美拉德反應(yīng)在食品中的應(yīng)用

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1、浙江工商大學(xué)研究生課程論文論文題目：美拉德反應(yīng)在食品中的應(yīng)用課程名稱：高等有機(jī)化學(xué)專業(yè)名稱：食品科學(xué)學(xué)號：1020000424姓名：陳方娟指導(dǎo)教師：周濤、韓曉祥、黃建穎成績：日期：2010.11.10美拉德反應(yīng)在食品中的應(yīng)用摘要：本文通過對美拉德反應(yīng)的機(jī)理及影響因素進(jìn)行簡述，且總結(jié)了美拉德反應(yīng)在酒、牛奶等加工的作用，揭示了食品加工過程中的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)過程及影響因素，有利于更好的控制食品加工過程。關(guān)鍵詞：美拉德反應(yīng)；影響因素；應(yīng)用1912年,法國化學(xué)家LouisMaillard發(fā)現(xiàn)甘氨酸和葡萄糖混合加熱的時候形成褐色物質(zhì),人們將此類反應(yīng)命名

2、為Maillard反應(yīng),又稱為非酶褐變。這類反應(yīng)不僅影響食品的色澤,而且影響食品的風(fēng)味,最近的研究發(fā)現(xiàn),美拉德反應(yīng)產(chǎn)物有清除自由基、抑制脂質(zhì)氧化的作用,除此之外,產(chǎn)物還有抗誘變和誘發(fā)突變的作用。Hodge等首先報道了有關(guān)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物(MRPs)具有防止植物油氧化的效果,Frnazke等也注意到MRPs具有提高人造奶油的氧化穩(wěn)定性的功效。直到20世紀(jì)80年代,MRPs抗氧化性才引起人們重視。目前,MRPs已被看作功能食品成分,具有抗氧化、抗變態(tài)、抗菌、抗細(xì)胞毒素等功能。在美拉德反應(yīng)的模式系統(tǒng)中,啤酒、咖啡和焙烤食品里已發(fā)現(xiàn)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物M

3、RPs具有高的抗氧化性能。黑麥面包在焙烤過程抗氧化能力提高,其中MRPs是主要的抗氧化物質(zhì);人參經(jīng)蒸氣處理后,MRPs含量增加,抗氧化能力顯著增強(qiáng);焙烤咖啡色澤越深,自由基清除能力越強(qiáng);類黑精是MRPs主要顏色成分。MRPs被用以代替酚類食用抗氧化劑,正逐漸引起人們的關(guān)注[1]。1．美拉德反應(yīng)簡介1.1Maillard反應(yīng)的機(jī)理Maillard反應(yīng)是羰基化合物(尤其是還原糖)與胺、氨基酸、肽類、蛋白質(zhì)等氨基化合物之間發(fā)生的反應(yīng)。熱反應(yīng)和長時間儲藏都可以促使Maillard反應(yīng)形成。該反應(yīng)通常分為三個階段:第一個階段是氨基酸和還原糖的縮合反

4、應(yīng)。若體系中有醛糖存在,則形成N2糖基化合物,然后重排形成Amadori產(chǎn)物,若是有酮糖的存在,則形成Heyns重排產(chǎn)物,該階段不會引起食品色澤和香味的變化,但是其產(chǎn)物是非揮發(fā)性香味物質(zhì)的前體成分。第二個階段從Amadori(Heyns)重排產(chǎn)物開始,這時如果反應(yīng)體系的pH≤7,Amadori重排產(chǎn)物經(jīng)2,32烯醇化最后形成糠醛(有戊糖存在)或羥甲基糠醛(有己糖存在);當(dāng)pH>7的時候,Ama2dori重排產(chǎn)物形成還原酮(如:42羥基252甲基22,32二氫呋喃)和其它一些小分子物質(zhì)(丙酮醇、丙酮醛等),這些物質(zhì)可以進(jìn)一步反應(yīng),羰基化合物

5、可以和氨基酸結(jié)合,形成含氮化合物,雙羰基化合物可以和氨基酸反應(yīng)形成醛和酮,這就是所謂的Strecker降解。隨后一系列反應(yīng),包括環(huán)化、降解、重排、異構(gòu)和進(jìn)一步的縮合,在最后的階段,形成了褐色的含氮聚合物(即蛋白黑素)和食品的風(fēng)味物質(zhì)[2]。1.2Maillard反應(yīng)的影響因素影響美拉德反應(yīng)的因素很多,美拉德反應(yīng)除了受到糖類和氨基酸的影響,還受到溫度、時間、pH、水分活度的影響,前者主要影響到產(chǎn)物種類,后者通常是反應(yīng)的動力學(xué)影響因素。1.2.1底物在美拉德反應(yīng)中,參與反應(yīng)的糖可以是雙糖、五碳糖和六碳糖?？捎玫碾p糖有乳糖和蔗糖;五碳糖有木糖、

6、核糖和阿拉伯糖;六碳糖有葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖等。反應(yīng)的速度為五碳糖>己醛糖>己酮糖>雙糖,開環(huán)的核糖比環(huán)狀的核糖反應(yīng)要快,因為開環(huán)核糖更利于Amadori產(chǎn)物形成。1.2.2溫度溫度不僅影響反應(yīng)的速度,而且影響反應(yīng)物的濃度和它們之間的相互作用。Chen等研究發(fā)現(xiàn),溫度為45℃時,葡萄糖反應(yīng)的速度比半乳糖要快,產(chǎn)生的褐色物質(zhì)要多,但是在60℃時,兩者的情況相反[3]。1.2.3pH和水分活度實驗室模式化的美拉德反應(yīng)通常在中性或弱堿性條件下進(jìn)行。通常情況下,隨著反應(yīng)的進(jìn)行pH會降低。初始pH值大于7時,反應(yīng)顏色物質(zhì)生成的很快;初始pH

7、低于7時,吡嗪類物質(zhì)難于形成;初始pH低于2時,是強(qiáng)酸溶液,氨基處于質(zhì)子化狀態(tài),使N-糖基化合物(葡基胺)難以形成,從而使反應(yīng)難以進(jìn)行下去;初始pH大于8時,反應(yīng)速度難于控制。水分含量在10%～15%的時候,反應(yīng)容易發(fā)生,完全干燥的食品難以發(fā)生Maillard反應(yīng)。若用Maillard反應(yīng)制備肉類香精,水分活度在0.65～0.75最適宜,水分活度小于0.30或大于0.75反應(yīng)很慢。1.2.4緩沖溶液Leonard研究發(fā)現(xiàn),在檸檬酸緩沖溶液中,甘氨酸沒有損耗,也沒有色素物質(zhì)的形成,但是在磷酸鹽緩沖溶液中,隨著緩沖液濃度的增加,甘氨酸減少,色

8、素增多。這可能是因為磷酸鹽影響醛糖的穩(wěn)定性,所以它的存在會加速Maillard反應(yīng)進(jìn)行。pH=8時,磷酸鹽緩沖溶液體系下的Maillard反應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于非緩沖液體系下的反應(yīng)速度。1.2.5輻