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令人着迷的“美拉德反应”

  • 分类:新闻中心
  • 作者: 张永婷
  • 来源:甘肃省科学技术普及学会
  • 发布时间:2024-09-12 08:14
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【概要描述】美拉德( Maillard) 反应是氨基化合物( 氨基酸、肽和蛋白质) 与羰基化合物( 糖类) 在食品加工和储藏过程中自然发生的反应,由法国著名化学家路易斯·卡米拉·美拉德(Louis Camille Maillard)于1912年发现,因此命名为“美拉德反应” 又称梅纳反应、梅拉德反应、羰胺反应,是广泛存在于食品工业中的非酶褐变反应,指的是食物中的还原糖(碳水化合物)与氨基酸/蛋白质在常温或加热时发生的一系列复杂反应,其结果是生成了棕黑色的大分子物质类黑精(或称拟黑素)[1]。近年来,Maillard反应在中药现代化和疾病生理等研究中成为新的研究热点。Maillard反应自发现以来,在食品学、营养学、香料化学、毒理学以及中药学研究中成为经久不衰的研究课题。目前,美拉德反应产物的生理活性和保健功能也引起了世界各国的高度重视,越来越多的研究结果显示出美拉德反应与人类自身的生命活动密切相关。

令人着迷的“美拉德反应”

【概要描述】美拉德( Maillard) 反应是氨基化合物( 氨基酸、肽和蛋白质) 与羰基化合物( 糖类) 在食品加工和储藏过程中自然发生的反应,由法国著名化学家路易斯·卡米拉·美拉德(Louis Camille Maillard)于1912年发现,因此命名为“美拉德反应” 又称梅纳反应、梅拉德反应、羰胺反应,是广泛存在于食品工业中的非酶褐变反应,指的是食物中的还原糖(碳水化合物)与氨基酸/蛋白质在常温或加热时发生的一系列复杂反应,其结果是生成了棕黑色的大分子物质类黑精(或称拟黑素)[1]。近年来,Maillard反应在中药现代化和疾病生理等研究中成为新的研究热点。Maillard反应自发现以来,在食品学、营养学、香料化学、毒理学以及中药学研究中成为经久不衰的研究课题。目前,美拉德反应产物的生理活性和保健功能也引起了世界各国的高度重视,越来越多的研究结果显示出美拉德反应与人类自身的生命活动密切相关。

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  • 作者: 张永婷
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令人着迷的“美拉德反应”

 

一、什么是“美拉德反应”

 

美拉德( Maillard) 反应是氨基化合物( 氨基酸、肽和蛋白质) 与羰基化合物( 糖类) 在食品加工和储藏过程中自然发生的反应,由法国著名化学家路易斯·卡米拉·美拉德(Louis Camille Maillard)于1912年发现,因此命名为“美拉德反应” 又称梅纳反应、梅拉德反应、羰胺反应,是广泛存在于食品工业中的非酶褐变反应,指的是食物中的还原糖(碳水化合物)与氨基酸/蛋白质在常温或加热时发生的一系列复杂反应,其结果是生成了棕黑色的大分子物质类黑精(或称拟黑素)[1]。近年来,Maillard反应在中药现代化和疾病生理等研究中成为新的研究热点。Maillard反应自发现以来,在食品学、营养学、香料化学、毒理学以及中药学研究中成为经久不衰的研究课题。目前,美拉德反应产物的生理活性和保健功能也引起了世界各国的高度重视,越来越多的研究结果显示出美拉德反应与人类自身的生命活动密切相关。

 

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图1法国科学家路易斯·卡米拉·美拉德

 

二、反应机理

 

美拉德反应按其本质而言是氨羰间的加缩反应,它可以在醛、酮、还原糖及脂肪氧化生成的羰基化合物与胺、氨基酸、肽、蛋白质甚至氨之间发生反应,热反应和长时间储藏都可以促使Maillard反应形成。其化学过程十分复杂。目前对该反应产生低分子和中分子的反应机理比较清楚,而对产生的高分子聚合物的机理仍不能满意的解释[2]。食品化学家Hodge认为美拉德反应过程可以分为三个阶段,分别是初期、中期和末期。

(一)初级反应

还原糖的羰基与氨基化合物的游离氨基发生缩合反应,脱除一分子水生成碳氮双键,环化生成N-葡萄糖胺。当还原糖是醛糖时,重排形成Amadori产物。若还原糖是酮糖,则会发生Heynes重排反应,Maillard初级反应产物不会引起食品色泽和香味的变化,但其产物是不挥发性香味物质的前体成分[2]

(二)中级阶段

根据p H值的不同,重排产物发生不同的降解反应。当在酸性条件下(p H≤7),重排产物主要生成1,2-烯醇化产物,进一步反应形成醛,若还原糖为戊糖则生成糠醛,若还原糖为己糖则形成羟甲基糠醛。碱性条件下(p H>7.0),发生2,3-烯醇化反应,产生还原酮类及脱氢还原酮类。

(三)最终阶段

该阶段主要为醛类和胺类在低温下聚合成为高分子的类黑精或称类黑素。也就是初级反应阶段和中间反应阶段生成的N-葡萄糖胺、1-脱氧糖酮、4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮、α-氨基酮等活性中间体继续与体系中的氨基酸或还原糖发生复杂的环合、脱氢、重排、异构化等反应最终生成大分子含氮褐色物质类黑精。

 

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图2美拉德反应历程(图源自网络)

 

三、烹饪中的美拉德反应

 

其实烹饪过后的食物全部都是美拉德反应的产物,那如何利用如此复杂的美拉德反应做出让人欲罢不能的美食呢?

(一)改变加热温度

美拉德反应条件不能低于110℃。在一定时间(4hr)范围内,每上升10℃,美拉德反应速度就会翻倍,因此烹饪时还可以适当提升温度,使用大火或者提前将油预热。

(二)改变使用糖的种类

糖的种类对美拉德反应速率的影响大于对风味的影响。一般来说,糖的反应速率:木糖>果糖>葡萄糖>麦芽糖。比如在烧制红烧肉的最后一步时,放入冰糖翻炒收汁,会加速美拉德反应,就能烧出肉香和焦香混合,风味迷人的红烧肉。

 

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图3 红烧肉(图源自网络)

 

(三)适量减少食材水分

食物水分过高会稀释反应物浓度,导致美拉德反应变慢。因此在煎牛排之前,要先用毛巾擦干牛肉上过多的水分,并提前用盐腌制,这样可以使牛排内部脱水,盐水重新渗入肉质后也会变得更加柔嫩。

(四)调节食物的PH值

在偏碱性的环境下,美拉德反应会更快形成类黑精,使食物上色。做菜时可以适量加入小苏打,使其色泽和风味更加突出。

美拉德反应是食品加工、烹饪及贮藏过程中普遍存在的重要反应,其赋予食品色泽和风味,同时美拉德反应的终产物类黑精等物质具有显著的抗氧化性充分探索食品工业中的美拉德反应,为人类餐桌上增加健康、美味的食物,必将为我国的食品研究带来新的动力。

 

作者简介:张永婷,西北师范大学硕士研究生

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