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美拉德反應(yīng)究竟是什么意思
1912年法國(guó)化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了美拉德反應(yīng)（Maillardreaction）。近幾十年來(lái)，美拉德反應(yīng)（Maillardreaction）一直是食品化學(xué)、食品工藝學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、香料化學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
美拉德反應(yīng)是加工食品中色澤和濃郁芳香的各種風(fēng)味的主要來(lái)源，特別是對(duì)于一些傳統(tǒng)的加工工藝過(guò)程，如對(duì)咖啡、可可豆的焙炒，餅干、面包的烘烤以及肉類(lèi)食品的蒸煮中形成良好風(fēng)味所不可缺少的化學(xué)反應(yīng)。
但同時(shí)由于生成這些風(fēng)味物的前提物質(zhì)大多來(lái)自食品中的營(yíng)養(yǎng)成分，如糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、脂肪以及核酸、維生素等，從營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度來(lái)說(shuō)，食品在貯藏加工過(guò)程中發(fā)生風(fēng)味物質(zhì)的反應(yīng)是不利的。
反應(yīng)不但使食品的營(yíng)養(yǎng)成分受到損失，尤其是那些人體需要而自身不能合成或合成量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足人體需要的氨基酸、脂肪酸和維生素等得不到充分利用。當(dāng)這些反應(yīng)控制不當(dāng)時(shí)，甚至還會(huì)生成抗?fàn)I養(yǎng)的或有毒性的物質(zhì)，如黑色素、稠環(huán)化合物等。
因此對(duì)美拉德反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行深入的研究，有利于在食品貯藏與加工的過(guò)程中，控制食品的色澤、香味的變化或使其反應(yīng)向著有利于色澤、香味生成的方向進(jìn)行，減少營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的損失，增加有益產(chǎn)物的積累，從而提高食品的品質(zhì)。
一.美拉德反應(yīng)化學(xué)
美拉德反應(yīng)按其本質(zhì)而言是氨羰間的加縮反應(yīng)，它可以在醛、酮、還原糖及脂肪氧化生成的羰基化合物與胺、氨基酸、肽、蛋白質(zhì)甚至氨之間發(fā)生反應(yīng)，其化學(xué)過(guò)程十分復(fù)雜。關(guān)于美拉德反應(yīng)的反應(yīng)過(guò)程，食品化學(xué)家Hodge 在早年作出了初步的解釋?zhuān)J(rèn)為美拉德反應(yīng)可分成三個(gè)反應(yīng)階段［1］。
1、起始反應(yīng)階段
美拉德反應(yīng)初期階段反應(yīng)包括還原糖的羰基碳首先遭到氨基氮上孤對(duì)電子的親核加成，接著失去水和閉環(huán)二形成葡基胺，如果還有過(guò)量的還原糖存在，就能進(jìn)一步形成二葡基胺。葡基胺再經(jīng)過(guò)Amadori重排而生成1－氨基－2－酮糖。美拉德反應(yīng)初級(jí)階段不引起褐變，也不產(chǎn)生香味，但其產(chǎn)物是產(chǎn)生極重要的不揮發(fā)性香味物質(zhì)的前驅(qū)物。
2、中間反應(yīng)階段
在氨基酮糖和氨基醛糖等重要的不揮發(fā)性香味前驅(qū)物形成之后，美拉德反應(yīng)變得更為復(fù)雜，Amadori重排產(chǎn)物經(jīng)過(guò)－消去機(jī)理脫水，在經(jīng)過(guò)脫水脫掉氨基而生成3－脫氧己糖醛酮、奧蘇烯糖和HMF 等，這些不同的化合物依次反應(yīng)，開(kāi)始形成無(wú)氮及含氮褐色可溶性化合物。
3、最終反應(yīng)階段
高級(jí)美拉德反應(yīng)階段形成的眾多活性中間體如葡萄糖酮醛、3－脫氧、3，4－二脫氧、HMF、二還原酮類(lèi)、不飽和醛亞胺等等，又可繼續(xù)與氨基酸反應(yīng)，最終生成類(lèi)黑精色素－－－褐色含氮色素，吡嗪和咪唑環(huán)等風(fēng)味物質(zhì)。此過(guò)程包括醇醛縮合、醛氨聚合、環(huán)化合反應(yīng)等。
影響美拉德反應(yīng)的因素有pH、溫度、反應(yīng)時(shí)間、水分活度、金屬離子、糖結(jié)構(gòu)等［2］。pH 對(duì)美拉德反應(yīng)褐變的影響是顯著的，如果溶液的pH 為6或低于6，那么即使反應(yīng)發(fā)生，反應(yīng)程度也是低的。在pH 為7?8～9?2范圍內(nèi)，隨著pH的增加出現(xiàn)了氨基。
在溫度較高的條件下利于美拉德反應(yīng)中生成的一些低分子量的雜環(huán)化合物的形成。吡喃環(huán)對(duì)熱敏感，開(kāi)環(huán)后使產(chǎn)物結(jié)合增加，然后再環(huán)化，從而形成新的碳環(huán)或雜環(huán)化合物，大多數(shù)是含有5、6、7個(gè)原子的芳香族化合物如苯、呋喃、噻唑、咪咯、吡咯、吡啶等風(fēng)味物質(zhì)。烯醇胺或a－氨基酸在高溫下也可縮合成吡嗪類(lèi)風(fēng)味化合物。
同時(shí)在溫度較高的條件下，斯特勒克（Strecker）降解經(jīng)常伴隨美拉德反應(yīng)進(jìn)行，它也是食品風(fēng)味物形成的一個(gè)重要反應(yīng)。反應(yīng)物包括鄰二羰基物和氨基酸，直接產(chǎn)物包括二氧化碳、鄰氨基醛（或酮）糖和醛類(lèi)，間接產(chǎn)物包括吡嗪類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)。其中醛和吡嗪都對(duì)食品風(fēng)味有很大的影響，例如商業(yè)上利用斯特勒克可降解產(chǎn)生巧克力、蜂蜜、槭糖和面包的風(fēng)味。
水分活度對(duì)美拉德反應(yīng)的影響也很明顯，當(dāng)水分活度為0?3～0?7時(shí)，美拉德反應(yīng)的速率較快。不同食品體系中水分活度活水含量及參與美拉德反應(yīng)的物質(zhì)不同，所以這一影響的程度在不同食品體系中有所區(qū)別。
銅和鐵能促進(jìn)美拉德反應(yīng)，F(xiàn)e3＋比Fe2＋更為有效，鈉粒子對(duì)反應(yīng)基本沒(méi)有影響。另外，不同種類(lèi)的糖與氨基酸作用時(shí)，其降解也不同。此外，反應(yīng)時(shí)間對(duì)美拉德反應(yīng)的速率以及最終產(chǎn)物的組成有著重要的影響。
