美拉德反应

反应过程

以下是Hodge提出的反应历程，也是目前使用最广的版本。

美拉德反应的过程。注释： 起始阶段——产物无色，不吸收紫外光(280nm)： •   (A)：糖类与氨基化合物的缩合反应。 •   (B)：Amadori重排。 中间阶段——产物无色至黄色，强烈吸收紫外光： •   (C)：糖类失水。 •   (D)：糖类裂解。 •   (E)：氨基酸降解（Strecker降解）。 最终阶段——产物有很深的颜色： •   (F)：羟醛缩合。 •   (G)：醛类与氨基化合物的缩合反应以及含氮杂环化合物的生成。 此外还有：； •   (H)，是最近发现的由N-糖基胺发生自由基裂解直接生成裂解产物的一条途径。

第一步A是氨基化合物中的氨基的亲核性氮原子对糖羰基碳的进攻，加成为一个羟基胺（N-糖基胺）。这一步是可逆的，生成的羟基胺也可以作为胺进攻另一分子糖，生成二糖基胺。研究显示N-糖基胺在温热时可生成荧光的含氮化合物，该荧光含氮化合物又可很快与甘氨酸反应为类黑素，表明在N-糖基胺和类黑素很可能还有另一条捷径。这便是上图中路线H的来历。

第二步B是N-糖基胺在酸催化下异构为相应的1-氨基-1-脱氧-2-酮糖的Amadori重排反应，它是不可逆的，25 °C时便自发进行。机理中，糖基胺首先失水生成席夫碱（Schiff碱），即亚胺，然后氮被质子化，相邻的碳被去质子化，经烯醇-酮互变异构得到Amadori重排产物。

Amadori重排

Amadori重排产物可经如下几条主要的路线进行反应：

pH小于或等于7时，利于1,2-烯醇化，经过1,2-烯胺醇、3-脱氧-1,2-二羰基化合物，最终生成5-羟甲基糠醛／糠醛和类黑素。

pH大于7且温度较低时，利于2,3-烯醇化，生成2,3-烯二醇、1-甲基-2,3-二羰基化合物（脱氢还原酮）、乙酰基烯二醇（还原酮）。脱氢还原酮易使氨基酸发生脱羧、脱氨反应形成醛和α-氨基酮类，即Strecker降解反应。

pH大于7且温度较高时，利于裂解，产生丙酮醇、丙酮醛和丁二酮等活性的中间体。

美拉德反应的中间阶段

最终阶段：此阶段相当复杂，其历程尚未完全搞清楚。大致是醛酮在胺催化下发生羟醛缩合反应生成不含氮的聚合物，以及醛类（尤其是α,β-不饱和醛）-胺类在低温下很快聚合或共聚为高分子的含氮类黑素（Melanoidin）。脱氮聚合物也可以与胺类发生缩合、脱氢、重排、异构化等一系列反应生成类黑素。类黑素是棕黑色的固体，一般含氮3－4％，结构不明，且组成与原料和生成方式有很大关系。目前已知类黑素分子结构中含有不饱和的咪唑、吡咯、吡啶、吡嗪之类的杂环，以及一些完整的氨基酸残基等。

应用

天冬酰胺（一种氨基酸）含量较高的马铃薯和谷类在与还原性糖（如马铃薯自身含有的大量淀粉）共同加热的情况下，会发生美拉德反应生成潜在的致癌物质丙烯酰胺，因此以马铃薯作原料经煎炸加热制得的薯条、马铃薯片等食物都含有较高含量的丙烯酰胺。由天冬酰胺生成丙烯酰胺的过程如下：

由天冬酰胺生成丙烯酰胺

因此，生产含淀粉食品的时候常会加入门冬酰胺酶水解天冬酰胺，以减少丙烯酰胺的产生。

蛋炒饭也是一种美拉德反应，蛋液与米饭表面在加热时产生焦糖化反应，米粒会因结晶化而变得较硬且易粒粒分离，才能炒出粒粒分明的炒饭，不必要使用冰箱冷藏煮熟的饭。

传统中菜上，用糖腌肉类或先撒淀粉质在肉类才炒，也会把食材味道的精华锁住，炒出来的料理带焦香却不见烧焦的痕迹，看起来漂漂亮亮，且集色、香、味于一盘。

参见

非酶褐变反应：美拉德反应、焦糖化反应、抗坏血酸褐变。

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