原标题:为什么煮玉米没有烤玉米香?秘密原来都是它

美拉德反应一种普遍的非酶褐变现象,将它应用于食品香精生产应用之中。

有一种化学反应,不管你是否对化学感兴趣,都是定期的,甚至是每天都会发生。这个反应就是美拉德反应。

阮光锋

在肉类香精及烟草香精中有非常好的应用。所形成的香精具天然肉类香精的逼真效果,具有调配技术无法比拟的作用。美拉德反应技术在香精领域中的应用打破了传统的香精调配和生产工艺的范畴,是一全新的香精香料生产应用技术,值得大力研究和推广。

美拉德反应是褐变反应中重要的一种,它不同于酶促褐变以酶作为催化剂,而是用热的力量加速反应的进程。

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在调味品行业,美拉德反应的产物是棕色的,也被称为褐变反应。反应物中羰基化合物包括醛、酮、还原糖,氨基化合物包括氨基酸、蛋白质、胺、肽。由于该反应的结果能使食品颜色加深并赋予食品一定的风味。比如面包外皮的金黄色、红烧肉的褐色及浓郁的香味,还有北京烤鸭,很大程度上都是由于美拉德反应的结果。

这种反应不需要调味料,也能产生非常美妙的风味。

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这些变化在中药炮制过程中也处处可见。

这是一个在烹饪一系列食物时发生的过程——它影响着烤肉类、炸洋葱、烤咖啡和烤面包的味道。

爆米花香气诱人的秘密:美拉德反应

反应机理:

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玉米煮着吃不香,但烤玉米没却有一股特别诱人的香味,是为什么呢?这其实是美拉德反应的功劳。

甘氨酸与葡萄糖混合加热时形成褐色的物质。后来人们发现这类反应不仅影响食品的颜色,而且对其香味也有重要作用,并将此反应称为非酶褐变反应。

美拉德反应对面包的颜色的贡献

美拉德反应,又叫“非酶褐变反应”,是指食物中的氨基酸与碳水化合物在常温或加热时发生的一系列复杂反应。

影响因素:

这个反应的名字有点欺骗性,因为它其实是一系列反应的统称,可以产生一系列复杂的产品。

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1、温度20~25℃氧化即可发生美拉德反应。一般每相差10℃,反应速度相差3~5倍。30℃以上速度加快,高于80℃时,反应速度受温度和氧气影响小。2、
水分含量在10%~15%时,反应易发生,完全干燥的食品难以发生。3、
pH值当pH值在3以上时,反应随pH值增加而加快。

美拉德反应的名字来自法国化学家路易斯-卡米尔·梅拉德(Louis-Camille
Maillard),1912年,他是第一个描述了氨基酸和糖之间的反应的人。

路易斯.卡米拉.美拉德

然而,他的研究并没有提供太多的分析方法来分析反应对烹饪的味道和香气的影响。

1912年,法国化学家路易斯.卡米拉.美拉德(L.C.Maillard)发现氨基酸或蛋白质与葡萄糖混合加热时会形成有特殊味道的褐色物质,后来人们发现氨基酸或蛋白质能与很多糖反应,这类反应不仅影响食品的颜色,而且对食品的香味也有重要作用。

直到20世纪50年代,人们才更清楚地认识到它的机制和对烹饪的贡献。

1953年,食品化学家约翰·霍奇(John E.
Hodge)对美拉德反应机理作出了初步解释,它主要分为三个阶段

1973年,美国化学家约翰·E·霍奇(John E
Hodge)发表了该反应的不同步骤的机制,将其分阶段分类,并鉴定出一系列不同产物。

第一阶段:羰基基团(糖类中)和氨基基团(氨基酸和蛋白质中)发生反应,生成
N-取代的葡基胺(glycosylamine):

他认为第一阶段是糖和氨基酸之间的反应,这产生了一种糖胺化合物,这一化合物在第二步中发生重排产生酮胺。最后阶段由这种化合物,以多种方式反应产生几种不同的化合物,这些化合物本身互相反应可以产生更多的产物。

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图片来自:compoundchem.com.
汉化by:RSC学生俱乐部

美拉德反应在很多食品中都可以发生

第二阶段:上一步反应中生成的葡基胺发生异构化(Amadori
重排反应),生成酮糖氨(ketosamine)。

这一类反应能带来更美好和更丰富的变化。比如面包表面的晶亮的褐色,烤肉表面的金黄色等等。

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图片来自:compoundchem.com.
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烤肉的美拉德反应

第三阶段:上一步中的酮糖氨会发生一系列复杂的后续反应,生成许多不同类型的产物,这些产物本身也能发生其它的反应。

这个反应发生有几个必要条件。

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第一是要有还原糖,第二是要有氨基酸(复杂的蛋白质的组成成分)。第三是要有较高的温度。通常在159℃到260℃之间,反应最快。

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在这个过程当中,氨基酸的氮原子和硫原子与碳氢氧的化合物作用产生新类型的分子,增加了香味的层次。

其中,中间阶段产物与氨基化合物进行醛基—氨基反应,生成类黑精,还有很多小分子物质,如还原酮及挥发性杂环化合物,正是这些物质为食物提供了动人色泽和摄人心魄的香味

如下图,N和S赋予风味寡淡的C\H\O以美妙的风味。

目前有1000多种香味物质被鉴定出来,主要包括:内酯化合物、吡嗪化合物、呋喃化合物和硫化物等等。

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注意N和S
{

图片来自:compoundchem.com. 汉化by:RSC学生俱乐部

美拉德反应涉及到水分子,氨基酸和糖的结构分解和重组。这种反应发生在分子水平上,有原子的四处移动并重新定位。

烤玉米的时候,玉米在高温下就会发生美拉德反应,产生很多香味物质,所以闻起来特别香。

这一反应最终的分子结构非常复杂,绝非一两个图能代表。

美拉德反应让食物更美味

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实际上,日常生活中有很多美食都是美拉德反应的功劳,比如烤肉,喝咖啡,或喝啤酒。

复杂的美拉德反应机制(

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研究人员Michael
Klopfer对美拉德反应做了一些解释。

以烤肉为例,生肉是没有香味的,只有在蒸馏和焙烤时才会有香味。在加热过程中,肉内各种组织成分间发生一系列复杂变化,产生了挥发性香味物质。肉在加热过程中瘦肉组织赋予肉类香味,而脂肪组织赋予肉制品特有的风味,这是美拉德反应作用的结果。

第一,美拉德反应发生需要有足够的氨基酸、糖和水。水,可能通过水解,有助于打破分子键。

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这反应在低温下也可能发生,但是速度太慢,你要活的够久才能看到反应的成效。

巧克力、软糖和太妃糖的颜色也是由糖和牛奶蛋白的反应产生的。烤面包表面的黄褐色和香味也是美拉德反应产生的。

如果你想要煮熟的食物,你需要打破化学键,以更快的速度将分子重组。

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因为温度较低,烤一种肉要比煎炸的时间长(煎炸也是为了产生一种美拉德反应的美味涂层)。

而且,啤酒也会经历美拉德反应,因为用于酿造啤酒的谷物在酿造之前被烘烤。黑啤颜色这么黑,就是美拉德反应的作用。

烤的东西能最好地描述美拉德反应(肉、咖啡、面包皮)产生的美妙风味。

正因如此,美拉德反应也被称为世界上最”美味”的反应

第二,各种各样的风味都与成分的含量有关:氨基酸越复杂,含量越高,你就会得到更多的味道。你可以把它看作是一种洗牌:你所能做的组合越多,你所获得的风味物质越多。

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不同种类的化合物可以在不同的食物中形成不同数量的化合物,从而产生各种各样的潜在风味。

如何做出好吃的烤玉米?

这就是为什么鸡肉与羊肉风味不同(或者不如羊肉的风味),因为羊肉可能有更复杂的氨基酸。

虽然美拉德反应让我们享受到了很多的美食,但并非所有熟食都会发生美拉德反应。

烹饪条件也会影响产生的风味:比如温度和pH值等因素都对风味有影响。

想要做出好吃的烤玉米,你也得注意:

第三,大多数食品都含有蛋白质(氨基酸)和糖(比如葡萄糖和核糖等存在于每一个活细胞)这意味着许多食品都可以发生这个反应。对于富含蛋白质的食物,美拉德反应可以获得更丰富的风味,因为你有更多的N和S可以玩,因此产生的味道组合有更大的多样性。

1.适宜的水分。

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要想产生美拉德反应,食物本身必须保持低湿状态,这样其表面的水分子就能快速蒸发,发出和煎肉时类似的嘶嘶声。但是也并不是完全干燥才最好,水份含量在10%~15%时最好,完全干燥的食品难以发生反应,还容易烤糊。所以,美拉德反应也需要有合适的水分。

美拉德反应示意图(

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在顶部的温度栏横跨整个图片,焦糖化反应也会发生,而焦糖化反应和美拉德反应都属于非酶促褐变。焦糖化反应发生在更高的温度。而美拉德反应在较低的温度下也能发生,只是需要更久的时间。

2.温度。

在第二行,左边是烤肉,右边是黄色平底锅中的煎炸肉,而美拉德反应主要发生在表皮。因为表皮的温度是发生美拉德反应的最适温度,肉的内部温度没有达到,所以,味道寡淡。在更高的温度下(330℉\166℃),发生了焦糖化反应,而温度继续升高到400℉\204℃,则风味物质全部破坏。

美拉德反应的发生首先需要的是高温。室温下在柜台上放置一周的玉米肯定会发生一些化学变化,但美拉德不会是其中之一。温度越高,反应速度越快。温度相差10℃,褐变速度会相差3-5倍。所以,烧烤要比水煮更容易发生美拉德反应。

再往下一行,显示出具体需要有哪些物质参与了反应。第一是蛋白质(以氨基酸链的形式呈现);第二是糖,包括葡萄糖和核糖等(都是还原糖,显示出在细胞中的位置,也就是不需要额外加糖);第三是水(也是细胞中就含有的,无需额外添加),第四是热量,最终进行分子重排生成一系列呈色物质和呈味物质。

不过,温度也不是越高越好,不然食物就会烤糊。所以,在烤玉米的时候一定要注意火候。

最后一行是两个例子,焦糖洋葱和美味牛排,在这些元素的存在下,会发生美拉德反应。

当然,美拉德反应也可以在较低的温度、潮湿的环境下发生。如果你用小火炖8到12个小时——炖鸡肉、牛肉或蔬菜高汤,结果也是一种棕色的、香气四溢的液体——这是美拉德反应发生的确凿证据。不过,你肯定不愿意花几个小时去做一根玉米吧。

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要不要试试?

美拉德反应总图

参考资料:返回搜狐,查看更多

白色=氢。红色=氧气。蓝色=氮。黑色=碳。黄色=硫。可以看到黄色的硫原子存在于各种黄色的风味物质中。

  1. 王晓华,赵保翠,杨兴章,
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  3. 王晓华,赵保翠,杨兴章,
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这个图是以洋葱为例子的,洋葱经过美拉德褐变,颜色和风味儿都比之前增加许多。

责任编辑:

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洋葱的美拉德反应

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然而,美拉德反应的产物并不都是对人体有益的。有一种致癌化合物,丙烯酰胺,也可以作为反应产物产生,随着食物的加热时间更长,它的水平也会上升。

2002年的一项研究发现,面包、饼干等焙烤食品中含有特别高的丙烯酰胺,这一发现让以面包为主食的老美非常震惊,于是采取了一些措施来降低它的水平。

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丙烯酰胺(acrylamide)最下面的这个化合物

我们更倾向于限制接触这些致癌物,然而,在很多情况下,致癌化合物已经成为烹饪的自然结果。

美拉德反应不仅仅发生在厨房里。它也以一个较慢的速度发生在我们身体里,研究人员认为它可能在某些类型的白内障的形成中起作用。它也被作为其他医疗条件的贡献者联系在一起。

由于它的复杂性,还有很多我们不知道的美拉德反应产物。

虽然pH和温度等因素会影响反应过程和产物,但我们对如何调整这些因素对最终产物的影响知之甚少。

随着我们对它的了解越来越多,我们更多地了解了煮熟食物的反应是如此的好——而不是一个糟糕的应用!