梅納反應原理

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。

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•   (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反應為類黑素，表明在N-糖基胺和類黑素很可能還有另一條捷徑。這便是圖中路線H的來歷。

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第二階段是N-糖基胺在酸催化下異構為相應的1-氨基-1-脫氧-2-酮糖的Amadori重排反應，它是不可逆的，25 °C時便自發進行。機理中，糖基胺首先失水生成席夫鹼（Schiff鹼），即亞胺，然後氮被質子化，相鄰的碳被去質子化，經烯醇-酮互變異構得到Amadori重排產物。

Amadori重排產物可經如下幾條主要的路線進行反應：

pH小於或等於7時，利於1,2-烯醇化，經過1,2-烯胺醇、3-脫氧-1,2-二羰基化合物，最終生成5-羥甲基糠醛／糠醛和類黑素。

pH大於7且溫度較低時，利於2,3-烯醇化，生成2,3-烯二醇、1-甲基-2,3-二羰基化合物（脫氫還原酮）、乙醯基烯二醇（還原酮）。脫氫還原酮易使胺基酸發生脫羧、脫氨反應形成醛和α-氨基酮類，即Strecker降解反應。

pH大於7且溫度較高時，利於裂解，產生丙酮醇、丙酮醛和丁二酮等活性的中間體。

最終階段：此階段相當複雜，其歷程尚未完全清楚。大致是醛酮在胺催化下發生羥醛縮合反應生成不含氮的聚合物，以及醛類（尤其是α,β-不飽和醛）-胺類在低溫下很快聚合或共聚為高分子的含氮類黑素。脫氮聚合物也可以與胺類發生縮合、脫氫、重排、異構化等一系列反應生成類黑素。類黑素是棕黑色的固體，一般含氮3－4％，結構不明，且組成與原料和生成方式有很大關係。目前已知類黑素分子結構中含有不飽和的咪唑、吡咯、吡啶、吡嗪之類的雜環，以及一些完整的胺基酸殘基等。

參考資料
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BE%8E%E6%8B%89%E5%BE%B7%E5%8F%8D%E5%BA%94
來自 <https://kknews.cc/zh-tw/science/vz8qzza.html> 
來自 <https://kknews.cc/zh-tw/science/j8j3lq.html>