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美拉德反應(yīng)究竟是什么意思
1912年法國化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了美拉德反應(yīng)（Maillardreaction）。近幾十年來，美拉德反應(yīng)（Maillardreaction）一直是食品化學(xué)、食品工藝學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、香料化學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點。
美拉德反應(yīng)是加工食品中色澤和濃郁芳香的各種風(fēng)味的主要來源，特別是對于一些傳統(tǒng)的加工工藝過程，如對咖啡、可可豆的焙炒，餅干、面包的烘烤以及肉類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)。
但同時由于生成這些風(fēng)味物的前提物質(zhì)大多來自食品中的營養(yǎng)成分，如糖類、蛋白質(zhì)、脂肪以及核酸、維生素等，從營養(yǎng)學(xué)角度來說，食品在貯藏加工過程中發(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遠不能滿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，甚至還會生成抗營養(yǎng)的或有毒性的物質(zhì)，如黑色素、稠環(huán)化合物等。
因此對美拉德反應(yīng)的機理進行深入的研究，有利于在食品貯藏與加工的過程中，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、香味生成的方向進行，減少營養(yǎng)價值的損失，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)過程十分復(fù)雜。關(guān)于美拉德反應(yīng)的反應(yīng)過程，食品化學(xué)家Hodge 在早年作出了初步的解釋，認為美拉德反應(yīng)可分成三個反應(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，如果還有過量的還原糖存在，就能進一步形成二葡基胺。葡基胺再經(jīng)過Amadori重排而生成1－氨基－2－酮糖。美拉德反應(yīng)初級階段不引起褐變，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－消去機理脫水，在經(jīng)過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)，開始形成無氮及含氮褐色可溶性化合物。
3、最終反應(yīng)階段
高級美拉德反應(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、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)時間、水分活度、金屬離子、糖結(jié)構(gòu)等［2］。pH 對美拉德反應(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)對熱敏感，開環(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風(fēng)味化合物。
同時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)進行，它也是食品風(fēng)味物形成的一個重要反應(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，間接產(chǎn)物包括吡嗪類風(fēng)味物質(zhì)。其中醛和吡嗪都對食品風(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，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。
銅和鐵能促進美拉德反應(yīng)，F(xiàn)e3＋比Fe2＋更為有效，鈉粒子對反應(yīng)基本沒有影響。另外，不同種類的糖與氨基酸作用時，其降解也不同。此外，反應(yīng)時間對美拉德反應(yīng)的速率以及最終產(chǎn)物的組成有著重要的影響。
