The Maillard reaction and its control during food processing. The potential of emerging technologies

The Maillard reaction between reducing sugars and amino acids is a common reaction in foods which undergo thermal processing. Desired consequences like the formation of flavor and brown color of some cooked foods but also the destruction of essential amino acids and the production of anti-nutritive compounds require the consideration of the Maillard reaction and relevant mechanisms for its control. This paper aims to exemplify the recent advances in food processing with regard to the controllability of heat-induced changes in the food quality. Firstly, improved thermal technologies, such as ohmic heating, which allows direct heating of the product and overcoming the heat transfer limitations of conventional thermal processing are presented in terms of their applicability to reduce the thermal exposure during food preservation. Secondly, non-thermal technologies such as high hydrostatic pressure and pulsed electric fields and their ability to extend the shelf life of food products without the application of heat, thus also preserving the quality attributes of the food, will be discussed. Finally, an innovative method for the removal of Maillard reaction substrates in food raw materials by the application of pulsed electric field cell disintegration and extraction as well as enzymatic conversion is presented in order to demonstrate the potential of the combination of processes to control the occurrence of the Maillard reaction in food processing.

RésuméLa réaction de Maillard entre des sucres réducteurs et des acides aminés a lieu dans les aliments lors d’un traitement thermique. Des conséquences désirables comme la formation de certains arômes et de couleur brune, mais aussi des conséquences indésirables comme la destruction d’acides aminés essentiels et la formation de substances non nutritives, nécessitent la prise en considération de la réaction de Maillard et de ses mécanismes. Ce travail scientifique a pour but d’expliquer les avancés récentes dans le domaine des technologies de fabrication d’aliments concernant en particulier des changements contrôlables de qualité lors d’un traitement thermique. Premièrement, des améliorations de technologies de traitement thermique, comme le chauffage ohmique, permettent de réduire le temps du traitement thermique du produit durant sa stérilisation. Cette technologie permet de chauffer le produit directement et arrive à dépasser les limitations de transfert thermique des traitements conventionnels. Dans un second temps, des technologies non thermiques sont présentées, comme par exemple l’utilisation de haute pression hydrostatique et le traitement par un champ électrique pulsé. La capacité des ces technologies à prolonger la durée de vie de produits alimentaires sans utiliser de traitements thermiques et par conséquent la préservation de certains attributs de qualité sera discutés. Finalement, une méthode innovatrice permettant d’éliminer les substrats de la réaction de Maillard des matières premières par l’application d’un champ électrique pulsé qui provoque une désintégration de cellule, suivi par une extraction et une conversion enzymatique sera présentée. Le potentiel de combiner différents procédés afin de contrôler l’occurrence de la réaction de Maillard dans le domaine de la préservation alimentaire sera démontré.