影响美拉德反应的因素
美拉德反应概念
美拉德反应一、定义美拉德反应指的是含氨基的化合物和羰基化合物在常温或加热时发生的聚合、缩合等反应，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。
几乎所有含有羰基和氨基食品在加热条件下均能发生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，是一项与现代食品工业密不可分的技术。
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。
二、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。
三、影响因素Maillard反应机制相当复杂，不仅与参加反应的糖类的羰基化合物及氨基酸等氨基化合物种类有关，而且还与温度及反应时间、水分活度和pH、金属离子和化学试剂、辐照等外界因子有关。
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。
四、反应产物生物应用广泛应用于抗氧化作用、抗氧化作用、抗过敏作用、抗突变作用、保护心血管健康以及食品应用。
五、展望人们对美拉德反应已经有了较为深入的认识，但是其反应相当复杂，对其反应机理和各中间产物的了解还不太清楚。
而由于美拉德反应对食品、机体的生理和病理过程密切相关，越来越多的结果表明它作为与人类自身密切相关的课题具有重要的研究意义。
因此，需要在这个领域开展大量的研究，不断挖掘其潜能，以便于开拓其应用的领域。
食品中的美拉德反应及其影响
当pH<7时,果糖基胺进1, 2-烯醇化反应,脱水生成羟甲基糠醛( hydroxymethylfurfural HMF) ,HMF的积累与褐变速度密切相关。当pH≥7时存在两个反应: 一是发生2, 3-烯醇化形成还原酮( reductones)和二羰基化合物;二是发生裂解反应生成二乙酰、乙酸、丙酮醛等。这些产物都为高活性的中间体,还原酮可进一步脱水并与胺类物质缩合生成类黑素。氨基酸在二羰基化合物存在下可发生脱羧、脱氨作用成为少1个碳的醛,氨基则转移到二羰基化合物上形成α-氨基酮,该反应也称为斯特勒克(Strecher)降解反应。
Maillard反应的研究中,得到了较大水溶解性和较强抗氧化能力的反应产物。
3Ma illa rd反应对食品加工性能的影响
蛋白质与糖类物质通过Maillard反应的羰氨缩合作用,可对蛋白质的溶解性能、乳化性能和抗氧化性能产生一定的影响。
3.1溶解性
Chung等通过壳聚糖-多糖的Maillard反应来增加壳聚糖的水溶性,特别是在中性或碱性溶液中的溶解性能。且pH一定时,壳聚糖-葡萄糖胺衍生物的溶解性比酸溶性的壳聚糖更好。同时壳聚糖—葡萄糖胺尚具有较强的金属离子螯合性。赵希荣在利用壳聚糖作为氨基供应体与含醛基的葡萄糖间发生
2.1.2 氨基化合物 氨基酸的种类、结构不同会导致反应速度的很大差异,如氨基酸中的氨基在ε-位或末位比在α-位反应速度快 ,碱性氨基酸比酸性氨基酸的反应速度要快。
2.2 温度
Maillard反应受温度的影响很大, 温度每变化10℃,褐变速度便相差3～5倍;同时Yu-Ting等在ε-聚赖氨酸(ε-polylysine,ε-PL)-葡聚糖的反应中,发现在温度大于80℃时反应速度较快,小于60℃时反应速度较慢。
影响美拉德反应的因素
影响美拉德反应的因素：美拉德反应：（1）PH值对美拉德反应的影响：PH小于7时，美拉德反应不明显，即对美拉德反应的影响不明显,在酸性条件下，氨基处于质子化状态，由于受带正电荷原子的吸引，电子离开C，使12烯醇化较为容易，使得葡基胺不能形成，因此酸性条件不利于反应的继续进行：PH 大于7时，美拉德反应明显加快，当PH大于11时，美拉德反应颜色变化明显减弱，即PH 的变化对美拉德反应的影响明显减弱（2）温度对美拉德反应的影响：在相同的条件下，加热时间越长，美拉德反应颜色越深，温度越高，反应越快；低于80℃颜色反应不明显，温度每升高10℃，达到相同的吸光度所需的时间约减少2至3倍，高于100时反应速度明显加快。
(3)不同糖类及浓度对美拉德反应的影响：除蔗糖外，吸光度随糖浓度的增加而增加，糖浓度增加能促进美拉德反应，对于不同的糖，褐变速率为：木糖＞半乳糖＞葡萄糖＞果糖＞蔗糖，五碳糖褐变的速度是六碳糖的10倍，还原性单糖中五碳糖褐变排序为：核糖阿拉伯糖木糖。
六碳糖排序为：半乳糖甘露糖葡萄糖，还原性双糖分子量大，反应速率也慢，木糖是五碳糖相对于六碳糖来说，其碳链较短，碳架空间位阻小，故其活性较大。
葡萄糖属于醛糖，果糖属于酮糖，醛糖比酮糖更易于发生反应，是因为醛糖的末端基团空间位阻效应小，更易于与氨基酸发生反应，故葡萄糖更易发生美拉德反应(4)金属离子对美拉德反应的影响：金属离子对美拉德反应的影响很大程度上依赖于金属离子的类型，而且在反应的不同阶段其影响程度也不同，在有不同离子存在的情况下，美拉德反应中类黑素的凝聚受抑制，有实验结果表明：金属离子尤其是二价铁离子和二价铜离子存在的情况下，褐变趋于加快。
（5）水分活度对美拉德反应的影响：水分活度与美拉德反应有较大的关系，水分在百分之10到15时最容易发生褐变，一般情况下，褐变反应速度与基质浓度成正比，在完全无水的情况下，就几乎不发生褐变反应，这是因为氨基化合物和羧基化合物的分子完全无法运动的缘故，而在水分含量较高的情况下，反应基质浓度很低，美拉德反应也难于发生。
美拉德反应影响因素
美拉德反应影响因素
美拉德反应是一种原子核碎裂反应，其中一个原子核被另一个高速运动的粒子击中并裂变成两个或更多的片段，同时释放出大量的能量。
影响美拉德反应的因素包括：
1. 速度：打击原子核的粒子的速度越高，裂变的几率越大。
通过提高粒子速度，可以增加裂变反应的产生率。
2. 能量：裂变反应需要吸收能量才能克服核力的作用，因此打击粒子需要具有足够的能量来触发反应。
能量越高，裂变的几率越大。
3. 目标原子核的性质：不同的原子核具有不同的裂变截面，即碰撞它们时发生裂变的几率。
一些原子核对中子更易裂变，而其他对质子更易裂变。
4. 碰撞的角度：碰撞的角度对反应的效率有影响。
合适的碰撞角度可以最大限度地利用动能来触发裂变。
5. 密度：原子核的密度越高，粒子撞击原子核的机会越大，从而增加裂变的几率。
6. 反应堆的设计：反应堆的设计也会影响美拉德反应的效果。
合理的反应堆结构可以提高反应的速率和效率。
7. 物质的纯度：如果反应物中存在杂质，可能会影响反应的发生。
物质的纯度越高，反应的效果越好。
总之，美拉德反应是一个复杂的过程，受多种因素的影响。
通过优化这些因素，可以改善反应的效果。
影响美拉德反应的几种因素研究
到 25 ℃测定吸光度，室温分别放置 4 h 和 24 h，并测 定其相应吸光度。
进行。因此，在这样的条件下美拉德反应不显著。 (2)在碱性条件下，由于邻近 n 原子的影响，糖碱
1.3.3 赖氨酸与不同浓度和不同种类糖的反应 分别称取适量的赖氨酸和 5 种糖，用 pH＝10.0
基 C1 上电子密度增大，使 1,2-烯醇化转为困难，所以 在碱性介质中，一般进行 2,3-烯醇化。
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现代食品科技
Modern Food Science and Technology
2010, Vol.26, No.5
用棕色瓶置于暗处储存备用。吸取一定量的反应液于 具塞试管中，在温度为 100 ℃水浴中加热时间 1 h。 反应结束即用水冷却到 25 ℃测其吸光度。
增加，在 pH＝8.0 和 pH＝10.0 出现两个突变点，而 pH＝9.0~10.0 相对变化较小，pH＝11.0~12.0 趋于稳 定。pH 对美拉德反应的影响，其原因一般认为[7-9]：
复取平均值。
2 结果与讨论
图 2 温度和时间对美拉德反应的影响 Fig.2 Effect of temperature and time on Maillard reaction
2.1 不同 pH 对反应的影响
由图 2 可见，不同温度加热相同时间的吸光度不
由图 1 可见，美拉德反应在 pH 为 5.0~7.0 时，其 同。总体来说，吸光度随温度的升高而增加，随加热
的缓冲液分别定容至 0.1 mol来自L。取糖溶液 2 mL、4 mL、
6 mL、8 mL 分别加入 4 支试管中，再往每支试管中
加入 0.1 mol/L 的赖氨酸溶液 2 mL，最后加入一定量
缓冲溶液，使反应体系达到 10 mL，调 pH=10.0，将 试管置于 100 ℃水浴中加热，40 min 后取出，冷却到
扼要说明美拉德反应的基本反应物及影响其反应速度的因素
美拉德反应的基本反应物及影响其反应速度的因素概述美拉德反应是一种有机化学反应，常用于合成脂肪酸或脂肪酸甲酯。
该反应的基本反应物包括醛、亚硝基化合物和硫酸铵。
在反应过程中，亚硝基化合物与醛反应生成次磺酰亚胺中间体，然后将次磺酰亚胺继续转化为脂肪酸或脂肪酸甲酯。
基本反应物美拉德反应的基本反应物包括：1.醛：美拉德反应中常用的醛有甲醛、乙醛等。
醛是反应中的一个重要底物，它与亚硝基化合物反应后形成次磺酰亚胺中间体。
不同结构的醛会对反应速度产生影响，例如，芳香醛反应速度较慢，而脂肪醛反应速度较快。
2.亚硝基化合物：美拉德反应中常用的亚硝基化合物有亚硝酸钠、亚硝酸银等。
亚硝基化合物可与醛反应生成次磺酰亚胺中间体，从而催化反应进一步进行。
不同的亚硝基化合物对反应速度也有一定影响，例如，亚硝酸钠的反应速度较亚硝酸银快。
3.硫酸铵：硫酸铵是美拉德反应的促进剂，可提供硫酸根离子来催化反应。
硫酸铵的浓度和温度对反应速度有重要影响，浓度较高和适宜的温度可以加快反应速度。
影响反应速度的因素美拉德反应的速度可以受到以下因素的影响：1. 底物浓度底物浓度是美拉德反应速度的重要因素。
当底物浓度增加时，反应速率通常会增加。
这是因为增加底物浓度会提高反应物之间的碰撞频率，从而增加反应速率。
2. 温度温度会对美拉德反应速度产生直接影响。
一般来说，提高温度可以增加反应速率，这是因为高温下分子的热运动更加剧烈，碰撞也更加频繁，从而促进反应进行。
3. 催化剂添加适量的催化剂可以显著增加美拉德反应的速率。
在美拉德反应中，硫酸铵常用作催化剂。
催化剂可以降低反应的活化能，使反应更容易发生。
4. 溶剂溶剂可以对美拉德反应速度产生一定的影响。
某些溶剂可促进反应的进行，而其他溶剂可能会减慢反应速率。
选择合适的溶剂对反应的进行和速度有重要影响。
5. pH值酸碱性对美拉德反应速率也具有一定影响。
在一定范围内，更酸性的条件可以促进反应的进行，而碱性条件可能会减慢反应速率。
影响美拉德反应的因素
影响美拉德反应的因素：美拉德反应：（1）PH值对美拉德反应的影响：PH小于7时，美拉德反应不明显，即对美拉德反应的影响不明显,在酸性条件下，氨基处于质子化状态，由于受带正电荷原子的吸引，电子离开C，使12烯醇化较为容易，使得葡基胺不能形成，因此酸性条件不利于反应的继续进行：PH大于7时，美拉德反应明显加快，当PH大于11时，美拉德反应颜色变化明显减弱，即PH的变化对美拉德反应的影响明显减弱（2）温度对美拉德反应的影响：在相同的条件下，加热时间越长，美拉德反应颜色越深，温度越高，反应越快；低于80℃颜色反应不明显，温度每升高10℃，达到相同的吸光度所需的时间约减少2至3倍，高于100时反应速度明显加快。
(3)不同糖类及浓度对美拉德反应的影响：除蔗糖外，吸光度随糖浓度的增加而增加，糖浓度增加能促进美拉德反应，对于不同的糖，褐变速率为：木糖＞半乳糖＞葡萄糖＞果糖＞蔗糖，五碳糖褐变的速度是六碳糖的10倍，还原性单糖中五碳糖褐变排序为：核糖阿拉伯糖木糖。
六碳糖排序为：半乳糖甘露糖葡萄糖，还原性双糖分子量大，反应速率也慢，木糖是五碳糖相对于六碳糖来说，其碳链较短，碳架空间位阻小，故其活性较大。
葡萄糖属于醛糖，果糖属于酮糖，醛糖比酮糖更易于发生反应，是因为醛糖的末端基团空间位阻效应小，更易于与氨基酸发生反应，故葡萄糖更易发生美拉德反应(4)金属离子对美拉德反应的影响：金属离子对美拉德反应的影响很大程度上依赖于金属离子的类型，而且在反应的不同阶段其影响程度也不同，在有不同离子存在的情况下，美拉德反应中类黑素的凝聚受抑制，有实验结果表明：金属离子尤其是二价铁离子和二价铜离子存在的情况下，褐变趋于加快。
（5）水分活度对美拉德反应的影响：水分活度与美拉德反应有较大的关系，水分在百分之10到15时最容易发生褐变，一般情况下，褐变反应速度与基质浓度成正比，在完全无水的情况下，就几乎不发生褐变反应，这是因为氨基化合物和羧基化合物的分子完全无法运动的缘故，而在水分含量较高的情况下，反应基质浓度很低，美拉德反应也难于发生。
美拉德反应实验报告
实验报告一美拉德反应（羰氨反应）陈晓占 5048一、实验目的(1)了解和掌握Maillard反应基本原理和条件控制(2)掌握Maillard反应的测定原理、方法和步骤(3)体会实验条件的控制和改变对实验结果的影响二、实验原理在一定的条件下，还原糖与氨基可发生的一系列复杂的反应，最终生成多种类黑精色素——褐色的含氮色素，并产生一定的风味，这类反应统称为美拉德反应（也称羰氨反应）。
美拉德反应会对食品体系的色泽和风味产生较大影响。
反应过程包括还原糖与胺形成葡基胺、Amadori重排（醛糖）或Heyns重排（酮糖)、经HMF，最后生成深色物质三个阶段。
三、实验方法1.试剂和仪器D-葡萄糖——50mgL-天门冬氨酸——50mgL-赖氨酸——50mgL-苯丙氨酸——50mgL-甲硫氨酸——50mgL-脯氨酸——50mgL-精氨酸——50mgL-亮氨酸——50mg电子天平、恒温水浴锅、锡箔纸2.步骤(1)向7根装有50mgD-葡萄糖的试管中添加7种不同的氨基酸（各管中添加量为50mg），再加入水，充分混匀。
(2)嗅闻每根试管，描述其风味并记录感官现象。
(3)用铝箔纸将每根试管盖起来，放入100℃水浴中，加热45min，再在水浴中冷却到25℃，记录每根试管的气味（例如：巧克力味、马铃薯味、爆米花味等等）。
记录颜色0=无色，1=亮黄色，2=深黄色，3=褐色。
结论：不同的氨基酸对于美拉德反应产物具有很大的影响五、讨论1、导致食品体系发生褐变的常见因素有哪些？主要因素有：酶褐变和非酶褐变（1）酶褐变是由氧化酶对食品中多酚类物质氧化聚合而引起的褐变变化；（2）非酶褐变主要是由食品中的糖分、蛋白质、氨基酸等发生的化学变化所引起的，与酶没有直接关系，主要包括美拉德反应和焦糖化反应。
2、美拉德反应的机理和条件分别是什么？反应机理：还原糖与氨基发生的一系列复杂的反应，最终生成多种类黑精色素——褐色的含氮色素。
具体步骤：注：截图选自龚平，阚建全美拉德反应产物性质的研究进展. 食品发酵工艺.2009年第35卷第4期(总第256期) 141影响因素有：羰基化合物、氨基酸化合物、pH值、水分、金属离子、亚硫酸盐但是本实验只能说明氨基酸化合物种类的不同对美拉德反应产物有影响。
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美拉德反应：
（1）PH值对美拉德反应的影响：PH小于7时，美拉德反应不明显，即对美拉德反应的影响不明显,在酸性条件下，氨基处于质子化状态，由于受带正电荷原子的吸引，电子离开C，使12烯醇化较为容易，使得葡基胺不能形成，因此酸性条件不利于反应的继续进行：PH大于7时，美拉德反应明显加快，当PH大于11时，美拉德反应颜色变化明显减弱，即PH的变化对美拉德反应的影响明显减弱
（2）温度对美拉德反应的影响：在相同的条件下，加热时间越长，美拉德反应颜色越深，温度越高，反应越快；低于80℃颜色反应不明显，温度每升高10℃，达到相同的吸光度所需的时间约减少2至3倍，高于100时反应速度明显加快。
(3)不同糖类及浓度对美拉德反应的影响：除蔗糖外，吸光度随糖浓度的增加而增加，糖浓度增加能促进美拉德反应，对于不同的糖，褐变速率为：木糖＞半乳糖＞葡萄糖＞果糖＞蔗糖，五碳糖褐变的速度是六碳糖的10倍，还原性单糖中五碳糖褐变排序为：核糖阿拉伯糖木糖。
六碳糖排序为：半乳糖甘露糖葡萄糖，还原性双糖分子量大，反应速率也慢，木糖是五碳糖相对于六碳糖来说，其碳链较短，碳架空间位阻小，故其活性较大。
葡萄糖属于醛糖，果糖属于酮糖，醛糖比酮糖更易于发生反应，是因为醛糖的末端基团空间位阻效应小，更易于与氨基酸发生反应，故葡萄糖更易发生美拉德反应
(4)金属离子对美拉德反应的影响：金属离子对美拉德反应的影响很大程度上依赖于金属离子的类型，而且在反应的不同阶段其影响程度也不同，在有不同离子存在的情况下，美拉德反应中类黑素的凝聚受抑制，有实验结果表明：金属离子尤其是二价铁离子和二价铜离子存在的情况下，褐变趋于加快。
（5）水分活度对美拉德反应的影响：水分活度与美拉德反应有较大的关系，水分在百分之10到15时最容易发生褐变，一般情况下，褐变反应速度与基质浓度成正比，在完全无水的情况下，就几乎不发生褐变反应，这是因为氨基化合物和羧基化合物的分子完全无法运动的缘故，而在水分含量较高的情况下，反应基质浓度很低，美拉德反应也难于发生。
（）
抑制美拉德反应的条件：
(1)使用不易褐变的原料，就氨基化合物而言，胺类较氨基酸更易于发生褐变，氨基酸中以
碱性氨基酸易于发生褐变，氨基酸的氨基在末端的易于发生褐变，因此，使用不易褐变的原料或去除诱发褐变的少量甚至微量反应物（特别是糖），就能够减少美拉德反应的发生，例如：在蛋粉生产中，加入酵母利用发酵法去除微量糖来减少美拉德反应的发生。
(2)降低PH值：PH值是影响美拉德酶促褐变速度的重要因素，羰氨缩合过程中封闭了游离
的氨基，反应体系的PH值就下降了，所以碱性环境有利于羰氨反应的进行，PH值大于3以上时，褐变速度随PH的增加而加快，因此降低PH值可以抑制美拉德反应。
(3)调节水分活度，水分活度与美拉德反应有较大的关系，水分在百分之10到15时最容易
发生褐变，一般情况下，褐变反应速度与基质浓度成正比，在完全无水的情况下，就几乎不发生褐变反应，这是因为氨基化合物和羧基化合物的分子完全无法运动的缘故，而在水分含量较高的情况下，反应基质浓度很低，美拉德反应也难于发生
(4)氧气：实验表明，室温下氧气的存在对美拉德反应的褐变速度起促进作用，因此的物料，
应尽量减少与氧气的接触。
(5)使用还原剂：亚硫酸盐是广泛使用且有效的美拉德反应褐变抑制剂，通常使用的亚硫酸
盐包括了一组化合物：亚硫酸钠，亚硫酸氢钠，焦亚硫酸钠，保险粉（硫代硫酸钠），亚硫酸盐抑制美拉德反应的机理是：
加成反应：反应物的羰基可以和亚硫酸根结合形成加成化合物，其加成化合物能与氨基化合物缩合，但缩合产物不能再进一步生成Schiff(西弗)碱和N—葡萄糖基胺，阻止了美拉德反应的进一步发生，因而有明显的抑制效果。
此外，亚硫酸根还能与中间产物的羰基结合形成加成化合物，这些加成化合物的褐变活性远远低于氨基化合物和还原糖所形成的中间产物，实际上等于使得后面生成类黑精的反应难以发生
反应方程式见下
加成的结果使有机物失去或者减少双键或减少双键，因而使颜色失去或变浅，因此亚硫酸盐抑制美拉德反应的中间体，而生成了褐变活性很低的中间产物，从而抑制了美拉德反应。
还原反应：由于亚硫酸盐是还原剂，能产生还原作用，阻止或减缓了某些中间反应，从而避免或减少色素的生成。
此外，亚硫酸盐还能消耗氧和降低PH值，这些都能间接阻止美拉德反应的发生。
但单一使用还原剂的效果不稳定，一些实际作用表明，在有氧或氧化剂存在的条件下，已被还原的双键易恢复，因此，在使用还原剂脱色时，必须减少与氧的接触，或使用抗氧化稳定剂，使用还原剂和稳定剂共用时，脱色效果最为理想。
（6）使用褐变抑制剂，根据现代有机化学和近代波普理论：有机物的颜色是由含共轭双键形成加成物，使用氧化剂可有效破坏共轭双键体系，因此可以使用抑制剂抑制美拉德反应，降低色值。
使用氧化剂：强氧化剂可以有效破坏羰基化合物及中间产物中的双键结构，使共轭双键氧化发生断裂时，将含有共轭双键的有色分子破坏成为分子量低，双键含量少的物质，使得美拉德反应强褐变活性的中间产物难以生成，改变了生色基的结构，减少了生色基和发色基的数量，达到抑制褐变的目的
（7）使用酶制剂，一些酶对美拉德发应有抑制作用
（8）使用吸附剂，吸附剂因为具有巨大的比表面积，表面自由能较高，能吸附色素和杂质，从而达到消除美拉德反应影响的目的，通常在低ＰＨ值下吸附脱除率较高，在高ＰＨ值下较低。
（9）消除金属离子对美拉德反应的影响，铁和亚铁离子能促进美拉德反应的发生，而钙镁离子能减缓美拉德反应的发生。
能发生焦糖化反应的的糖类有：所有的单糖（常见的单糖：葡萄糖，果糖，半乳糖）和一些二聚糖（例如：蔗糖），一些小分子糖类，特别是蔗糖和还原糖（具有游离的醛基和酮基）易发生焦糖化反应。
单糖：核糖，阿拉伯糖，木糖，来苏糖，阿洛糖，阿卓糖，葡萄糖，甘露糖，古洛糖，艾杜糖，半乳糖，塔罗糖
焦糖化反应如何从Ｃ12变成Ｃ125：:。