美拉德反应和焦糖化反应课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,精选课件,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,精选课件,*,Maillard,（美拉德,),反应,Maillard,（,Maillard,L.C.,；法国化学家）反应指,含羰基化合物（如糖类等）与含氨基化合物（如氨基酸等）通过缩合、聚合而生成类黑色素的反应,由于此类反应得到的是棕色的产物且不需酶催化，所以也将其称为非酶褐变几乎所以的食品或食品原料内均含有羰基类物质和氨基类物质，因此均可能发生,Maillard,反应对这类反应的讨论是食品化学的一个重点内容1,反应的总体过程,Maillard,反应是一个非常复杂的过程，需经历亲核加成、分子内重排、脱水、环化等步骤其中又可分为初期、中期和末期三个阶段，总体过程可如下图表示精选课件,1,精选课件1,初期反应：包括羰氨缩合和分子重排；,中期反应：分子重排产物的进一步降解，生成羧甲基糠醛等；,末期反应：中期反应产物进一步缩合、聚合，形成复杂的高分子色素初期阶段的羰氨缩合反应的控制对控制整个美拉德反应意义巨大精选课件,2,初期反应：包括羰氨缩合和分子重排；精选课件2,Maillard,反应的初期阶段包括两个过程，即羟氨缩合与分子重排。

A,、羰氨缩合,单糖类物质可以和含伯氨基类物质（如氨基酸）发生,羰氨,缩合反应而得到,Schiffs,（希夫）碱，,Schiffs,碱通过分子内环化转化成稳定的环状结构的产物糖胺,其中的两步均为亲核加成类型的反应第一步为氨基,N,对醛基,亲核加成,，经脱水形成,Schiffs,碱；第二步为,5-OH,对,C=N,双键,亲核加成,形成环状的葡糖胺产物Schiffs,碱的稳定性较小，因此第二步反应倾向于形成葡糖胺酸性条件不利于反应的进行（降低氨基亲核性），碱性可促进此反应的发生一）初期阶段,精选课件,3,Maillard反应的初期阶段包括两个过程，即羟氨缩合与,如果体系中存在有可以转化,Schiffs,碱或使葡糖胺不能形成的物质，则可抑制,Maillard,反应的发生如亚硫酸盐的存在：,亚硫酸氢钠与葡萄糖的反应为,亲核加成,反应，而加成产物与伯胺的反应则为,亲核取代,反应精选课件,4,如果体系中存在有可以转化Schiffs碱或使葡糖胺不能形,B,、分子重排,上步产物葡糖胺酸性条件下可以发生,Amadori,（阿姆德瑞）,重排而转化为环式果糖胺：,Amadori,反应,又称葡糖胺重排反应是由一分子葡糖胺在盐酸和吡啶的混合溶液中得到,1-,氨基,-1-,脱氧,-2-,酮糖,的过程。

葡糖胺在酸的作用下开环，,1,位生成烯胺，,5,位变成羟基分子重排,，,1.2,位变成烯醇再,分子重排,，,2,位变成酮由,5,位上的羟基进攻酮羰基，关环，得到环式产物精选课件,5,B、分子重排上步产物葡糖胺酸性条件下可以发生Amadori（,此过程包括了两个重排步骤，第一个是在酸的存在下葡糖胺经环的破坏而导致的,2-C,上脱氢的重排过程，可看作是分子内的,1,3-,重排；第二步是,1-,氨基,-1-,脱氧,-2-,酮糖,的烯醇式和酮式的重排过程精选课件,6,此过程包括了两个重排步骤，第一个是在酸的存在下葡糖胺,果糖也能发生类似于,A,、,B,两个过程的反应，经,A,反应得到的是果糖胺，而果糖胺发生,Heyenes,（海因斯）重排：,重排过程为：,Heyenes,反应,又称果糖胺重排反应是由一分子果糖胺在盐酸和吡啶的混合溶液中得到,2-,氨基,-2-,脱氧葡萄糖,的过程果糖胺在酸的作用下开环，,2,位生成烯胺，,5,位变成羟基分子重排,，,1.2,为变成烯醇再,重排,，,1,为变成醛精选课件,7,果糖也能发生类似于A、B两个过程的反应，经A反应得到的是果糖,初期阶段中重排得到的酮式果糖胺在中期阶段反应的主要特点是,分解,。

分解过程可能有不同的途径，已经研究清楚的有以下三个途径：,A,、,酸性条件下,脱水转化成羟甲基糠醛,这种途径经历五步反应，其中有三步脱水、一步加水，总的结果是脱去二分子的水，最后生成环状的产物其过程可以表示为：,（二）中期阶段,精选课件,8,初期阶段中重排得到的酮式果糖胺在中期阶段反应的主要特点是,第一步为烯醇式与酮式的互变异构；第二步可看作在酸的作用下，,3-C,上的羟基脱水，形成碳正离子，碳正离子发生 分子内重排，通过失去,N,上的质子而形成,Schiffs,碱；第三步又是烯醇式和酮式的重排得到,3-,脱氧奥苏糖；第四步,3,4-,碳之间发生消去反应形成烯键；最后一步是,5-C,上的羟基与,2-,羰基发生半缩酮反应而成环，然后消去一分子水形成书上的结构不对）,此机理中胺类化合物离去得到的是羟甲基糠醛（,HMF,），也可以,RNH,2,不离去，得到,HMF,的,Schiffs,碱，即胺仍然连在醛基上所得到的,HMF,是食品褐变的重要的中间产物，检测这种物质就可以预测褐变的速度精选课件,9,第一步为烯醇式与酮式的互变异构；第二步可看作在酸的作用下,B,、,碱性条件下,脱去胺基重排形成还原酮,此途径的过程可以表示为：,其中第一步为烯醇化的过程；第二步为脱去,RNH2,，分子内重排；第三步为烯醇式转化为酮式；最后一步是,3,4-C,之间的烯醇化,。

P53,教材上形成,4-C,上无羟基似乎无道理）,还原酮是活泼的中间产物，可以继续脱水，也可以与胺类化合物反应，还可分解为较小的分子，如乙酸、丙酮醛、丁二酮（二乙酰）等精选课件,10,B、碱性条件下脱去胺基重排形成还原酮其中第一步为烯醇,C,、二羰基化合物与氨基酸的反应,这是中间阶段一个不完整的途径，即利用前边两个途径中生成的二羰基类中间产物，如,A,中的,3-,脱氧奥苏糖、不饱和奥苏糖，,B,中的还原酮等，与氨基酸类物质发生反应在此过程中，氨基酸发生脱羧、脱氨，自身转化为少一个,C,的醛类化合物，而二酮接受氨转化为褐色色素可简单表示为：,由于此途径中有二氧化碳释放，因此可以通过检测食品中二氧化碳的释放来监测,Maillard,反应的发生三）末期阶段,以上两个阶段并无深色物质的形成，但可以看出前两个阶段尤其是中间阶段得到的许多产物及中间产物，如糠醛衍生物、二酮类等，仍然具有高的反应活性，这些物质可以相互聚合（包括教材上的醇醛缩合）而形成分子量较大的深颜色的物质精选课件,11,C、二羰基化合物与氨基酸的反应由于此途径中有二氧化碳,3,影响,Maillard,反应的因素,A,、羰基化合物种类的影响,首先需要肯定的是，并不只是糖类化合物才发生,Maillard,反应，存在于食品中的其它羰基类化合物也可能导致该反应的发生。

在羰基类化合物中，最容易发生,Maillard,反应的是,-,不饱和醛类，其次是,-,双羰基类，酮类的反应速度最慢原因可能与共轭体系的扩大而提高了亲核加成活性有关在糖类物质中有：五碳糖（核糖,阿拉伯糖,木糖）,六碳糖（半乳糖,甘露糖,葡萄糖二糖或含单糖更多的聚合糖由于分子量增大反应的活性迅速降低B,、氨基化合物,同样，能够参加,Maillard,反应的氨基类化合物也不局限于氨基酸，胺类、蛋白质、肽类均具有一定的反应活性一般地，胺类反应的活性大于氨基酸；而氨基酸中，碱性氨基酸的反应活性要大于中性或酸性氨基酸；氨基处于,位或碳链末端的氨基酸其反,精选课件,12,3 影响Maillard反应的因素精选课件12,应活性大于氨基处于,位的C,、,pH,受胺类亲核反应活性的制约，碱性条件有利于,Maillard,反应的进行，而酸性环境，特别是,pH3,以下可以有效的防止褐变反应的发生D,、反应物浓度、含水及含脂肪量,Maillard,反应与反应物浓度成正比；完全干燥的情况下,Maillard,反应难于发生，含水量在,10,15%,时容易发生；脂肪含量特别是不饱和脂肪酸含量高的脂类化合物含量增加时，,Maillard,反应容易发生。

E,、温度,随着贮藏或加工温度的升高，,Maillard,反应的速度也提高F,、金属离子,许多金属离子可以促进,Maillard,反应的发生，特别是过渡金属离子，如铁离子、铜离子等精选课件,13,应活性大于氨基处于位的精选课件13,焦糖化反应,糖类尤其是单糖类,在没有氨基化合物,存在的情况下，加热到熔点以上（一般为,140,170,）时，会因发生脱水、降解等过程而发生褐变反应，这种反应称为焦糖化反应，又叫卡拉蜜尔作用（,caramelization),焦糖化反应有,两种反应方向,，一是经,脱水得到焦糖（糖色）等产物,；,二是经裂解得到挥发性的醛类、酮类物质，这些物质还可以进一步缩合、聚合最终也得到一些深颜色的物质,这些反应在酸性、碱性条件下均可进行，但,在碱性条件,下进行的速度,要快得多,下面分头简单介绍相关的反应过程1,焦糖的形成,单糖和一些二聚糖均可发生焦糖化反应，但不同的糖反应的条件、过程及产物有所差别下页以常见单糖及蔗糖为例，简要说明其反应的情况蔗糖的焦糖化过程是食品加工中常用的一项技术焦糖有等电点，使用时要注意溶液的,pH,精选课件,14,焦糖化反应精选课件14,精选课件,15,精选课件15,2,糠醛和其它醛的形成,糖在强热下除了上面介绍的焦糖形成过程外，还可通过裂解、脱水等反应，得到活性的醛类衍生物；随着条件的不同，反应最终形成的物质种类也有差别：,在食品工业中，利用蔗糖焦糖化的过程可以得到不同类型的焦糖色素：,（一）,耐酸焦糖色素,：蔗糖在亚硫酸氢铵催化下加热形成，其水溶液,pH2,4.5,，含有负电荷的胶体离子；常用在可乐饮料、其它酸性饮料、焙烤食品、糖浆、糖果等产品的生产中。

二）,糖与铵盐加热所得色素,：红棕色，含有带正电荷的胶体离子，水溶液,pH4.2,4.8,；用于焙烤食品、糖浆、布丁等的生产精选课件,16,2 糠醛和其它醛的形成在食品工业中，利用蔗糖焦糖化的过,此课件下载可自行编辑修改，供参考！,感谢您的支持，我们努力做得更好！,精选课件,17,此课件下载可自行编辑修改，供参考！精选课件17,。