梅納反應對食品的影響

在烹飪過程中，梅納反應產生味道和香氣 ; 幾乎在任何地方都利用梅納反應使食物美味，從烘焙行業到我們的日常生活。當食物在高溫下加工或煮熟時，氨基酸和減少糖之間的化學反應會導致梅納反應產物 (MRPs) 的形成。根據食品的加工方式，會產生有益和有毒的梅納產物。因此在本次綜述中，可以看到與梅納反應緊緊相黏的有那些常見的食品加工。 1. 牛奶與梅納反應   牛奶是一種飲料，在世界各地消費。目前，人們消費的牛奶有很大一部分，特別是在西方國家，是加工而不是生牛奶。超高溫 (UHT) 處理或常規滅菌工藝通常用於處理牛奶以提高品質和安全性。牛奶富含蛋白質和糖。因此，在高溫下處理牛奶顯然會導致梅納產物的形成。已經接觸了幾種方法來確定牛奶加工過程中梅納產物的程度。初始和高級分階段梅納產物都被用作牛奶中發生的褐色反應的指標 。 梅納產物的形成對蛋白質和礦物生物利用度影響很大 。在早期階段，牛奶中的乳糖會阻斷利氨酸的氨基酸組，形成被稱為乳糖酶的 Amadori 產品，從而改變蛋白質的生物利用度。眾所周知，梅納產物可能作為包紮劑，通過形成不同的可溶性和不溶性複合物來調節金屬陽離子，從而影響礦物生物利用率。因此，通過熱處理處理牛奶需要引起注意，尤其是對於嬰兒，因為牛奶是生命階段唯一的營養來源。 2. 肉類加工品與梅納反應 雜物如 多環胺類  (HCA) 水平隨烹飪溫度升高而增加 ; 這種現象在肉中比魚更明顯 。肉在高溫下通過煎炸、烘烤和煮沸或在烤箱中煮熟。雖然發現食物中 HCA 的接受量與各種類型人類癌症風險增加之間存在正相關關係 * ，其他一些研究沒有發現 HCA 和癌症風險之間的任何相關性。幾項研究表明，如油炸和烤肉等工藝會導致大量 HCA 的形成。相反，這些 HCA 在食物中產生不同的風味和口味。異氰化化合物，如苯丙胺、牛磺酸和硫氮，主要負責在烘焙化合物中形成風味。在高溫處理和燒烤過程中，苯丙二苯的水位顯著增加。建議通過兩個從斯特萊克降解中提取的 α 氨基酮分子的冷凝而形成的醇酸酯，這是梅納反應通路的一個中間體。 在加工食品中， 已發現超過 25 種 多環胺類 (HCA) 。一項研究表明，當鴨肉通過木炭烤、深炸、烤制、微波烹飪、煎鍋或煮沸烹飪時，與其它四種烹飪方法相比，煎炸過程的梅納產物更高。廖等人 (2012) 報告說，煮沸和微波烹飪是處理鴨

Maillard 反應對食品加工的影響 Maillard 反應最早是由於葡萄糖和甘氨酸反應產生褐色物質而引起重視的，反應產生的褐色物質是食品色澤的重要來源之一。麵包、糕點、咖啡豆等焙烤食品表面的金黃色物質相當大一部分來自 Maillard 反應。這是我們所期望的，但是 Maillard 反應產生的顏色在食品中有的是不需要的，如在乳品殺菌的時候，有時殺菌不當，引起乳品發黃就是 Maillard 反應產生的。所以在食品加工的過程中，要控制其反應條件，使反應向人們期望的方向發展。 Maillard 反應對食品風味及色澤的影響 將食品長期貯藏或將食品高溫加熱就會產生 Maillard 反應的終產物類黑精褐色色素。含有類黑精的食品有很多，如醬油、麵包、烤肉、煎魚、烤吐司、炒花生和咖啡等。這些食品經加工後會產生非常誘人的 金黃色或深褐色 ，能夠引起人們的強烈興趣 , 增加了食品的感觀價值。但由於生成風味物的前提物質大多來自食品中的營養成分，如醣類、蛋白質、脂肪以及核酸、維生素等，所以從營養學角度和某些工藝觀點考慮來說，食品在貯藏加工過程中發生的 Maillard 反應並生成風味物質是不利的。另外，由於褐變使白色產品變色，淺色產品變為深色，在一定程度上影響了某些產品（如乳及乳製品）的感觀質量。 Maillard 反應對食品營養性的影響 食品褐變後，可能引起一些不必要的 食品營養價值下降 。首先是由於氨基酸和還原糖參與了 Maillard 反應，會造成氨基酸和還原糖的損失，除此之外，研究發現，一旦 Maillard 反應發生， 食品中礦物質 元素有效性也有所下降。 Whitelaw 等將 ZnCl2 、甘氨酸等原料同 D- 葡萄糖結合進行美拉德處理，反應後用透析的方法制得高分子（ 6000-8000Da ）的 Zn 化合物。然後進行動物實驗，與對照組比，用上述方法製備出的 MRPs 結合鋅的生物有效性大大降低。給大鼠飼餵含 0.5% 的可溶性葡萄糖 - 谷氨酸的 MRPs 時，結果發現，糞尿中鋅分泌增加，而體內鋅含量減少。 Maillard 反應對食品中蛋白質的影響 利用蛋白質和醣類通過羰氨縮合生成的蛋白質醣類共價化合物具有比原蛋白質更好的功能性質，如乳化性、溶解性和抗菌性能的提高。使蛋白質應用於食品和藥品的空間增大。 Kitabata

影響梅納反應程度的主要因素有儲藏和加工環境下的溫度、時間以、 pH 值、水活性、以及添加劑的類型和比例。 溫度 梅納反應受溫度的影響很大，溫度每變化 10 ℃，褐變速度便相差 3—5 倍，因此，容易褐變的食品應該在低溫下貯藏。溫度除了影響反應的速度，還會影響產物的香型，溫度不同，產生的香氣也不同。有學者研究發現，隨著反應溫度的升高，梅納反應香味物質的生成量隨之增加。在肉味香精的生產中反應溫度一般不超過 180 ℃，為了更多地獲得肉香味物質，並適當控制醬香味的形成，反應溫度以 115 ℃為宜。 取自 https://www.brewersjournal.ca/2017/05/18/science-malliard-reaction/                                              pH 值 一定範圍內，梅納褐變反應速度與水活和 pH 值都呈正相關影響。鹼性條件下易生成含氮揮發物 ( 如吡嗪 ) ；一般不超過 8 ，因為 pH 值大於 8 時，反應進行較快而難以控制，氨基氮也顯著減少，並且形成的風味也相對較差。梅納反應顏色形成的 pH 值 >7 ． 0 ，產生肉香的 pH 值在 5.0—5.5 ，且 pH 值越高，產生的風味物質越多，而且隨 pH 值的不同，產生的風味物質的組分也不同。 水活性 梅納反應在中等程度水活性的食品中最容易發生。若用梅納反應製備肉類香精，水活性在 0.65—0.75 最適宜，水活性小於 0.30 或大於 0.75 反應都很慢。 不同醣類與濃度 除蔗糖外，吸光值會隨糖的濃度增加而增加，糖濃度增加能促進梅納反應，對於不同的糖，褐變速率為：木糖＞半乳糖＞葡萄糖＞果糖＞蔗糖，五碳糖的褐變速率為六碳糖的十倍。還原性單糖中五碳糖褐變排序為：核糖、阿拉伯糖、木糖。六碳糖排序為：半乳糖、甘露糖、葡萄糖，還原性雙糖分子量大，反應速率也慢，木糖是五碳糖相對於六碳糖來說，其碳鍊較短，碳價空間位阻小，故其活性較大。葡萄糖屬於醛糖，果糖屬於銅糖，糖類比銅糖較易發生反應，是因為醛糖的末端基團空間位阻效應小，更易於胺基酸發生反應，故葡萄糖更易發生梅納反應。 人們有時會誤解梅納反應與焦糖化反應是相同的。儘管這兩者都是在低濕度條件下發生，但是焦糖

梅納反應是以法國化學家路易斯 · 卡米拉 · 梅納（ Louis-Camille Maillard ）命名，他在 1912 年將其稱為「非酶棕色化反應」，「梅納反應」的產物中，包含顏色的變黃變深變黑、香氣的產生、以及味道上的轉變。而後 化學家約翰 · 霍奇（ John E. Hodge ），將這個反應正式命名為梅納反應，他於 1953 年出版了一篇論文，為梅納反應建立了一個反應機制 。「梅納反應」又稱為美拉德反應。 梅納反應（ Maillard reaction ），是廣泛分布於食品工業的非酵素褐變反應，是食物中的還原糖（碳水化合物）與胺基酸／蛋白質在常溫或加熱時發生的一系列複雜反應，其結果是生成了棕黑色的大分子物質類黑精或稱擬黑素。除產生類黑精外，反應過程中還會產生成百上千個有不同氣味的中間體分子，包括還原酮、醛和及含 N 、 S 、 O 的雜環化合物 ( 也是肉製品風味的主要來源 ) ，這些物質為食品提供了宜人可口的風味和誘人的色澤。 梅納反應機制大致分為初期、中期和末期 3 個階段，每個階段又可細分為若干反應。是一個複雜反應，包括許多交叉反應和分解反應，生成一系列芳香化合物，包括酮、醛、醇、呋喃及其衍生物、吡咯、吡啶、吡嗪、噻吩、噻唑、嗯唑、噫唑林、硫化物。 由  Choij  -  自己的作品 , 公有領域,  連結 •     (A)：糖類與氨基化合物的縮合反應。  •     (B)： Amadori重排 。 中間階段——產物無色至黃色，強烈吸收紫外光： •     (C)：糖類失水。  •     (D)：糖類裂解。  •     (E)：胺基酸降解（ Strecker降解 ）。 最終階段——產物有很深的顏色：  •     (F)： 羥醛縮合 。  •     (G)：醛類與氨基化合物的縮合反應以及含氮雜環化合物的生成。 此外還有：  •     (H)，是最近發現的由 N -糖基胺發生自由基裂解直接生成裂解產物的一條途徑。 第一階段是氨基化合物中的氨基的親核性氮原子對糖羰基碳的進攻，加成為一個羥基胺（ N- 糖基胺）。這一步是可逆的，生成的羥基胺也可以作為胺進攻另一分子糖，生成二糖基胺。研究顯示 N- 糖基胺在溫熱時可生成螢光的含氮化合物，該螢光含氮化合物又可很快與甘氨酸