影响美拉德反应的因素
不同种类的氨基酸和糖对美拉德反应的影响
发布日期:2010-11-10摘要：概述了美拉德反应的原理及影响因素，介绍了美拉德反应对食品风味的影响、不同氨基酸和糖的种类对美拉德反应风味的影响及对反应产物抗氧化性的影响。
关键词：美拉德反应；氨基酸；还原糖；抗氧化性1 美拉德反应概述美拉德反应又称羰氨反应，指含有氨基的化合物和含有羰基的化合物之间经缩合、聚合而生成类黑精的反应。
此反应最初是由法国化学家美拉德于1912年在将甘氨酸与葡萄糖混合共热时发现的，故称为美拉德反应。
由于产物是棕色的，也被称为褐变反应。
反应物中羰基化合物包括醛、酮、还原糖，氨基化合物包括氨基酸、蛋白质、胺、肽。
反应的结果使食品颜色加深并赋予食品一定的风味，如：面包外皮的金黄色、红烧肉的褐色以及它们浓郁的香味。
和焦糖化反应（caramelization）相比，美拉德反应发生在较低的温度和较稀的溶液中。
研究证明，美拉德反应的程度与温度、时间、系统中的组分、水的活度、以及pH 有关。
当美拉德反应温度提高或加热时间增加时，表现为色度增加，碳氮比、不饱和度、化学芳香性也随之增加。
在单糖中，五碳糖（如核糖）比六碳糖（如葡萄糖）更容易反应；单糖比双糖（如乳糖）较容易反应；在所有的氨基酸中，赖氨酸（lysine）参与美拉德反应，可获得更深的色泽。
而半胱氨酸（cysteine）反应，获得最浅的色泽。
总之，富含赖氨酸蛋白质的食品，如奶蛋白易于产生褐变反应。
糖类对氨基酸化合物的比例变化也会影响色素的发生量。
例如，葡萄糖和甘氨酸体系，含水65%，于65℃储存时，当葡萄糖对甘氨酸比值从10:1或2:1减至1:1或1:5时，即甘氨酸比重大幅增加时，色素形成迅速增加。
如果要防止食品中美拉德反应的生成，就必须除去其中之一，即除去高碳水化合物食物中的氨基酸化合物，或者高蛋白食品中的还原糖。
在高水分活度的食品中，反应物稀释后分散于高水分活度的介质中，并不容易发生美拉德反应；在低水分活度的食品中，尽管反应物浓度增加，但反应物流动转移受限制。
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与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与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。
311碳水化合物(美拉德反应)3.29
影响美拉德反应的几种因素12食品科学与工程3班邓春林 201230600311摘要：本文研究了温度、时间、反应体系 pH、底物、金属离子、水分活度和亚硫酸盐对美拉德颜色反应的影响。
实验表明在一定条件下，温度越高、时间越长美拉德反应的颜色越深，pH 低于7.0 时反应不明显，当 pH>7.0 时美拉德反应的速度加快。
5 种糖的反应活性依次为木糖﹥半乳糖﹥葡萄糖﹥果糖，蔗糖无明显反应。
不同氨基酸的美拉德反应程度不一样。
Fe3+，Mg2+，Gu2+能促进美拉德反应；Sn2+对美拉德反应起抑制作用;一定范围内，水分活度越高，反应越易进行；关键词：美拉德反应；温度；时间；pH；底物；金属离子；水分活度；亚硫酸盐前言：美拉德反应也称为羰氨反应是引起食品非酶褐变的主要因素之一。
美拉德反应是加工食品色泽（如焙烤类食品的色泽）和各种风味的重要来源，在调味品生产中尤为重要。
美拉德反应技术在香精领域中的应用打破了传统的香精调配和生产工艺的范畴，是一种全新的香精香料生产应用技术，该技术在肉类香精及烟草香精中有非常好的应用，所形成的香精具天然肉类香精的逼真效果，具有调配技术无法比拟的作用，这在食品加工生产上具有特殊意义。
由于美拉德反应无论从反应还是产物，均可视作天然，这些香基被国际权威机构认定为“天然的”，因而其应用已广受关注。
美拉德反应是十分复杂的化学过程，反应历程、反应产物的性质及结构受氨基酸及糖种类、性质的影响，而且还与反应时的水分、pH 值、反应的温度和时间、金属离子等有关。
本文探讨温度、时间、反应体系 pH、底物、金属离子、水分活度和亚硫酸盐几个因素对美拉德反应的影响，希望对食品加工提供有益的理论依据。
1.温度和时间对美拉德反应的影响图1 温度和时间对美拉德反应的影响由图 1[1]可见，不同温度加热相同时间的吸光度不同。
总体来说，吸光度随温度的升高而增加，随加热时间的延长而增加。
80℃时其吸光度较低，100℃时吸光度明显增加，100 ℃的吸光度在每个加热时间约是90℃的1.5倍到8倍，是80℃的4倍到20倍，加热时间在 30 min 时的差值较小，随着加热时间的延长，吸光度的差别越显著。
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。
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
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一、美拉德反应的基本反应物美拉德反应是一种有机化学反应，通常用于合成芳香酮类化合物。
其基本反应物包括苯甲醛和二羰基化合物，如乙酰丙酮、丙二酮等。
其中，苯甲醛是芳香族醛的代表，具有强烈的香气和良好的稳定性；二羰基化合物则具有较强的亲电性和活性。
二、影响美拉德反应速度的因素1. 反应物浓度在一定温度下，反应速率与反应物浓度成正比。
当浓度增大时，分子间相互碰撞的概率也增大，从而促进了反应速率的提高。
但当浓度过高时，会导致分子间相互碰撞过于频繁而形成副产物。
2. 温度温度是影响化学反应速率最重要的因素之一。
在一定浓度下，随着温度升高，分子间运动速率加快，碰撞能量增大，从而促进了反应速率的提高。
但当温度过高时，会导致分子间的键断裂和分子结构的破坏，从而影响反应产率和选择性。
3. 催化剂催化剂是一种能够加速反应速率的物质。
在美拉德反应中，常用的催化剂包括碱性氧化物、酸性离子交换树脂等。
催化剂可以降低反应活化能，促进反应物分子之间的相互作用，从而提高反应速率和产率。
4. 溶剂溶剂是美拉德反应中不可或缺的重要因素。
溶剂可以起到调节温度、促进分子间相互作用、稀释浓度等作用。
不同的溶剂对美拉德反应的影响也不同，如极性溶剂可以促进反应速率，非极性溶剂则会降低反应速率。
5. 其他因素除了上述因素外，还有其他一些因素也会影响美拉德反应速率，如光照、氧气浓度、pH值等。
这些因素都会对美拉德反应中产生自由基或离子等中间体起到重要作用。
三、总结综上所述，美拉德反应是一种重要的有机合成反应，其基本反应物包括苯甲醛和二羰基化合物。
影响美拉德反应速率的因素包括反应物浓度、温度、催化剂、溶剂等多方面因素。
在实际应用中，需要根据具体情况选择最优的反应条件以获得最佳产率和选择性。
食品化学实验一 食品中的美拉德反应及其影响因素
实验一食品中的美拉德反应及其影响因素
一、原理
美拉德反应是一类非酶褐变反应，是氨基化合物（氨基酸和蛋白质）与羰基化合物（还原糖类）之间的反应，美拉德反应开始，以无紫外吸收的无色溶液为特征，随着反应不断进行，溶液逐渐变成黄色，在近紫外区吸收增大，同时还有少量糖脱水变成5-羟甲基糠醛，以及发生键断裂形成二羰基化合物和色素的初产物，最后生成类黑精色素。
美拉德反应会对食品体系的色泽和风味产生较大影响。
二、材料、仪器及试剂
（一）材料：蔗糖（非还原性糖）、葡萄糖（还原性糖）、赖氨酸。
（二）仪器：紫外可见分光光度计、水浴锅、天平、具塞刻度试管（25ml）、纱布、5ml移液管、1ml移液管、试管架、滴管、高压灭菌锅。
（三）试剂：1mol/L盐酸溶液
三、操作步骤
（一）分别用蒸馏水配制0.1mol/L赖氨酸溶液、0.1mol/L蔗糖溶液、0.1mol/L 葡萄糖溶液和0.1mol/LNa2SO3 溶液。
（二）取7支试管，编号为A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，并按照下表所示做不同处理（每组均做两次重复试验）。
将试管置于高压灭菌锅内，121℃反应15min。
另取7支试管，做相同处理后置于100℃水浴锅，反应15min。
1
（三）测定指标
冷却至室温，用紫外可见分光光度计在420nm下测定吸光度，以7号管中溶液为参比对照，观察、记录溶液的颜色和气味，并进行分析讨论。
四、讨论
列举一个有非酶褐变发生的食品体系，分析非酶褐变对食品品质的影响并提出控制（加速或抑制）措施。
（300-500字）
1。
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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。
（）
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：:。