美拉德反應(yīng)課件

美拉德反應(yīng)美拉德反應(yīng)美拉德反應(yīng)概述及產(chǎn)物美拉德反應(yīng)反應(yīng)機(jī)理美拉德反應(yīng)的影響因素美拉德反應(yīng)的應(yīng)用及產(chǎn)生的問(wèn)題4123目錄美拉德反應(yīng)概述及產(chǎn)物美拉德反應(yīng)反應(yīng)機(jī)理美拉德反應(yīng)的影響因素美1美拉德反應(yīng)概述及產(chǎn)物介紹1.1概述

美拉德反應(yīng)又稱(chēng)羰氨反應(yīng),指含有氨基的化合物和含有羰基的化合物之間經(jīng)縮合、聚合而生成類(lèi)黑精的反應(yīng)。此反應(yīng)最初是由法國(guó)化學(xué)家美拉德于1912年在將甘氨酸與葡萄糖混合共熱時(shí)發(fā)現(xiàn)的,故稱(chēng)為美拉德反應(yīng)。由于產(chǎn)物是棕色的,也被稱(chēng)為褐變反應(yīng)。幾十年來(lái)美拉德反應(yīng)在食品化學(xué)、食品工藝學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、煙草化學(xué)、香味化學(xué)、添加劑化學(xué)等研究領(lǐng)域得到重視和發(fā)展。美拉德反應(yīng)化學(xué)過(guò)程十分復(fù)雜，至今，人們只是對(duì)該反應(yīng)產(chǎn)生低分子和中分子的化學(xué)過(guò)程比較清楚，而對(duì)該反應(yīng)產(chǎn)生的高分子聚合物的研究尚屬空白。

1美拉德反應(yīng)概述及產(chǎn)物介紹1.1概述

1美拉德反應(yīng)概述及產(chǎn)物介紹1.2美拉德反應(yīng)產(chǎn)物

反應(yīng)物：羰基化合物包括醛、酮、還原糖,氨基化合物包括氨基酸、蛋白質(zhì)、胺、肽。終產(chǎn)物：類(lèi)黑精和一些非揮發(fā)性化合物，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生超過(guò)3500種揮發(fā)性化合物，這些化合物具有很低的感官閾值，因此它們對(duì)形成食品風(fēng)味相當(dāng)重要。反應(yīng)的結(jié)果：使食品顏色加深并賦予食品一定的風(fēng)味,如:面包外皮的金黃色、紅燒肉的褐色以及它們濃郁的香味。但是在反應(yīng)過(guò)程也會(huì)使食品中的蛋白質(zhì)和氨基酸大量損失,如果控制不當(dāng)也可能產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。1美拉德反應(yīng)概述及產(chǎn)物介紹1.2美拉德反應(yīng)產(chǎn)物1美拉德反應(yīng)概述及產(chǎn)物介紹

雖然這些揮發(fā)性化合物只占最終反應(yīng)物的一小部分，但它們卻是食品風(fēng)味的主要貢獻(xiàn)者。1美拉德反應(yīng)概述及產(chǎn)物介紹初期階段風(fēng)味前體物的形成末期階段蛋白黑素的形成中期階段風(fēng)味物質(zhì)的形成初期階段末期階段中期階段初期階段（theearlystage）還原糖的羰基和氨基酸的自由氨基(-NH2)縮合生成希夫堿(Schiffsbase),該物質(zhì)不穩(wěn)定即刻環(huán)化成N-葡萄糖基胺。在酸的催化下經(jīng)Amadori重排和Heynes重排作用形成反應(yīng)活性的酮糖基胺。這一階段基本階段基本形成上無(wú)色素或風(fēng)味物質(zhì)形成。初期階段（theearlystage）還原糖的羰基和氨基中期階段Strecher降解pH<7Ph>7一:發(fā)生2,3-烯醇化形成還原酮和二羰基化合物;二:發(fā)生裂解反應(yīng)生成二乙酰、乙酸、丙酮醛等高活性中間體。還原酮可進(jìn)一步脫水并與胺類(lèi)物質(zhì)縮合生成類(lèi)黑素；氨基酸在二羰基化合物存在下可發(fā)生脫羧、脫氨作用成為少1個(gè)碳的醛,氨基則轉(zhuǎn)移到二羰基化合物上形成α-氨基酮。果糖基胺進(jìn)行1,2-烯醇化反應(yīng),脫水生成羥甲基糠醛(糖醛的schiff堿)中期階段Strecher降解pH<7Ph>7一:發(fā)生2Strecher降解反應(yīng)。Strecher降解反應(yīng)。末期階段醛類(lèi)物質(zhì)與氨基化合物反應(yīng)或吡咯、呋喃類(lèi)的縮聚和Heynes反應(yīng)生成高分子量的褐色色素――類(lèi)黑素(Melanoidins)或?qū)?dǎo)致蛋白質(zhì)的交聯(lián)。末期階段Maillard反應(yīng)物溫度PH水分活度影響因素金屬離子亞硫酸鹽??:???????Maillard反應(yīng)物溫度PH水分活度影響因素金屬離子??:（一）羰基化合物的影響褐變速度最快的是像2-己烯酮[CH3(CH2)2CH=CHCH0]之類(lèi)的α、β不飽和醛，其次是α-雙羰基化合物，酮的褐變速最慢。還原糖的美拉德反應(yīng)速度：戊糖>己糖>雙糖，醛糖>酮糖；五碳糖中，核糖>阿拉伯糖>木糖；六碳糖中：半乳糖>甘露糖>葡萄糖>果糖；雙糖中：乳糖>蔗糖>麥芽糖>海藻糖；五碳糖的褐變速度大約是六碳糖的10倍（一）羰基化合物的影響褐變速度最快的是像2-己烯酮[CH3(（二）氨基化合物的影響氨基酸、肽類(lèi)、蛋白質(zhì)、胺類(lèi)均與褐變有關(guān)。氨基化合物的美拉德反應(yīng)速度：一般胺類(lèi)>氨基酸、肽>蛋白質(zhì)。堿性氨基酸末端的氨基易褐變，如賴(lài)氨酸、精氨酸、組氨酸。（二）氨基化合物的影響氨基酸、肽類(lèi)、蛋白質(zhì)、胺類(lèi)均與褐變有關(guān)（三）pH的影響。美拉德反應(yīng)在酸、堿環(huán)境中均可發(fā)生，但在pH=3以上時(shí)，其反應(yīng)速度隨pH的升高而加快，pH=8左右，褐變最快。（四）水分的影響。水分在10%~15%時(shí)，褐變易進(jìn)行。干燥食品褐變受到抑制。美拉德反應(yīng)課件（五）溫度的影響美拉德反應(yīng)受溫度的影響最大，溫度相差10℃，褐變速度相差3~5倍。一般在30℃以上褐變較快，而20℃以下則進(jìn)行較慢。例如醬油釀造時(shí)，提高發(fā)酵速度，醬油顏色也加深，溫度每提高5℃，著色度提高35.6%，這是由于發(fā)酵中羰氨反應(yīng)隨著溫度的升高而加快。如果是不需要褐變的食品，在加工處理時(shí)應(yīng)盡量避免高溫長(zhǎng)時(shí)間處理，且貯存時(shí)以低溫為宜。（五）溫度的影響美拉德反應(yīng)受溫度的影響最大，溫度相差1（六）金屬離子的影響由于鐵和銅催化還原酮類(lèi)的氧化，所以促進(jìn)褐變，F(xiàn)e3+比Fe2+更為有效，故在食品加工處理過(guò)程中避免這些金屬離子的混入是非常重要的，而Na+對(duì)褐變沒(méi)有什么影響。鈣可同氨基酸結(jié)合生成不溶性化合物而抑制褐變。（六）金屬離子的影響由于鐵和銅催化還原酮類(lèi)的氧化，所以（七）亞硫酸鹽的影響

亞硫酸鹽或酸式亞硫酸鹽可以抑制美拉德反應(yīng)。在美拉德反應(yīng)還沒(méi)發(fā)生之前，如果加入亞硫酸鹽，亞硫酸根可以與醛形成加成化合物，這個(gè)產(chǎn)物可以與R-NH2縮合，其縮合產(chǎn)物不能再進(jìn)一步生成薛夫堿和N-葡萄糖基胺，因此亞硫酸鹽可以抑制美拉德反應(yīng)。（七）亞硫酸鹽的影響亞硫酸鹽或酸式亞硫酸鹽可以抑制美美拉德反應(yīng)與食品工業(yè)美拉德反應(yīng)在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常存在，通過(guò)美拉德反應(yīng)可以產(chǎn)生許多風(fēng)味和顏色，其中有些是期望的，有些是不期望的。比如在合成熱反應(yīng)型肉類(lèi)香精或面包的生產(chǎn)中要充分利用美拉德反應(yīng)，在焦糖糖果的生產(chǎn)中要有程度地控制美拉德反應(yīng)，而在果蔬飲料生產(chǎn)中則應(yīng)避免美拉德反應(yīng)。美拉德反應(yīng)與食品工業(yè)美拉德反應(yīng)在我們?nèi)粘Ｉ頜aillard反應(yīng)與色澤乳及乳制品在加工中由于酪蛋白末端氨基酸賴(lài)氨酸的氨基與乳糖(或者其它還原糖)生長(zhǎng)葡萄糖胺，然后Amadori重排、裂解、脫水等過(guò)程生成棕褐色物質(zhì)。這類(lèi)褐變是人們不希望出現(xiàn)的面包生產(chǎn)過(guò)程中上色工序色澤變化主要是含有氨基酸與糖類(lèi)，使面包表面形成金黃色。色澤深度與否與還原糖的濃度成一定比例，因此在生產(chǎn)過(guò)程中可以通過(guò)調(diào)節(jié)還原糖用量或增減氨基酸來(lái)控制面包表面的色澤。Maillard反應(yīng)與色澤乳及乳制品在加工中由于酪蛋白末端氨Maillard反應(yīng)與香味食品香味的來(lái)源一是食品本身固有的香味，如蔥蒜、蕪荽本身就有一種特有的香味。二是食品原料在加工過(guò)程中由于酶促反應(yīng)形成的風(fēng)味。三是食品在蒸煮、焙烤及油炸過(guò)程中產(chǎn)生的食品香味，也即食品經(jīng)過(guò)了熱分解、氧化、重排或降解形成的香味前體，然后形成特殊的食品風(fēng)味。如爆米花、烤面包、烤肉等食品所形成的香味。這類(lèi)香味的形成機(jī)理就是Maillard反應(yīng)產(chǎn)物的積累。Maillard反應(yīng)與香味食品香味的來(lái)源在熟肉類(lèi)加工行業(yè)，為了獲得更好的風(fēng)味和口感，往往需要添加各種肉類(lèi)香精，如牛肉香精、豬肉香精、雞肉香精等。醬香型白酒香味物質(zhì)的產(chǎn)生、風(fēng)格的形成，也是美拉德反應(yīng)的結(jié)果”（美拉德反應(yīng)所產(chǎn)生的糠醛類(lèi)，醛酮類(lèi)，二羰基化合物，吡喃類(lèi)以及吡嗪類(lèi)化合物，對(duì)醬香酒風(fēng)格的形成起著決定性作用）

在熟肉類(lèi)加工行業(yè)，為了獲得更好的風(fēng)味和口感，往往需要添加各種食品營(yíng)養(yǎng)的影響營(yíng)養(yǎng)成分的流失。許多氨基酸都易與糖類(lèi)發(fā)生美拉德反應(yīng)而失去其功能，如精氨酸、色氨酸、組氨酸、蘇氨酸，賴(lài)氨酸。賴(lài)氨酸是人體必需的8種氨基酸之一，是人體合成各種蛋白質(zhì)的重要前提，少了它，其他氨基酸就受到限制或得不到利用。礦物質(zhì)元素的生物有效性下降:美拉德反應(yīng)產(chǎn)物(MRPs)易與礦物元素螫合生成難溶的復(fù)雜化合物。食品營(yíng)養(yǎng)的影響營(yíng)養(yǎng)成分的流失。許多氨基酸都易與糖類(lèi)發(fā)生美拉德對(duì)食品安全性的影響美拉德反應(yīng)產(chǎn)生了醛、雜環(huán)胺等有害的中間產(chǎn)物，這些成分對(duì)食品的安全構(gòu)成極大的隱患。但由于美拉德反應(yīng)的復(fù)雜性以及中間體的不穩(wěn)定性，目前對(duì)食品中氨基酸和糖類(lèi)美的美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的有害物質(zhì)研究還不太清楚。丙烯酰胺是目前被公認(rèn)的由美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的致癌物質(zhì)，能夠引起神經(jīng)損傷。眾所周知，土豆含有大量的天冬氨酸和還原糖，在加熱的情況下會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，從而產(chǎn)生丙烯酰胺(圖2)，在對(duì)瑞典、英國(guó)等地食品樣品中丙烯酰胺含量的調(diào)奮結(jié)果中顯示，以土豆、谷類(lèi)為原料經(jīng)加熱得到的食品中都含有大量的丙烯酰胺(表1)對(duì)食品安全性的影響美拉德反應(yīng)產(chǎn)生了醛、雜環(huán)胺等有害的中間產(chǎn)物美拉德反應(yīng)課件美拉德反應(yīng)課件對(duì)食品安