梅拉德反应
美拉德反应
（英语：Maillard reaction），又称
梅纳反应
、
梅拉德反应
、
羰胺反应
，是广泛分布于
食品工业
的
非酶褐变
反应，指的是
食物
中的
还原糖
（
碳水化合物
）与
氨基酸
／
蛋白质
在常温或加热时发生的一系列复杂反应，其结果是生成了棕黑色的大分子物质
类黑精
或称
拟黑素
。除产生类黑精外，反应过程中还会产生成百上千个有不同气味的中间体分子，包括还原
酮
、
醛
和
杂环化合物
，这些物质为食品提供了宜人可口的风味和诱人的色泽。它以法国化学家
路易斯·卡米拉·美拉德
（英语：
Louis Camille Maillard
）命名，他在1912年首次描述它，同时试图重现生物
蛋白质合成
[1]
[2]
。 “梅纳反应”的产物中，包含颜色的变黄变深变黑、香气的产生、以及味道上的转变，例如甜味的产生。
由于美拉德反应，大多数
面包
的结皮都是金棕色的，如这种
布莉欧（甜点包）
。 该反应是一种非酶促褐变的形式，其通常快速从约140℃至170℃（280°F至340°F）中进行。在较高的温度下，
焦糖化
（英语：
Caramelization
）和随后的
裂解
变得更加明显。在此过程中，产生了数百种不同的风味化合物。这些化合物又分解成形成更多新的风味化合物等等。每种类型的食物都具有在美拉德反应期间形成的非常独特的风味化合物。 风味科学家多年来一直使用这些相同的化合物来制造人造风味。然而，在另一方面，高温亦有利于一种称为
丙烯酰胺
的
致癌物
形成，影响健康,但是仍未有充分证据显示丙烯酰胺对人类为致癌物
[3]
。
1912年时，美拉德将氨基酸和糖类水溶液混合加热后，溶液产生黄棕色的发现讲给法国科学院的其他科学家听，但当时在座者中几乎没有人能意识到这个反应背后的潜在意义。在1913年，美拉德发表了一篇论文，以解释当氨基酸在高温下与糖反应时会发生什么
[1]
。1953年，化学家约翰·霍奇（John E. Hodge）在
美国农业部
位于
伊利诺伊州
皮奥里亚市的实验室工作，出版了一篇论文，将这个反应正式命名为美拉德反应，为美拉德反应建立了一个反应机制
[4]
[5]
。时至今日，美拉德反应已经成为与现代食品工业密不可分的一项技术，在肉类加工、食品储藏、香精生产、中药研究等领域处处可见。目前的研究也显示出其与机体的生理和病理过程密切相关。
美食与美拉德反应产品
编辑
6-Acetyl-2,3,4,5-tetrahydropyridine
2-Acetylpyrroline 美拉德反应负责食品中的许多颜色和口味： 各种肉类的变褐色，如牛排，烧烤
红烧肉的色香味
油炸洋葱中的褐色和
鲜味
咖啡烘焙
烘烤食品的黑皮如椒盐脆饼，百吉饼和烤面包片
炸薯条
和其他薯条的金棕色
麦芽
大麦，在麦芽威士忌或啤酒中发现
奶粉
或
炼乳
焦糖牛奶酱
黑蒜
巧克力
轻度烤花生
茶叶烘焙
6-乙酰基-2,3,4,5-四氢吡啶负责烘焙食品如面包，爆米花和玉米饼制品中存在的饼干或饼干样味道。 结构相关的化合物2-乙酰基-1-吡咯啉具有相似的气味，并且在不加热的情况下也天然存在，并且提供了各种各样的熟米饭和草本植物（
七叶兰
）的典型气味。 两种化合物的
气味检测阈值
（英语：
Odor detection threshold
）均低于0.06 ng / l。 反应过程
编辑
以下是Hodge提出的反应历程，也是目前使用最广的版本。
美拉德反应的过程。注释：
起始阶段——产物无色，不吸收紫外光(280nm)：
•
(A)：糖类与氨基化合物的缩合反应。
•
(B)：
Amadori重排
。
中间阶段——产物无色至黄色，强烈吸收紫外光：
•
(C)：糖类失水。
•
(D)：糖类裂解。
•
(E)：氨基酸降解（
Strecker降解
）。
最终阶段——产物有很深的颜色：
•
(F)：
羟醛缩合
。
•
(G)：醛类与氨基化合物的缩合反应以及含氮杂环化合物的生成。
此外还有：
•
(H)，是最近发现的由
N
-糖基胺发生自由基裂解直接生成裂解产物的一条途径。
用美拉德反应变褐的烤猪肉
烤过的香肠会变黑并散出香味，就是因为美拉德反应。
炸薯条
在高温下的制备可能导致
丙烯酰胺
的形成
[3]
。 第一步A是氨基化合物中的
氨基
的
亲核性
氮原子对糖
羰基
碳的进攻，加成为一个羟基胺（
N
-糖基胺）。这一步是可逆的，生成的羟基胺也可以作为胺进攻另一分子糖，生成二糖基胺。研究显示
N
-糖基胺在温热时可生成荧光的含氮化合物，该荧光含氮化合物又可很快与
甘氨酸
反应为类黑素，表明在
N
-糖基胺和类黑素很可能还有另一条捷径。这便是上图中路线H的来历。 第二步B是
N
-
糖基胺
在酸催化下异构为相应的1-氨基-1-脱氧-2-
酮糖
的
Amadori重排
反应，它是不可逆的，25 °C时便自发进行。机理中，糖基胺首先失水生成
席夫碱
（Schiff碱），即
亚胺
，然后氮被质子化，相邻的碳被去质子化，经
烯醇-酮互变异构
得到Amadori重排产物。
Amadori重排
Amadori重排产物可经如下几条主要的路线进行反应： pH小于或等于7时，利于1,2-烯醇化，经过1,2-烯胺醇、3-脱氧-1,2-二羰基化合物，最终生成
5-羟甲基糠醛
／
糠醛
和类黑素。
pH大于7且温度较低时，利于2,3-烯醇化，生成2,3-烯二醇、1-甲基-2,3-二羰基化合物（脱氢还原酮）、乙酰基烯二醇（
还原酮
）。脱氢还原酮易使氨基酸发生
脱羧
、
脱氨
反应形成
醛
和α-氨基酮类，即
Strecker降解
反应。
pH大于7且温度较高时，利于裂解，产生
丙酮醇
、
丙酮醛
和
丁二酮
等活性的中间体。
美拉德反应的中间阶段
最终阶段：此阶段相当复杂，其历程尚未完全清楚。大致是醛酮在胺催化下发生
羟醛缩合反应
生成不含氮的聚合物，以及醛类（尤其是α,β-不饱和醛）-胺类在低温下很快聚合或共聚为高分子的含氮
类黑素
（英语：
Melanoidin
）。脱氮聚合物也可以与胺类发生缩合、脱氢、重排、异构化等一系列反应生成类黑素。类黑素是棕黑色的固体，一般含氮3－4％，结构不明，且组成与原料和生成方式有很大关系。目前已知类黑素分子结构中含有不饱和的
咪唑
、
吡咯
、
吡啶
、
吡嗪
之类的杂环，以及一些完整的氨基酸残基等。 应用
编辑
天冬酰胺
（一种氨基酸）含量较高的土豆和谷类在与还原性糖（如土豆自身含有的大量
淀粉
）共同加热的情况下，会发生美拉德反应生成潜在的致癌物质
丙烯酰胺
，因此以土豆作原料经煎炸加热制得的
薯条
、
马铃薯片
等食物都含有较高含量的丙烯酰胺。由天冬酰胺生成丙烯酰胺的过程如下：
由天冬酰胺生成丙烯酰胺
因此，生产含淀粉食品的时候常会加入
天冬酰胺酶
水解天冬酰胺，以减少丙烯酰胺的产生。
蛋炒饭
也是一种美拉德反应，蛋液与米饭表面在加热时产生焦糖化反应，米粒会因结晶化而变得较硬且易粒粒分离。粒粒分明的炒饭就是经过上述原理制作而来，因此
没有必要使用冰箱冷藏煮熟的饭
。 传统中菜上，用糖腌肉类或先撒淀粉质在肉类才炒，也会把食材味道的精华锁住，炒出来的料理带焦香却不见烧焦的痕迹，看起来漂漂亮亮，且集色、香、味于一盘。 参见
编辑
糖化终产物
非酶褐变反应
：
美拉德反应
、
焦糖化
反应、
抗坏血酸
褐变。
参考的资料
编辑
^
1.0
1.1
Maillard, L. C.
Action des acides amines sur les sucres; formation de melanoidines par voie méthodique (Action of Amino Acids on Sugars. Formation of Melanoidins in a Methodical Way).
Compt. Rend.
1912,
154
: 66.
^
Chichester, C. O. (编). Advances in Food Research. Advances in Food and Nutrition Research
30
. Boston: Academic Press. 1986: 79.
ISBN 0-12-016430-2
.
^
3.0
3.1
Tareke, E.; Rydberg, P.; Karlsson, Patrik; Eriksson, Sune; Törnqvist, Margareta. Analysis of acrylamide, a carcinogen formed in heated foodstuffs. J. Agric. Food Chem. 2002,
50
(17): 4998–5006.
PMID 12166997
.
doi:10.1021/jf020302f
.
^
Hodge, J. E. Dehydrated Foods, Chemistry of Browning Reactions in Model Systems. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1953,
1
(15): 928–43.
doi:10.1021/jf60015a004
.
^
Everts, Sarah.
The Maillard Reaction Turns 100
. Chemical & Engineering News. October 1, 2012,
90
(40): 58–60 [2017-07-31]. （
原始内容
存档于2015-01-15）.
