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美拉德反应
相信大家在选择面包时一定是先看见面包的色泽以及它的香味,所以我们会选择色泽丰富且香味浓郁的产品。那为什么我们的面包会有这样漂亮的颜色和香味呢!它是从什么而来的呢!可能我们有些面包小白们不知道,但是像我们的面包师们都知道它是一种叫做美拉德反应的一种化学反应。所以今天带大家了解美拉德反应以及它在面包中的重要性。
美拉德反应的历史
在1913年,法国一个叫美拉德的科学家发表了一篇论文,以解释当氨基酸在高温下与糖反应时会发生什么。然而,化学家约翰·霍奇(John E. Hodge)在伊利诺斯州皮奥里亚州的美国农业部工作,将这个反应正式命名为美拉德反应,他于1953年出版了一篇论文,为美拉德反应建立了一个反应机制。1912年时,美拉德把自己将氨基酸和糖类水溶液混合加热后溶液产生黄棕色的发现讲给法国科学院的其他科学家听,但当时在座者中几乎没有人能意识到这个反应背后的潜在意义。然而时至今日,美拉德反应已经成为与现代食品工业密不可分的一项技术,在肉类加工、食品储藏、香精生产、中药研究、烘焙食品等领域处处可见。目前的研究也显示出其与机体的生理和病理过程密切相关。
什么是美拉德反应

美拉德反应(Maillard reaction),它是以法国化学家路易斯·卡米拉·美拉德(英语:Louis Camille Maillard)(Louis-Camille Maillard)命名。又称麦拉德反应、梅拉德反应、梅纳反应、羰胺反应,是广泛分布于食品工业的非酶褐变反应,指的是食物中的还原糖(碳水化合物)与氨基酸/蛋白质在常温或加热时发生的一系列复杂反应,其结果是生成了棕黑色的大分子物质类黑精或称拟黑素。除产生类黑精外,反应过程中还会产生成百上千个有不同气味的中间体分子,包括还原酮、醛和杂环化合物,这些物质为食品提供了宜人可口的风味和诱人的色泽。

该反应是一种非酶促褐变的形式,其通常快速从约140至165℃(280至330°F)进行。在较高的温度下,焦糖化和随后的裂解变得更加明显。

在此过程中,产生了数百种不同的风味化合物。这些化合物又分解从而形成更多新的风味化合物等等。每种类型的食物都具有在美拉德反应期间形成的非常独特的风味化合物。风味科学家多年来一直使用这些相同的化合物来制造人造风味。以及现在我们的美食制作家门也在运用这一反应来制作不同的美食。

美拉德反应的过程

美拉德反应总共有三个阶段:起始阶段、中间阶段、最终阶段

起始阶段:又是一个无色阶段(产物无色,不吸收紫外光)。第一步是糖与氨基化合物的缩合反应。这个反应在25度时就开始自发进行,这也是美拉德反应的开始。第二部是Amadori重排又称为葡糖胺重排反应复。就是N-糖基胺在酸催化下异构为相应的1-氨基-1-脱氧-2-酮糖的Amadori重排反应。

中间阶段:又是一个产色阶段(产物无色至黄色,强烈吸收紫外光)。 在此阶段Amadori化合物通过3条不同的反应路线:一是在酸性(pH小于或等于7) 条件下进行1,2-烯醇化反应,经过1,2-烯胺醇、3-脱氧-1,2-二羰基化合物,最终生成羰基甲基呋喃醛或呋喃醛;二是碱性条件下进行 2,3-烯醇化反应,产生还原酮类及脱氢还原酮类;三是继续进行裂解反应形成含羰基或二羰基化合物,或与氨基进一步氧化降解,在Strecker降解中,α-氨基酸与α-二羰基化合物反应,失去一分子CO2降解成为少一个碳原子的醛类及烯醇胺,各种特殊醛类是造成食品不同香气的因素之一。

最后阶段:又是一个成色阶段(产物有很深的颜色)。第一步是羟醛缩合,第二部是醛类与氨基化合物的缩合反应以及含氮杂环化合物的生成。主要为醛类和胺类在低温下聚合成为高分子的类黑精或称类黑素。除类黑精外,还会生成一系列美拉德反应的中间体还原酮、醛类及挥发性杂环化合物。

影响美拉德反应的因素

1. 氨基酸的种类:氨基酸是产生美拉德反应的重要物质。氨基酸共有二十种,每种氨基酸所产生的风味都不一样。其中His(组氨酸)、Lys(赖氨酸)、Pro(脯氨酸)可产生烤面包香味;

2. 糖的种类:糖也是美拉德反应中必不可少的物质。在美拉德反应中,参与反应的糖可以是双糖、五碳糖和六碳糖。可用的双糖有乳糖和蔗糖;五碳糖有木糖、核糖和阿拉伯糖;六碳糖有葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖等。每种糖的反应速度也是不一样的。

3. 温度:温度是美拉德反应当中最重要的影响因素之一。一般情况下,美拉德反应速度随加工温度的上升而加快,香味物质也主要在较高温度下反应形成的。

4. 反应时间:反应时间也是美拉德反应的重要因素。反应的时间它影响这食品的营养成分。若温度过高,时间过长,不仅使食品中营养成分氨基酸和糖类遭到破坏,而且可能产生致癌物质,随加工温度的升高,其含量也越高。

5.水分的活度:美拉德反应的强度很大程度上取决于介质的水合作用,为达到最大的反应活性,一般要求食品水分含量在 10%以上,通常为15%为好。在一定范围内(10~25%),美拉德反应速度随水分的增加有上升趋势,完全干燥的食品难以发生美拉德反应。

6.PH值: 一般美拉德反应随着pH(3~10)上升呈上升趋势,在偏酸性环境中,美拉德反应会被抑制,反应速率降低。

7.辐照:辐照也可以引起Maillard的进行,但是在辐照条件下的反应与加热情况下有所不同。当非还原双糖、蔗糖在加热的条件下不产生褐色色素,但是在辐照的条件下有褐色物质形成,它表明在辐照的情况下,蔗糖也出现了还原性。在辐照时,糖类参与反应的速度为蔗糖>果糖、阿拉伯糖、木糖>葡萄糖,但是在热反应中,糖类参与反应的速度是戊醛糖>庚醛糖删掉>己酮糖>双糖。这可能是因为辐照释放出来的能量使糖苷键断裂,从而释放出羰基,进一步与氨基化合物发生反应。

美拉德反应对面包的影响

1. 使面包上色:面包中的还原糖在经过加热时发生的聚合、缩合等反应,经过复杂的过程,最终生成棕色甚至是棕黑色的大分子物质类黑精或称拟黑素,从而使面包产生非常诱人的金黄色至深褐色。

2.增加风味:氨基酸与等量的葡萄糖在180度作用下经过了热分解、氧化、重排或降解形成的香味,从而使面包增加风味。

3.营养价值的降低:美拉德反应会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。氨基酸与糖结合造成了营养成分的损失,蛋白质与糖结合,结合产物不易被酶利用,营养成分不被消化 。

4.抗氧化作用:抗氧化性的产生,美拉德反应中产生的褐变色素对油脂类自动氧化表现出抗氧化性,这主要是由于褐变反应中生成醛、酮等还原性中间产物。

面包糖含量对美拉德反应的影响

面包种类有很多其含糖量高低都有不同。美拉德反应又叫褐变反应,受温度高低的影响决定黑精色素的生产高低。糖含量越高它的反应速度就快,如果温度在高会导致他的反应速度加快,所以若糖含量高的面团不宜用高的温度来烘烤。反之,含糖量过低的面团则需用高温来烘烤。

充足的烘烤,给予了面包美好的烤色的外表,以及馥郁饱满的香甜气味。面包在冷却过后,排除了体内的酒精味道,让面包充满了食材与发酵的柔和香气,与表皮甜美的浓郁焦香,这两种的交融从而形成了面包整体的芳香。

发酵对美拉德反应的影响

面包最主要的是发酵,而酵母在发酵时会不停的产酸使面团的PH值降低,而在偏酸性环境中,美拉德反应会被抑制,反应速率降低,所以面包如果发酵过度会导致面团PH过低,面团偏酸,会使美拉德反应被抑制,反应不强烈,使上偏慢。酵母在发酵时会消耗面团中的糖,如果发酵过度,会使面团中的糖消耗过多,也会影响美拉德反应,使其上色偏慢。

然而发酵不足酵母消耗面团中的糖少,会比正常发酵的面团含糖量高,所以美拉德反应会偏强烈,上色会过快,颜色偏深。

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