• Résumé : Réactions de Maillard : Réactions physico chimiques complexes qui, durant l'échauffement (la cuisson), produisent, entre autres, les arômes et les colorations brunes. Ainsi, alors que le café vert ne laisse distinguer que 3 arômes, sa torrefaction va conduire à l'émergence, la combinaison, l'effacement d'un millier d'arômes.

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Réactions de Maillard

• Elles doivent leur nom à un médecin et chimiste nancéen, Louis-Camille Maillard, qui publia en 1912 une note décrivant les principales étapes. L'Association Louis Camille MAILLARD , dont Hervé This est vice-président, dit tout sur cet homme - sa biographie etc. ...
  
  
• Les réactions de Maillard interviennent dès que l'on chauffe une denrée (la cuisson) et modifient la couleur, l'odeur et la saveur de la denrée : c'est l'essence de la cuisine cuite que l'on complète par l'association de denrées, juxtaposées ou combinées, dans le cadre d'une recette.
  
  
• Observations simples de changements de couleurs et création de nombreux arômes et d'une nouvelle saveur, à faire soi-même, chez soi: faire simplement un beurre noisette. Oh les jolies, arômatiques et savoureuses réactions de Maillard.
  
  
• Les réactions de Maillard (extrait d'un article du site "Le sucre")
  Ces réactions requièrent la présence simultanée de sucres réducteurs et d'acides aminés. Les étapes sont plus complexes que celles de la caramélisation et se traduisent au final par la formation de nombreuses molécules aromatiques ainsi que de composés polymérisés bruns.
  
  Parmi les notes aromatiques typiques des réactions de cuisson dans les produits sucrés, citons pêle-mêle les arômes de grillé, toast, noisette, miel, beurré, malt, caramel, ou plus surprenant, les notes amande amère, vert, piquant, ou pomme de terre cuite. Les réactions de Maillard sont aussi à l'origine de la coloration brune plus ou moins intense des biscuits, du pain ou des gâteaux mais aussi des fèves de cacao torréfiées...Le sucre intervient donc indirectement dans ces produits comme support d'arômes et de coloration.
  
  Aujourd'hui, les mécanismes ne sont pas tous élucidés et la recherche est active. Pour preuve une publication récente de l'équipe grenobloise du Professeur Defaye (1995), qui a déterminé pour la première fois la nature des composants non volatils formant plus de 90% de la masse du caramel. Il s'agit de "dianhydrides de fructose", qui, selon l'auteur, pourraient avoir un effet bénéfique sur la flore intestinale...
  
  Quand on fait colorer la viande, fait-on une caramélisation ? (par Hervé This)
  On lira avec gourmandise 3 livres d'Hervé This :
  • La casserole des enfants : Laissés seuls pour la soirée, deux enfants doivent cuisiner leur dîner. Mais leur sens aigu de l'observation et de l'expérimentation leur fait découvrir les bases de la chimie et de la physique. Ce livre pourrait être un manuel, s'il n'évoquait les molécules et leurs transformations de façon si simple et si amusante.
  • Les secrets de la casserole : Comment préparer plus de 20 litres de mayonnaise à partir d'un seul jaune d'oeuf ? En explorant la physique des émulsions. Comment obtenir un bon rôti ? En empruntant à la chimie ses études des sucres et des acides aminés. Comment obtenir de bonnes gelées ? En reprenant les résultats récents de la physico-chimie des gels...
  • Révélations gastronomiques : Encore un livre de recettes ! Oui, mais des recettes garanties par des expérimentations rigoureuses, par des analyses physico-chimiques des aliments et des tours de main culinaires. Chaque geste culinaire est ici disséqué, commenté du triple point de vue culinaire, physio-chimique et gastronomique. La tradition est ainsi révisée, et les bases d'une cuisine rationnelle... mais céleste sont posées.
  • Egalement : H. This, Arômes ou réactions ?, Pour la Science, n° 259, Mai 1999, p. 16

• "Il s'agit en fait d'une réaction très différente, nommée réaction de Maillard. La caramélisation, tout d'abord, est la réaction que l'on provoque quand on chauffe du sucre avec de l'eau. La réaction de Maillard, d'autre part, est la réaction que l'on obtient quand on chauffe des acides aminés (il y en a en abondance dans les viandes) et des protéines (il y en a également) avec des sucres (il y en a aussi : le glucose, par exemple, est l'essence de nos cellules). Ce ne sont pas les mêmes réactions, et ce ne sont pas les mêmes produits qui sont formés. A ce stade, on pourrait encore croire que, dans le second cas, le sucre réagit à la chaleur. Pour bien montrer la différence, on fait un sirop sans trop chauffer, juste de quoi dissoudre le sucre, puis on découpe un petit morceau de viande blanche (blanc de poulet) qu'on met dans la casserole. On mesure alors la température en chauffant doucement : quand la viande brunit, la température n'est que de 120 C environ, et le sirop reste clair. C'est la preuve que la réaction de Maillard n'est pas la caramélisation. Puis quand on continue de chauffer, vers 145 C, le sirop caramélise.
  
  
• Peut-on réaliser des réactions de Maillard sans matière grasse ? Comparons deux morceaux de viande, que l'on a bruni, l'un avec graisse et l'autre sans. Dans le premier cas, acide aminé et sucre commencent par se lier, puis ils se lient par un autre " bras ", formant une molécule cyclique, aromatique ou sapide, et colorée. En revanche, en présence de graisse, le cycle fait intervenir la graisse, comme troisième partenaire. Les molécules formées sont bien différentes, et de qualité gastronomique supérieure. Comment utiliser ces connaissances pour créer des goûts nouveaux? On peut utiliser des acides aminés spécifiques et des sucres spécifiques. On peut, ainsi, laquer un blanc de poulet avec un acide aminé et un sucre, puis faire brunir au grill ou au chalumeau."
  
  
• 25/05/2000 Réponse de Jean Matricon à une question posée sur le site La main à la pâte
  • Jean Matricon
    Université Paris VII
    Jean Matricon a travaillé en physique des solides (supraconductivité) et en biophysique (étude des transducteurs sensoriels). Il s'intéresse à différents sujets tels que:
    - physico-chimie de la cuisine
    - acoustique des instruments de musique
    - le temps et sa mesure
    - l'histoire de la conquête des basses températures
    - l'énergie (dans le cadre d'une exposition à la Cité des Sciences)
    et bien d'autres sujets, surtout ceux qui concernent la physique et la vie quotidienne.
  • A lire de Matricon J. et Riberzani D., Cuisine et molécules, Hachette, Paris, 1990
  • "Le changement de couleur de la pâte au cours de la cuisson est principalement dû aux réactions de Maillard, ensemble complexe de réactions chimiques qui se produisent entre les protéines (gluten) et les sucres (amidon) dès qu'on commence à chauffer. Ce sont ces mêmes réactions qui sont responsables de la coloration des viandes à la cuisson. Ces réactions produisent un grand nombre de molécules cycliques et polycycliques très aromatisées, qui ajoutent toutes sortes de parfums nouveaux au plat en train de cuire."
    

• Les différentes étapes de la réaction de Maillard (extrait de l'étude publiée sur le site de l'Ecole Normale Supérieure de Lyon)
  

• La réaction de Maillard comporte deux grandes étapes complexes
  • la synthèse de composés carbonylés très réactifs (furfurals, réductones).
  • la formation de polymères bruns, aussi appelés mélanoïdines, et de composés très volatils et odorants.

• Il existe trois voies de synthèse importantes des mélanoïdines :
  • deux sont non spécifiques de la réaction de Maillard : elles interviennent dans d'autres processus biochimiques connus.
  • la troisième conduit aux arômes spécifiques de la réaction de Maillard.
    
    
• Les réactions 1 et 2 sont communes à toutes ces voies de synthèse. A partir de là, le schéma se scinde et fait apparaître les trois voies selon les conditions expérimentales.
  
  
• 1/ Condensation de Maillard
  La première réaction du processus correspond principalement à l'addition nucléophile d'une fonction amine libre (ex : acide aminé, protéine, peptide) sur la fonction carbonylée d'un sucre réducteur (ou autre composé à fonction carbonyle libre). Elle conduit après isomérisation à la formation de glycosylamines N-substituées (aldosylamines ou cétosylamines). Les glycosylamines issues d'amines et de protéines sont relativement stables, tandis que les celles issues d'acides aminés subissent rapidement un réarrangement dit d'Amadori.

• 2/ Réarrangement d'Amadori
  Réarrangement d'Amadori ou de Heyns. Mécanisme.
  
  
• 3/ Scission
  Une coupure des cétosamines et des aldosamines obtenus peut conduire à la formation de petites molécules carbonylées ou acides, qui, par condensation aldolique, donneront les polymères et produits odorants caractéristiques de la réaction de Maillard.
  
  
• 4/ Déshydratation forte
  Par chauffage en milieu acide, les cétosamines donnent naissance à des substances de type furaldéhyde ou déshydrofuraldéhyde, en particulier le 5-hydroxyméthylfurfural. Mécanisme.

• 5/ Déshydratation modérée et dégradation de Strecker
  Lorsque la déshydrogénation est plus modérée, des substances réductrices sont obtenues : réductones et déshydroréductones. Celles-ci réagissent avec des acides aminés et entraînent leur dégradation par décarboxylation et transformation en aldéhydes : c'est la réaction de Strecker. Mécanismes.

• La condensation de deux aminocétones, produits secondaires de la réaction de Strecker, donne des pyrazines, substances aromatiques très actives. Elles sont très présentes dans les produits alimentaires auxquels elles donnent des arômes particuliers plus ou moins désirables.

• Les réductones donnent également, par réaction avec des acides a aminés puis de multiples réactions intramoléculaires, des composés très colorés.
  
  
• 6/ Scission ou polymérisation
  • Les composés obtenus lors des réactions 3, 4 et 5 donnent :
  • par scission : des produits volatils et odorants,
  • par polymérisation (celle-ci fait principalement intervenir des condensations aldoliques) : des mélanoïdines.

• Ces produits sont caractéristiques de la réaction de Maillard.
  
  
• La structure et le mécanisme de formation des mélanoïdines ne sont pas encore très bien connus. Il y a deux ans à peine, on pensait que les mélanoïdines étaient exclusivement obtenues par condensation de molécules de faible masse moléculaire. Des études récentes ont suggéré la possibilité, dans les systèmes alimentaires, de synthèse de mélanoïdines par réaction entre des molécules de masse moléculaire faible et des protéines incolores de masse moléculaire élevée.

• Les produits de la réaction de Maillard confèrent aux aliments des propriétés, le plus souvent intéressantes, telles que la couleur, l'arôme, la valeur nutritionnelle, et une certaine stabilité au cours de la conservation grâce à leur pouvoir antioxydant.
  
  
• Couleur
• Lors de l'ultime étape de la réaction de Maillard, la polymérisation conduit à des pigments bruns ou noirs insolubles, de poids moléculaire élevé (jusqu'à 50000 D) : les mélanoïdines. 
• Ces dernières donnent la couleur brune caractéristique de certains aliments : café et chocolat torréfiés, croûte du pain, couleur dorée de la bière...
• L'évaluation de la couleur et de l'intensité du brunissement est effectuée par l'analyse de spectres d'absorption de la lumière. Mais cela reste une technique assez peu précise.
• L'avancement de la réaction peut aussi être suivi par dosage des sucres réducteurs résiduels.
  
  
• Arôme et goût
• Deux familles de substances aux propriétés organoleptiques intéressantes résultent de la réaction de Maillard :
  • d'une part les furaldéhydes et les réductones formés par déshydratation des cétosamines
  • les aldéhydes obtenus après dégradation de Strecker
• Ce sont elles qui, par exemple, sont responsables du goût de la viande grillée, de l'odeur de la croûte du pain frais ou de l'arachide grillée:

Substances	Produits alimentaires	Arômes
2-éthyl-3,5-diméthyl-pyrazine	sirop de glucose	amandes grillées
2-éthyl-3,6-diméthyl-pyrazine	sirop de glucose	noisette
formylpyrazine	café instantané	note de "grillé"
2-éthoxy-3-méthyl-pyrazine	glaces	noix grillées
2-éthyl-3-méthoxy-pyrazine	chips	pomme de terre

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