Réactions de brunissement

De nombreux produits sont susceptibles à l'action de l'oxygène de l'air et du milieu ambiant. Dans les aliments il s'agira surtout des lipides insaturés qui subiront l'autoxydation, réaction radicalaire mettant en jeu : peroxyde, hydroperoxyde. Au cours de la dégradation des acides gras on observera la synthèse de nouvelles molécules comme les aldéhydes, qui pourront bien évidemment se condenser avec des acides aminés, peptides ou protéines. On peut empêcher l'établissement des réactions d'oxydation par le biais des antioxydants comme le BHA (ter butyl hydroxyanisole) ou le BHT (di ter butyl hydroxytoluène). Ces composés sont de plus en plus discutés quant à leur utilisation en industries agroalimentaires car ils peuvent être potentiellement toxiques. On essaie de plus en plus de remplacer ces antioxydants de synthèse par des molécules naturelles comme les tocophérols (vitamine E) ou la vitamine C bien que leur efficacité soit moindre.

On s'est rendu compte pour la première fois en 1954 que les produits agroalimentaires semblaient plus stables à l'oxydation quand s'était effectuée une réaction de Maillard. La première observation concernant ces propriétés antioxydantes a été réalisée après introduction des produits de la réaction entre glucose et glycocolle dans le procédé de fabrication de la margarine. Ce rôle antioxydant a aussi été mis en évidence lors de la fabrication des chips de pomme de terre qui voyaient une diminution de rancidité quand l'huile de soja qui était employée pour la cuisson renfermait les produits de la réaction de Maillard issus de l'interaction entre du glucose et de l'isoleucine pendant 5 minutes à 175°C. Cette action est aussi caractérisée lors du stockage des biscuits, des coockies (addition d'acides aminés comme la valine, le glycocolle, la lysine aux farines), des saucisses stockées à basse température (addition du glucose et de l'histidine), des pâtés (produits de la réaction entre xylose et lysine ou entre xylose et tryptophane). Dans le lait avant atomisation, il est possible d'introduire et de préchauffer du glucose et de l'histidine afin d'éviter l'oxydation de la matière grasse. Cela n'empêche cependant pas la disparition de la lysine et l'apparition d'une coloration. Comme on peut le remarquer avec les observations précédentes, il est indispensable que la réaction de Maillard s'établisse au cours du procédé de fabrication ou que les produits de la réaction de Maillard soient introduits dès le début du procédé. Les meilleurs résultats on été obtenus avec l'arginine, l'histidine, lysine, leucine et tryptophane. Les produits de la réaction de Maillard entre xylose et glycocolle présentent un pouvoir antioxydant équivalent au BHA mais inférieur à celui du BHT.

Le mécanisme par lequel les produits de la réaction de Maillard développent leurs propriétés antioxydantes est encore mal connu. Mais, ce qui est certain c'est que la présence des produits de la réaction de Maillard diminue très fortement le taux de peroxyde dans le milieu comme le montre le tableau suivant dans l'étude de l'oxydation du méthyl linoléate à 20°C en présence ou non de produit de la réaction de Maillard.

Voir tableau :

L'indice d'acide gras polyinsaturé est déterminé en dosant le malondialdéhyde par l'acide thiobarbiturique.

On suppose que les réductones, les donneurs d'électrons ainsi que les mélanoïdines vont réagir avec les métaux de transition qui jouent un rôle important dans l'oxydation de la matière grasse. Si les mélanoïdines ont un pouvoir antioxydant important, on ne peut pas en introduire de grandes quantités dans un produit agroalimentaire au regard de la forte coloration qui peut apparaître. On a pensé diminuer l'intensité de coloration soit par hydrogénation soit encore par ozonolyse ou traitement par des micro-organismes des produits. La décoloration préalable par hydrogénation diminue les propriétés antioxydantes alors qu'une décoloration des produits par ozonolyse ne modifie pas les propriétés de même que des traitements par certains micro-organismes (Coriolus diversicolor, Streptomyces wearrensis). Dans ces deux derniers cas il apparaît donc possible d'utiliser ces techniques pour augmenter la stabilité à l'oxydation de la matière grasse alimentaire.