Ранее было показано, что одной из реакций промежуточной стадии меланоидинообразования является образование фурфурола и оксиметилфурфурола, которое сопровождается освобождением аминокислоты, первоначально вступившей во взаимодействие с молекулой сахара. Таким образом, аминокислота может играть роль катализатора на первых этапах реакции меланоидинообразования. С другой стороны, меланоидины - конечные продукты реакции - являются азотсодержащими веществами. Часть аминокислот расходуется при образовании альдегидов; при этой реакции выделяется аммиак, который может взаимодействовать с сахарами с образованием меланоидинов.
В зависимости от содержания в реакционной смеси аминокислот, а также от ряда других условий будет преобладать то или иное направление реакции.
Относительная активность различных аминокислот в реакции меланоидинообразования зависит от температуры, рН, количества воды и т. д. Из аминокислот наибольшей реакционной способностью обладают гликокол и аланин, которые образуют и наиболее окрашенные продукты; однако валин и лейцин дают продукты с более сильным ароматом. Гликокол придает продукту реакции весьма интенсивную окраску, запах пивного колера и слабокисловатый привкус. Аланин реагирует медленнее и дает аналогичный продукт. Фенилаланин реагирует значительно медленнее, с образованием темно-коричневого продукта со слабым запахом розы. Валин реагирует медленно и, кроме коричневой окраски, придает продукту приятный запах, напоминающий нежный аромат розы. Лейцин, реагируя с сахарами, дает продукт с незначительной окраской, но с сильным хлебным ароматом.
При нагревании водных растворов аминокислот с сахарами наиболее активно потребляются аминогруппы глютаминовой кислоты, затем следует гликокол и аланин.
Меланоидинообразование следует изучать по скорости распада аминокислот.
Белки, пептиды, амины, аммоний и некоторые другие азотсодержащие вещества также способны реагировать с восстанавливающими сахарами, образуя при этом темноокрашенные вещества. Так, ди- и трипептиды (глицилглицин, лейцилглицин, лейцилглицилглицин) интенсивно реагируют с ксилозой и арабинозой. Способность белков реагировать с сахарами определяется в первую очередь свободными NН2-группами белков. При взаимодействии белков с восстанавливающими сахарами наблюдается уменьшение в них свободных аминогрупп; чем больше в белке свободных аминогрупп, тем он активнее участвует в меланоидинообразовании. Так, глиадин пшеницы менее активно участвует в меланоидинообразовании, чем альбумин пшеницы. Это соответствует большему содержанию свободных аминогрупп в альбумине по сравнению с глиадином.
Таким образом, можно ожидать, что свободные аминокислоты будут активнее участвовать в меланоидинообразовании, чем белки, так как относительное содержание свободных аминогрупп в белках меньше, чем в свободных аминокислотах.
Активность отдельных аминокислот к меланоидинообразованию, очевидно, значительно зависит от длины цепочки аминокислоты и положения аминной группы относительно карбоксила. По данным Люэрса, чем дальше удалена аминогруппа от карбоксила, тем активнее аминокислота участвует в меланоидинообразовании. По-видимому, этим и объясняется тот факт, что диаминокислоты образуют окрашенные вещества значительно интенсивнее, чем моноаминокислоты. По этой же причине можно ожидать, что а-аминокислоты должны быть менее активны, чем В-аминокислоты и т. д.
Скорость реакции меланоидинообразования зависит как от природы аминокислот, так и от природы Сахаров, вступивших в реакцию. При нагревании водных растворов аминокислот ссаха-рами наиболее активны в этой реакции арабиноза, а за ней следует в убывающем порядке глюкоза, галактоза и фруктоза. Сахароза с аминокислотами не реагирует; мальтоза же реагирует примерно так же, как глюкоза. Таким образом, важной предпосылкой взаимодействия сахара с аминокислотами, приводящего к образованию меланоидинов, является наличие свободной карбонильной группы. Образование меланоидинов происходит особенно легко с пентозами и в первую очередь с ксилозой.
При нагревании водных растворов до 120° С в реакцию с аминокислотами вовлекаются не только простые сахара, но и сахароза и декстрины, которые, по-видимому, при этом предварительно гидролизуются.
Чем больше в реакционной смеси сахара, тем интенсивнее развивается окраска. Связывание аминогрупп бедка достигает предела при наличии в реакционной смеси трех молекул глюкозы на одну аминогруппу белка.