美拉德反应的应用ppt课件

1、加工温度和时间
• 一般情况下Maillard反应速度随加工温度 的上升而加快，过高的温度不仅使食品中营养 成分氨基端和糖类遭到破坏，而且产生致癌物 质。如花生、油脂等物料的焦化就可能产生致 癌物质，对食品安全造成影响。在利用 Maillard反应制备食用香精时，通常控制条件： 温度≦180℃、时间≦4hr、Ph≧7.0、水分含 量为15~25%最佳
180
蔗糖 糖的焦香 糖的焦香 糖的焦香 沁鼻的巧克力香 干酪的焦香 干酪的焦香 糖的焦香 焦香 土豆、卷心菜味
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
3.食品香精
• 美拉德反应在食品香料、肉类香料中应用相 当广泛。目前市场上销售的风味调味剂，如火 腿肠、风味调味料。或市场上销售的牛肉味、 鸡肉味、猪肉味等风味调味料。利用美拉德反 应得到的香精香料，风味天然，安全可靠。它 不但能够增进食欲有利消化吸收，而且对增加 食品的花色品种和提高食品质量具有很重要的 作用。是人们保健的美食产品
三 、 末 期 阶 段
二 、 中 期 阶 段
一 、 初 级 阶 段
美 拉 德 反 应 的 机 理
美 拉 德 反 应 图 例
•
1、初级阶段
•
氨基化合物中游离氨基酸与羰基化合物的游离羧基 缩合形成亚胺衍生物，该产物不稳定，随即环化成N葡萄糖基胺。N-葡萄糖氨基在算得催化下经葡萄糖胺 分子重排生成有反应活性的1-氨基-2-酮基，即单果糖 胺。此外，酮基还可以与氨基化合物生成酮基胺，而 酮糖基胺可以经过heyenes分子重排异构成2-氨基-2脱氧葡萄糖。Maillard触及反应产物不会引起食品色 泽和香味的变化，但其产物是不发挥性香味物质的前 体成分。
序 号
2、等量葡糖糖与氨基酸混合加热产 生香气 氨基酸 斯特霍克醛 香气味

美拉德原理以及应用美拉德原理美拉德反应（MaillardReaction）是非酶促褐变反应之一，它是指单糖（羰基）和氨基酸（氨基）的反应。

和焦糖化反应（caramelization）比较，美拉德反应发生在较低的温度和较稀的溶液中。

研究证明：美拉德反应的程度和温度、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。

影响因素在单糖中五碳糖（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）参与美拉德反应结果，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摄氏度储存时，当葡萄糖对甘氨酸比，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，则色素形成迅速增加。

如拟防止食品中美拉德反应的生成，那么必须除去其中之一，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。

所以美拉德反应，在中等程度水分活度的食品中最容易发生。

具有实用价值的是在干的和中等水分的食品中；pH对美拉反应的影响并不十分明显。

一般随着pH的升高，色泽相对加深。

在糖类和甘氨酸系统中，不同糖品在不同pH时，色度产生以次为：pH小于6：木糖＞果糖＞葡萄糖＞乳糖＞麦芽糖pH6时：木糖＞葡萄糖＞果糖＞乳糖＞麦芽糖美拉德主要应用．美拉德反应在食品添加剂中的应用近年来，人们已用动、植物水解蛋白，醇母自溶产物作原料，制备出成本低、安全，且更为逼真的、更接近天然风味的香味料。

（一）概述许多肉香芳香化合物是由水溶性的氨基酸和碳水化合物，在加热反应中，经过氧化脱羧、缩合和环化反应产生含氨、氮和硫的杂环化合物，包括呋喃、呋喃酮、吡嗪、噻吩、噻唑、噻唑啉和环状多硫化合物，同时也生成硫化氢和氨。

在杂环化合物中，尤其是含硫的化合物，是组成肉类香气、香味的主要成分，几种硫取代基的呋喃化合物，具有肉类香气、香味，如3—硫醇基—2—甲基呋喃和3—硫醇基—2、5—二甲基呋喃。

在一般呋喃化合物中，在乙位碳原子有硫原子的产品具有肉类香气、香味，而在甲位碳原子上存在硫原子的品种，就有类似硫化氢的香气。

另外，噻吩化合物，具有煮肉的香气香味，噻吩化合物由半胱氨酸、胱氨酸和葡萄糖、丙酮醛于125℃、PH=5.6、反应24小时下生成，如4—甲基—5—（a—羟乙基）噻唑，2—乙酰基—2—噻唑啉，12—乙酰基—5—丙基—2—噻唑啉。

美拉德反应是一种普遍的非酶褐变现象，将它应用于食品香精生产之中，我国还是近几年才开始的。

在反应中，使用的氨基酸种类较多，有L—丙氨酸、L精氨酸和它的盐酸盐、L—天冬氨酸、L—胱氨酸、L—半胱氨酸、L—谷氨酸、甘氨酸、L—组氨酸、L—亮氨酸、L—赖氨酸和它的盐酸盐、L—乌氨酸、L—蛋氨酸、L—苯丙氨酸、L—脯氨酸、L—丝氨酸、L—苏氨酸、L—色氨酸、L—酪氨酸、L—异亮氨酸等，它们在反应中，能生成一定的香气物质。

L—胱氨酸、L—半胱氨酸、牛黄酸、维生素B1等，均能产生肉类香气、香味。

（1）甘氨酸，能产生焦糖香气、香味；（2）L—丙氨酸，能产生焦糖香气、香味；（3）L—颉氨酸，能产生巧克力香气、香味；（4）L—亮氨酸，能产生烤干酪香气、香味；（5）L—异亮氨酸，能产生烤干酪香气、香味；（6）L—脯氨酸，能产生面包香气、香味；（7）L—蛋氨酸，能产生土豆香气、香味；（8）L—苯丙氨酸，能产生刺激性香气、香味；（9）L—酪氨酸，能产生焦糖香气、香味；（10）L—天冬氨酸，能产生焦糖香气、香味；（11）L—谷氨酸，能产生奶油糖果香气、香味；（12）L—组氨酸，能产生玉米面包香气、香味；（13）L—赖氨酸，能产生面包香气、香味；（14）L—精氨酸，能产生烤蔗糖香气、香味。

图1 美拉德反应过程
二、影响 Maillard反应的因素
Maillard反应机制相当复杂, 不仅与参加反应的羰基化合 物及氨基化合物有关，而且还与温度、氧气、水分、金属离 子等外界因子有关。
了解这些因素对Maillard反应的影响，有助于我们控制食 品褐变,，对食品工业具有重大的现实意义。
1. 糖
等量葡萄糖与氨基酸混合物加热产生的香气
3. Maillard反应与食品营养
Maillard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， Maillard反应无疑会使其蛋白质的生物价 更低。这是因为高温会使蛋白质的PER值降低。加热还影响 胱氨酸、色氨酸、精氨酸的利用率。
奶与奶制品中的氨基酸因形成色素复合物及在降解反应 中被破坏而造成损失；
色素复合物以及与糖结合的酪蛋白不易被酶所分解，因 而降低了氮的利用率。
组成蛋白质的所有氨基酸中，赖氨酸的损失是最大的。 因为它的游离氨基最易和羰基相结合。由于赖氨酸是许多蛋 白质中的限制性氨基酸，因而它的损失较大地影响了蛋白质 的营养质量。
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
从发生Maillard反应速度上看, 糖的结构和种类不 同导致反应发生的速度也不同。一般而言:

反应过程包括还原糖与胺形成葡基胺、 Amadori重排（醛糖）或Heyns重排（酮糖)、 经HMF，最后生成深色物质三个阶段
三、试剂和仪器
D-葡萄糖 ——50mg
L-天门冬氨酸 ——50mg
L-赖氨酸
——50mg
L-苯丙氨酸 ——50mg
L-甲硫氨酸 ——50mg
L-脯氨酸
ห้องสมุดไป่ตู้
——50mg
L-精氨酸
——50mg
模块一 糖与食品加工 任务 二 糖的羰氨反应-美拉德反应
任务二 糖的羰氨反应-美拉德反应
一、实验目的
(1)了解和掌握Maillard反应基本原理和条件控制； (2)掌握Maillard反应的测定原理、方法和步骤；
(3)体会实验条件的控制和改变对实验结果的影响。
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。
L-亮氨酸
——50mg
电子天平、恒温水浴锅、锡箔纸
四、操作步骤
(1) 向7根装有50mgD-葡萄糖的试管中添加7种不 同的氨基酸（各管中添加量为50mg），再加 入0.5mL水，充分混匀。
(2)嗅闻每根试管，描述其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，再在水浴中冷却到25℃， 记录每根试管的气味（例如：巧克力味、马 铃薯味、爆米花味等等）。记录颜色0=无 色，1=亮黄色，2=深黄色，3=褐色。
五、结果与讨论
氨基酸种类
氨基酸加入 量（g）
D-葡萄糖加入 未加热前反应现

美拉德反应及其在食品中的应用美拉德反应，又称羰氨反应或非酶褐变反应，是指氨基化合物和羰基化合物之间发生的反应，是食品风味产生的主要来源之一。

Maillard反应被认为是发生在食品加工过程中最重要的化学反应之一。

它影响食品的质量特性，例如颜色，风味，营养价值，以及食品原料的物理一化学属性。

美拉德反应产物(主要是含类黑精，还原酮以及含N、S、O的杂环化合物)是肉制品风味的主要来源，美拉德反应产物(MRPs)的抗氧化性能，被用以代替酚类食用抗氧化剂，正逐渐引起人们的关注。

1、美拉德反应机理Maillard反应属于非酶褐变反应，主要是羰基化合物(尤其是还原糖)与氨基化合物(包括胺、氨基酸、肽类、蛋白质等)之间发生的复杂反应。

自从人类开始烧烤食品以来，食品加工业就一直在利用Maillard反应。

Maillard反应不仅与传统食品的生产有关，也与现代食品工业有关，如焙烤食品、咖啡等。

Maillard反应为食品提供了可口的风味和诱人的色泽。

食品化学家HODGE认为，Maillard反应过程可以分为初期、中期和末期3个阶段，每个阶段又可细分为若干反应。

该反应是一个复杂反应，包括许多交叉反应和分解反应，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)HJ。

其中杂环化合物(吡咯，呋喃、噻吩、噻唑和吡嗪等S、N化合物)、硫醇化合物、还原酮以及最后生成的类黑晶。

2 、美拉德反应的影响因素食品加工和贮藏过程中在还原糖和氨基酸之间发生的一系列化学反应被称为美拉德反应。

影响Maillard反应程度的主要因素有加工条件的温度、时间、以及pH，水活性，反应剂的类型和比例。

但是受食品和原材料加工的影响，反应剂可能被改变。

了解这些因素对Maillard反应的影响，有助于我们控制食品褐变，对食品工业具有重大的现实意义。

1）反应底物在Maillard反应中，参与反应的糖主要是还原糖，还原糖可以是双糖、五碳糖和六碳糖。

美拉德反应及其在食品工业中的应用美拉德反应（Maillard reaction），又称非酶褐变反应（non-enzymatic browning reaction），是指在加热或干燥等条件下，还原性糖与氨基化合物（如氨基酸、肽、蛋白质等）之间发生的一系列复杂的化学反应，产生各种色素、香气和风味物质。

美拉德反应是食品加工过程中最常见和重要的反应之一，对食品的品质、营养和安全有着深远的影响。

美拉德反应是由法国化学家路易斯-卡米尔·美拉德（Louis-Camille Maillard）于1912年首先发现并描述的。

他在研究葡萄糖和甘氨酸之间的反应时，发现了一种新的褐色物质，并提出了“美拉德反应”的概念。

后来，许多科学家对美拉德反应进行了深入的研究，揭示了其复杂的机理和多样的产物。

1. 美拉德反应的机理和产物美拉德反应的机理可以分为三个阶段：初级阶段、中级阶段和高级阶段。

初级阶段初级阶段是指还原性糖与氨基化合物之间发生缩合反应，形成亚胺（Schiff base）或亚胺金属络合物（Schiff base metal complex），然后通过分子内重排或水解等方式，生成氨基酮（Amadori compound）或氨基醛（Heyns compound）等不稳定的中间体。

这些中间体可以进一步参与后续的反应，也可以被分解为其他物质。

初级阶段的反应速度较快，但不产生明显的色素和香气。

中级阶段中级阶段是指氨基酮或氨基醛等中间体通过脱水、裂解、环化、缩合等多种途径，生成吡喃类、吡咯类、吡唑类、噻唑类等含氮杂环化合物，以及各种含硫、含氧或含氮官能团的芳香化合物。

这些化合物具有不同的颜色和香气，是美拉德反应最主要和最有价值的产物。

其中，吡喃类化合物主要负责食品的色泽，而芳香化合物主要负责食品的香味。

高级阶段高级阶段是指中级阶段产生的化合物通过进一步的聚合、缩合、环化等反应，生成更大分子量和更复杂结构的化合物，如糖基化蛋白质（glycated protein）、糖基化脂质（glycated lipid）、糖基化核酸（glycated nucleic acid）等。

06
美拉德反应研究展望
新技术的应用
基因编辑技术
01
利用CRISPR-Cas9等基因编辑技术，研究美拉德反应相关基因
的功能，提高反应效率和产物品质。
人工智能与大数据
02
通过人工智能和大数据技术，分析美拉德反应过程中的数据和
规律，优化反应条件和提高预测能力。
生物传感器与实时监测
03
利用生物传感器和实时监测技术，实现对美拉德反应过程的实
风味的形成
美拉德反应不仅影响食品的色泽，还能产生各种香气和味道，如烤面包、咖啡、 饼干等香味，这是因为反应过程中产生了许多挥发性化合物。
影响因素
反应物种类、反应条件等都会影响风味的形成，通过调整这些因素，可以控制 食品的风味。
食品营养价值的提高
营养价值的提高
美拉德反应过程中，蛋白质和糖类相互作用，生成了更复杂的化合物，这些化合 物具有更高的营养价值，如抗氧化性、增强免疫功能等。
药物筛选
通过研究美拉德反应过程中产生的化 合物，可以筛选出具有潜在治疗作用 的候选药物。
生物材料制备
组织工程
利用美拉德反应可以制备具有特定生物活性的生物材料，如人工 皮肤、骨骼等。
生物材料表面改性
通过美拉德反应对生物材料表面进行改性，可以提高材料的生物相 容性和耐久性。
生物材料制备工艺优化
通过研究美拉德反应的机理和条件，可以优化生物材料的制备工艺， 提高产品质量和降低生产成本。
反应过程
美拉德反应涉及一系列的化学反应，包括还 原糖的分解、氨基酸的氧化和聚合等。
产物形成
最终产物是复杂的色素和香味物质，这些物 质决定了食品的色泽和风味。
影响因素
01
02

美拉德反应及其应用摘要：食品在加工过程中会产生特有的风味形成这些风味的反应主要有非酶褐变、发酵等，本文主要讲非酶褐变的一种--美拉德反应，介绍其反应机理影响因素以及其在食品加工过程中的作用和应用。

关键词：美拉德反应、食品加工、风味、应用正文：一、美拉德反应定义美拉德反应又称为“非酶棕色化反应”，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。

二、反应机理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（nonenzimicbrowning）。

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。

1、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）。

2、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，产生还原酮类褐脱氢还原酮类。

有利于Amadori重排产物形成1deoxysome。

它是许多食品香味的前驱体。

3、 Strecker聚解反应：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。

3、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。

。在美拉德反应还没发生之前，如果加入亚硫酸 盐，亚硫酸根可以与醛形成加成化合物，这个产 物可以与R-NH2缩合，其缩合产物不能再进一步 生成薛夫碱和N-葡萄糖基胺，因此亚硫酸盐可以 抑制美拉德反应。
美拉德反应与食品工业
• 美拉德反应在我们日常生活中经常存在，通过美拉 德反应可以产生许多风味和颜色，其中有些是期望 的，有些是不期望的。
• 面包生产过程中上色工序色泽变化主
要是含有氨基酸与糖类，使面包表面形 成金黄色。色泽深度与否与还原糖的浓 度成一定比例，因此在生产过程中可以 通过调节还原糖用量或增减氨基酸来控 制面包表面的色泽。
Maillard反应与香味
• 食品香味的来源
• 一是食品本身固有的香味，如葱蒜、芜荽本身就有一种特 有的香味。
赖氨酸是人体必需的8种氨基酸之一，是人体合成各种蛋 白质的重要前提，少了它，其他氨基酸就受到限制或得 不到利用。
➢矿物质元素的生物有效性下降:美拉德反应产物(MRPs)易 与矿物元生了醛、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。但 由于美拉德反应的复杂性以及中间体的不稳定性，目前对食品中氨基酸和糖类美的美拉德反应 产生的有害物质研究还不太清楚。
1 美拉德反应概述及产物介绍
1.2 美拉德反应产物
反应物：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。
终产物：类黑精和一些非挥发性化合物，同时还会产生超过
3500种挥发性化合物，这些化合物具有很低的感官阈值，因 此它们对形成食品风味相当重要。
反应的结果：使食品颜色加深并赋予食品一定的风味, 如:
pH< 7
果糖基胺进行 1, 2-烯醇化反应, 脱水生成羟甲基 糠醛 (糖醛的 schiff碱)

02
03
鱼类调味料的研究范围从 海水鱼到淡水鱼都有涉及。 主要手段是通过对原材料 进行酸解或酶解，然后利 用酶解液作为基质，添加 糖类和辅料，并控制好美 拉德反应条件，从而得到 风味较好的调味基料，最 后通过仪器分析手段检测 调味基料中的风味物质。
虾
类
目前国内外虾类调味料的研究对象主要是各类 虾头和虾壳废弃物方面。无头虾或虾仁的制造
• 由于水产品调味料除了呈味物质外，还含有多种生物活性物质， 因此水产调味料不仅有独特的风味还有保健功能。因此，随着消 费者对天然美味和营养保健的追求，会水产调味料的发展将会更 加高档化。可预见，新型的水产调味品将会是未来调味料产业中 重要的发展方向之一，其研究开发和市场前景将会非常广阔。
THANK YOU
改
良 • 荣绍丰等对七种蛋白酶水解扇贝肉制备海鲜香精前体物进行了研
产
究，结果表明复合蛋白酶和木瓜蛋白酶水解的酶解液制备的美拉
物 德反应产物风味最好。 • 陈美花等人运用美拉德反应改良马氏珠母贝酶法抽提物的风味，
风 味
得到头香天然圆润、贝类特征香气突出、体香浓郁丰满、尾香留 香持久、整体香气协调统一的调味基料。肖军霞等人通过木瓜蛋 白酶得到牡蛎酶解液，然又后通过美拉德反应得到产物，产物颜
反应例如：焙烤面包产生的金黄色、烤 肉产生的棕红色、熏干产生的棕褐色、 酿造啤酒的黄褐色、酱油醋的棕黑色也 与美拉德反应有关。——
3
美拉德反应的机制
• 1.1.美拉德反应是一个复杂的过程，包括许多交叉反应和分解反 应，生成一系列芳香化合物[15]。美拉德反应通常分为三个阶段 [1]：①早期阶段，形成席夫碱（Schiff's base），席夫碱重新排 列形成阿马都利（Amadori）产物。初期阶段不引起褐变，也不 产生香味，但中间产物是重要的挥发性风味物质的前体。②中 间阶段，阿马都利产物发生重排，进一步转化成荧光的有色物 质和交联聚合物。中期阶段的反应主要是通过1，2－烯醇化反 应、2，3－烯醇化反应、Strecker 降解三条反应途径完成的[2]。 ③末期阶段，形成类黑精和杂环化合物。后期阶段的反应机理 至今尚不清楚。