梅拉德反應(yīng)
美拉德反應(yīng)
（英語：Maillard reaction），又稱
梅納反應(yīng)
、
梅拉德反應(yīng)
、
羰胺反應(yīng)
，是廣泛分布于
食品工業(yè)
的
非酶褐變
反應(yīng)，指的是
食物
中的
還原糖
（
碳水化合物
）與
氨基酸
／
蛋白質(zhì)
在常溫或加熱時發(fā)生的一系列復(fù)雜反應(yīng)，其結(jié)果是生成了棕黑色的大分子物質(zhì)
類黑精
或稱
擬黑素
。除產(chǎn)生類黑精外，反應(yīng)過程中還會產(chǎn)生成百上千個有不同氣味的中間體分子，包括還原
酮
、
醛
和
雜環(huán)化合物
，這些物質(zhì)為食品提供了宜人可口的風味和誘人的色澤。它以法國化學(xué)家
路易斯·卡米拉·美拉德
（英語：
Louis Camille Maillard
）命名，他在1912年首次描述它，同時試圖重現(xiàn)生物
蛋白質(zhì)合成
[1]
[2]
。 “梅納反應(yīng)”的產(chǎn)物中，包含顏色的變黃變深變黑、香氣的產(chǎn)生、以及味道上的轉(zhuǎn)變，例如甜味的產(chǎn)生。
由于美拉德反應(yīng)，大多數(shù)
面包
的結(jié)皮都是金棕色的，如這種
布莉歐（甜點包）
。 該反應(yīng)是一種非酶促褐變的形式，其通?？焖購募s140℃至170℃（280°F至340°F）中進行。在較高的溫度下，
焦糖化
（英語：
Caramelization
）和隨后的
裂解
變得更加明顯。在此過程中，產(chǎn)生了數(shù)百種不同的風味化合物。這些化合物又分解成形成更多新的風味化合物等等。每種類型的食物都具有在美拉德反應(yīng)期間形成的非常獨特的風味化合物。 風味科學(xué)家多年來一直使用這些相同的化合物來制造人造風味。然而，在另一方面，高溫亦有利于一種稱為
丙烯酰胺
的
致癌物
形成，影響健康,但是仍未有充分證據(jù)顯示丙烯酰胺對人類為致癌物
[3]
。
1912年時，美拉德將氨基酸和糖類水溶液混合加熱后，溶液產(chǎn)生黃棕色的發(fā)現(xiàn)講給法國科學(xué)院的其他科學(xué)家聽，但當時在座者中幾乎沒有人能意識到這個反應(yīng)背后的潛在意義。在1913年，美拉德發(fā)表了一篇論文，以解釋當氨基酸在高溫下與糖反應(yīng)時會發(fā)生什么
[1]
。1953年，化學(xué)家約翰·霍奇（John E. Hodge）在
美國農(nóng)業(yè)部
位于
伊利諾伊州
皮奧里亞市的實驗室工作，出版了一篇論文，將這個反應(yīng)正式命名為美拉德反應(yīng)，為美拉德反應(yīng)建立了一個反應(yīng)機制
[4]
[5]
?。時至今日，美拉德反應(yīng)已經(jīng)成為與現(xiàn)代食品工業(yè)密不可分的一項技術(shù)，在肉類加工、食品儲藏、香精生產(chǎn)、中藥研究等領(lǐng)域處處可見。目前的研究也顯示出其與機體的生理和病理過程密切相關(guān)。
美食與美拉德反應(yīng)產(chǎn)品
編輯
6-Acetyl-2,3,4,5-tetrahydropyridine
2-Acetylpyrroline 美拉德反應(yīng)負責食品中的許多顏色和口味： 各種肉類的變褐色，如牛排，燒烤
紅燒肉的色香味
油炸洋蔥中的褐色和
鮮味
咖啡烘焙
烘烤食品的黑皮如椒鹽脆餅，百吉餅和烤面包片
炸薯條
和其他薯條的金棕色
麥芽
大麥，在麥芽威士忌或啤酒中發(fā)現(xiàn)
奶粉
或
煉乳
焦糖牛奶醬
黑蒜
巧克力
輕度烤花生
茶葉烘焙
6-乙?；?2,3,4,5-四氫吡啶負責烘焙食品如面包，爆米花和玉米餅制品中存在的餅干或餅干樣味道。 結(jié)構(gòu)相關(guān)的化合物2-乙?；?1-吡咯啉具有相似的氣味，并且在不加熱的情況下也天然存在，并且提供了各種各樣的熟米飯和草本植物（
七葉蘭
）的典型氣味。 兩種化合物的
氣味檢測閾值
（英語：
Odor detection threshold
）均低于0.06 ng / l。 反應(yīng)過程
編輯
以下是Hodge提出的反應(yīng)歷程，也是目前使用最廣的版本。
美拉德反應(yīng)的過程。注釋：
起始階段——產(chǎn)物無色，不吸收紫外光(280nm)：
??
?
?(A)：糖類與氨基化合物的縮合反應(yīng)。
??
?
?(B)：
Amadori重排
。
中間階段——產(chǎn)物無色至黃色，強烈吸收紫外光：
??
?
?(C)：糖類失水。
??
?
?(D)：糖類裂解。
??
?
?(E)：氨基酸降解（
Strecker降解
）。
最終階段——產(chǎn)物有很深的顏色：
??
?
?(F)：
羥醛縮合
。
??
?
?(G)：醛類與氨基化合物的縮合反應(yīng)以及含氮雜環(huán)化合物的生成。
此外還有：
??
?
?(H)，是最近發(fā)現(xiàn)的由
N
-糖基胺發(fā)生自由基裂解直接生成裂解產(chǎn)物的一條途徑。
用美拉德反應(yīng)變褐的烤豬肉
烤過的香腸會變黑并散出香味，就是因為美拉德反應(yīng)。
炸薯條
在高溫下的制備可能導(dǎo)致
丙烯酰胺
的形成
[3]
。 第一步A是氨基化合物中的
氨基
的
親核性
氮原子對糖
羰基
碳的進攻，加成為一個羥基胺（
N
-糖基胺）。這一步是可逆的，生成的羥基胺也可以作為胺進攻另一分子糖，生成二糖基胺。研究顯示
N
-糖基胺在溫熱時可生成熒光的含氮化合物，該熒光含氮化合物又可很快與
甘氨酸
反應(yīng)為類黑素，表明在
N
-糖基胺和類黑素很可能還有另一條捷徑。這便是上圖中路線H的來歷。 第二步B是
N
-
糖基胺
在酸催化下異構(gòu)為相應(yīng)的1-氨基-1-脫氧-2-
酮糖
的
Amadori重排
反應(yīng)，它是不可逆的，25?°C時便自發(fā)進行。機理中，糖基胺首先失水生成
席夫堿
（Schiff堿），即
亞胺
，然后氮被質(zhì)子化，相鄰的碳被去質(zhì)子化，經(jīng)
烯醇-酮互變異構(gòu)
得到Amadori重排產(chǎn)物。
Amadori重排
Amadori重排產(chǎn)物可經(jīng)如下幾條主要的路線進行反應(yīng)： pH小于或等于7時，利于1,2-烯醇化，經(jīng)過1,2-烯胺醇、3-脫氧-1,2-二羰基化合物，最終生成
5-羥甲基糠醛
／
糠醛
和類黑素。
pH大于7且溫度較低時，利于2,3-烯醇化，生成2,3-烯二醇、1-甲基-2,3-二羰基化合物（脫氫還原酮）、乙酰基烯二醇（
還原酮
）。脫氫還原酮易使氨基酸發(fā)生
脫羧
、
脫氨
反應(yīng)形成
醛
和α-氨基酮類，即
Strecker降解
反應(yīng)。
pH大于7且溫度較高時，利于裂解，產(chǎn)生
丙酮醇
、
丙酮醛
和
丁二酮
等活性的中間體。
美拉德反應(yīng)的中間階段
最終階段：此階段相當復(fù)雜，其歷程尚未完全清楚。大致是醛酮在胺催化下發(fā)生
羥醛縮合反應(yīng)
生成不含氮的聚合物，以及醛類（尤其是α,β-不飽和醛）-胺類在低溫下很快聚合或共聚為高分子的含氮
類黑素
（英語：
Melanoidin
）。脫氮聚合物也可以與胺類發(fā)生縮合、脫氫、重排、異構(gòu)化等一系列反應(yīng)生成類黑素。類黑素是棕黑色的固體，一般含氮3－4％，結(jié)構(gòu)不明，且組成與原料和生成方式有很大關(guān)系。目前已知類黑素分子結(jié)構(gòu)中含有不飽和的
咪唑
、
吡咯
、
吡啶
、
吡嗪
之類的雜環(huán)，以及一些完整的氨基酸殘基等。 應(yīng)用
編輯
天冬酰胺
（一種氨基酸）含量較高的土豆和谷類在與還原性糖（如土豆自身含有的大量
淀粉
）共同加熱的情況下，會發(fā)生美拉德反應(yīng)生成潛在的致癌物質(zhì)
丙烯酰胺
，因此以土豆作原料經(jīng)煎炸加熱制得的
薯條
、
馬鈴薯片
等食物都含有較高含量的丙烯酰胺。由天冬酰胺生成丙烯酰胺的過程如下：
由天冬酰胺生成丙烯酰胺
因此，生產(chǎn)含淀粉食品的時候常會加入
天冬酰胺酶
水解天冬酰胺，以減少丙烯酰胺的產(chǎn)生。
蛋炒飯
也是一種美拉德反應(yīng)，蛋液與米飯表面在加熱時產(chǎn)生焦糖化反應(yīng)，米粒會因結(jié)晶化而變得較硬且易粒粒分離。粒粒分明的炒飯就是經(jīng)過上述原理制作而來，因此
沒有必要使用冰箱冷藏煮熟的飯
。 傳統(tǒng)中菜上，用糖腌肉類或先撒淀粉質(zhì)在肉類才炒，也會把食材味道的精華鎖住，炒出來的料理帶焦香卻不見燒焦的痕跡，看起來漂漂亮亮，且集色、香、味于一盤。 參見
編輯
糖化終產(chǎn)物
非酶褐變反應(yīng)
：
美拉德反應(yīng)
、
焦糖化
反應(yīng)、
抗壞血酸
褐變。
參考的資料
編輯
^?
1.0
?
1.1
?
Maillard, L. C.
?Action des acides amines sur les sucres; formation de melanoidines par voie méthodique (Action of Amino Acids on Sugars. Formation of Melanoidins in a Methodical Way).?
Compt. Rend.
?1912,?
154
: 66.
^
?Chichester, C. O. (編). Advances in Food Research. Advances in Food and Nutrition Research?
30
. Boston: Academic Press. 1986: 79.?
ISBN?0-12-016430-2
.
^?
3.0
?
3.1
?Tareke, E.; Rydberg, P.; Karlsson, Patrik; Eriksson, Sune; T?rnqvist, Margareta. Analysis of acrylamide, a carcinogen formed in heated foodstuffs. J. Agric. Food Chem. 2002,?
50
?(17): 4998–5006.?
PMID?12166997
.?
doi:10.1021/jf020302f
.
^
?Hodge, J. E. Dehydrated Foods, Chemistry of Browning Reactions in Model Systems. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1953,?
1
?(15): 928–43.?
doi:10.1021/jf60015a004
.
^
?Everts, Sarah.?
The Maillard Reaction Turns 100
. Chemical & Engineering News. October 1, 2012,?
90
?(40): 58–60?[2017-07-31]. （
原始內(nèi)容
存檔于2015-01-15）.
