Реакції дегідратації і термічної дегідратації вуглеводів:
1) каталізуються кислотами, і лугами;
2)потребують температури.
Реакції з розривом – С – С – зв'язків спричиняють утворення летких кислот, фуранів, спиртів, ароматичних речовин, оксиду та діоксиду вуглецю.
Пентози при дегідратації утворюють фурфурол, гексози - оксиметилфурфурол та деякі інші продукти (2-гідроксиацетилфуран, ізомальтол і мальтол). Ці речовини є ароматутворюючими речовинами. Так, фурфурол і оксиметилфурфурол утворюються при тепловій обробці фруктових соків. Ці речовини мають певну токсичність.
В залежності від умов реакції можуть утворюватись ароматичні речовини або забарвлюючі продукти. При помірному нагріванні має місце процес дегідратації з утворенням ароматичних речовин. Так, мальтол і ізомальтол мають запах печеного хліба), 2-Н-4-гідрокси-5- метилфуранон - аромат смаженого м'яса.
Утворення дигідрофуранонів, циклопентанолонів, циклогексанолонів, пі-ронів, що мають спряжені подвійні зв'язки, які адсорбують світло певної довжини хвиль, надаючи їм коричневого кольору. Це полімери, які утворюються завдяки виникненню нових глюкозидних зв'язків.
Утворення речовин, які надають харчовим продуктам темного забарвлення, повязане з перебігом таких реакцій:
- окиснювальне потемніння або ферментативне потемніння;
- неокиснювальне потемніння - реакції карамелізації та меланоідиноутворення.
Окиснювальне потемніння не пов'язане з перетвореннями вуглеводів, а є результатом утворення меланінів за рахунок окиснення амінокислоти тирозин під впливом ферменту поліфенолоксидази. Утворення меланінів має місце під час приготування тіста, особливо житнього, зумовлює потемніння грибів, груш, яблук. Для того, щоб обмежити потемніння овочів при обробленні застосовується бланшування - короткочасна обробка парою, киплячою водою чи розчинами кислоти, солі, цукру.
Окислення альдоз може відбуватися під дією окислювачів та окислювальних ферментів - глюкозооксидази. В залежності від умов реакції утворюються альдонові, дикарбонові та уронові кислоти. Ця реакція лежить в основі промислового способу виготовлення глюкуронової кислоти шляхом окиснення при гідролізі крохмалю. Окиснення глюкози в присутності глюкозооксидози є ефективним методом видалення кисню із соків, пива та попередження утворення пероксидів і речовин, що змінюють колір і запах продуктів.
Неокислювальне потемнення пов'язано з карамелізацією вуглеводів та реакцією меланоідиноутворення.
Карамелізація,- це комплекс реакцій , що відбуваються при нагріванні вуглеводів в присутності невисокої концентрації кислот, лугів, деяких солей, і призводять до утворення коричневих продуктів з карамельним ароматом.
Наприклад, цукор-пісок використовують для отримання "цукрового колеру". Для цього сахарозу в присутності сірчаної кислоти або кислих солей амонію нагрівають до інтенсивного забарвлення. Колер застосовують для забарвлення безалкогольних напоїв, тортів та деяких видів кондитерського тіста.
Реакція меланоідиноутворення (Майара) - це реакція утворення меланоідинових пігментів внаслідок взаємодії амінокислот і редукувальних цукрів. Ця реакція носить складний характер з утворенням проміжних продуктів. Самі меланоідинові пігменти не є простими речовинами, це суміш ненасичених полікарбоксильних кислот зі схожою структурою, але з різною молекулярною масою (полімери).
Високу здатність вступати у реакцію мають лізин, L- аргінін і L – гістидин, що призводить до зменшення їх вмісту у продукті.
На реакцію меланоідиноутворення впливають такі фактори:
- температура: зростання температури на 10°С збільшує швидкість
реакції у 2-3 рази;
- РН середовища: найбільше потемніння має місце при рН=6, а найбільш сприятливе рН - 7,8 -9,2 , в кислому середовищі потемніння також менш значні;
- вологість: як дуже низька, так і дуже висока вологість стримує потемніння, найбільше потемніння має місце при проміжній вологості;
- іони металів: більш інтенсивне потемніння відбувається у присутності іонів міді і заліза;
- структура сахарів: здатність утворювати коричневі пігменти зменшується в ряду: для пентоз - Д -ксилоза, L- арабіноза, для гексоз - Д-галактоза , Д - маноза, Д- глюкоза, Д- фруктоза, для дисахарів- мальтоза, лактоза, сахароза.
- характер амінокислоти : чим далі від карбоксильної групи розміщена аміногрупа, тим активніша дана амінокислота в реакції Майяра, тобто гамма - амінокислота активніше вступає в реакцію, ніж альфа-амінокислота; лізин за рахунок додаткової аміногрупи краще взаємодіє, ніж ізолейцин.
Реакція Майяра може бути небажаною для деяких харчових продуктів. Перебіг цієї реакції можна інгібувати, наприклад:
1) значним зменшенням вологості (для сухих продуктів), зниженням концентрації сахарів (розведенням);
2)зниженням рН, температури (для рідких продуктів);
3)можна виключити один із компонентів реакції, як правило, сахар.
Наприклад, перед сушінням яєчного порошку, щоб не з'являвся запах, додають фермент глюкозоксидазу, яка сприяє окисленню глюкози і утворенню Д - глюконової кислоти .
С6 Н12 06 + Н2 О + 02 -> С6 Н12 07 + Н2 02