メイラード反応とは何か、そしてなぜ重要性なのか

コーヒー

メイラード反応とは何か、そしてなぜ重要なのか

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はじめに

みなさん、こんにちは。

今回ご紹介する記事は、Barista HustleよりWhat is the Maillard reaction and Why is it Important?というものです。

What is the Maillard Reaction and Why is it Important?

訳すとタイトルの通りですが、メイラード反応はコーヒーに特有の反応というよりは、食品をローストするとみられる一般的な反応です。

コーヒーでは、生豆を焙煎していくと1ハゼ前に茶色く変色していく時に起こっている反応です。

詳しくは本編に譲りますが、焙煎中のこの反応が起きているフェーズをどのように扱うかで焙煎された豆の特徴が大きく左右されます。

それでは早速読んでいきましょう。

なお、原文には化学式がありますので、適宜参照していただくとよりイメージし易いと思います。

本編

The Maillard ‘reaction’ is actually a whole series of chemical reactions that are crucial to creating the characteristic flavours and brown colour of roasted coffee and many other foods – including chocolate, toast, and grilled steak. The reactions are named after Louis Camille Maillard, a French doctor who first described them in 1910.

メイラード「反応」とは、実際は一連の化学反応全体を表す言葉で、焙煎されたコーヒーや他の多くの食品(チョコレートやトースト、グリルされたステーキなどが含まれる)の特徴的なフレーバーや茶色く変色する反応の中核を成すものだ。この名前は、この反応を初めて記したフランス出身のLouis Camille Maillard博士に由来する。

Reducing Sugars and Amino Acids

還元糖とアミノ酸

Maillard reactions occur between a reducing sugar and an amino acid. A reducing sugar is any sugar that has a free aldehyde or ketone group. These groups contain an oxygen atom with a double bond joining it to the carbon chain, which can easily react with amino acids and many other compounds.

メイラード反応は還元糖とアミノ酸の間に起こる。還元糖は遊離アルデヒドまたはケトン基を持つ糖のことである。これらの基は炭素鎖に二重結合した酸素原子を含み、それはアミノ酸や他の化合物と容易に反応するのだ。

Amino acids are the building blocks of proteins. They have a variety of structures, but all have an amine group at one end, and a carboxyl group at the other. The amine group (NH2) on the left is the part involved in these reactions. The R, in the diagrams below, can be any of around 500 different side chains (anything from a single hydrogen atom to a chain of carbon atoms) which contributes to the complexity of these reactions.

アミノ酸はタンパク質の構成要素である。それらの構造は変化に富むが、全てのアミノ酸は一方にアミノ基、もう一方にカルボニル基を持っている。そのアミノ基がこれらの反応に関わっている。アミノ酸の側鎖はおよそ500種類に及び(単一の水素原子から炭素鎖まで)、そのことでこの反応が複雑なものとなっている。

The reactions

反応

When they react together, the nitrogen in the amino acid bonds to the carbon chain of the sugar, giving off one molecule of water.

これらが反応すると、アミノ酸の窒素元素が糖の炭素鎖に結合し、水分子が一つ生じる。

The molecule this forms (glycosylamine) is unstable, first changing its structure in a process called the Amadori rearrangement, then reacting again in one of three paths: either losing more water molecules to become caramel-type molecules, breaking down into short chain molecules (for example diacetyl, used to make butter-flavour popcorn), or reacting again with more amino acids.

この形態(グリコシルアミン)は不安定な分子で、はじめにアマドリ転移と呼ばれる形態変化を経て、次の3つのうち1つの経路にさらに反応が進む。それは、さらに水分子を失いキャラメル型分子となるか、または短鎖分子に分解されるか(例えばバター風味のポップコーンのようなフレーバーの元となるジアセチル)、さらに他のアミノ酸と反応するか、の3通りである。

All three products of these reactions can react again with amino acids to form the molecules called melanoidins, dark brown compounds that provide a lot of the colour in coffee and can have roasted, malty, bready, bitter, and burned flavours. Melanoidins also play an important role in the formation of crema, by stabilising the foam (E Illy and L Navarini, 2011)

これら全ての反応生成物は再度アミノ酸と反応し、メラノイジンという化合物になるが、この濃い茶色の物質によってコーヒー豆が色づき、焙煎臭やトースト臭、苦味、焦げたようなフレーバーの元となる。メラノイジンはまたフォームの安定化に寄与することでクレマの形成に重要な役割を果たすことがわかっている(E Illy and L Navarini, 2011)。

The rate of Maillard reactions becomes significant in coffee roasting from about 140° C (284° F) upwards. Above 170°C (338° F), caramelisation kicks in and starts to use up the remaining sugars. Because of the high temperature required, and because the initial reaction gives off a water molecule, the reaction is slow to get started while there is still any moisture around, which is why coffee doesn’t begin to brown in roasting until the ‘drying phase’ is complete.

メイラード反応はコーヒーの焙煎では140度付近から活発になる。170度あたりからはキャラメル化が始まり、残りの糖類を消費し始める。高い温度が必要なことと、初期の反応で水分子が放出されることから、周囲に水分がある間は反応が始まるのが遅れる。これが焙煎中に「ドライフェーズ」が完了するまでコーヒーが褐変しない理由である。

The outcome

結果

The different possible paths these reactions can follow, combined with the range of possible amino acids and sugars involved in the reactions, means that they form a huge range of flavour compounds. The most familiar of these are the roasted, bready or bitter flavours of melanoidins, and the savoury flavours of peptides (think grilled meat). The reactions can also generate a wide range of smaller molecules as well, which can include floral, fruity and caramel odours, as well as some ‘off’ notes like oniony or earthy flavours.

種々のアミノ酸と糖の組み合わせに続いて異なる様々な反応経路があるということは多種多様なフレーバー化合物が形成されることを意味している。最も一般的なものが、焙煎臭やトースト臭、苦味フレーバーを醸し出すメラノイジン類とペプチド類の醸すグリルされた肉を連想させるような香ばしいフレーバーだ。この反応はまた様々なより小さい化合物も形成するが、それらにはフローラルやフルーティ、キャラメルの香りから、オニオン臭や土臭いようないくつかの「オフ」フレーバーを含む。

The range of flavours this generates is crucial to the complexity of aromas in roasted coffee, and is part of the reason the sugar content of green beans is so important to the final flavour, even if very little sugar survives roasting intact. Quakers (unripe coffee beans) are a great demonstration of this – the lack of sugar means that Maillard and caramelisation reactions cannot take place, and the resulting beans are pale and lacking in flavour.

このように形成される様々なフレーバーが焙煎されたコーヒーのアロマの複雑さに重要であり、例え焙煎後にごく少量の糖しか残らなかったとしても、最終的なフレーバーに生豆の糖の含有量がとても重要であることの一つの理由となっている。クエーカーのように未熟な豆がいい例で、糖の欠如によってメイラード反応やキャラメル化が起こらないため、フレーバーの乏しいコーヒーになってしまうのだ。

As well as flavour, melanoidins formed in the Maillard reactions also play an important role in forming and stabilising crema in espresso, and provide body to brewed coffee. They may also provide some of coffee’s health benefits – especially antioxidant and anti-inflammatory activity (AS Moreira et al, 2012).

フレーバーと同様に、メイラード反応で生じるメラノイジンはエスプレッソのクレマの形成と安定に重要な役割も果たし、ブリューコーヒーにはボディをもたらす。それらはまた、特に抗酸化作用と抗炎症作用といったコーヒーの健康効果ももたらす。

おわりに

まとめると、メイラード反応とは生豆に含まれる糖とアミノ酸が加熱によって結合し、焙煎豆のフレーバーやアロマの元となる化合物に変化することであり、最終的なコーヒーの特徴に決定的な役割を果たす、といったところでしょうか。

このことから、反応に必要な糖やアミノ酸が生豆に豊富に含まれているとフレーバーやアロマに複雑さがもたらされるだろうということが予想できます。

さらにドライフェーズを通して生豆に含まれる水分をある程度減少させることでメイラード反応を促進する、ということから初期に豆の内部まで熱を伝わらせ水分の蒸発を促すことが大切であることが伺えます。

もしドライフェーズで内部まで均一に熱を伝えておかないとその後の反応も不均一になり、雑味や渋味に繋がることになるでしょう。

以上の情報が皆様の焙煎に少しでも役立つと幸いです。

それでは今回はこの辺で。

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