
美拉德反应亦称非酶棕色化反应,是广泛存在于食品工业的一种非酶褐变。是羰基化合物(还原糖类)和氨基化合物(氨基酸和蛋白质)间的反应,经过复杂的历程最终生成棕色甚至是黑色的大分子物质类黑精或称拟黑素,故又称羰氨反应(1912年法国化学家L.C.Maillard提出)。
中文名:美拉德反应
外文名:Maillard reaction
别名:非酶棕色化反应、羰胺反应
提出者:法国化学家L.C.Maillard
应用:食品工业、中药炮制、烟草研制等
影响因素:底物,温度,反应时间,pH值等

简介
美拉德反应指的是含游离氨基的化合物和还原糖或羰基化合物在常温或加热时发生的聚合、缩合等反应,经过复杂的过程,最终生成棕色甚至是棕黑色的大分子物质类黑精或称拟黑素,所以又被称为羰胺反应。
除产生类黑精外,反应还会生成还原酮、醛和杂环化合物,这些物质是食品色泽和风味的主要来源。几乎所有含有羰基和氨基食品在加热条件下均能产生Maillard反应。Maillard反应能赋予食品独特的风味和色泽,所以,Maillard反应成为食品研究的热点,与现代食品工业密不可分的一项技术,在食品烘焙、咖啡加工、肉类加工、香精生产、制酒酿造等领域广泛应用。
早在1908年,A.R.Ling曾发现甘氨酸和葡萄糖混合液共热时会形成褐色的类黑精,并可以闻到香气。1912年,法国科学家美拉德(1878~1936,L.C.Maillard)对该现象进行了报道。
1953年,霍奇(J.E.Hodge)等人经总结归纳,把氨基化合物(如蛋白质、肽、胺、氨和氨基酸)和羰基化合物(如还原糖、脂质、醛、酮、多酚、抗坏血酸以及类固醇等)之间的一类复杂化学反应正式命名为Maillard反应(Maillard Reaction)或羰-氨反应(Amino-carbonyl Reaction)。因其最终产物主要是棕色的类黑素,且无需酶的参与所以亦被称为类黑素反应(Melanoidin Reaction)或非酶褐变反应(Non-enzymatic Browning Reaction)。同年,Hodge提出了Maillard反应模拟体系及其反应历程框架,成为Maillard反应发展史中的一个重要里程碑。1995年,Tressl等人进一步发展和修订了Hodge的理论。随后,Hodge等人对Maillard反应原理作了论述,提出了较完整Maillard反应原理。
自20世纪50年代后Maillard反应一直备受关注,60年代的研究集中在对其挥发性化合物的分离与鉴定。70年代和80年代初,Maillard反应的研究重点聚焦于模拟反应系统、反应条件以及生成的风味化合物的分析研究。近年来,Maillard反应在中药现代化和疾病生理等研究中成为新的研究热点。Maillard反应自发现以来,在食品学、营养学、香料化学、毒理学以及中药学研究中成为经久不衰的研究课题。目前,美拉德反应产物的生理活性和保健功能也引起了世界各国的高度重视,越来越多的研究结果显示出美拉德反应与人类自身的生命活动密切相关。有关美拉德反应的研究非常活跃,自1979年第1次美拉德反应国际大会以来,由国际美拉德协会(International Maillard Reaction Society)组织的系列会议已经开过10次,会议吸引了众多的化学、生物学和医学界的研究者参加。
美拉德反应机理
美拉德反应按其本质而言是氨羰间的加缩反应,它可以在醛、酮、还原糖及脂肪氧化生成的羰基化合物与胺、氨基酸、肽、蛋白质甚至氨之间发生反应,热反应和长时间储藏都可以促使Maillard反应形成。其化学过程十分复杂。目前对该反应产生低分子和中分子的反应机理比较清楚,而对产生的高分子聚合物的机理仍不能满意的解释。食品化学家Hodge认为美拉德反应过程可以分为初期、中期和末期,每一阶段又可细分为若干反应。
初级反应
氨基化合物中游离氨基酸与羰基化合物的游离羧基缩合形成亚胺衍生物,该产物不稳定,随即环化成N -葡萄糖基胺。N-葡萄糖基胺在酸的催化下经Amadori分子重排生成有反应活性的1-氨基-1-脱氧-2 -酮糖,即单果糖胺。此外,酮糖还可与氨基化合物生成酮糖基胺,而酮糖基胺可以经过Heyenes分子重排异构成2 -氨基-2- 脱氧葡萄糖。Maillard初级反应产物不会引起食品色泽和香味的变化,但其产物是不挥发性香味物质的前体成分。
中级阶段
在此阶段Amadori化合物通过3条不同的反应路线:一是在酸性(pH小于或等于7) 条件下进行1,2-烯醇化反应,经过1,2-烯胺醇、3-脱氧-1,2-二羰基化合物,最终生成羰基甲基呋喃醛或呋喃醛;二是碱性条件下进行 2,3-烯醇化反应,产生还原酮类及脱氢还原酮类;三是继续进行裂解反应形成含羰基或二羰基化合物,或与氨基进一步氧化降解,在Strecker降解中,α-氨基酸与α-二羰基化合物反应,失去一分子CO2降解成为少一个碳原子的醛类及烯醇胺,各种特殊醛类是造成食品不同香气的因素之一。
最终阶段
该阶段主要为醛类和胺类在低温下聚合成为高分子的类黑精或称类黑素。此阶段反应相当复杂,其反应机制尚不清楚。除类黑精外,还会生成一系列美拉德反应的中间体还原酮、醛类及挥发性杂环化合物。主要有Strecker降解产物氨基酮,而氨基酮经异构为烯胺醇则再经环化形成吡嗪类化合物。