美拉德反應(yīng)及其對食品加工過程的影響論文
美拉德反應(yīng)是由法國化學(xué)家在1912年發(fā)現(xiàn)的，JohnHodge等在1953年時將其命名為美拉德反應(yīng)。美拉德反應(yīng)也被叫做羰胺反應(yīng)，其定義為：還原糖或者是羰基化合物在常溫或者加熱時與含游離氨基的化合物發(fā)生縮合、聚合等化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物和中間產(chǎn)物經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)變化，最終生成棕褐色的大分子物質(zhì)——擬黑素（類黑素）。美拉德反應(yīng)除了生成擬黑素之外，其還有醛、酮、雜環(huán)化合物生成，這些化合物為食品增加了色澤和風(fēng)味。
一、美拉德反應(yīng)
對于美拉德反應(yīng)的相關(guān)研究已經(jīng)達(dá)到了一個相對成熟的階段，美拉德反應(yīng)也成為了現(xiàn)代食品加工過程中應(yīng)用最為頻繁的技術(shù)之一。Hodge在1953年首次提出了美拉德反應(yīng)的流程圖，其對美拉德反應(yīng)的過程進(jìn)行系統(tǒng)性地闡述。依據(jù)現(xiàn)代化學(xué)觀點，美拉德反應(yīng)主要可以分為三個階段，其分別為起始階段、中間過程、最終階段。
1.起始階段。美拉德反應(yīng)的起始階段涉及到化學(xué)分子或基團的縮合、環(huán)化、取代重排等歷程。首先，氨基化合物和醛糖縮合成為席夫堿，席夫堿不穩(wěn)定，其環(huán)化生成N-取代醛糖基胺，該化合物又經(jīng)過重排（Amadori方式）生成Amadori化合物。
2.中間過程。美拉德反應(yīng)的中間階段為起始階段產(chǎn)物Amadori化合物以三種不同形式的分解過程，其分別為：堿性條件下的2，3-烯醇化反應(yīng)，產(chǎn)物包括了脫氫還原酮類和還原酮類化合物；酸性條件下的1，2-位烯醇化反應(yīng)，產(chǎn)物包括了含呋喃環(huán)的醛類化合物和羥甲基呋喃醛；堿性產(chǎn)物和酸性產(chǎn)物繼續(xù)發(fā)生裂解，生成羰基（單羰基或雙羰基）化合物，除此之外，堿性產(chǎn)物和酸性產(chǎn)物也可以發(fā)生Strecker分解，與氨基共同作用生成Strecker醛類化合物。
3.最終階段。最終階段是美拉德反應(yīng)生成擬黑素的過程，其主要為低溫下胺類和醛類的聚合反應(yīng)，該反應(yīng)過程較為復(fù)雜，目前尚未完全明確該過程的反應(yīng)機理。胺類和醛類除了聚合生成高分子以外，其還產(chǎn)生美拉德反應(yīng)的中間體雜環(huán)化合物（具有揮發(fā)性）、醛類化合物、還原酮等。
二、美拉德反應(yīng)對于食品加工過程的影響
美拉德反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用對現(xiàn)代食品加工及貯藏過程有著深刻的影響，至今其仍作為一項食品加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于食品加工過程中。美拉德反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物是影響食品口味、色澤、安全、營養(yǎng)等功能性質(zhì)的主要因素，對于傳統(tǒng)烤制食品（北京烤鴨、烤乳豬）、油炸食品（油炸肉卷、炸帶魚）影響尤甚。從營養(yǎng)學(xué)的角度分析，美拉德反應(yīng)對于食品加工過程并非是有利無害的，美拉德反應(yīng)的反應(yīng)底物為蛋白質(zhì)和糖類，蛋白質(zhì)和糖類是人體所必須攝取的營養(yǎng)成分，食品加工過程中的美拉德反應(yīng)無疑在一定程度導(dǎo)致了這些影響成分的流失；對于那些食品中含有的.人體所不能合成的氨基酸，美拉德反應(yīng)有可能導(dǎo)致其遭到破壞，進(jìn)而導(dǎo)致食品的營養(yǎng)價值下降。因此，需要辯證地看待美拉德反應(yīng)對于食品加工過程的影響。在實際的食品加工過程中，應(yīng)當(dāng)合理控制美拉德反應(yīng)，通過美拉德反應(yīng)增加食品的色澤、風(fēng)味和安全性，同時最大程度地保留住食品中的營養(yǎng)成分。
1.對食品風(fēng)味的影響。美拉德反應(yīng)對于食品的風(fēng)味有著重要的影響，例如，享譽全國的名菜“全聚德北京烤鴨”在其放入烤爐進(jìn)行烤制之前，其會在烤鴨外層涂上一層秘制調(diào)料，調(diào)料中含有糖和香料物質(zhì)。在烤制的過程中，調(diào)料中的各種化學(xué)物質(zhì)發(fā)生相互作用（主要為熱降解、美拉德反應(yīng)、產(chǎn)物的二次和三次反應(yīng)等），這是“全聚德北京烤鴨”具有獨特風(fēng)味的重要原因。美拉德反應(yīng)能夠產(chǎn)生一些影響食品風(fēng)味的物質(zhì)，其主要有含硫雜環(huán)，如噻吩類、噻唑類；含氮雜環(huán)，如吡嗪類；含氧雜環(huán)，如呋喃類，此外，還存在著一些硫化氫和氨類物質(zhì)。并非所有的物質(zhì)都能夠使食品增加風(fēng)味（吡嗪類、硫化氫、氨類），這些是在食品加工過程中需要避免的。例如，在烤制面包時，美拉德反應(yīng)生成的麥芽酚能夠使面包具有特殊的香味，而生成的吡嗪類物質(zhì)或醛類物質(zhì)則會使得面包有糊味。
2.對食品色澤的影響。美拉德反應(yīng)經(jīng)過的一些列復(fù)雜的化學(xué)變化，其所產(chǎn)生的一系列化合物能夠賦予食品不同的色澤。美拉德反應(yīng)中的溫度、反應(yīng)途徑等因素發(fā)生變化，能夠使得食品依次呈現(xiàn)出淺黃色、金黃色、褐色、棕色直至棕黑色的色澤變化。例如，金黃色面包、紅褐色紅燒肉、紅茶等，這些食品所呈現(xiàn)出的顏色很大程度上與美拉德反應(yīng)有關(guān)。對于食品加工過程而言，其需要控制好美拉德反應(yīng)的影響因素（原料用量、溫度、加工途徑），例如，醬油加工過程中，應(yīng)當(dāng)控制好溫度，防止因為溫度過高而導(dǎo)致醬油顏色加深；面包烤制過程中，需要氨基酸和還原糖的用量以及烤制溫度，防止其過度反應(yīng)而導(dǎo)致面包呈焦黑色。
3.對食品營養(yǎng)的影響。上文已經(jīng)提到，美拉德反應(yīng)的底物多是糖和氨基酸，這些營養(yǎng)物質(zhì)會隨著反應(yīng)的進(jìn)行被轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，進(jìn)而造成食品中營養(yǎng)流失的問題�？茖W(xué)研究表明，糖類在和許多氨基酸作用時，容易使氨基酸失去其原有功能，例如，蘇氨酸、賴氨酸、亮氨酸、色氨酸，在與糖類進(jìn)行美拉德反應(yīng)時，賴氨酸最易損失。賴氨酸對于人體具有重要的生理意義：其是人體合成各種蛋白質(zhì)的重要前提。乳制品加工過程中最易受到美拉德反應(yīng)的影響而導(dǎo)致食品營養(yǎng)降低，而低乳糖食品由于其乳糖含量較低，能夠減少美拉德反應(yīng)的發(fā)生，從而最大程度地保留了食品中的營養(yǎng)成分。值得注意的是，美拉德反應(yīng)也能夠降低食品中礦物質(zhì)的生物活性，原因是美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物（MRPs）與食品中的礦物質(zhì)發(fā)生螯合反應(yīng)形成了難溶化合物。
4.對食品安全性的影響。美拉德反應(yīng)會生成一系列的中間產(chǎn)物，這些中間產(chǎn)物對食品安全性有著不可忽視的影響。這美拉德反應(yīng)的部分中間產(chǎn)物對食品的色澤和香味等功能特性做出了一定的貢獻(xiàn)，但是另一些中間產(chǎn)物，如醛類化合物、雜環(huán)胺類化合物等則帶來了食品安全隱患。美拉德反應(yīng)所生成的中間產(chǎn)物具有不穩(wěn)定性，目前對于糖類和氨基酸反應(yīng)的中間產(chǎn)物是否存在安全問題尚不清楚；但美拉德反應(yīng)所產(chǎn)生的丙烯酰胺是公認(rèn)的致癌物質(zhì)（有神經(jīng)毒性）。土豆富含還原糖和天冬氨酸，其在加熱（120℃以上）的條件下容易產(chǎn)生丙烯酰胺，但世界衛(wèi)生組織目前還沒有給出明確的丙烯酰胺致癌濃度。
三、結(jié)語
美拉德反應(yīng)是一系列復(fù)雜的化學(xué)變化過程，美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物對于食品加工過程有著重要影響。在實際的食品加工過程中，應(yīng)當(dāng)合理控制美拉德反應(yīng)，趨利避害，提高食品的功能特性。
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