas generan las proteínas de distintos orígenes.
Las proteínas de origen animal, como la miosina, actina, colágeno o clara de huevo generan un pardeamiento bastante intenso (medio-alto) ya que presentan un alto contenido en lisina y arginina. No obstante, el color final dependerá de la accesibilidad de estos aminoácidos. En concreto, en el caso del colágeno hay una mayor liberación de lisina por desnaturalización térmica, lo que puede ayudar a generar colores más oscuros.
El perfil aromático de las proteínas cárnicas es complejo, pero típico de los productos cárnicos. Si hay un alto nivel de cisteína y metionina son más intensos a carne, asado, tostado y umami. Por su parte las proteínas musculares suelen generar aromas a carne, caldo y parrilla. Las proteínas del huevo generan aromas sulfurosos y tostados suaves.
Las proteínas lácteas (caseína, lactoalbúmina, lactoglobulina) también son muy reactivas por su alto contenido en lisina. Esto ayuda a generar un mayor pardeamiento, especialmente con glucosa, y en menor medida con lactosa. En cuanto a los aromas, estos serán más dulces, lácteos y caramelizados. En el caso de las proteínas de suero lácteo se generan aromas que recuerdan a caramelo, toffee y leche condensada.
Las proteínas de los cereales, pobres en lisina, generan colores más claros, y aromas de intensidad media, a pan, cereales y tostado. Por su parte las de las leguminosas, a pesar de ser más ricas en lisina, suelen estar estructuradas de forma que inhiben el acceso a ciertos aminoácidos. Por tanto, generan tonos pardos intermedios y aromas “verdes”, terrosos y algo sulfurosos. Son quizás los aromas menos atractivos por parte de los consumidores, si los comparamos con otras proteínas. La soja se comporta de manera algo diferente, y genera aromas a frutos secos, tostados y umami. Y la proteína de patata aromas más suaves y dulces.
El grado de hidrólisis proteica también afectará a los colores y aromas generados. Así cuanto mayor es la hidrólisis proteica mayor es la reactividad de estas proteínas. Por tanto, la presencia de proteasas, naturalmente presentes o añadidas, ayuda a generar un pardeamiento más intenso y aromas con mayor intensidad, aunque no suele modificar el perfil aromático.
Hay que tener en cuenta que en este tipo de estudios es muy difícil separar los efectos de la caramelización de los azúcares y los de las reacciones de Maillard, ya que se producen conjuntamente. Por tanto cuando hablamos de aromas a caramelo pueden provenir de ambas reacciones, pero en esos casos predominan estos que no son “tapados” por otros más potentes.
