REAKSI MAILLARD

Reaksi maillard adalah suatu reaksi kimia yang terjadi antara asam amino dan gula tereduksi, biasanya pada suhu yang tinggi. Seperti layaknya proses karamelisasi tetapi karamelisasi berbeda dengan maillard. Karamelisasi merupakan degradasi gula karena panas. Reaksi maillard tergolong reaksi non enzimatik ini menghasilkan warna coklat (browning). Secara umum suhu pemanasan lebih berpengaruh daripada waktu pemanasan dalam reaksi maillard. Mekanisme reaksi maillard sangat kompleks, dimana gula amin akan mengalami denaturasi, siklisasi, fargmentasi, dan polimerisasi sehingga terbentuk kompleks pigmen yang disebut melanoidin.

Reaksi Maillard umumnya terjadi pada pH 9-10,5. Pada pH rendah, banyak gugus amino yang terprotonasi sehingga hanya sedikit asam amino yang tersedia untuk reaksi maillard. Proses ini berlangsung dalam suasana basa, suhu tinggi ataupun kelembaban tinggi. Produk-produk yang memanfaatkan reaksi maillard dapat ditambahkan glukosa ataupun gula invert untuk mendapatkan warna coklat yang diinginkan. Namun bila reaksi maillard ingin dicegah, penambahan natrium metabisulfit dapat diaplikasikan pada bahan pangan. Pemilihan jenis gula menjadi faktor penting karena jenis gula sangat menentukan karakteristik warna coklat pada bahan pangan.

Reaksi Maillard yang diinginkan antara lain sebagai berikut :

Reaksi Maillard ini dapat terjadi pada waktu pembakaran roti, pengolahan kopi, pengolahan produk coklat, sirup maple (sejenis kayu), pemanasan daging terutama bila terdapat bahan pangan nabati, pembuatan dodol susul. Produksi sereal sarapan  seperti sereal jagung, beras, gandum dll.

Reaksi Maillard dapat terjadi selama pembakaran roti. Akibatnya roti berwarna coklat karena terjadinya reaksi dengan gula pereduksi yang dibentuk selama proses fermentasi tetapi tidak habis digunakan oleh khamir dari ragi roti. Meskipun gula nonreduksi seperti sukrosa tidak bereaksi dengan protein pada suhu rendah, tetapi pada suhu tinggi ternyata dapat menimbulkan reaksi maillard, dimana pada suhu tinggi terjadi pemecahan ikatan glikosidik dari sukrosa dan menghasilkan glukosa dan fruktosa.

Pada pembuatan dodol reaksi maillard diinginkan terjadi karena diinginkannya aroma, warna serta tekstur dan rasanya yang  sangat erat kaitannya dengan rasa khas yang ditimbulkan oleh dodol sehingga lebih disukai konsumen.

Reaksi Maillard yang tidak diinginkan antara lain sebagai berikut :

Walaupun memberikan keuntungan dalam memberi warna dan aroma, reaksi maillard juga memberi efek yang tidak diinginkan pada beberapa proses biologis dan makanan. Reaksi ini juga berhubungan dengan aroma dan pewarnaan yang tidak diinginkan pada beberapa makanan seperti makanan kering. Seperti perubahan warna pada susu bubuk, perubahan pada saat pengolahan makanan kaleng.

Penurunan nilai biologis protein terutama untuk asam amino lysine dapat menghasilkan cita rasa dan tekstur yang tidak disukai. Interaksi antara gugus karbonil dan amino dapat merusak kualitas nutrisi protein dengan cara mengurangi jumlah  lysine dan beberapa jenis asam amino lain dan  membentuk zat yang menghambat atau bersifat antinutrisi. Warna coklat yang timbul akibat reaksi maillard sebenarnya tidak diinginkan dan menandakan bahwa flavour susu tersebut hangus sehingga terjadi penurunan nilai gizi pada susu.

 Selain itu reaksi maillard juga dapat memicu timbulnya akrilamida pada produk gorengan serta menurunkan daya cerna protein. Reaksi maillard juga dapat bersifat karsinogenik jika terjadi dalam jumlah yang berlebihan walaupun dapat juga berperan sebagai antioksidan dalam jumlah yang sesuai. Misalnya terjadi pada pembakaran roti, daging dll. Jika dibakar pada suhu yang sangat tinggi dan dalam waktu yang sangat lama akan menimbulkan sifat karsinogenik jika dimakan.

Oleh karena itu, diperlukan pengetahuan tentang faktor-faktor yang mempengaruhi proses terjadinya reaksi maillard dalam kehidupan sehari-hari. Dengan demikian reaksi maillard yang terjadi pada bahan pangan dapat dikontrol sehingga tidak sampai terjadi untuk menimbulkan kerugian atau kerusakan pada bahan pangan. 

Reaksi Maillard Sebagai Antioksidan:

Pada umumnya reaksi maillard terjadi dalam dua tahapan, yaitu tahap reaksi awal  dan  reaksi  lanjutan. Pada tahap  awal  reaksi inilah yang dapat berperan sebagai antioksidan dengan menghasilkan antioksidan seperti pyrazines, pyridines, thiazoles, pyrroles dan oxazoles. Antioksidan  selanjutnya akan berperan dalam menghambat proses oksidasi yang terjadi pada bahan makanan yang tidak dikehendaki karena bersifat karsinogenik.

Kondensasi antara gugus karbonil dari gula pereduksi  dengan  gugus  amino bebas  dari  asam  amino  dalam  rangkaian  protein akan menghasilkan produk  hasil  kondensasi berupa N-glycosylamine atau N-fructosylamine karena  kehilangan molekul air (H₂O) dan akhirnya tersiklisasi oleh amadori rearangement membentuk senyawa 1-amino-1-deoksi-2-ketosa dimana senyawa tersebut merupakan senyawa intermediet amadori. Senyawa 1-amino-1-deoksi-2-ketosa atau senyawa amadori yang  terbentuk merupakan bentuk utama lysine yang  terikat pada bahan pangan setelah  terjadinya  reaksi maillard awal. Pada tahap ini secara visual bahan pangan masih berwarna seperti aslinya, belum berubah menjadi berwarna coklat, namun demikian lysine dalam protein bahan pangan tersebut sudah tidak tersedia lagi secara biologis.

Senyawa 1-amino-1-deoksi-2-ketosa kemudian akan membentuk reductones dan dehydroreductones dimana reduktonesnya berupa H₂S dan NH₃ yang selanjutnya akan menghasilkan senyawa antioksidan yang diingikan setelah mengalami hetrerosiklisasi. Antioksidan yang dibentuk antara lain adalah Furans, Thiophenes, Pyrroles. Dan dehydroreductonesnya berupa asam amino dan degradasi strecker yang selanjutnya harus menjadi reductones terlebih dahulu untuk membentuk antioksidan dengan membentuk senyawa seperti Methional,  NH₃ dan H₂S.

Reductones dan dehydroreductones selain itu juga membentuk kondensasi retroaldol yang dapat membentuk senyawa Hydroxyacetone Acetoin Acetylaldehy dan senyawa Glyoxal Pyruvaldehyde Glycerolaldehyde. Selanjutnya senyawa Hydroxyacetone, Acetoin, Acetylaldehy dan senyawa Glyoxal, Pyruvaldehyde,  Glycerolaldehyde serta senyawa Methional, NH₃ dan H₂S (dari hasil dehydroreductones yang berubah menjadi reductones) akan mengalami heterosiklisasi sehingga dapat terbentuk antioksidan-antioksidan seperti Pyrazines,  Pyridines,  Thiazoles,  Pyrroles & Oxazoles.

Mekanisme pembentukan antioksidan pada reaksi maillard dapat digambarkan sebagai berikut :

            

Antioksidan-antioksidan diatas tergolong ke dalam senyawa fenolik. Senyawa fenolik dapat berperan sebagai antioksidan dengan jalan menyumbangkan satu atom hidrogennya kepada radikal fenoksil yang terbentuk ketika fenolik menyumbangkan satu atom hidrogennya kepada radikal bebas. Senyawa-senyawa tersebut bertindak sebagai antioksidan melalui kemampuannya untuk bereaksi dengan radikal bebas (terutama radikal peroksi yakni ROO•). Dalam hal ini, senyawa fenolik bertindak sebagai donor hidrogen atau sebagai akseptor radikal peroksi.

ROO•  +   AH₂   ----------->  ROOH   +   AH•

AH• +    AH•     ------------>  A    +    AH₂