美拉德反应

定义

美拉德反应，Maillard reaction

美拉德反应亦称非酶棕色化反应，是广泛存在于食品工业的一种非酶褐变。

通俗地说、就是在烹饪或者食品加工过程中，食物里的糖和蛋白质在高温下“手拉手”发生的一种奇妙变化。

这个过程会让食物的颜色变得诱人，从浅黄到金黄，甚至变成红棕色或黑色，同时还会给食物带来独特的风味和香气。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

反应过程

‌初级阶段‌：食物中的糖分解成小分子，然后和蛋白质中的氨基发生反应，形成一些不稳定的中间体。
‌中间阶段‌：这些中间体进一步反应，生成一些有香味的化合物，同时食物的颜色也开始发生变化。
‌最终阶段‌：这些化合物继续反应，形成更复杂的大分子物质，也就是类黑精或拟黑素，它们让食物的颜色更深，风味更浓郁。

应用

食用应用

食品色泽

食品经加热处理后或长时间贮藏后，都会产生不同程度的类黑精色素。比如面包、烤肉、熏肉、烤鱼、咖啡、茶以及酱油、豆酱等调味品中都有美拉德反应产生，因为这一大类反应没有酶的参与，故又称非酶褐变。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。

食品风味

食品香味的来源主要有三个方面：一是食品本身固有的香味，如葱蒜、芫荽本身就有一种特有的香味。二是食品原料在加工过程中由于酶促反应形成的风味。三是食品在蒸煮、焙烤及油炸过程中产生的食品香味，也即食品经过了热分解、氧化、重排或降解形成的香味前体，然后形成特殊的食品风味。如爆米花、烤面包、烤肉等食品所形成的香味。

食品营养

美拉德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，美拉德反应无疑会使其蛋白质的生物价更低。

生物应用

抗氧化作用

科学研究表明，癌症、衰老或其它疾病大都与过量自由基的产生有关联。研究清除自由基、抗氧化可以有效克服其所带来的危害，所以抗氧化被保健品、化妆品企业列为主要的研发方向之一，也是市场最重要的功能性诉求之一。众多的研究资料表明，美拉德反应产物具有抗氧化活性。但是其抗氧化能力受多重因素的影响，如美拉德反应的底物、反应的温度、反应时间、pH等。

抑菌作用

美拉德反应产物的抑菌作用已经被研究的较多。有学者研究了沙蚕美拉德反应产物的水溶液对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、绿脓杆菌、蜡质芽抱杆菌、水稻纹枯菌、黄瓜枯萎病菌、白菜丝核菌和黑曲霉菌的体外抑制效果。结果显示沙蚕与葡萄糖的美拉德反应产物没有明显抑菌效果，但是沙蚕与蔗糖的美拉德反应产物对大肠杆菌和蜡质芽抱杆菌有很强的抑制效果，对其它的几种菌也表现出一定的抑菌效果；另有研究发现，聚酞胺纤维素和木糖发生反应的美拉德反应产物不管是对革兰氏阳性细菌还是革兰氏阴性细菌如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌都表现出很强的抑制效果；还有报道称，美拉德反应产物可以抑制嗜热微生物——敏捷气热菌的生长。因此，美拉德反应有望被应用于食品的保藏。

抗过敏作用

过敏，也称变态反应，指的是身体的免疫应答超出了正常范围，对无害物质进行攻击。过敏反应会对身体健康造成一定的伤害，尤其是当免疫系统对正常的身体组织和器官进行攻击和破坏时。含有氨基酸或蛋白质和糖等组分的食品在适宜的条件下发生美拉德反应，反应的产物能减少食品的抗原性，并可能对引起过敏反应的关键位点进行修饰。研究表明，核糖参与的美拉德反应产物具有显著的抗过敏作用。因此，特定的美拉德反应可以用于对一些强致敏性食物成分进行改性，使它们的致敏性降低或消除。这一特性将使得美拉德反应在一些强致敏性食品的加工中具有广泛的应用前景。

抗突变作用

一些研究资料还表明，美拉德反应产物具有抗突变作用。突变是指生物体、病毒或染色体外DNA基因组核苷酸序列的改变，有学者将焙烤可可豆的美拉德反应产物用于沙门氏菌，研究了该美拉德反应产物的抗菌，抗突变和清除自由基作用，结果表明，该美拉德反应产物确有抗菌，清除自由基及抗突变作用。这种抗突变作用可能与美拉德反应产物类黑精中的活性物质有一定的联系，它可以消除自由基、钝化抑制酶活力。

保护心血管健康

有学者研究了牛奶蛋白在美拉德反应和发酵的双重作用下对心血管疾病的预防作用。以牛奶蛋白如浓缩乳清蛋白，酪蛋白酸钠和乳糖发生反应制备美拉德反应产物，再经发酵得到的水解产物具有很强的DPPH自由基清除能力，其抗氧化活性远远高于未经任何处理的牛奶蛋白，而且发酵可以使美拉德反应产物的作用得到增强。同时，他们还惊喜地发现美拉德反应产物具有抗血栓形活性和抑制经甲基戊二酸单酞辅酶A还原酶（HMGR）活性。多项指标均表明，美拉德反应产物及其发酵水解液可以有效地降低心血管疾病的风险。

中药应用

Maillard产物的功能主要包括：抗氧化、抗突变、抗癌、抗衰老、抗自由基，从而能提高对细胞的保护作用，这些已被证实。Maillard产物的抗突变性与其抗氧化活性和还原能力有良好的相关性。

烟草应用

Maillard反应能产生烟草协调香味，对提高香烟的特征香气、掩盖杂气、减轻刺激、改善余味有较明显的作用。Maillard反应产物可以作为一种天然的抗氧化剂。通过不同条件的优化所获得的Maillard反应产物可以在对烟草增香的同时，有效清除烟气中出现的自由基，达到卷烟产品降低烟草尼古丁含量、降焦减害

可能的坏处

美拉德反应是一把双刃剑。

从营养学角度看,由于反应使食品中的有效放成分,如氨基酸类和糖类有所损失以及引起食品的褐变等现象,故食品营养价值有所降低。

从反应过程可见,美拉德反应产生了醛、杂环胺等有害的中间产物,这些成分对食品的安全构成极大的隐患。

有研究表明某些美拉德反应产物具有致癌性