美拉德反应及其在食品工业中的应用详解.ppt

美拉德反应及其在食品工业中的应用 一、美拉德反应（Maillard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、聚合而最终生成类黑精的反应。 它可以在醛、酮、还原糖及脂肪氧化生成的羰基化合物等，与胺、氨基酸、肽、蛋白质甚至氨之间发生反应。 还原糖和氨基化合物是参加美拉德反应的主要成分 根据保健食品行业的产品特点举例如下： 还原糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖等。 非还原糖有蔗糖、淀粉、纤维素等，但它们都可以通过水解生成相应的还原性单糖。 氨基化合物有：氨基酸、肽、蛋白质 氨基葡萄糖、甲壳素、硫酸软骨素、透明质酸、花青素、芦荟苷、人参皂苷、黄酮类、抗坏血酸与氨基化合物可发生此反应 图1 美拉德反应过程 二、影响 Maillard反应的因素 Maillard反应机制相当复杂, 不仅与参加反应的羰基化合 物及氨基化合物有关，而且还与温度、氧气、水分、金属离 子等外界因子有关。 了解这些因素对Maillard反应的影响，有助于我们控制食 品褐变,，对食品工业具有重大的现实意义。 1. 糖 从发生Maillard反应速度上看, 糖的结构和种类不同导致反应发生的速度也不同。一般而言: 醛酮，尤其是α、β不饱和醛及α-双羰基化合物 五碳糖 六碳糖 双糖 还原糖含量和褐变速度成正比关系 氨基化合物 胺 氨基酸 蛋白质 碱性氨基酸 酸性氨基酸 温度 温度相差10℃，褐变速度就可相差3～5倍。 温度 30℃，褐变速度较快； 温度 ﹤20℃， 褐变速度较慢。 4. pH pH 3～9范围内, 随着pH上升, 褐变反应速度上升； pH ≤ 3时, 褐变反应程度较轻微，反应速率降低。因为在酸性条件下, N-葡萄糖胺容易被水解, 而N-葡萄糖胺是Maillard特征风味形成的前体物质。 5. 水分含量 一般要求食品水分含量在 10 % 以上, 通常为 15 % 为好。 水分含量在10 % ~ 25 % ， Maillard反应速度随水分的增加有上升趋势。 完全干燥的情况下, 褐变难以进行。 6. 金属离子和O2 铜与铁可促进褐变反应, 其中Fe3+的催化能力要大于Fe2+ O2 的存在能加速褐变的进行 三、Maillard反应控制方法 使用不易褐变的原料 降低温度 降低 pH值 调节水分活度 隔离空气 钙镁离子则对反应有一定的抑制作用 褐变抑制剂 1. 亚硫酸盐是使用最为广泛且有效的Maillard反应褐变抑制剂。主要有: 亚硫酸钠 、亚硫酸氢钠 、焦亚硫酸等。 ⑴ 亚硫酸根先与羰基结合, 然后再与氨基化合物缩合, 缩合物不能进一步形成 N - 葡萄糖胺, 从而阻遏了反应的进行。 ⑵ 亚硫酸盐能产生还原作用, 阻止或减轻某些中间反应, 从而避免或减少了色素的合成。 ⑶ 亚硫酸盐还能消耗 O2 和降低 pH 值。 Maillard反应形成的产物结构中有相当部分均具有共轭双键结构, 氧化剂能破坏羰基化合物及中间产物的双键结构, 使色素分子破坏成分子量低, 双键含量低的物质。改变了生色基团的结构, 减少生色基团的存在数量, 从而减轻了食品褐变程度。目前常用的氧化剂有: NaClO 、H2O2、 O3 等 2. 使用氧化剂 四、美拉德反应在食品工业上的应用 Maillard反应与食品色泽 Maillard反应赋予食品一定的深颜色, 比如面包、咖啡、红茶、啤酒、糕点、酱油, 对于这些食品颜色的产生都是我们期望得到的。但有时Maillard反应的发生又是我们不期望的, 比如乳品加工过程中, 如果杀菌温度控制的不好, 乳中的乳糖和酪蛋白发生Maillard反应会使乳呈现褐色, 影响了乳品的品质。 2. Maillard反应与食品风味 通过控制原材料、温度及加工方法, 可制备各种不同风味 、香味的物质, 比如: 核糖分别与半胱氨酸及谷胱甘肽反应后，会分别产生烤猪肉香味和烤牛肉香味。 相同的反应物在不同的温度下反应后, 产生的风味也不一样，比如等量葡萄糖与氨基酸混合物在不同加热温度下产生的香气也不相同。 等量葡萄糖与氨基酸混合物加热产生的香气 Maillard反应对食品营养的影响包括降低蛋白质的营养 质量、蛋白质改性以及抑制胰蛋白酶活性等。 对于粮食制品， Maillard反应无疑会使其蛋白质的生物价更低。这是因为高温会使蛋白质的PER值降低。加热还影响胱氨酸、色氨酸、精氨酸的利用率。 3. Maillard反应与食品营养