美拉德反應及其對食品加工過程的影響論文
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美拉德反應是由法國化學家在1912年發現的，JohnHodge等在1953年時將其命名為美拉德反應。美拉德反應也被叫做羰胺反應，其定義為：還原糖或者是羰基化合物在常溫或者加熱時與含游離氨基的化合物發生縮合、聚合等化學反應，反應物和中間產物經過一系列復雜的化學變化，最終生成棕褐色的大分子物質——擬黑素（類黑素）。美拉德反應除了生成擬黑素之外，其還有醛、酮、雜環化合物生成，這些化合物為食品增加了色澤和風味。
一、美拉德反應
對于美拉德反應的相關研究已經達到了一個相對成熟的階段，美拉德反應也成為了現代食品加工過程中應用最為頻繁的技術之一。Hodge在1953年首次提出了美拉德反應的流程圖，其對美拉德反應的過程進行系統性地闡述。依據現代化學觀點，美拉德反應主要可以分為三個階段，其分別為起始階段、中間過程、最終階段。
1、起始階段。美拉德反應的起始階段涉及到化學分子或基團的縮合、環化、取代重排等歷程。首先，氨基化合物和醛糖縮合成為席夫堿，席夫堿不穩定，其環化生成N-取代醛糖基胺，該化合物又經過重排（Amadori方式）生成Amadori化合物。
2、中間過程。美拉德反應的中間階段為起始階段產物Amadori化合物以三種不同形式的分解過程，其分別為：堿性條件下的2，3-烯醇化反應，產物包括了脫氫還原酮類和還原酮類化合物；酸性條件下的1，2-位烯醇化反應，產物包括了含呋喃環的醛類化合物和羥甲基呋喃醛；堿性產物和酸性產物繼續發生裂解，生成羰基（單羰基或雙羰基）化合物，除此之外，堿性產物和酸性產物也可以發生Strecker分解，與氨基共同作用生成Strecker醛類化合物。
3、最終階段。最終階段是美拉德反應生成擬黑素的過程，其主要為低溫下胺類和醛類的聚合反應，該反應過程較為復雜，目前尚未完全明確該過程的反應機理。胺類和醛類除了聚合生成高分子以外，其還產生美拉德反應的中間體雜環化合物（具有揮發性）、醛類化合物、還原酮等。
二、美拉德反應對于食品加工過程的影響
美拉德反應的發現與應用對現代食品加工及貯藏過程有著深刻的影響，至今其仍作為一項食品加工技術被廣泛應用于食品加工過程中。美拉德反應的反應產物是影響食品口味、色澤、安全、營養等功能性質的主要因素，對于傳統烤制食品（北京烤鴨、烤乳豬）、油炸食品（油炸肉卷、炸帶魚）影響尤甚。從營養學的角度分析，美拉德反應對于食品加工過程并非是有利無害的，美拉德反應的反應底物為蛋白質和糖類，蛋白質和糖類是人體所必須攝取的營養成分，食品加工過程中的美拉德反應無疑在一定程度導致了這些影響成分的流失；對于那些食品中含有的人體所不能合成的氨基酸，美拉德反應有可能導致其遭到破壞，進而導致食品的營養價值下降。因此，需要辯證地看待美拉德反應對于食品加工過程的影響。在實際的食品加工過程中，應當合理控制美拉德反應，通過美拉德反應增加食品的色澤、風味和安全性，同時最大程度地保留住食品中的營養成分。
1、對食品風味的影響。美拉德反應對于食品的風味有著重要的影響，例如，享譽全國的名菜“全聚德北京烤鴨”在其放入烤爐進行烤制之前，其會在烤鴨外層涂上一層秘制調料，調料中含有糖和香料物質。在烤制的過程中，調料中的各種化學物質發生相互作用（主要為熱降解、美拉德反應、產物的二次和三次反應等），這是“全聚德北京烤鴨”具有獨特風味的重要原因。美拉德反應能夠產生一些影響食品風味的物質，其主要有含硫雜環，如噻吩類、噻唑類；含氮雜環，如吡嗪類；含氧雜環，如呋喃類，此外，還存在著一些硫化氫和氨類物質。并非所有的物質都能夠使食品增加風味（吡嗪類、硫化氫、氨類），這些是在食品加工過程中需要避免的。例如，在烤制面包時，美拉德反應生成的麥芽酚能夠使面包具有特殊的香味，而生成的吡嗪類物質或醛類物質則會使得面包有糊味。
2、對食品色澤的影響。美拉德反應經過的一些列復雜的化學變化，其所產生的一系列化合物能夠賦予食品不同的色澤。美拉德反應中的溫度、反應途徑等因素發生變化，能夠使得食品依次呈現出淺黃色、金黃色、褐色、棕色直至棕黑色的色澤變化。例如，金黃色面包、紅褐色紅燒肉、紅茶等，這些食品所呈現出的顏色很大程度上與美拉德反應有關。對于食品加工過程而言，其需要控制好美拉德反應的影響因素（原料用量、溫度、加工途徑），例如，醬油加工過程中，應當控制好溫度，防止因為溫度過高而導致醬油顏色加深；面包烤制過程中，需要氨基酸和還原糖的用量以及烤制溫度，防止其過度反應而導致面包呈焦黑色。
3、對食品營養的影響。上文已經提到，美拉德反應的底物多是糖和氨基酸，這些營養物質會隨著反應的進行被轉化為其他物質，進而造成食品中營養流失的問題�？茖W研究表明，糖類在和許多氨基酸作用時，容易使氨基酸失去其原有功能，例如，蘇氨酸、賴氨酸、亮氨酸、色氨酸，在與糖類進行美拉德反應時，賴氨酸最易損失。賴氨酸對于人體具有重要的生理意義：其是人體合成各種蛋白質的重要前提。乳制品加工過程中最易受到美拉德反應的影響而導致食品營養降低，而低乳糖食品由于其乳糖含量較低，能夠減少美拉德反應的發生，從而最大程度地保留了食品中的`營養成分。值得注意的是，美拉德反應也能夠降低食品中礦物質的生物活性，原因是美拉德反應的產物（MRPs）與食品中的礦物質發生螯合反應形成了難溶化合物。
4、對食品安全性的影響。美拉德反應會生成一系列的中間產物，這些中間產物對食品安全性有著不可忽視的影響。這美拉德反應的部分中間產物對食品的色澤和香味等功能特性做出了一定的貢獻，但是另一些中間產物，如醛類化合物、雜環胺類化合物等則帶來了食品安全隱患。美拉德反應所生成的中間產物具有不穩定性，目前對于糖類和氨基酸反應的中間產物是否存在安全問題尚不清楚；但美拉德反應所產生的丙烯酰胺是公認的致癌物質（有神經毒性）。土豆富含還原糖和天冬氨酸，其在加熱（120℃以上）的條件下容易產生丙烯酰胺，但世界衛生組織目前還沒有給出明確的丙烯酰胺致癌濃度。
三、結語
美拉德反應是一系列復雜的化學變化過程，美拉德反應的產物對于食品加工過程有著重要影響。在實際的食品加工過程中，應當合理控制美拉德反應，趨利避害，提高食品的功能特性。
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