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令人著(zhù)迷的“美拉德反應”
2024-09-12
令人著(zhù)迷的“美拉德反應”
一、什么是“美拉德反應”
美拉德( Maillard) 反應是氨基化合物( 氨基酸、肽和蛋白質(zhì)) 與羰基化合物( 糖類(lèi)) 在食品加工和儲藏過(guò)程中自然發(fā)生的反應，由法國著(zhù)名化學(xué)家路易斯·卡米拉·美拉德（Louis Camille Maillard）于1912年發(fā)現，因此命名為“美拉德反應” 又稱(chēng)梅納反應、梅拉德反應、羰胺反應，是廣泛存在于食品工業(yè)中的非酶褐變反應，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(shí)發(fā)生的一系列復雜反應，其結果是生成了棕黑色的大分子物質(zhì)類(lèi)黑精（或稱(chēng)擬黑素）[1]。近年來(lái)，Maillard反應在中藥現代化和疾病生理等研究中成為新的研究熱點(diǎn)。Maillard反應自發(fā)現以來(lái)，在食品學(xué)、營(yíng)養學(xué)、香料化學(xué)、毒理學(xué)以及中藥學(xué)研究中成為經(jīng)久不衰的研究課題。目前，美拉德反應產(chǎn)物的生理活性和保健功能也引起了世界各國的高度重視，越來(lái)越多的研究結果顯示出美拉德反應與人類(lèi)自身的生命活動(dòng)密切相關(guān)。
圖1法國科學(xué)家路易斯·卡米拉·美拉德
二、反應機理
美拉德反應按其本質(zhì)而言是氨羰間的加縮反應，它可以在醛、酮、還原糖及脂肪氧化生成的羰基化合物與胺、氨基酸、肽、蛋白質(zhì)甚至氨之間發(fā)生反應，熱反應和長(cháng)時(shí)間儲藏都可以促使Maillard反應形成。其化學(xué)過(guò)程十分復雜。目前對該反應產(chǎn)生低分子和中分子的反應機理比較清楚，而對產(chǎn)生的高分子聚合物的機理仍不能滿(mǎn)意的解釋[2]。食品化學(xué)家Hodge認為美拉德反應過(guò)程可以分為三個(gè)階段，分別是初期、中期和末期。
（一）初級反應
還原糖的羰基與氨基化合物的游離氨基發(fā)生縮合反應，脫除一分子水生成碳氮雙鍵，環(huán)化生成N-葡萄糖胺。當還原糖是醛糖時(shí)，重排形成Amadori產(chǎn)物。若還原糖是酮糖，則會(huì )發(fā)生Heynes重排反應，Maillard初級反應產(chǎn)物不會(huì )引起食品色澤和香味的變化，但其產(chǎn)物是不揮發(fā)性香味物質(zhì)的前體成分[2]。
（二）中級階段
根據p H值的不同，重排產(chǎn)物發(fā)生不同的降解反應。當在酸性條件下（p H≤7），重排產(chǎn)物主要生成1,2-烯醇化產(chǎn)物，進(jìn)一步反應形成醛，若還原糖為戊糖則生成糠醛，若還原糖為己糖則形成羥甲基糠醛。堿性條件下（p H>7.0），發(fā)生2,3-烯醇化反應，產(chǎn)生還原酮類(lèi)及脫氫還原酮類(lèi)。
（三）最終階段
該階段主要為醛類(lèi)和胺類(lèi)在低溫下聚合成為高分子的類(lèi)黑精或稱(chēng)類(lèi)黑素。也就是初級反應階段和中間反應階段生成的N-葡萄糖胺、1-脫氧糖酮、4-羥基-2,5-二甲基-3(2H）-呋喃酮、α-氨基酮等活性中間體繼續與體系中的氨基酸或還原糖發(fā)生復雜的環(huán)合、脫氫、重排、異構化等反應最終生成大分子含氮褐色物質(zhì)類(lèi)黑精。
圖2美拉德反應歷程（圖源自網(wǎng)絡(luò )）
三、烹飪中的美拉德反應
其實(shí)烹飪過(guò)后的食物全部都是美拉德反應的產(chǎn)物，那如何利用如此復雜的美拉德反應做出讓人欲罷不能的美食呢？
（一）改變加熱溫度
美拉德反應條件不能低于110℃。在一定時(shí)間（4hr）范圍內，每上升10℃，美拉德反應速度就會(huì )翻倍，因此烹飪時(shí)還可以適當提升溫度，使用大火或者提前將油預熱。
（二）改變使用糖的種類(lèi)
糖的種類(lèi)對美拉德反應速率的影響大于對風(fēng)味的影響。一般來(lái)說(shuō)，糖的反應速率：木糖>果糖>葡萄糖>麥芽糖。比如在燒制紅燒肉的最后一步時(shí)，放入冰糖翻炒收汁，會(huì )加速美拉德反應，就能燒出肉香和焦香混合，風(fēng)味迷人的紅燒肉。
圖3 紅燒肉（圖源自網(wǎng)絡(luò )）
（三）適量減少食材水分
食物水分過(guò)高會(huì )稀釋反應物濃度，導致美拉德反應變慢。因此在煎牛排之前，要先用毛巾擦干牛肉上過(guò)多的水分，并提前用鹽腌制，這樣可以使牛排內部脫水，鹽水重新滲入肉質(zhì)后也會(huì )變得更加柔嫩。
（四）調節食物的PH值
在偏堿性的環(huán)境下，美拉德反應會(huì )更快形成類(lèi)黑精，使食物上色。做菜時(shí)可以適量加入小蘇打，使其色澤和風(fēng)味更加突出。
美拉德反應是食品加工、烹飪及貯藏過(guò)程中普遍存在的重要反應，其賦予食品色澤和風(fēng)味，同時(shí)美拉德反應的終產(chǎn)物類(lèi)黑精等物質(zhì)具有顯著(zhù)的抗氧化性充分探索食品工業(yè)中的美拉德反應，為人類(lèi)餐桌上增加健康、美味的食物，必將為我國的食品研究帶來(lái)新的動(dòng)力。
作者簡(jiǎn)介：張永婷，西北師范大學(xué)碩士研究生
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