Die Maillard-Reaktion: Zucker und Aminosäuren im Zusammenspiel für Geschmack und Farbe
Lebensmittel wie Fleisch und Backwaren werden beim Braten, Grillen und Backen gebräunt und aromatisiert. Röstaromen bilden sich und sorgen für den typischen Geruch und Geschmack. Hinter diesem Phänomen steckt die Maillard-Reaktion, eine nicht-enzymatische Bräunungsreaktion, die in mehreren Schritten abläuft und eine Vielzahl von Zwischenprodukten und Endprodukten hervorbringt.
Was ist die Maillard-Reaktion?
Die Maillard-Reaktion ist eine chemische Reaktion zwischen Aminosäuren und reduzierenden Zuckern, die typischerweise beim Erhitzen von Lebensmitteln auftritt. Sie ist nach dem französischen Chemiker Louis-Camille Maillard benannt, der diese Reaktion Anfang des 20. Jahrhunderts entdeckte. Er wollte wissen, was passiert, wenn man Aminosäuren - Bestandteile von Eiweiß - und Zucker gemeinsam erhitzt. Dabei fand er heraus, dass beim Erhitzen eine Vielzahl von Substanzen entstehen, die großen Einfluss auf das Aroma der Lebensmittel haben. Die wissenschaftlichen Fortschritte in der Lebensmittelchemie und die zunehmende Verfeinerung der Rösttechniken haben dazu beigetragen, das Verständnis und die Kontrolle dieser Reaktion zu verbessern.
Im Prinzip handelt es sich um eine Reaktion von reduzierenden Zuckern (z.B. Glukose, Fructose oder Lactose) und Aminosäuren. Die Reaktion beginnt bei etwa 140 °C. Dabei verbindet sich unter Abspaltung von Wasser eine Aminosäure mit einem Zucker. Es entsteht eine Schiffsche Base, die sich in mehreren Schritten zu einer zyklischen Verbindung umlagert. Die Anzahl möglicher Reaktionsprodukte ist sehr hoch, viele Verbindungen sind noch unbekannt.
Der Ablauf der Maillard-Reaktion
Werden kohlenhydrat- und eiweißhaltige Lebensmittel wie Fleisch erhitzt, verbinden sich bestimmte Aminosäuren mit den Zuckermolekülen der Kohlenhydratketten. Bei etwa 150 Grad geht es los: Je ein Molekül Zucker und ein Molekül Aminosäure verbinden sich, ein Molekül Wasser spaltet sich ab. So entstehen Melanoidine, stickstoffhaltige organische Verbindungen, im Sprachgebrauch einfach Röstaromen oder Röststoffe genannt. Je länger die Zeiten der Erhitzung, je höher die Temperaturen und je geringer der Wassergehalt im Lebensmittel, desto mehr Melanoidine werden gebildet. So entstehen die braune Farbe und die leckeren Röstaromen beim Steak.
Die Reaktionsgeschwindigkeit steigt mit der Temperatur. Fleisch solltest du daher anbraten, bevor du es schmorst, um leckere Aromen hervorzurufen. Für das Nachgaren eines Steaks oder die langsame Zubereitung großer Braten sind im Prinzip nur Temperaturen um die 70 Grad erforderlich.
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Die Bedeutung von Melanoidinen
Für die bräunliche Färbung sind geschmacksintensive Melanoidine verantwortlich. Diese organischen Verbindungen verleihen Grillgut seine charakteristische braune Farbe. Sie sind es, die für die typischen Röstaromen sorgen, die wir so schätzen. Die Reaktion verzögert auch den Verderb, da die Melanoide/Melanoidine wie das Pronyl-Lysin Luftsauerstoff binden.
Anwendung der Maillard-Reaktion
Die Maillard-Reaktion findet nicht nur beim Braten von Fleisch statt. Sie ist auch verantwortlich für die Röstung von Kaffee, die Bräunung von Brot und die Aromabildung beim Bierbrauen.
- Fleisch: Um die Röstaromen zu intensivieren, die Oberfläche eines Fleischstückes vor dem Braten gut trocknen und dann nicht nur salzen, sondern immer auch leicht zuckern oder mit Backnatron bestäuben.
- Kaffee: Ein optimal gerösteter Kaffee hat ein ausgewogenes Aroma und eine angenehme Bräunung, während zu stark gerösteter Kaffee bitter und verbrannt schmecken kann. In Italien zum Beispiel bevorzugt man oft dunklere Röstungen, die intensivere Aromen entwickeln, während in skandinavischen Ländern hellere Röstungen beliebt sind, die subtilere Geschmacksnuancen betonen.
- Brot: Die Maillard-Reaktion trägt zur Krustenbildung und zum Aroma von Brot bei.
- Bier: Beim Brauen von Bier entstehen durch die Maillard-Reaktion Aromen und Farbstoffe.
Tipps für die Anwendung der Maillard-Reaktion
- Trockene Oberfläche: Das zu röstende Lebensmittel muss Protein enthalten - das ist bei Fleisch der Fall, aber auch bei Fisch, Kartoffeln, Zwiebeln etc. Tupfe dein Fleisch vor dem Angrillen gründlich ab. Damit es nicht spritzt, wenn es in die heiße Pfanne kommt, darf das Fleisch nicht allzu feucht sein. Legst du aber dein Steak direkt mit der Marinade auf den Grill, hat es zu viel Feuchtigkeit.
- Zucker: Außerdem treibt Zucker die Reaktion ordentlich an - ein Grund, davon was in die Marinade zu packen, wenn man denn eine nutzt. Auch Zucker hilft. Deshalb enthalten Grillmarinaden meist Zucker. Um die Röstaromen zu intensivieren, die Oberfläche eines Fleischstückes vor dem Braten gut trocknen und dann nicht nur salzen, sondern immer auch leicht zuckern oder mit Backnatron bestäuben.
- Hitze: Eine weitere Voraussetzung für die Bräunung von Lebensmitteln ist Hitze. Wichtig ist enorm hohe, aber kurze Hitze, damit schnellstmöglich Röststoffe entstehen. Dabei soll die Hitze nicht ins Fleisch ziehen.
- Wasser reduzieren: Auch hilfreich: Wasser reduzieren.
Die Maillard-Reaktion und Acrylamid
Achtung: Ab 180 Grad verbrennt Essen und wird bitter (Verkohlungseffekt). Sogenannte Acrylamide entstehen. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit stuft Acrylamid als „wahrscheinlich krebserzeugend für den Menschen“ ein. Je höher die Temperatur, desto höher die Bildung dieser chemischen Verbindungen. Sie gelten als gesundheitsschädlich, aber: „Die Beobachtung großer Bevölkerungsgruppen konnte bislang nicht sicher belegen, dass zwischen der Aufnahme von Acrylamid über Lebensmittel und der Krebsentstehung beim Menschen ein Zusammenhang besteht“, erklärt das Deutsche Krebsforschungszentrum.
Du musst Fleisch nicht stark erhitzen. Gar wird es auch bei niedrigen Temperaturen, es dauert nur etwas länger. Je schonender der Garvorgang, desto geringer das Risiko, dass gefährliche Stoffe entstehen.
Maillard-Reaktion vs. Karamellisierung
Während beide Prozesse zur Bräunung und Aromaentwicklung beitragen, unterscheiden sie sich in den beteiligten chemischen Verbindungen und den Temperaturbereichen, in denen sie ablaufen. Beim Karamellisieren schmilzt der Zucker lediglich unter der Zugabe von Wasser durch das Erhitzen in einem Topf zu Karamell und verfärbt sich je nach Temperatur dabei goldgelb bis tiefbraun.
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Gesundheitliche Aspekte
Andererseits weisen Patienten mit Diabetes bzw. Nierenfunktionsstörungen einen erhöhten Melanoidinspiegel auf. Hier sind die Zusammenhänge letztlich noch ungeklärt.
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