واکنش میلارد ( maillard) در واقع مجموعه‌ای از واکنش‌های شیمیایی است که برای ایجاد شاخصه‌های طعمی و رنگ قهوه‌ای دانه‌ی برشته‌شده، ضروری‌است. همچنین آثار این واکنش در دیگر مواد غذایی مانند شکلات، نان تست و استیک گریل‌شده هم قابل مشاهده‌است. نام این مجموعه واکنش‌ها، از لوئیس کامیل میلارد، دکتر فبانسوی که در سال ۱۹۱۰ برای اولین بار متوجه این واکنش و تاثیراتش شد، الهام گرفته‌شده است.

کاهش میزان شکر‌ها و آمینواسید‌های موجود در قهوه

واکنش میلارد، بین قند کاهنده و یک آمینو‌اسید صورت می‌گیرد. قند کاهنده، به هر قندی گفته می‌شود که گروهی آلدهید ( aldehyde) و یا کتون( ketone) آزاد داشته‌باشد. این گروه شامل اتم اکسیژنی است که با دو پیوند به زنجیره‌ی کربنی متصل می‌شود و می‌تواند به راحتی با آمینو‌اسیدها و دیگر ترکیبات، واکنش دهد‌.
آمینو‌اسیدها بلوک‌های پروتئین می‌سازند و ترکیبات بسیار گوناگونی دارند اما نقطه‌ی مشترک همه‌ی این ترکیبات، گروهی آمینه‌ای در یک سر فرمول و گروهی کربوکسیلی در سوی دیگر آن است.

گروه آمینه‌ای (NH2) که در سمت چپ تصویر قرار دارد، قسمتی است که در این واکنش درگیر می‌شود. R که در تصویر مشاهده می‌کنید، می‌تواند شامل ۵۰۰ نوع مختلف از زنجیره‌های فرعی باشد ( از یک اتم ساده‌ی هیدروژن گرفته تا زنجیره‌ی کربنی) که هر‌کدام، تاثیر خاصی در پیچیدگی این واکنش دارند.

واکنش "میلارد" چیست؟ و چه تاثیری روی قهوه دارد؟

واکنش‌های شیمیایی

هنگامی واکنش شروع می‌شود، نیتروژن موجود در آمینواسید با زنجیره‌ی کربنی شکر پیوند می‌خورد و یک مولکول آب آزاد می‌شود.

مولکولی که از این واکنش تشکیل می‌شود ( glycosylamine)، ناپایدار است و ابتدا در فرآیندی به نام تغییر‌آرایش آمادوری ( Amadori rearrangement)، تغییر ساختار می‌دهد.

پس از این مرحله، واکنش می‌تواند در سه‌ مسیر متفاوت ادامه پیدا‌کند:

  • ممکن است مولکول‌های آب بیشتری آزاد شده و به مولکول‌های شبه کاراملی تبدیل‌شوند.
  • ترکیبات مولکولی ممکن است به زنجیره‌های کوتاه‌ترتبدیل‌شوند. ( مانند دیاستیل(diacetyl) که برای ایجاد طعم کره‌ای، شبیه به ذرت‌بو‌داده بکار‌می‌رود.).
  • یا میتواند دوباره با آمینو اسید‌های دیگری واکنش بدهد.

نتیجه‌ی هر سه روند، دوباره با آمینو ‌اسیدها واکنش داده و ملانوئیدین‌ها (melanoidins) را به‌وجود‌می‌آورند.

ملانوئیدین‌ها، همان ترکیبات قهوه‌ای رنگ هستند که بیشترین رنگ را در قهوه به‌وجود می‌آورند و شاخصه‌های طعمی دودی، تلخ، مالتی، شبه نان و سوخته دارند. همچنین، عامل مهمی در تشکیل کرما و فوم روی قهوه هستند.

واکنش‌ میلارد، از دمایی حدود ۱۴۰ درجه‌ی سانتیگراد (F °۲۸۴) به بالا، قابل مشاهده‌است.  هنگامی‌ که دما از ۱۷۰ درجه‌ی سانتیگراد (F °۳۳۸) بالاتر می‌رود، فرآیند کاراملیزه شدن ( caramelisation)، شروع می‌شود و در ادامه شکر‌های باقی مانده هم استفاده‌می‌شوند.  با‌توجه به اینکه این واکنش‌ها در دمای بسیار بالا رخ می‌دهد وهمچنین، توسط مولکول آب آزاد‌شده در واکنش‌های قبلی، این فرآیند به کندی اتفاق می‌افتد. بخاطر همین رطوبت موجود است که قهوه، پیش از کامل‌شدن مرحله‌ی “خشک شدن” در برشته‌کاری، تغییر رنگ نمی‌دهد.

نتیجه‌ی نهایی

با‌توجه به مسیر‌های کاملا گوناگونی که ممکن است واکنش ‌ها  طی کنند، و ترکیبات مختلف شکر‌ها و آمینو‌اسیدهای موجود در قهوه، انواع ترکیبات طعمی متفاوت می‌توانند در قهوه‌ی برشته‌شده به ‌وجود بیایند.

از معمول‌ترین این طعم‌ها، یکی طعم‌های شبه‌نان و تلخ است که توسط ملانوئیدین‌ها ایجاد می‌شود، و دیگری طعم شور پپتاید‌ها( peptides) است که طعمی شبیه به گوشت‌ گریل‌شده دارد.

این واکنش‌ها مقدار زیادی مولکول‌های کوچک‌تر هم تشکیل‌می‌دهند که می‌توانند باعث ایجاد طعم‌های گلی، میوه‌ای، عطر کاراملی، و یا طعم‌های ناخوشایند پیازی و خاکی شوند.

گستره‌ی زیادی از طعم‌ها و رایحه‌ها در واکنش‌های میلارد به وجود می‌آیند. این مساله نشان می‌دهد که میزان شکر اولیه در دانه‌ی سبز قهوه، چقدر در طعم نهایی موثر‌است. دانه‌های نارس ( quakers) به خوبی به ما نشان می‌دهند که در‌صورت کمبود شکر در دانه، واکنش‌های میلارد و کاراملیزه‌شدن به خوبی اتفاق نمی‌افتند و قهوه‌ی نهایی بی‌مزه و کم‌رنگ می‌شود.

واکنش‌های میلارد، علاوه‌بر نقش قابل‌توجهی که بروی شاخصه‌های طعمی ایفا می‌کنند، در میزان کرمای اسپرسو و تن‌واری قهوه‌های دمی هم بسیار موثر هستند. این واکنش‌ها، بر خواص دانه‌ها مانند آنتی‌اکسیدان و ضد‌التهاب بودن قهوه هم تاثیر‌گذار هستند‌.