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美拉德反應及其機理
美拉德反應(Maillard reaction)是法國化學家L.C.Maillard(1878-1936)于1912年提出?，F(xiàn)在認為，所謂Maillard反應，是廣泛存在于食品、飼料加工中的一種非酶褐變(Nonenzymic browning)，是氨基化合物(如胺、氨基酸、蛋白質(zhì)等)和羰基化合物(如還原糖、脂質(zhì)以及由此而來的醛、酮、多酚、抗壞血酸、類固醇等)之間發(fā)生的非酶反應，也稱為羰氨反應(Amino-carbonyl
reaction)。反應經(jīng)過復雜的歷程，最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質(zhì)類黑精或稱擬黑素(Melanoidins)。
美拉德反應機理十分復雜，其反應歷程、產(chǎn)物組成及其性質(zhì)等受多種因素影響，氮基化合物和還原糖的種類、性質(zhì)、以及它們間的反應比例，反應時的pH值、溫度、反應時間、水分活度、緩沖液濃度對反應的速率以及最終產(chǎn)物的組成有著重要的影響。
Hodge在1953年提出的美拉德反應的3條可能的反應途徑，至今依然被認為是正確的。包括初級反應階段：還原糖的羰基與氨基之間進行加成，加成物迅速失去1分子水轉變?yōu)橄７驂A(Shiff base)，再經(jīng)環(huán)化形成相應的N-取代的醛基胺，經(jīng)Amadori重排轉成有反應活性的1-氨基-1-脫氧-2-酮糖。高級反應階段：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，美拉德反應變得更為復雜，經(jīng)歷還原酮路線、還原型葡糖醛酮和糠醛路線、Strecker降解三條反應路線，產(chǎn)生還原酮、糠醛（HMF）和不飽和羰基化合物等，這些不同的化合物依次反應，開始形成無氮及含氮褐色可溶性化合物。最終反應階段：高級美拉德反應階段形成的眾多活性中間體，如葡萄糖酮醛、3-脫氧Osulose(3-DG，)、3,4-二脫氧Osulose(3,4-二DG，)、HMF、還原酮類、不飽和醛亞胺等等，又可繼續(xù)與氨基酸反應，最終都生成類黑精色素—褐色含氮色素，此過程包括醇醛縮合、醛氨聚合、環(huán)化合反應等。最終反應階段的反應途徑尚未清楚，生成的色素稱為黑色素，無特定的結構，是分子量相當高的含氮、含氧化合物，有著各種各樣的構成單位，例如 C18H27O12N、C19H30O16N3、C17H19O9N等構成單位。但是，褐色色素不是由單一構成單位重復構成，而是由不同構成單位構成的非常復雜的結構。1984年，Pongor首次將這類物質(zhì)命名為糖基化終產(chǎn)物(AGE)，AGE多為一些棕黃色熒光化合物，具有高的交聯(lián)性和低的溶解度。
Hodge1953年提出的反應的網(wǎng)絡系統(tǒng)分類圖解是美拉德反應機理最簡明扼要的描述。
在國際研究領域中，20世紀90年代以來Balabarn和Vaylayan等學者又對美拉德反應機理和歷程提出了新的觀點，認為Amadori重排產(chǎn)物直接脫水機理可以更好的解釋雜環(huán)和多聚產(chǎn)物的來源。由于美拉德反應的復雜性，至今對美拉德反應產(chǎn)物的結構和性質(zhì)了解甚少。
美拉德反應由法國化學家美拉德（L．C．Maillard)于1912年提出，是廣泛存在于食品工業(yè)的一種非酶褐變，也稱為羰氨反應，氨基酸和還原糖及還原糖的分解物反應，經(jīng)過復雜的歷程最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質(zhì)類黑精或稱擬黑素。
美拉德反應對食品的影響主要有：①香氣和色澤的產(chǎn)生,美拉德反應能產(chǎn)生人們所需要或不需要的香氣和色澤。例如亮氨酸與葡萄糖在高溫下反應，能夠產(chǎn)生令人愉悅的面包香。而在板栗、魷魚等食品生產(chǎn)儲藏過程中和制糖生產(chǎn)中，就需要抑制美拉德反應以減少褐變的發(fā)生②營養(yǎng)價值的降低，美拉德反應發(fā)生后，氨基酸與糖結合造成了營養(yǎng)成分的損失，蛋白質(zhì)與糖結合，結合產(chǎn)物不易被酶利用，營養(yǎng)成分不被消化③抗氧化性的產(chǎn)生，美拉德反應中產(chǎn)生的褐變色素對油脂類自動氧化表現(xiàn)出抗氧化性，這主要是由于褐變反應中生成醛、酮等還原性中間產(chǎn)物 ④有毒物質(zhì)的產(chǎn)生。
美拉德反應的抑制消除方法
美拉德反應是一個十分復雜的反應過程，中間產(chǎn)物眾多，終產(chǎn)物結構十分復雜，完全抑制美拉德反應相當困難，又由于美拉德反應影響因素眾多，有效抑制美拉德反應必須是多種因素協(xié)同作用的結果，一般認為可采用以下方法抑制美拉德反應：
1.使用不易褐變的原料
2.調(diào)節(jié)影響美拉德反應褐變速度的因素
3.降低溫度
4.降低pH 值
5.調(diào)節(jié)水分活度
6.氧氣
7.使用氧化劑
8.使用酶制劑 等等
[ 本帖最后由 tony2005428 于 2008-4-12 14:35 編輯 ] |
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發(fā)表于 2008-3-10 09:06:16
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