美拉德反应及其应用

美拉德反应及其应用摘要：食品在加工过程中会产生特有的风味形成这些风味的反应主要有非酶褐变、发酵等，本文主要讲非酶褐变的一种一美拉德反应，介绍其反应机理影响因素以及其在食品加工过程中的作用和应用。关键词：美拉德反应、食品加工、风味、应用正文：一、 美拉德反应定义美拉德反应又称为“非酶棕色化反应”，法国化学家L.C.Maillard在1912年提出的。所谓美拉德反应是广泛存在于食品工业的一种非酶褐变，是羰基化合物（还原糖类）和氨基化合物（氨基酸和蛋白质）间的反应，经过复杂的历程最终生成棕色甚至是黑色的大分子物质类黑精或称拟黑素，所以又称羰氨反应。二、 反应机理1912年法国化学家Maillard发现甘氨酸与葡萄糖混合加热时形成褐色的物质。后来人们发现这类反应不仅影响食品的颜色，而且对其香味也有重要作用，并将此反应称为非酶褐变反应（nonenzimicbrowning）。1953年Hodge对美拉德反应的机理提出了系统的解释，大致可以分为3阶段。1、起始阶段1、 席夫碱的生成（Shiffbase）:氨基酸与还原糖加热，氨基与羰基缩合生成席夫碱。2、 N-取代糖基胺的生成：席夫碱经环化生成。3、 Amadori化合物生成：N-取代糖基胺经Amiadori重排形成Amadori化合物（1—氨基一1—脱氧一2—酮糖）。2、中间阶段在中间阶段，Amadori化合物通过三条路线进行反应。1、 酸性条件下：经1,2一烯醇化反应，生成羰基甲呋喃醛。2、 碱性条件下：经2,3-烯醇化反应，产生还原酮类褐脱氢还原酮类。有利于Amadori重排产物形成1deoxysome。它是许多食品香味的前驱体。3、 Strecker聚解反应：继续进行裂解反应，形成含羰基和双羰基化合物，以进行最后阶段反应或与氨基进行Strecker分解反应，产生Strecker醛类。3、最终阶段此阶段反应复杂，机制尚不清楚，中间阶段的产物与氨基化合物进行醛基一氨基反应，最终生成类黑精。美拉德反应产物除类黑精外，还有一系列中间体还原酮及挥发性杂环化合物，所以并非美拉德反应的产物都是呈香成分。反应经过复杂的历程，最终生成棕色甚至是黑色的大分子物质类黑素。目前研究发现其与机体的生理和病理过程密切相关。越来越多的研究结果显示出美拉德反应作为与人类自身密切相关的研究具有重要的意义，目前研究焦点在蛋白质交联、类黑素、动力学以及丙烯酰胺，而这些方面在中药炮制、制剂、药理作用中处处可见。因此，随着现代科技的不断进步，相信美拉德反应的研究将可能成为中药研究的新视角。三、 影响因素[1234]1、 糖氨基结构还原糖是美拉德反应的主要物质，五碳糖褐变速度是六碳糖的10倍，还原性单糖中五碳糖褐变速度排序为：核糖〉阿拉伯糖〉木糖，六碳糖则：半乳糖＞甘露糖〉葡萄糖。还原性双糖分子量大，反应速度较慢。在羰基化合物中，a-乙烯醛褐变最慢，其次是a-双糖基化合物，酮类最慢。胺类褐变速度快于氨基酸。在氨基酸中，碱性氨基酸速度快（赖氨酸、精氨酸）氨基酸比蛋白质快。2、 温度20〜25°C氧化即可发生美拉德反应。一般每相差10°C，反应速度相差3〜5倍。30C以上速度加快，高于80C时，反应速度受温度和氧气影响小。3、 水分水分含量在10%〜15%时，反应易发生，完全干燥的食品难以发生。4、 pH值当pH值在3以上时，反应随pH值增加而加快。5、 化学试剂酸式亚硫酸盐抑制褐变，钙盐与氨基酸结合成不溶性化合物可抑制反应。四、 影响和应用1、美拉德反应对食品的影响香气和色泽的产生，美拉德反应能产生人们所需要或不需要的香气和色泽。例如亮氨酸与葡萄糖在高温下反应，能够产生令人愉悦的面包香。而在板栗、鱿鱼等食品生产储藏过程中和制糖生产中，就需要抑制美拉德反应以减少褐变的发生营养价值的降低，美拉德反应发生后，氨基酸与糖结合造成了营养成分的损失，蛋白质与糖结合，结合产物不易被酶利用，营养成分不被消化抗氧化性的产生，美拉德反应中产生的褐变色素对油脂类自动氧化表现出抗氧化性，这主要是由于褐变反应中生成醛、酮等还原性中间产物有毒物质的产生。2、美拉德反应与肉味化合物并不是所有的美拉德反应都能形成肉味［5、6、7、8、9、10、11］化合物，但在肉味化合物的形成过程中，美拉德反应起着很重要的作用。肉味化合物主要有N.S.O-杂环化合物和其他含硫成分，包括呋喃、毗咯、噻吩、咪唑、毗啶和环乙烯硫醚等低分子量前体物质。其中毗嗪是一些主要的挥发性物质。另外，在美拉德反应产物中，硫化物占有重要地位。若从加热肉类的挥发性成分中除去硫化物，则形成的肉香味几乎消失。肉香味物质可以通过以下途径分类即氨基酸类（半胱、胱氨酸类）通过Maillard和Strecker降低反应产生的。糖类、氨基酸类、脂类通过降解产生肉香味。脂类（脂肪酸类）通过氧化、水解、脱水、脱羧产生肉香味。硫胺产生肉香味。硫化氢硫醇与其他组分反应产生肉香味。核糖核苷酸类、核糖一5’一磷酸酯、甲基呋喃醇酮通过硫化氢反应产生肉香味。可见，杂环化合物来源于一个复杂的反应体系，而肉类香气的形成过程中，美拉德反应对许多肉香味物质的形成起了重要作用。六、展望从1960年开始，就有研究利用各种单体香精［12、13、14］经过调和生产肉类香精，但由于各种熟肉香型的特征十分复杂，这些调和香精很难达到与熟肉香味逼真的水平，所以对肉类香气前体物质的研究和利用受到人们的重视［15、16］。利用前体物质制备肉味香精，主要是以糖类和含硫氨基酸如半胱氨酸为基础，通过加热时所发生的反应，包括脂肪酸的氧化、分解、糖和氨基酸热降解、羰氨反应及各种生成物的二次或三次反应等。所形成的肉味香精成分有数百种。以这些物质为基础，通过调和可制成具有不同特征的肉味香精。美拉德反应所形成的肉味香精无论从原料还是过程均可以视为天然，所以所得肉味香精可以视为天然香精。将它应用于食品香精生产应用之中，国外研究比较多，国内研究应用很少[17、18、19.20]，该技术在肉类香精及烟草香精中有非常好的应用。所形成的香精具天然肉类香精的逼真效果，具有调配技术无法比拟的作用。美拉德反应技术在香精领域中的应用打破了传统的香精调配和生产工艺的范畴，是一全新的香精香料生产应用技术，值得大力研究和推广，尤其在调味品行业。参考文献：1、影响美拉德反应的几种因素研究 吴惠玲；王志强；韩春；彭志妮；陈永泉；2、 酶解花生粕蛋白一糖美拉德反应制备呈味基料研究李漫男；3、脂肪对美拉德反应产物挥发性香气成分的影响研究孙寒潮；刘通讯；4、 牛奶加热过程中初始美拉德反应的程度茅林春；陈忠明；李卫芬；金良俊；5、美拉德反应与肉的风味 高尧来；朱晶莹6、 肉品风味的形成与美拉德反应向智男；宁正祥；7、 肉品风味形成与美拉德反应赵旭壮；8、 美拉德反应与食品风味王晓华；赵保翠；杨兴章；胡小静；雷学锋；9、 食品香味中的美拉德反应胡见曙；10、 美拉德反应及其对食品加工过程的影响周永生；周文娟；11、 利用美拉德反应生产天然肉味香料及其风味成分分析张佳敏；王卫；张志宇；12、 美拉德反应法制备鸡肉味香精安广杰；袁京；李学红；13、 美拉德反应在肉类香精中的作用刘梅森；何唯平14、 美拉德反应制备鸡味香精的研究刘锐；黄水民；15、 美拉德反应在微波食品中的应用张