美拉德反应产物的功能特性和安全性研究进展_胡燕

258美拉德反应产物的功能特性和安全性研究进展胡燕1, 2，陈忠杰3，李斌2*1. 河南牧业经济学院食品工程学院（郑州 450046）；2. 华中农业大学环境食品学教育部重点实验室（武汉 430070）；3. 河南牧业经济学院制药工程学院（郑州 450046）摘要美拉德反应产物复杂多样, 而且会随着反应条件的改变而发生变化。

有些美拉德反应产物具有很好的功能特性, 而有些美拉德反应产物存在安全性隐患。

对美拉德反应产物的有利和有害方面分别进行了综述, 以期为探索合理利用美拉德反应, 充分发挥其功能作用而减少其不利影响的方法提供参考意义。

关键词美拉德反应产物; 功能特性; 安全性Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　Ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　Ｍａｉｌｌａｒｄ　Ｒｅａｃｔｉｏｎ　ＰｒｏｄｕｃｔｓＨｕ　Ｙａｎ１，　２，　Ｃｈｅｎ　Ｚｈｏｎｇ－ｊｉｅ３，　Ｌｉ　Ｂｉｎ２*1. College of Food Engineering, Henan University of Animal Husbandry and Economics (Zhengzhou 450046);2. Key Laboratory of the Ministry of education of environment and Food Science, Huazhong Agricultural University (Wuhan 430070);3. College of Pharmaceutical Engineering, Henan University of AnimalHusbandry and Economics (Zhengzhou 450046)Abstract Maillard reaction products are complex, diverse, and they will change by the change of the reaction conditions. Some of the Maillard reaction products have good features while some has security risks. The beneficial and harmful aspects of Maillard reaction products are reviewed, so as to provide reference value to explore methods of the rational use of Maillard reaction, making full use of its function and reducing the adverse effects . Keywords Maillard reaction products; functional property; safety*通讯作者美拉德反应（Maillard reaction）又称为“非酶棕色化反应”，是法国化学家L. C. Maillard在1912年提出的。

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。

其反应机理复杂，反应产物多样，可以生成许多美拉德反应产物（Maillard reaction products，MRPs），包括很多挥发性香气成分、高活性且有紫外吸收的中间产物和更复杂的深色高分子聚合物。

美拉德反应时影响食品风味和质量稳定性的重要因素之一，利用该反应可以使食品得到诱人的香气、好看的颜色和独特的滋味，同时，在有些食品如牛奶和果汁的生产中，该反应又会使这些食品的颜色加深，导致其质量和营养价值降低。

近年来的研究还发现，美拉德反应产物还具有多种功能特性，很多产物还与食品的安全性关系密切，因此，美拉德反应产物的功能特性和安全性研究也成为该领域的研究热点。

１　美拉德反应产物概述美拉德反应产物种类繁多，结构复杂，而且受多种因素影响，如参与反应的糖和氨基酸或蛋白质的种类不同，生成的产物不同；反应的温度、时间、pH和溶剂等条件不同，生成产物的种类和数量也不同。

目前为止，研究的较多也是研究的较清楚的主要是类黑素和晚期糖基化末端产物（AGEs）[1]。

类黑色素是美拉德反应后期形成的一类棕褐色物质，一般结构复杂、分子量较大，是导致很多种类食品颜色变深的主要原因之一，尤其是经过高温加热的食品。

类黑色素的生成不仅会影响食品的颜色，还会和食品中的一些风味物质结合，影响食品的风味特征。

据资料介绍，这类物质具有一定的抗氧化、抗诱变和消除活性氧等多种功能[1]。

虽然类黑色素与食品加工和人体健康的关系十分密切，但因其种类和结构太过复杂，目前对其形成机理及种类、结构都没有研究清楚。

晚期糖基化末端产物（AGEs）也是美拉德反应的重要产物，但是美拉德反应不是AGEs产生的唯一途径，据报道，脂肪过氧化和葡萄糖氧化也可以产生AGEs [2]。

有资料介绍，美拉德反应经过三步可以生成AGEs：第一步，葡萄糖与蛋白质、脂质或DNA的游离氨基酸（主要是精氨酸和赖氨酸）结合，通过非酶褐变途径生成薛夫碱（Schiff base）；第二步，薛夫碱经过结构重排形成阿马道来产物（Amadori product），主要为二羰基化合物；第三步，精氨酸或赖氨酸和二259羰基化合物发生化学反应就可以形成稳定的褐色终产物，即AGEs [3]。

AGEs化学性质稳定，通过膳食摄入后，可在体内积累，与很多慢性病的发生和发展关系密切[4]。

２　美拉德反应产物的功能特性2.1　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。

Kshitij Shrestha等将磷脂酰乙醇胺和葡萄糖添加到经脱胶的芥末油当中，研究美拉德反应产物的抗氧化能力。

结果显示，经一定的温度加热一段时间之后，相对于不添加这两种物质的空白油、只添加葡萄糖的芥末油和只添加磷脂酰乙醇胺的芥末油，同时添加了磷脂酰乙醇胺和葡萄糖的芥末油的氧化稳定性都更好[5]。

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。

首先是美拉德反应的底物不同，产物的抗氧化能力会有所区别。

Jutaporn Limsuwanmanee 等研究了黄貂鱼的非蛋白氮与葡萄糖、果糖和半乳糖发生美拉德反应的产物的抗氧化活性，结果表明，该美拉德反应产物对过氧化氢（H 2O 2）、羟基自由基（OH·）、2, 2’-联氮-双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸盐）自由基（ABTS·+）和2, 2-二苯基-1-苦基肼自由基（DPPH·）的还原能力或清除能力都明显的要高于空白对照。

其中，非蛋白氮与果糖的美拉德反应产物表现出最强的还原能力和自由基清除能力[6]。

Min-Kyung Lee等研究了美拉德反应产物对土豆中多酚氧化酶的抑制效果。

试验发现，精氨酸、组氨酸、赖氨酸和半胱氨酸的人工合成美拉德产物都能明显的抑制土豆多酚氧化酶活性，而且单糖的美拉德反应产物比双糖的美拉德反应产物对多酚氧化酶的抑制效果更强[7]。

美拉德反应产物的抗氧化活性还与美拉德反应的温度和时间有关系。

Eun Jung Cho研究了高丽参在不同温度蒸汽加热下，其中的游离氨基酸含量和抗氧化活性的变化。

试验结果显示，随着蒸汽加热时间的延长，游离氨基酸的含量显著下降，美拉德反应产物的抗氧化能力也得到了显著的提高[8]。

Yusuf Yilmaz等研究了葡萄糖和组氨酸体系的水溶性美拉德反应产物的抗氧化活性。

结果表明，在100 ℃温度下加热30 min 得到的美拉德反应产物抗氧化能力不明显，而当加热温度升高到120 ℃时，所得到的美拉德产物具有明显的抗氧化能力，但是当加热时间超过30 min后，其抗氧化能力有所减弱，推测可能是前期具有抗氧化活性的美拉德反应产物被热分解所导致的[9]。

另外，pH也是影响美拉德反应产物抗氧化活性的关键因素之一。

Wittayachai Lertittikul等用100 ℃温度加热2%猪血红蛋白和2%葡萄糖混合溶液制备美拉德反应产物，研究了该体系在不同pH条件下（8，9，10，11和12）分别加热不同时间（0，2，4，6和8 h）制备的美拉德反应产物的抗氧化活性。

试验结果显示，在初始pH较高时（pH 12），该反应体系生成的美拉德反应产物抗氧化活性最显著，而且体系的初始pH对蛋白质和糖基的交联有明显影响，因此推测美拉德反应产物的抗氧化能力可能与这种交联作用有关[10]。

2.2　抑菌作用近年来，抗菌剂和抑菌剂被广泛地应用于食品和日用品行业。

美拉德反应产物的抑菌作用也已经被研究的较多。

郭先霞等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、蜡质芽孢杆菌、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孢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[11]。

Takeru Ohe等研究发现，聚酰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[12]。

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[13]。

因此，美拉德反应有望被应用于食品的保藏。

2.3　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[14]。

Sung-Yong Yang 等的研究表明，核糖参与的美拉德反应产物具有显著的抗过敏作用[15]。

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。

2.4　抗突变作用除了抗菌，抗过敏功能以外，一些研究资料还表明，美拉德反应产物具有抗突变作用。