美拉德反应课件.ppt

1、L/O/G/O美美 拉拉 德德 反反 应应美拉德反应概述及产物美拉德反应概述及产物美拉德反应反应机理美拉德反应反应机理美拉德反应的影响因素美拉德反应的影响因素美拉德反应的应用及产生的问题美拉德反应的应用及产生的问题4123目录目录1 美拉德反应概述及产物介绍美拉德反应概述及产物介绍1.1 概述概述 美拉德反应又称羰氨反应, 指含有氨基的化合物和含有羰基的化合物之间经缩合、聚合而生成类黑精的反应。此反应最初是由法国化学家美拉德于1912年在将甘氨酸与葡萄糖混合共热时发现的, 故称为美拉德反应。由于产物是棕色的, 也被称为褐变反应。 几十年来美拉德反应在食品化学、食品工艺学、营养学、烟草化学、香味

2、化学、添加剂化学等研究领域得到重视和发展。美拉德反应化学过程十分复杂，至今，人们只是对该反应产生低分子和中分子的化学过程比较清楚，而对该反应产生的高分子聚合物的研究尚属空白。 1 美拉德反应概述及产物介绍美拉德反应概述及产物介绍1.2 美拉德反应产物美拉德反应产物 反应物反应物：羰基化合物包括醛、酮、还原糖, 氨基化合物包括氨基酸、蛋白质、胺、肽。终产物终产物：类黑精和一些非挥发性化合物，同时还会产生超过3500种挥发性化合物，这些化合物具有很低的感官阈值，因此它们对形成食品风味相当重要。反应的结果：反应的结果：使食品颜色加深并赋予食品一定的风味, 如: 面包外皮的金黄色、红烧肉的褐色以及它们

3、浓郁的香味。但是在反应过程也会使食品中的蛋白质和氨基酸大量损失, 如果控制不当也可能产生有毒有害物质。1 美拉德反应概述及产物介绍美拉德反应概述及产物介绍 虽然这些挥发性化合物只占最终反应物的一小部分，但它们却是食品风味的主要贡献者。初期阶段初期阶段风味前体物的形成风味前体物的形成末期阶段末期阶段蛋白黑素的形成蛋白黑素的形成中期阶段中期阶段风味物质的形成风味物质的形成初期阶段（初期阶段（the early stage）还原糖的羰基和氨基酸的自由氨基 ( - NH2)缩合生成希夫碱 ( Schiff s base),该物质不稳定即刻环化 成 N-葡萄糖基胺。在酸的催化下经Amadori重排和He

4、ynes重排作用形成反应活性的酮糖基胺。这一阶段基本阶段基本形成上无色素或风味物质形成。中期阶段中期阶段Strecher降解降解pH 7一: 发生2, 3-烯醇化形成还原酮和二羰基化合物; 二:发生裂解反应生成二乙酰、乙酸、丙酮醛等高活性中间体。还原酮可进一步还原酮可进一步脱水并与胺类物脱水并与胺类物质缩合生成类黑质缩合生成类黑素；氨基酸在二素；氨基酸在二羰基化合物存在羰基化合物存在下可发生脱羧、下可发生脱羧、脱氨作用成为少脱氨作用成为少 1个碳的醛个碳的醛, 氨基氨基则转移到二羰基则转移到二羰基化合物上形成化合物上形成 -氨基酮。氨基酮。果糖基胺进行 1, 2-烯醇化反应,脱水生成羟甲基糠醛

5、 (糖醛的schiff碱)StrecherStrecher降解反应。降解反应。末期阶段末期阶段 醛类物质与氨基化合物反应或吡咯、呋喃类的缩聚和 Heynes反应生成高分子量的褐色色素类黑素 (Melanoidins)或将导致蛋白质的交联。Maillard反应物反应物温度温度PH水分活度水分活度影响因素影响因素金属离子金属离子亚硫酸盐亚硫酸盐: （一）羰基化合物的影响（一）羰基化合物的影响 褐变速度最快的是像2-己烯酮CH3(CH2)2CH=CHCH0之类的、不饱和醛，其次是-双羰基化合物，酮的褐变速最慢。 还原糖的美拉德反应速度：戊糖己糖双糖，醛糖酮糖； 五碳糖中，核糖阿拉伯糖木糖； 六碳糖中

6、：半乳糖甘露糖葡萄糖果糖； 双糖中：乳糖蔗糖麦芽糖海藻糖； 五碳糖的褐变速度大约是六碳糖的10倍（二）氨基化合物的影响（二）氨基化合物的影响 氨基酸、肽类、蛋白质、胺类均与褐变有关。 氨基化合物的美拉德反应速度：一般胺类氨基酸、肽蛋白质。 碱性氨基酸末端的氨基易褐变，如赖氨酸、精氨酸、组氨酸。（三）pH的影响。美拉德反应在酸、碱环境中均可发生，但在pH=3以上时，其反应速度随pH的升高而加快，pH=8左右，褐变最快。（四）水分的影响。水分在10%15%时，褐变易进行。干燥食品褐变受到抑制。（五）温度的影响（五）温度的影响 美拉德反应受温度的影响最大，温度相差10，褐变速度相差35倍。一般在30

7、以上褐变较快，而20以下则进行较慢。 例如酱油酿造时，提高发酵速度，酱油颜色也加深，温度每提高5，着色度提高35.6%，这是由于发酵中羰氨反应随着温度的升高而加快。如果是不需要褐变的食品，在加工处理时应尽量避免高温长时间处理，且贮存时以低温为宜。 （六）金属离子的影响（六）金属离子的影响u 由于铁和铜催化还原酮类的氧化，所以促进褐变，Fe3+比Fe2+更为有效，故在食品加工处理过程中避免这些金属离子的混入是非常重要的，而Na+对褐变没有什么影响。钙可同氨基酸结合生成不溶性化合物而抑制褐变。（七）亚硫酸盐的影响（七）亚硫酸盐的影响 亚硫酸盐或酸式亚硫酸盐可以抑制美拉德反应。在美拉德反应还没发生之

8、前，如果加入亚硫酸盐，亚硫酸根可以与醛形成加成化合物，这个产物可以与R-NH2缩合，其缩合产物不能再进一步生成薛夫碱和N-葡萄糖基胺，因此亚硫酸盐可以抑制美拉德反应。美拉德反应与食品工业美拉德反应与食品工业 美拉德反应在我们日常生活中经常存在，通过美拉德反应可以产生许多风味和颜色，其中有些是期望的，有些是不期望的。 比如在合成热反应型肉类香精或面包的生产中要充分利用美拉德反应，在焦糖糖果的生产中要有程度地控制美拉德反应，而在果蔬饮料生产中则应避免美拉德反应。Maillard反应与色泽反应与色泽 乳及乳制品在加工中由于酪蛋白末端氨基酸赖氨酸的氨基与乳糖(或者其它还原糖)生长葡萄糖胺，然后Amad

9、ori重排、裂解、脱水等过程生成棕褐色物质。这类褐变是人们不希望出现的 面包生产过程中上色工序色泽变化主要是含有氨基酸与糖类，使面包表面形成金黄色。色泽深度与否与还原糖的浓度成一定比例，因此在生产过程中可以通过调节还原糖用量或增减氨基酸来控制面包表面的色泽。Maillard反应与香味反应与香味食品香味的来源食品香味的来源 一是食品本身固有的香味，如葱蒜、芜荽本身就有一种特有的香味。 二是食品原料在加工过程中由于酶促反应形成的风味。 三是食品在蒸煮、焙烤及油炸过程中产生的食品香味，也即食品经过了热分解、氧化、重排或降解形成的香味前体，然后形成特殊的食品风味。如爆米花、烤面包、烤肉等食品所形成的香

10、味。这类香味的形成机理就是Maillard反应产物的积累。 在熟肉类加工行业，为了获得更好的风味和口感，往往需要添加各种肉类香精，如牛肉香精、猪肉香精、鸡肉香精等。 酱香型白酒香味物质的产生、风格的形成，也是美拉德反应的结果”（美拉德反应所产生的糠醛类，醛酮类，二羰基化合物，吡喃类以及吡嗪类化合物，对酱香酒风格的形成起着决定性作用） 食品营养的影响食品营养的影响营养成分的流失。许多氨基酸都易与糖类发生美拉德反应而失去其功能，如精氨酸、色氨酸、组氨酸、苏氨酸，赖氨酸。赖氨酸是人体必需的8种氨基酸之一，是人体合成各种蛋白质的重要前提，少了它，其他氨基酸就受到限制或得不到利用。矿物质元素的生物有效性

11、下降:美拉德反应产物(MRPs)易与矿物元素螫合生成难溶的复杂化合物。对食品安全性的影响对食品安全性的影响 美拉德反应产生了醛、杂环胺等有害的中间产物，这些成分对食品的安全构成极大的隐患。但由于美拉德反应的复杂性以及中间体的不稳定性，目前对食品中氨基酸和糖类美的美拉德反应产生的有害物质研究还不太清楚。 丙烯酰胺是目前被公认的由美拉德反应产生的致癌物质，能够引起神经损伤。 众所周知，土豆含有大量的天冬氨酸和还原糖，在加热的情况下会发生美拉德反应，从而产生丙烯酰胺(图2)，在对瑞典、英国等地食品样品中丙烯酰胺含量的调奋结果中显示，以土豆、谷类为原料经加热得到的食品中都含有大量的丙烯酰胺(表1)对食品安全性的影响对食品安全性的影响 此外，美拉德反应终期多发生蛋白质的交联，生成糖基化最终产物(AGEs)，现在的研究表明，AGEs和阿兹海默症相关， 当健康的个体食用含有大量AGEs的食物后，其血液和尿液中的AGEs含量升高，将导致血脑屏障受阻，引发血管疾病。Every coin has two sidesL/O/G/OThank You!