美拉德反应
食品化学美拉德反应
食品化学美拉德反应
食品化学的美拉德反应，是一种复杂的化学反应，最早由日本科学家美拉德发现，美拉德反应是食品成分分离，分析，化验技术中常用的一项重要技术。
在美拉德反应中，通常将需要分析的物质与一种抗凝剂合并，在一定的条件下，物质将被迅速溶解，抗凝剂迅速与物质逐步发生反应，反应产物被快速分离出来，使得物质的组成成分被完全提纯，随后在其他条件下进行细微分析，或者比较二者的性质、变化等，进行有效的化学检测分析。
美拉德反应具有良好的重现性、重复性良好、分析分离特性优良、操作简单的
特点，通常广泛应用于食品安全监测、药物分析、石油应用分析、细胞分析等不同领域。
能够快速检测出宠物食品、乳制品、肉制品、饮料中遗留的残留剂，如重金属、杀虫剂等，严格控制不合格产品的进入市场，保障人们的安全，促进食品行业的发展。
总之，美拉德反应是食品安全检测良好的选择，可以有效地控制食品中各种有
害物质的含量，保障食品的安全性。
美拉德反应
美拉德反应折叠编辑本段简介美拉德反应又称为"非酶棕色化反应"，是反应图示法国化学家L.C.Maillard在1912年提出的。
所谓美拉德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，所以又称羰氨反应。
折叠编辑本段反应机理折叠简介1912年法国化学家Maillard发现甘氨酸与葡萄糖混合加热时形成褐色的物质。
后来人们发现这类反应不仅影响食品的颜色，而且对其香味也有重要作用，并将此反应称为非酶褐变反应(nonenzymatic browning)。
1953年Hodge对美拉德反应的机理提出了系统的解释，大致可以分为3阶段。
折叠起始阶段1、席夫碱的生成(Shiffbase):氨基酸与还原糖加热，氨基与羰基缩合生成席夫碱。
2、 N-取代糖基胺的生成:席夫碱经环化生成。
3、Amadori化合物生成:N-取代糖基胺经Amiadori重排形成Amadori化合物(1-氨基-1-脱氧-2-酮糖)。
折叠中间阶段在中间阶段，Amadori化合物通过三条路线进行反应。
1、酸性条件下:经1,2-烯醇化反应，生成羰基甲呋喃醛。
2、碱性条件下:经2,3-烯醇化反应，产生还原酮类和脱氢还原酮类。
有利于Amadori重排产物形成1-deoxysome。
它是许多食品香味的前驱体。
3、Strecker降解反应:继续进行裂解反应，形成含羰基和双羰基化合物，以进行最后阶段反应或与氨基进行Strecker分解反应，产生Strecker醛类。
折叠最终阶段此阶段反应复杂，机制尚不清楚，中间阶段的产物与氨基化合物进行醛基-氨基反应，最终生成类黑精。
美拉德反应产物除类黑精外，还有一系列中间体还原酮及挥发性杂环化合物，所以并非美拉德反应的产物都是呈香成分。
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素。
实验一 美拉德反应
实验一美拉德反应（羰氨反应）一、实验目的①探究不同氨基酸与同一种还原糖发生羰氨反应产生什么样的风味。
②探究为什么不同的氨基酸和同一种还原糖发生羰氨反应会产生不同的风味。
二、实验原理在一定的条件下，还原糖和氨基会发生一系列复杂的反应，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。
三、实验方法1、向8根装有50mgD-葡萄糖的试管中添加8种不同的氨基酸（各管中添加量为50mg），再加入0.5mL的水，充分混匀。
2、嗅闻每根试管，描述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，再在水浴中冷却至25℃，记录每根试管的气味及颜色。
四、结果与讨论实验现象如下表：氨基酸种类氨基酸加入量（g）D-葡萄糖加入量(g)未加热前反应现象加热后反应现象L-天门冬氨酸0.055 0.0511溶解，溶液无颜色土豆味，无其他变化L-赖氨酸0.050 0.0502 溶解，溶液呈棕黄色巧克力味，溶液颜色变深L-苯丙氨酸0.052 0.0503 不溶，溶液无颜色酸刺激性气味，仍不溶L-甲硫氨酸0.050 0.0528 不溶，溶液无颜色生土豆味，仍不溶L-脯氨酸0.050 0.0512 溶解，溶液无颜色面包香味，无其他变化L-精氨酸0.054 0.0502 溶解，溶液无颜色巧克力味，溶液变红褐色L-亮氨酸0.050 0.0503 不溶，溶液无颜色奶香味，仍不溶讨论：1、导致食品体系发生褐变的常见因素有酶促褐变和非酶褐变，非酶褐变就包括美拉德反应。
几乎所有的食品中均含有羰基（来源于糖或油脂的氧化酸败产生的醛和酮）和氨基（来源于蛋白质），因此都可能发生羰氨反应，故在食品加工中由羰氨反应引起的食品颜色加深的现象比较普遍。
2、美拉德反应的机理：氨基化合物中的游离氨基与羰基化合物中的游离羰基发生缩合反应→氮代葡萄糖基氨在酸的催化下经过阿姆德瑞分子重排作用生成单果糖胺→重排产物果糖胺可能通过多条途径进一步降解，生成各种羰基化合物→多羰基不饱和化合物一方面进行裂解反应，产生挥发性化合物；另一方面又进行缩合、聚合反应，产生褐黑色的类黒精物质，从而完成整个美拉德反应。
美拉德反应(羰氨反应)
美拉德反应（也称为羰氨反应）是一种化学反应，指的是芳香羰基在酸性条件下与氨发生的反应。
该反应的反应式如下：
Ar-C≡N + H2O → Ar-NH2 + CO2
在该反应中，芳香羰基被水解成芳香胺和二氧化碳。
该反应常用于制备芳香胺类化合物。
该反应的机理是：芳香羰基在酸性条件下，其羰基与水解碱反应形成羰乙酰氨，再发生不对称解美拉德反应（也称为羰氨反应）是一种化学反应，指的是芳香羰基在酸性条件下与氨发生的反应。
该反应的反应式如下：
Ar-C≡N + H2O → Ar-NH2 + CO2
在该反应中，芳香羰基被水解成芳香胺和二氧化碳。
该反应常用于制备芳香胺类化合物。
该反应的机理是：芳香羰基在酸性条件下，其羰基与水解碱反应形成羰乙酰氨，再发生不对称解。
实验一 美拉德反应
实验一美拉德反应（羰氨反应）一、实验目的①探究不同氨基酸与同一种还原糖发生羰氨反应产生什么样的风味。
②探究为什么不同的氨基酸和同一种还原糖发生羰氨反应会产生不同的风味。
二、实验原理在一定的条件下，还原糖和氨基会发生一系列复杂的反应，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。
三、实验方法1、向8根装有50mgD-葡萄糖的试管中添加8种不同的氨基酸（各管中添加量为50mg），再加入0.5mL的水，充分混匀。
2、嗅闻每根试管，描述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，再在水浴中冷却至25℃，记录每根试管的气味及颜色。
四、结果与讨论实验现象如下表：氨基酸种类氨基酸加入量（g）D-葡萄糖加入量(g)未加热前反应现象加热后反应现象L-天门冬氨酸0.055 0.0511溶解，溶液无颜色土豆味，无其他变化L-赖氨酸0.050 0.0502 溶解，溶液呈棕黄色巧克力味，溶液颜色变深L-苯丙氨酸0.052 0.0503 不溶，溶液无颜色酸刺激性气味，仍不溶L-甲硫氨酸0.050 0.0528 不溶，溶液无颜色生土豆味，仍不溶L-脯氨酸0.050 0.0512 溶解，溶液无颜色面包香味，无其他变化L-精氨酸0.054 0.0502 溶解，溶液无颜色巧克力味，溶液变红褐色L-亮氨酸0.050 0.0503 不溶，溶液无颜色奶香味，仍不溶讨论：1、导致食品体系发生褐变的常见因素有酶促褐变和非酶褐变，非酶褐变就包括美拉德反应。
几乎所有的食品中均含有羰基（来源于糖或油脂的氧化酸败产生的醛和酮）和氨基（来源于蛋白质），因此都可能发生羰氨反应，故在食品加工中由羰氨反应引起的食品颜色加深的现象比较普遍。
2、美拉德反应的机理：氨基化合物中的游离氨基与羰基化合物中的游离羰基发生缩合反应→氮代葡萄糖基氨在酸的催化下经过阿姆德瑞分子重排作用生成单果糖胺→重排产物果糖胺可能通过多条途径进一步降解，生成各种羰基化合物→多羰基不饱和化合物一方面进行裂解反应，产生挥发性化合物；另一方面又进行缩合、聚合反应，产生褐黑色的类黒精物质，从而完成整个美拉德反应。
美拉德反应的抗氧化性、褐变及荧光性
1. 美拉德反应1.1 简介美拉德反应( Maillard Reaction，MR) 是羰基化合物(尤其是还原糖)与氨基化合物(氨基酸、肽类、蛋白质等) 发生的一系列复杂的非酶促褐变反应，也被称为羰氨反应。
该反应最早由法国化学家美拉德(Maillard)于20世纪初发现,当他把甘氨酸与葡萄糖的混合物加热时，发现形成了褐色的类黑精，此类反应即被称为美拉德反应(Maillard Reaction)。
美拉德反应在近几十年来一直是食品化学、食品工艺学、营养学、香料化学等领域的研究热点。
因为美拉德反应是加工食品色泽和浓郁芳香的各种风味的主要来源，特别是对于一些传统的加工工艺过程如咖啡、可可豆的焙炒，饼干、面包的烘烤以及肉类食品的蒸煮。
另外，美拉德反应对食品的营养价值也有重要的影响，既可能由于消耗了食品中的营养成分或降低了食品的可消化性而降低食品的营养价值，也可能在加工过程中生成抗氧化物质而增加其营养价值。
对美拉德反应的机理进行深入的研究，有利于在食品贮藏与加工的过程中，控制食品的色泽、香味的变化或使其反应向着有利于色泽、香味生成的方向进行，减少营养价值的损失，增加有益产物的积累，从而提高食品的品质。
1.2 美拉德反应对食品的影响⑴色泽：一般来说，将食品加热或将食品长期贮藏就会产生类黑精褐色色素。
含有类黑精的食品有很多，如面包、烤肉、烤鱼、咖啡、麦茶等。
而酱油、豆酱等调味品中褐色色素的形成也是因为美拉德反应，这种反应也称为非酶褐变反应。
这些食品经加工后会产生非常诱人的金黄色至深褐色，增加人们的食欲。
在奶与奶制品的加工与贮藏中也会发生非酶褐变，基本过程是：酪蛋白末端氨基酸赖氨酸的氨基与乳糖（或其他糖类）的羰基发生反应，生成氨代葡萄糖胺，然后通过Amadori分子重排，再经裂解、脱水等过程而生成棕褐色物质。
但这种褐变却不是人们所期望的，而是食品厂家所要极力避免的。
在面包生产的上色工序中，色泽变化的基础物质是含有还原基的糖与含有氨基的化合物。
什么是美拉德反应
什么是美拉德反应
每次到烤肉店吃饭，肉放到铁板上烤的时候，就会有一股香气。
很多人都会被这种香气迷住，让自己的有了一个好的胃口。
其实，这种香就是常见的美拉德反应。
无论是烤肉店的烤肉，还是刚出炉的烤鸡，都会有这种反应。
这种反应在日常生活中是很常见的反应，但是很少有人知道它还有一个学名，就叫作“美拉德反应”。
美拉德反应是1912年法国化学家发现的，它是蛋白质和碳水化合物受热发生的一种化学反应。
在烹饪的时候，温度越高，这种化学反应机会越剧烈。
美拉德反应是温度到了110摄氏度至180摄氏度的时候才会发生的反应。
美拉德反应是一种比较复杂的反应，无论是反应过程还是最终产物都比较多，研究起来比较复杂，所以迄今为止关于这个反应的研究还没有定论。
美拉德反应的原理
美拉德反应的原理美拉德反应是一种重要的有机合成反应，其原理是在酸性条件下，醛或酮和甲醇反应生成甲醇缩醛或甲醇缩酮。
该反应因其高效、简便和广泛应用而备受关注和研究。
本文将介绍美拉德反应的原理、机理、反应条件以及应用。
一、原理美拉德反应是通过醛或酮与甲醇在酸性条件下反应生成甲醇缩醛或甲醇缩酮的反应。
反应中，甲醇作为还原剂将醛或酮还原为甲醇缩醛或甲醇缩酮。
该反应的化学方程式如下：醛或酮 + 甲醇→甲醇缩醛或甲醇缩酮美拉德反应的反应机理是通过酸催化下的加成-消除反应实现的。
首先，酸催化下甲醇与醛或酮发生加成反应，生成甲醇缩醛或甲醇缩酮。
然后，由于甲醇缩醛或甲醇缩酮的不稳定性，它们会进一步发生消除反应，生成醛或酮和甲醇。
该反应的机理如下图所示：二、机理美拉德反应的机理是一个复杂的过程，可以分为以下几个步骤： 1. 酸催化下的加成反应在酸性条件下，甲醇会被质子化为CH3OH2+，而醛或酮中的羰基则会被质子化为R-COH2+或R2C=OH2+。
在这种情况下，甲醇和醛或酮之间会发生加成反应，生成甲醇缩醛或甲醇缩酮。
2. 甲醇缩醛或甲醇缩酮的不稳定性甲醇缩醛或甲醇缩酮由于其分子结构的特殊性质，比醛或酮更不稳定。
因此，在酸性条件下，它们会进一步发生消除反应，生成醛或酮和甲醇。
3. 酸催化下的消除反应在酸性条件下，甲醇会被质子化为CH3OH2+，而甲醇缩醛或甲醇缩酮中的羰基则会被质子化为R-COH2+或R2C=OH2+。
在这种情况下，甲醇缩醛或甲醇缩酮会发生消除反应，生成醛或酮和甲醇。
三、反应条件美拉德反应的反应条件是非常重要的，包括温度、反应时间、催化剂和溶剂等。
下面是一些典型的反应条件：1. 温度美拉德反应通常在0℃至50℃的范围内进行，其中最常见的反应温度是室温。
2. 反应时间反应时间是美拉德反应成功的关键之一。
通常，反应时间在几小时到一天之间。
3. 催化剂酸催化剂是美拉德反应的必要条件。
常用的催化剂包括硫酸、三氧化硫、氟硼酸、氢氟酸等。
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亲 核加成
OH OH H H
亲 核加成
CH2OH
CH2OH
葡萄糖 (2).分 子 重 排
H C H HO H H C C C C CH2OH OH NH R
薛夫 碱
氮 代葡萄 糖基胺
H C H C C C C
NH
R
OH
+H
H OH O
-H
HO H H H
开环
阿 姆德瑞
OH OH
分 子重排
CH2OH
氮代 葡萄糖 基胺
1
美拉德反应及其应用
报告人：陈萍 报告日期：2011.12.2
2
目 录
1 C羰氨反应（又名Maillard反应）概述 2 美拉德反应机理
3 C 影响美拉德反应的因素 4 美拉德反应在食品中的应用
3
美拉德反应概述
历史
1912年，法国人发 现“类黑素”。 1953年，Hodge命名 美拉德。
定义
主要是指还原糖同 游离氨基酸或蛋白 质链上氨基酸残基 的游离氨基生的化 学反应。它是食品 在加热或长期储存 后发生褐变的主要 原因。
10
（三）影响美拉德反应的因素
pH 〉7时反 应速度较快
温度越高， 颜色越深
加热温度
加热时间时间越长， 颜色越深
反应pH
Fe3+、Fe2+ 促进 Ca2+、 Mg2+ 抑制、 K+影响小
金属离子 糖类、胺 类化合物
木糖﹥半乳 糖﹥葡萄糖 ﹥果糖，蔗 糖无明显反 应
11
（四）羰氨反应的应用
1.生产香味料：通过美拉德反应可生成肉类、家禽 类、海鲜类、焦糖等香气、香味，似真度较高。
H 烯 醇 化
HO H H
C C C
+H -H2O 分 子 重 排
CH2OH
CH2OH
酮 式 果 糖 胺
烯 醇 式 果 糖 基 胺
HC C C H H C C
N OH H
R
CHO C O H OH OH
+H2O
H C C C
-H2O
-R-NH2
OH
H H
分 子 重 排
OH
CH2OH
CH2OH
Schiff碱
9
（3）Strecker降解 上一步形成的二羰基中间体使得氨基酸脱羧、脱 氨的反应。 C．末期阶段 羰氨反应的末期阶段，多羰基不饱和化合 物（如还原酮）一方面进行裂解反应，产生挥发 性化合物；另一方面又进行缩合、聚合反应，产 生褐黑色的类黑精物质，从而完成整个美拉德反 应。 （1）醇醛缩合。 （2）生成类黑精物质的聚合反应。
煎酒过程
主：26~34 ℃，后：15~20 ℃ 反应缓慢
50~60 ℃，剧烈， 杂环化合物
发酵过程
制曲过程
15
参考文献
[1] 刘晓庚, 廖晓峰, 刘长鹏.利用美拉德反应制造酱油香料 [J]. 食品科学, 2003: 51-53. [2] 潘丽红, 刘力宏, 徐幸莲等. 美拉德反应在肉类香精生产中的 应用 [J]. 肉类工业, 2007, (8): 29-31. [3] 魏桃英. 浅析绍兴黄酒生产中的美拉德反应 [J]. 江苏调味副 食品, 2011, 28(1): 30-32. [4] 刘树兴, 吴少雄. 食品化学 [M]. 北京: 中国计量出版社. 2008，148-151. [5] 潘丽红, 姚立宏, 吴菊清等. 简述美拉德反应 [J]. 中国调味 品, 2008, (4): 25-32. [6] 庄名扬. 再论美拉德反应产物与中国白酒的香和味 [J]. 酿酒 科技, 2005, (5): 34-38. [7] 毕莉莎, 李璠, 刘志华. 美拉德反应的抗氧化性及在烟草中应 用研究进展 [J]. 云南化工, 2010, 37(1): 58-61.
核糖
鸡肉、牛肉、 猪肉味香精等
胱氨酸和半胱氨酸是形成肉香味的必需成分，它们加热形成 噻唑、噻吩及其衍生物，这些都是香味化合物的重要组成部 分。
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美拉德反应在黄酒生产中的应用 (以绍兴黄酒为例）
时间过长，颜色加热，焦糖气味
贮存过程
瓶装高92 ℃ ，低温45~55 ℃ 40~50min。时间长，反应剧烈
3-脱 氧 己 糖 奥 苏 糖
CHO C C C H C O H H OH
CHO C
-H2O
C C C
H H
O
CH2OH
CH2OH
不 饱 和 奥 苏 糖
5-羟 甲 基 糠 醛 （ HMF）
8
（ 2） 碱 性 条 件 ：
H2C C HO H H C C C
NH O H OH OH
R
H2C C C H H C C
16
17
NH OH OH OH OH
R
2,3-烯 醇 化
-R-NH2 分子重排
CH2OH
CH2 OH酮式果糖胺 NhomakorabeaCH2 C C H H C C OH O OH OH H H
CH3 C C C C O O OH OH H
CH3 C C C C O OH OH OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
还原酮
裂解成小分子
4
5
（二）Maillard反应机理
1,2-烯 醇化 生成 HMF 2,3-烯 醇化 生成 还原 酮 Streck er降 解
羰氨缩合
Amadori重排
缩合，聚合
备注：HMF---羟甲基糠醛
6
以葡萄糖为例
A.初 期 阶 段 (1).羰 氨 缩 合
H C H HO H H C C C C OH H OH OH +R-NH2 HO -H2O H H C C C H HO C C C CH2OH H OH O H O H C C OH H N R H C C OH NH R
2.生产焦糖色素（如酱色）。
焦糖色素
利用美拉德反应制造酱油香料
酱油香料基料（醛 类等）
氨基酸 葡萄糖
温度：100~110℃ 微波加热时间10~18min pH：3.2~4.2
（3~3.5:1）
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美拉德反应在肉味香精生产中的应用
半胱 氨酸 等
醛类物质、内 酯类物质、吡 嗪类物质、呋 喃化合物和硫 化物等
H C C HO H H C C C OH H OH OH HO NH R H2C C C C C O H OH OH NH R
分 子重排
H H
CH2OH
CH2OH
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烯醇 式果糖胺
酮式 果糖胺 （ 1-氨 基 -1-脱 氧 -2-酮 糖 ）
B.中 期 阶 段 （ 1） 酸 性 条 件 :
H2C C HO H H C C C NH O H OH OH R HC C NH OH H OH OH R