谁能给我讲讲美拉德反应，说清楚一点？
简介
美拉德反应又称“非酶褐变反应”，由法国化学家L.C .美拉德在1912中提出。美拉德反应是食品工业中广泛存在的一种非酶褐变，是羰基化合物(还原糖)和氨基化合物(氨基酸和蛋白质)之间的反应。经过一个复杂的过程，最终生成棕色甚至黑色的大分子物质类黑精或类黑素，所以也叫羰基胺反应。将其应用于食品香精的生产和应用时，国外研究较多，国内研究较少。该技术在肉类香精和烟草香精中有很好的应用。形成的风味具有天然肉味的逼真效果，具有勾兑技术不可比拟的作用。美拉德反应技术在香精领域的应用，打破了传统的香精调配和生产技术范畴，是一项全新的香精香料生产应用技术，值得研究和推广，尤其是在调味品行业。
[编辑本段]反应机制
1912法国化学家美拉德发现甘氨酸和葡萄糖一起加热时会形成一种棕色物质。后来人们发现，这种反应不仅影响食物的颜色，而且对其风味也有重要作用，这种反应称为非酶促褐变。在1953中，Hodge对美拉德反应的机理提出了系统的解释，大致可以分为三个阶段。
原始期
1，席夫碱:氨基酸与还原糖加热，氨基与羰基缩合形成席夫碱。2.N-取代的糖基胺的形成:通过环化生成席夫碱。3.阿马多里化合物的形成:N-取代的糖基胺被Amiadori重排形成阿马多里化合物(1-氨基-1-脱氧-2-酮糖)。
中间阶段
在中间阶段，阿马多里化合物通过三种途径反应。1，酸性条件下:1，2-烯醇化反应生成羰基甲基糠醛。2.在碱性条件下:通过2，3-烯醇化反应，生成棕色脱氢还原酮。有利于Amadori重排产物形成1脱氧home。它是许多食物风味的前体。3.斯特莱克解聚反应:继续裂解反应生成羰基和二羰基化合物，从而与氨基进行最终反应或斯特莱克分解反应，生成斯特莱克醛。
末级
这个阶段的反应是复杂的，其机制还不清楚。中间阶段的产物与氨基化合物反应形成类黑精。美拉德反应产物除类黑精外，还含有一系列中间体、还原性酮和挥发性杂环化合物，因此并非所有美拉德反应产物都是芳香成分。经过一个复杂的过程，反应最终产生棕色甚至黑色的大分子物质类黑素。目前发现它与机体的生理病理过程密切相关。越来越多的研究结果表明，美拉德反应作为一项与人类密切相关的研究具有重要意义。目前的研究重点是蛋白质交联、类黑素、动力学和丙烯酰胺，在中药的加工、制备和药理作用中随处可见。因此，随着现代科技的不断进步，相信美拉德反应的研究将有可能成为中药研究的新视角。
影响因素
1.氨基结构的还原糖是美拉德反应的主要物质，五碳糖的褐变率是六碳糖的10倍。还原性单糖中五碳糖褐变率的顺序为核糖>:阿拉伯糖>木糖，己糖:半乳糖>；甘露糖>葡萄糖。还原二糖分子量大，反应速度慢。羰基化合物中，α-乙烯醛褐变最慢，α-二糖化合物次之，酮类最慢。胺比氨基酸褐变更快。在氨基酸中，碱性氨基酸比蛋白质慢。2.温度在20 ~ 25℃时可以发生美拉德反应。一般每相差10℃，反应速度相差3 ~ 5倍。30℃以上反应速率加快，80℃以上反应速率受温度和氧气影响较小。3.水分含量在10% ~ 15%时，容易发生反应，很难出现完全干的食物。4.pH值当pH值在3以上时，反应会随着pH值的升高而加快。5.化学试剂酸性亚硫酸盐抑制褐变，钙盐和氨基酸结合能抑制反应。
抑制消除法
美拉德反应是一个非常复杂的反应过程。中间产品多，最终产品结构非常复杂。完全抑制美拉德反应是相当困难的。由于影响美拉德反应的因素很多，有效抑制美拉德反应必然是多种因素协同作用的结果。一般认为可以用以下方法抑制美拉德反应:1。使用不易褐变的原料。2.调节影响美拉德反应褐变率的因素。3.降低温度。4.降低pH值。5.调节水分活度。6.氧气。7.使用氧化剂。8.使用酶制剂等等。
[编辑此段]对食品的影响
美拉德反应对食品的影响
①香气和颜色的产生，美拉德反应可以产生人们需要或不需要的香气和颜色。比如亮氨酸在高温下与葡萄糖反应，可以产生令人愉悦的面包风味。但是，在板栗、鱿鱼等食品的生产和贮藏过程中以及在制糖过程中，需要抑制美拉德反应来减少褐变的发生。②营养价值下降。美拉德反应后，氨基酸与糖结合，造成营养成分的损失。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。③美拉德反应产生的褐变色素对油脂的自动氧化表现出抗氧化性能，这主要是由于褐变反应产生的醛酮等还原性中间体的毒性。
肉味形成机理
1，肉味的前体，生肉是没有香味的，只有经过蒸馏和烘烤才会有香味。在加热过程中，肉中各种组织成分之间发生一系列复杂的变化，产生挥发性风味物质。目前已鉴定出1000多种肉类挥发性成分，主要包括内酯类化合物、吡嗪类化合物、呋喃类化合物和硫化物。一般研究表明，形成这些风味的前体物质主要是水溶性糖类和含氨基酸的化合物，以及磷脂、甘油三酯等脂类物质。肉类加热时，瘦肉组织赋予肉类风味，脂肪组织赋予肉类独特风味。如果各种肉都去了脂肪，肉的味道是一样的。2.美拉德反应与肉味化合物不是所有的美拉德反应都能形成肉味化合物，但美拉德反应在肉味化合物的形成中起着重要的作用。肉味化合物主要包括N.S.O-杂环化合物和其他含硫成分，包括呋喃、吡咯、噻吩、咪唑、吡啶和环状硫化乙烯等低分子量前体。其中，吡嗪是一些主要的挥发性物质。此外，硫化物在美拉德反应产物中起着重要的作用。如果硫化物从加热肉的挥发性成分中去除，肉的味道几乎会消失。肉类风味物质可以按以下方式分类:氨基酸(半胱胺和胱氨酸)是通过美拉德和斯特雷克还原反应产生的。糖、氨基酸和脂类通过降解产生肉味。脂类(脂肪酸)通过氧化、水解、脱水和脱羧产生肉味。硫胺素产生肉味。硫化氢硫醇与其他成分反应产生肉味。核糖核苷酸、核糖-5’-磷酸和甲基呋喃醇酮通过硫化氢反应产生肉味。可见杂环化合物来自于一个复杂的反应体系，在肉香形成过程中，美拉德反应对许多肉味物质的形成起着重要作用。3.氨基酸种类对肉风味物质的影响对加热前后牛肉提取液中氨基酸成分的分析表明，甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸等。主要是加热后发生变化，这些氨基酸在加热过程中与糖反应产生肉味物质。吡嗪类是加热渗出物中特别重要的一组挥发性成分，约占50%。此外，从重要挥发性肉香化合物的结构分析，牛肉中的含硫氨基酸、半胱氨酸、胱氨酸和谷胱甘肽是牛肉香气不可或缺的前体化合物。半胱氨酸和其他含硫化合物。半胱氨酸产生强烈的肉味，胱氨酸味道不好，蛋氨酸产生土豆味，谷胱甘肽产生较好的肉味。当半胱氨酸和还原糖的混合物被加热时，得到一种刺激性的“生”味。如果有其他氨基酸混合物存在，可以得到更加完整完美的风味。蛋白质水解物非常适合这个。4.还原糖对肉风味物质的影响对于反应来说，多糖是无效的，二糖主要指蔗糖和麦芽糖，产生的风味较差，而单糖具有还原力，包括戊糖和己糖。研究表明，在单糖中，戊糖的活性比己糖高，戊糖中的核糖活性最高，其次是阿拉伯糖和木糖。葡萄糖和木糖因价廉易得，反应性好，常用作美拉德反应的原料。5.环境因素对反应的影响。牛肉香精需要很长的时间和更强的反应溶液。猪肉和鸡精需要较短的加热时间，较稀的反应溶液和较低的反应温度。反应混合物的pH值低于7(最好是2 ~ 6)，反应效果较好；当pH大于7时，由于反应速度快，难以控制，风味也较差。不同种类的氨基酸比不同种类的糖对加热反应产生的香气特征具有更显著的影响。同种氨基酸和不同种类的糖会产生不同的香味。不同的加热方式，如“煮”、“蒸”、“烧”，不同的烹调方法，同样的反应物质产生不同的风味。
肉味香精的生产
从1960开始，研究通过混合各种单体香精来生产肉味香精。然而，由于各种熟肉风味物质的复杂特性，这些混合风味物质很难达到与熟肉风味物质相当的真实水平，因此肉香前体物质的研究和利用引起了人们的关注。利用前体制备肉味香精主要是以糖类和半胱氨酸等含硫氨基酸为原料，加热时发生的反应包括脂肪酸的氧化分解、糖类和氨基酸的热降解、氨的羰基化以及各种产物的二级或三级反应。有数百种肉味成分形成。在这些物质的基础上，通过调配可以制成不同特性的肉味香精。美拉德反应形成的肉味香精无论是原料还是工艺都可以认为是天然的，所以得到的肉味香精可以认为是天然香精。
中药加工
美拉德反应的产物是棕色的，也称为褐变反应。反应物中的羰基化合物包括醛、酮和还原糖，氨基化合物包括氨基酸、蛋白质、胺和肽。由于这种反应，食物的颜色可以加深，并赋予食物某种风味。比如面包皮的金黄色、红烧肉的棕色以及它的浓郁香味，很大程度上是因为美拉德反应。这些变化在中药加工过程中也随处可见。因此，可以将美拉德反应的概念引入中药炮制领域。
中药复方的制备工艺与美拉德反应
复方的化学成分尤其是有效成分是其药效的主要物质基础，与美拉德反应密切相关。研究方剂配伍前后化学成分的变化、新物质的形成和药效的差异，对于阐明复方制剂的药理，选择制剂质量标准的指标体系，规范制剂工艺，保证新药的安全稳定具有重要意义。复方配伍物质基础的改变可能主要在于美拉德产物——黑色复合物。类黑素是美拉德产物，其产生与美拉德反应前体或Vc含量、pH值、水分活度、氧浓度、温度等密切相关。在有氧的情况下，非酶促褐变反应的速度会大大增加，但类黑素的产生量也取决于还原糖和氨基酸的浓度，所以中药煎煮过程中会产生更多的类黑素，从而导致褐变。VC的羰基氨反应和氧化褐变有相同的中间产物，Vc被氧化成脱氢Vc，脱氢Vc与氨基酸反应生成棕色素。加热加速了Vc的氧化和蛋白质分解，从而加速了美拉德反应和Vc的褐变反应，这可能是中药制剂加热后颜色变深的原因。氧气和加热容易破坏Vc氧化，说明褐变与Vc氧化密切相关。类黑素是一种还原胶体，具有很强的抗诱变活性。一些研究认为其抗诱变机制是通过与诱变化学物质结合，清除诱变自由基，降低其诱变毒性。化合物的化学组成不是一种或几种单体的机械总和，其功效也不是一种或几种单体功效的机械总和。因此，复方制剂中与美拉德反应的黑色络合物及其相关功效将可能成为复方制剂研究的重点。中药的剂型是药效在人体内的载体，任何药物都有其特定的剂型。由于剂型不同，对制剂和加工条件的要求不同，可能发生不同的美拉德反应，必然影响复方制剂的物质基础、疗效、药代动力学、毒副作用等。中医方剂配伍不仅指药物的组成，还指药物剂量的变化。处方中相同的药物和剂量的变化也会引起配伍关系的变化，甚至影响整个复方制剂美拉德反应的产物。长期以来，临床上方剂配伍的剂量选择具有主观性和随意性。因此，研究复方配伍剂型和剂量与美拉德反应的量效关系，不仅可以为临床用药提供科学依据，而且对新药研发中确定处方剂型和剂量具有重要的指导价值。美拉德反应黑色物质——中药药理作用的新视角(1)美拉德反应黑色物质的吸附具有很强的吸附和转运功能，在人体的细胞组织和代谢中也起着重要的作用。这些黑色物质被酶激活后，可能对体内的病毒、细菌和代谢产物产生强烈的吸附作用，从而调节机体内环境的紊乱，达到阴阳相济。因此，为了明确复方制剂的物质基础，不能停留在体外对成分变化的研究上，更重要的是研究美拉德反应黑产物进入体内后的相互作用，以及有效成分的转化、吸收、转运、分布、代谢、解毒等环节的影响。(2)美拉德反应黑色物质的细胞保护。现已证明，美拉德产品的功能主要包括:抗氧化、抗突变、抗癌、抗衰老、抗自由基，能提高细胞保护作用。美拉德产物的抗突变性与其抗氧化活性和还原能力有很好的相关性。红参的抗肿瘤效果优于白参，符合美拉德反应产物具有抗氧化和抗诱变作用的结论。此外，美拉德产物保护MDC细胞免受氧嘧啶损伤的实验证实了美拉德产物的细胞保护功能。美拉德反应可产生一氧化碳、碱、黄酮类等，从不同成分、不同器官、不同结果反映其对药物性质的影响。因此，对美拉德反应产物的深入研究将会完善中草药的加工炮制理论。
中药药理作用的黑色时代
如果将其用于中医理论研究而忽视经典哲学理论的指导作用，将不利于中医理论的发展。因此，要实现中医理论的可持续发展，让中医走向世界，就要从源头上解决中医理论发展缓慢的问题。要脱离试图用西医药理理论来解释中医，就要大胆想象，敢于创新，转变一种思维方式，从一个全新的角度来思考中医的基本内容，即在中医经典哲学理论的指导下，借助现代科学技术，将美拉德反应引入中医领域，从而构建一个全新的认知模式。美拉德反应黑色物质的生物效应，将可能给中医药理学带来划时代的意义，改变西医传统的受体和配体理论，从根本上阐明中医药理学的具体机制，给中医药理学带来一个纯黑色时代。