美拉德反應(yīng)

食品在油炸、焙烤、烘焙等加工或貯藏過程中，還原糖（主要是D-葡萄糖）同游離氨基酸或蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基的游離氨基所發(fā)生的羰氨反應(yīng)。又稱美拉德褐變。

美拉德反應(yīng)可產(chǎn)生多種化合物，其中部分為風(fēng)味物質(zhì)、香氣以及暗色的高聚物。這些風(fēng)味與顏色，其中有些是期望的，有些是不期望的。美拉德反應(yīng)可能使?fàn)I養(yǎng)損失，甚至產(chǎn)生有毒的和致突變的化合物。

反應(yīng)機(jī)理

美拉德反應(yīng)包括許多反應(yīng)，尚未充分了解。美拉德反應(yīng)主要包含3個步驟：①氨基化合物與還原糖反應(yīng)生成葡基胺，隨后發(fā)生阿馬道里重排（Amadori重排）。②中間產(chǎn)物的脫水、糖基裂解和產(chǎn)物的斯特雷克降解（Strecker降解）反應(yīng)。③中間產(chǎn)物反應(yīng)形成雜環(huán)風(fēng)味化合物，即與褐變產(chǎn)物特征風(fēng)味相關(guān)的大分子褐色素。 美拉德反應(yīng)由非質(zhì)子化的氨基與還原糖的羰基發(fā)生縮合反應(yīng)開始。縮合反應(yīng)產(chǎn)物接著脫水生成亞胺或希夫堿（或甲亞胺）。希夫堿經(jīng)Amadori重排，如采用D-葡萄糖可以得到1-氨基-1-脫氧-D-果糖的衍生物，此物質(zhì)也稱為Amadori產(chǎn)物，是美拉德反應(yīng)的早期中間體。Amadori產(chǎn)物以4種不同的中間體為起始反應(yīng)物，分別進(jìn)行4種不同途徑的轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生一種中間體和產(chǎn)物的復(fù)雜混合物。通過分子的重排和縮合，4種中間體中的3種是1-、3-和4-脫氧二羧基化合物，通常也被稱為1-、3-和4-脫氧鄰?fù)┨?。鄰?fù)┨穷愑袝r會如醛類、酮類一樣形成環(huán)式。其也會發(fā)生脫水反應(yīng)，尤其是在高溫下。在pH≤5條件下反應(yīng)將繼續(xù)，得到脫水的中間化合物，最終從己糖得到呋喃衍生物5-羥甲基-2-糖醛，通常稱為羥甲基糖醛（HMF）；從戊糖則可得到糠醛。在pH＞5條件下，此活性環(huán)狀化合物（HMF、糠醛和其他）和含有氨基的化合物聚合成終產(chǎn)物。含有黑色素的這些聚合物的顏色從褐色到黑色深淺不一，分子質(zhì)量、氮含量和溶解性均不同。不同顏色的產(chǎn)物統(tǒng)稱為黑色素，其中間體和縮合反應(yīng)有所不同。有些含有N，有些只含有C、H和O原子。所有黑色素均含有芳香環(huán)和共軛雙鍵。 美拉德褐變反應(yīng)還可產(chǎn)生一些改性蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的改性由蛋白質(zhì)與含羰基化合物（如還原糖、鄰?fù)┨?、糠醛?-羥甲基糠醛及吡咯衍生物）反應(yīng)導(dǎo)致，L-賴氨酸和L-精氨酸的側(cè)鏈容易發(fā)生此類反應(yīng)。如蛋白質(zhì)分子中L-賴氨酸的ε-氨基通過Amadori重排，使L-賴氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)镹-呋喃果糖基-賴氨酸。進(jìn)一步反應(yīng)使呋喃環(huán)和吡咯環(huán)形成呋喃果糖基團(tuán)并與蛋白質(zhì)分子相連接。這些反應(yīng)將造成氨基酸的損失。由于L-賴氨酸是一種必需氨基酸，通過這一途徑造成的降解將影響食品的營養(yǎng)價值。在烘焙和烤制類食品中賴氨酸和精氨酸通常損失15%～40%。