美拉德反應

相信大家在選擇面包時一定是先看見面包的色澤以及它的香味，所以我們會選擇色澤豐富且香味濃郁的産品。那為什麼我們的面包會有這樣漂亮的顔色和香味呢！它是從什麼而來的呢！可能我們有些面包小白們不知道，但是像我們的面包師們都知道它是一種叫做美拉德反應的一種化學反應。所以今天帶大家了解美拉德反應以及它在面包中的重要性。

美拉德反應的曆史

在1913年，法國一個叫美拉德的科學家發表了一篇論文，以解釋當氨基酸在高溫下與糖反應時會發生什麼。然而，化學家約翰·霍奇（John E. Hodge）在伊利諾斯州皮奧裡亞州的美國農業部工作，将這個反應正式命名為美拉德反應，他于1953年出版了一篇論文，為美拉德反應建立了一個反應機制。1912年時，美拉德把自己将氨基酸和糖類水溶液混合加熱後溶液産生黃棕色的發現講給法國科學院的其他科學家聽，但當時在座者中幾乎沒有人能意識到這個反應背後的潛在意義。然而時至今日，美拉德反應已經成為與現代食品工業密不可分的一項技術，在肉類加工、食品儲藏、香精生産、中藥研究、烘焙食品等領域處處可見。目前的研究也顯示出其與機體的生理和病理過程密切相關。

什麼是美拉德反應

美拉德反應（Maillard reaction），它是以法國化學家路易斯·卡米拉·美拉德（英語：Louis Camille Maillard）（Louis-Camille Maillard）命名。又稱麥拉德反應、梅拉德反應、梅納反應、羰胺反應，是廣泛分布于食品工業的非酶褐變反應，指的是食物中的還原糖（碳水化合物）與氨基酸／蛋白質在常溫或加熱時發生的一系列複雜反應，其結果是生成了棕黑色的大分子物質類黑精或稱拟黑素。除産生類黑精外，反應過程中還會産生成百上千個有不同氣味的中間體分子，包括還原酮、醛和雜環化合物，這些物質為食品提供了宜人可口的風味和誘人的色澤。

該反應是一種非酶促褐變的形式，其通常快速從約140至165℃（280至330°F）進行。在較高的溫度下，焦糖化和随後的裂解變得更加明顯。

在此過程中，産生了數百種不同的風味化合物。這些化合物又分解從而形成更多新的風味化合物等等。每種類型的食物都具有在美拉德反應期間形成的非常獨特的風味化合物。風味科學家多年來一直使用這些相同的化合物來制造人造風味。以及現在我們的美食制作家們也在運用這一反應來制作不同的美食。

美拉德反應的過程

美拉德反應總共有三個階段：起始階段、中間階段、最終階段

起始階段：又是一個無色階段（産物無色，不吸收紫外光）。第一步是糖與氨基化合物的縮合反應。這個反應在25度時就開始自發進行，這也是美拉德反應的開始。第二部是Amadori重排又稱為葡糖胺重排反應複。就是N-糖基胺在酸催化下異構為相應的1-氨基-1-脫氧-2-酮糖的Amadori重排反應。

中間階段：又是一個産色階段（産物無色至黃色，強烈吸收紫外光）。 在此階段Amadori化合物通過3條不同的反應路線：一是在酸性（pH小于或等于7） 條件下進行1，2-烯醇化反應，經過1，2-烯胺醇、3-脫氧-1，2-二羰基化合物，最終生成羰基甲基呋喃醛或呋喃醛；二是堿性條件下進行 2，3-烯醇化反應，産生還原酮類及脫氫還原酮類；三是繼續進行裂解反應形成含羰基或二羰基化合物，或與氨基進一步氧化降解，在Strecker降解中，α-氨基酸與α-二羰基化合物反應，失去一分子CO2降解成為少一個碳原子的醛類及烯醇胺，各種特殊醛類是造成食品不同香氣的因素之一。

最後階段：又是一個成色階段（産物有很深的顔色）。第一步是羟醛縮合，第二步是醛類與氨基化合物的縮合反應以及含氮雜環化合物的生成。主要為醛類和胺類在低溫下聚合成為高分子的類黑精或稱類黑素。除類黑精外，還會生成一系列美拉德反應的中間體還原酮、醛類及揮發性雜環化合物。

影響美拉德反應的因素

1. 氨基酸的種類：氨基酸是産生美拉德反應的重要物質。氨基酸共有二十種，每種氨基酸所産生的風味都不一樣。其中His(組氨酸)、Lys(賴氨酸)、Pro(脯氨酸)可産生烤面包香味；

2. 糖的種類：糖也是美拉德反應中必不可少的物質。在美拉德反應中，參與反應的糖可以是雙糖、五碳糖和六碳糖。可用的雙糖有乳糖和蔗糖；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。每種糖的反應速度也是不一樣的。

3. 溫度：溫度是美拉德反應當中最重要的影響因素之一。一般情況下，美拉德反應速度随加工溫度的上升而加快，香味物質也主要在較高溫度下反應形成的。

4. 反應時間：反應時間也是美拉德反應的重要因素。反應的時間它影響這食品的營養成分。若溫度過高，時間過長，不僅使食品中營養成分氨基酸和糖類遭到破壞，而且可能産生緻癌物質，随加工溫度的升高，其含量也越高。

5.水分的活度：美拉德反應的強度很大程度上取決于介質的水合作用，為達到最大的反應活性，一般要求食品水分含量在 10%以上，通常為15%為好。在一定範圍内（10～25%），美拉德反應速度随水分的增加有上升趨勢，完全幹燥的食品難以發生美拉德反應。

6.PH值： 一般美拉德反應随着pH（3～10）上升呈上升趨勢，在偏酸性環境中，美拉德反應會被抑制，反應速率降低。

7.輻照：輻照也可以引起Maillard的進行，但是在輻照條件下的反應與加熱情況下有所不同。當非還原雙糖、蔗糖在加熱的條件下不産生褐色色素，但是在輻照的條件下有褐色物質形成，它表明在輻照的情況下，蔗糖也出現了還原性。在輻照時，糖類參與反應的速度為蔗糖>果糖、阿拉伯糖、木糖>葡萄糖，但是在熱反應中，糖類參與反應的速度是戊醛糖>庚醛糖删掉>己酮糖>雙糖。這可能是因為輻照釋放出來的能量使糖苷鍵斷裂，從而釋放出羰基，進一步與氨基化合物發生反應。

美拉德反應對面包的影響

1. 使面包上色：面包中的還原糖在經過加熱時發生的聚合、縮合等反應，經過複雜的過程，最終生成棕色甚至是棕黑色的大分子物質類黑精或稱拟黑素，從而使面包産生非常誘人的金黃色至深褐色。

2.增加風味：氨基酸與等量的葡萄糖在180度作用下經過了熱分解、氧化、重排或降解形成的香味，從而使面包增加風味。

3.營養價值的降低：美拉德反應會降低蛋白質的營養質量、蛋白質改性以及抑制胰蛋白酶活性等。氨基酸與糖結合造成了營養成分的損失，蛋白質與糖結合，結合産物不易被酶利用，營養成分不被消化 。

4.抗氧化作用：抗氧化性的産生，美拉德反應中産生的褐變色素對油脂類自動氧化表現出抗氧化性，這主要是由于褐變反應中生成醛、酮等還原性中間産物。

面包糖含量對美拉德反應的影響

面包種類有很多其含糖量高低都有不同。美拉德反應又叫褐變反應，受溫度高低的影響決定黑精色素的生産高低。糖含量越高它的反應速度就快，如果溫度在高會導緻他的反應速度加快，所以若糖含量高的面團不宜用高的溫度來烘烤。反之，含糖量過低的面團則需用高溫來烘烤。

充足的烘烤，給予了面包美好的烤色的外表，以及馥郁飽滿的香甜氣味。面包在冷卻過後，排除了體内的酒精味道，讓面包充滿了食材與發酵的柔和香氣，與表皮甜美的濃郁焦香，這兩種的交融從而形成了面包整體的芳香。

發酵對美拉德反應的影響

面包最主要的是發酵，而酵母在發酵時會不停的産酸使面團的PH值降低，而在偏酸性環境中，美拉德反應會被抑制，反應速率降低，所以面包如果發酵過度會導緻面團PH過低，面團偏酸，會使美拉德反應被抑制，反應不強烈，使上偏慢。酵母在發酵時會消耗面團中的糖，如果發酵過度，會使面團中的糖消耗過多，也會影響美拉德反應，使其上色偏慢。

然而發酵不足酵母消耗面團中的糖少，會比正常發酵的面團含糖量高，所以美拉德反應會偏強烈，上色會過快，顔色偏深。

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