研究食品抗氧化论文

美拉德反应及其对食品加工过程的影响论文

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美拉德反应是由法国化学家在1912年发现的，JohnHodge等在1953年时将其命名为美拉德反应。美拉德反应也被叫做羰胺反应，其定义为：还原糖或者是羰基化合物在常温或者加热时与含游离氨基的化合物发生缩合、聚合等化学反应，反应物和中间产物经过一系列复杂的化学变化，最终生成棕褐色的大分子物质——拟黑素（类黑素）。美拉德反应除了生成拟黑素之外，其还有醛、酮、杂环化合物生成，这些化合物为食品增加了色泽和风味。

一、美拉德反应

对于美拉德反应的相关研究已经达到了一个相对成熟的阶段，美拉德反应也成为了现代食品加工过程中应用最为频繁的技术之一。Hodge在1953年首次提出了美拉德反应的流程图，其对美拉德反应的过程进行系统性地阐述。依据现代化学观点，美拉德反应主要可以分为三个阶段，其分别为起始阶段、中间过程、最终阶段。

1、起始阶段。美拉德反应的起始阶段涉及到化学分子或基团的缩合、环化、取代重排等历程。首先，氨基化合物和醛糖缩合成为席夫碱，席夫碱不稳定，其环化生成N-取代醛糖基胺，该化合物又经过重排（Amadori方式）生成Amadori化合物。

2、中间过程。美拉德反应的中间阶段为起始阶段产物Amadori化合物以三种不同形式的分解过程，其分别为：碱性条件下的2，3-烯醇化反应，产物包括了脱氢还原酮类和还原酮类化合物；酸性条件下的1，2-位烯醇化反应，产物包括了含呋喃环的醛类化合物和羟甲基呋喃醛；碱性产物和酸性产物继续发生裂解，生成羰基（单羰基或双羰基）化合物，除此之外，碱性产物和酸性产物也可以发生Strecker分解，与氨基共同作用生成Strecker醛类化合物。

3、最终阶段。最终阶段是美拉德反应生成拟黑素的过程，其主要为低温下胺类和醛类的聚合反应，该反应过程较为复杂，目前尚未完全明确该过程的反应机理。胺类和醛类除了聚合生成高分子以外，其还产生美拉德反应的中间体杂环化合物（具有挥发性）、醛类化合物、还原酮等。

二、美拉德反应对于食品加工过程的影响

美拉德反应的发现与应用对现代食品加工及贮藏过程有着深刻的影响，至今其仍作为一项食品加工技术被广泛应用于食品加工过程中。美拉德反应的反应产物是影响食品口味、色泽、安全、营养等功能性质的主要因素，对于传统烤制食品（北京烤鸭、烤乳猪）、油炸食品（油炸肉卷、炸带鱼）影响尤甚。从营养学的角度分析，美拉德反应对于食品加工过程并非是有利无害的，美拉德反应的反应底物为蛋白质和糖类，蛋白质和糖类是人体所必须摄取的营养成分，食品加工过程中的美拉德反应无疑在一定程度导致了这些影响成分的流失；对于那些食品中含有的人体所不能合成的氨基酸，美拉德反应有可能导致其遭到破坏，进而导致食品的营养价值下降。因此，需要辩证地看待美拉德反应对于食品加工过程的影响。在实际的食品加工过程中，应当合理控制美拉德反应，通过美拉德反应增加食品的色泽、风味和安全性，同时最大程度地保留住食品中的营养成分。

1、对食品风味的影响。美拉德反应对于食品的风味有着重要的影响，例如，享誉全国的名菜“全聚德北京烤鸭”在其放入烤炉进行烤制之前，其会在烤鸭外层涂上一层秘制调料，调料中含有糖和香料物质。在烤制的过程中，调料中的各种化学物质发生相互作用（主要为热降解、美拉德反应、产物的二次和三次反应等），这是“全聚德北京烤鸭”具有独特风味的重要原因。美拉德反应能够产生一些影响食品风味的物质，其主要有含硫杂环，如噻吩类、噻唑类；含氮杂环，如吡嗪类；含氧杂环，如呋喃类，此外，还存在着一些硫化氢和氨类物质。并非所有的物质都能够使食品增加风味（吡嗪类、硫化氢、氨类），这些是在食品加工过程中需要避免的。例如，在烤制面包时，美拉德反应生成的麦芽酚能够使面包具有特殊的香味，而生成的吡嗪类物质或醛类物质则会使得面包有糊味。

2、对食品色泽的影响。美拉德反应经过的一些列复杂的化学变化，其所产生的一系列化合物能够赋予食品不同的色泽。美拉德反应中的温度、反应途径等因素发生变化，能够使得食品依次呈现出浅黄色、金黄色、褐色、棕色直至棕黑色的色泽变化。例如，金黄色面包、红褐色红烧肉、红茶等，这些食品所呈现出的颜色很大程度上与美拉德反应有关。对于食品加工过程而言，其需要控制好美拉德反应的影响因素（原料用量、温度、加工途径），例如，酱油加工过程中，应当控制好温度，防止因为温度过高而导致酱油颜色加深；面包烤制过程中，需要氨基酸和还原糖的用量以及烤制温度，防止其过度反应而导致面包呈焦黑色。

3、对食品营养的影响。上文已经提到，美拉德反应的底物多是糖和氨基酸，这些营养物质会随着反应的进行被转化为其他物质，进而造成食品中营养流失的问题。科学研究表明，糖类在和许多氨基酸作用时，容易使氨基酸失去其原有功能，例如，苏氨酸、赖氨酸、亮氨酸、色氨酸，在与糖类进行美拉德反应时，赖氨酸最易损失。赖氨酸对于人体具有重要的生理意义：其是人体合成各种蛋白质的重要前提。乳制品加工过程中最易受到美拉德反应的影响而导致食品营养降低，而低乳糖食品由于其乳糖含量较低，能够减少美拉德反应的发生，从而最大程度地保留了食品中的`营养成分。值得注意的是，美拉德反应也能够降低食品中矿物质的生物活性，原因是美拉德反应的产物（MRPs）与食品中的矿物质发生螯合反应形成了难溶化合物。

4、对食品安全性的影响。美拉德反应会生成一系列的中间产物，这些中间产物对食品安全性有着不可忽视的影响。这美拉德反应的部分中间产物对食品的色泽和香味等功能特性做出了一定的贡献，但是另一些中间产物，如醛类化合物、杂环胺类化合物等则带来了食品安全隐患。美拉德反应所生成的中间产物具有不稳定性，目前对于糖类和氨基酸反应的中间产物是否存在安全问题尚不清楚；但美拉德反应所产生的丙烯酰胺是公认的致癌物质（有神经毒性）。土豆富含还原糖和天冬氨酸，其在加热（120℃以上）的条件下容易产生丙烯酰胺，但世界卫生组织目前还没有给出明确的丙烯酰胺致癌浓度。

三、结语

美拉德反应是一系列复杂的化学变化过程，美拉德反应的产物对于食品加工过程有着重要影响。在实际的食品加工过程中，应当合理控制美拉德反应，趋利避害，提高食品的功能特性。

参考文献：

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饮食中的有机化学——正确对待雷竞技电竞 如果你喜欢五颜六色的好看的食物，你就会在食品中找到色素；如果你喜欢味美香甜的好吃食物，你就会在食品中找到香精；如果你喜欢新鲜的食物，你就会在食品中找到防腐剂……可能我们不能确切地叫出各种添加剂的名字，但它却每天都会随着食物进入我们的胃里。 关于雷竞技电竞的定义，《中华人民共和国食品卫生法》规定：“为改善食品品质和色、香、味，以及为防腐和加工工艺的需要而加入的食品中的化学合成或天然物质。”同时明确，“为增强营养成分而假如食品中的天然的或者人工合成的属于天然营养素范围的添加物”也属于雷竞技电竞的范畴。生活中常见的雷竞技电竞的类型有：（一） 防腐剂 防腐剂就是能够杀灭微生物或抑制其繁殖作用，减轻食品在生产、运输、销售等过程中因微生物而引起腐败的雷竞技电竞。作为雷竞技电竞应用的防腐剂是指为防止食品腐败、变质，延长食品保存期，抑制食品中的微生物繁殖的物质。常见的防腐剂：苯甲酸及其钠盐。（二） 抗氧化剂 能防止或延缓食品成分氧化变质的雷竞技电竞称为抗氧化剂。 （三） 酸味剂 酸味剂是以赋予食品酸味为主要目的的雷竞技电竞，它还有调节食品pH的作用。食品中天然存在的主要有机酸包括柠檬酸、酒石酸、苹果酸和乳酸等。目前，实际应用的酸味剂主要是这些有机酸。酸均有一定抗菌作用，尽管单独使用酸来抑制防腐所需浓度太大，并且会影响食品感官特性，因而难以实际应用。但是，以足够浓度的酸味剂与其他保藏方法并用，可以有效的延长食品的保存期。（四） 着色剂 着色剂是使食品着色和改善食品色泽的雷竞技电竞，通常包括合成色素和食用天然色素两大类。食用合成色素主要是指化学方法所制得的有机色素。合成着色剂的着色能力强、色泽鲜艳、不易褪色、稳定性好、易溶解、易调色、成本低，但安全性较差。（五） 漂白剂和护色剂 漂白剂是破坏、抑制食品的发色因素，使其褪色或使食品免于变色的添加剂，分为氧化漂白剂及还原漂白剂两类。漂白剂除可改善食品色泽外，还有抑制及抗氧化等作用，在食品加工中应用甚广，可广泛应用于食品的保藏，如果蔬干制和糖制都要熏硫处理使其获得很好的保藏性。 护色剂又称发色剂，是能与肉及肉制品中成色物质作用，使之在食品加工，保藏等过程中不致分解，破坏，呈现良好色泽的物质。这主要是由亚硝酸盐所产生的NO与肉类中的肌红蛋白和血红蛋白结合，生成一种具有鲜艳红色的亚硝酸基肌红蛋白所致。硝酸盐则需在食品加工中被细菌还原生成亚硝酸盐后再起作用。亚硝酸盐是具有一定毒性，尤其可与胺类物质生成强致癌物亚硝胺，因而人们一直试图开发出某种适当的物质取而代之。亚硝酸盐除可护色外，还能抑制梭状芽孢杆菌为代表的腐败菌的繁殖，从而防止其产生毒素，阻止蛋白质的分解，特别是对于食物中的肉毒梭状芽孢杆菌具有抑制作用，抑制或延缓其产毒。此外，亚硝酸盐还具有增强肉制品风味的作用。迄今为止，尚未见到即能护色又能抑菌，又能增强肉制品的风味的替代品。为此，各国都在保证安全和产品质量的前提下，严格控制亚硝酸盐的使用量。 （六） 乳化剂 乳化剂就是指添加于食品后可显著降低油水两相界面张力，使互不相溶的油和水形成稳定的乳浊液的雷竞技电竞。在食品工业中，常常使用食品乳化剂来达到乳化、分散、起酥、稳定、发泡或消泡等目的。此外，有的乳化剂还有改进食品风味、延长货架期等作用。 （七） 增稠剂 增稠剂是指改善食品的物理性质或组织状态，使食品黏滑适口的雷竞技电竞，也称增黏剂、胶凝剂、乳化稳定剂等。它们在加工食品中的作用是提供稠性、黏度、黏附力、凝胶形成能力、硬度、紧密度、稳定乳化及悬浊体等。由于增稠剂均属亲水性高分子化合物，可水化形成高黏度的均相液，故也称水溶胶、亲水胶体或食用胶。 使用增稠剂后可显著提高食品的粘稠度或形成凝胶，从而改变食品的物理性状，赋予食品黏润、适宜的口感，并兼有乳化、稳定或使其悬浮状态的作用。 （八） 稳定剂和凝固剂 稳定剂和凝固剂使食品结构稳定或使食品组织结构不变，增强黏性固形物的一类雷竞技电竞。常见的有各种钙盐，如氯化钙、乳化钙等。它能使可溶性果胶成为宁胶状果胶酸钙，以保持果蔬加工制品的脆度和硬度，防止果蔬软化。用低酯果胶可制造低糖果冻等。 （九） 水分保持剂 水分保持剂用于保持食品的水分，属于品质改良剂，品种较多。我国允许使用的磷酸盐是一类具有多功能的水分保持剂，广泛应用于各种肉、蛋、水产品、乳制品、谷物制品、饮料、果蔬、油脂以及改性淀粉中中具有明显品质的作用。食品加工中常用的磷酸盐、焦磷酸盐、聚磷酸盐和偏磷酸盐等。雷竞技电竞同我们的饮食密不可分，不管你愿意不愿意，它都已成为我们“熟悉的陌生人”。作为我们日常生活中无法拒绝的东西，雷竞技电竞近年来也越来越多地引起人们的关注。新浪网做过的一项调查结果显示，超过90%的人认为雷竞技电竞不同程度地威胁着食品安全；只有不到10%的人认为只要按规定使用，雷竞技电竞对人体是无害的。由此看来，人们对于雷竞技电竞带来的食品安全问题已经相当重视。 但我想说的是，我们并不应该将所有的雷竞技电竞都视为“毒药”，合理使用对人体无害。 据了解，目前全世界正在使用的雷竞技电竞有3000多种，我国已批准使用的有22类，共1000多种。超过95%的加工食品都使用了雷竞技电竞，如果离开了雷竞技电竞，不仅食物口感会大打折扣，买回家后也几乎难以储存，牛奶即便放在冰箱里也放不了两三天，酱油出厂几天就会变质，甚至无法到达消费者手中。再比如糖尿病人，不能吃糖，要满足他们的口味需求，就要加入不含糖的甜味剂。另外还有我们看不到、感觉不到的雷竞技电竞，比如稳定剂等，没有它们，产品的产量就上不去。 雷竞技电竞有三方面的重要的作用：①它能够改善食品的品质，提高食品的质量和保藏性，满足人们对食品风味、色泽、口感的要求；②它能够使食品加工和制造工艺更合理、更卫生、更便捷，有利于食品工业的机械化、自动化和规范化；③它能够使食品工业节约资源，降低成本，在极大地提升食品品质和档次的同时，增加其附加值，产生明显的经济效益和社会效益。 雷竞技电竞在食品工业中有着不可替代的重要作用，科学地使用雷竞技电竞对人体是没有害的，到目前为止，国内发生的食品安全事件没有一例是由正当使用雷竞技电竞引起的。近几年发生的食品安全事件，比如苏丹红事件和婴幼儿奶粉事件，都是把不是雷竞技电竞的东西加进了食品。本是掺杂使假，却让雷竞技电竞背上了黑锅。其实，只要合理使用雷竞技电竞，食品安全不用担心的，我们也不用因此因噎废食。最后值得一提的是，部分商家正是看中了消费者对雷竞技电竞的误解及对食品安全的担心，因此打出了“不含任何添加剂的口号”以吸引消费者。其实，要想做到不加任何防腐剂几乎是不可能的事，因此我们在购买食品时，要持有科学的态度，不要被商家的花言巧语所蒙，做一个科学、理智的消费者。