美拉德反应的机理和条件分别是什么

美拉德反应及其机理

美拉德反应(Maillard reaction)是法国化学家L.C.Maillard(1878-1936)于1912年提出。现在认为，所谓Maillard反应，是广泛存在于食品、饲料加工中的一种非酶褐变(Nonenzymic browning)，是氨基化合物(如胺、氨基酸、蛋白质等)和羰基化合物(如还原糖、脂质以及由此而来的醛、酮、多酚、抗坏血酸、类固醇等)之间发生的非酶反应，也称为羰氨反应(Amino-carbonyl
reaction)。反应经过复杂的历程，Z终生成棕色甚至是黑色的大分子物质类黑精或称拟黑素(Melanoidins)。

美拉德反应机理十分复杂，其反应历程、产物组成及其性质等受多种因素影响，氮基化合物和还原糖的种类、性质、以及它们间的反应比例，反应时的pH值、温度、反应时间、水分活度、缓冲液浓度对反应的速率以及Z终产物的组成有着重要的影响。

Hodge在1953年提出的美拉德反应的3条可能的反应途径，至今依然被认为是正确的。包括初级反应阶段：还原糖的羰基与氨基之间进行加成，加成物迅速失去1分子水转变为希夫碱(Shiff base)，再经环化形成相应的N-取代的醛基胺，经Amadori重排转成有反应活性的1-氨基-1-脱氧-2-酮糖。高级反应阶段：在氨基酮糖和氨基醛糖等重要的不挥发性香味前驱物形成之后，美拉德反应变得更为复杂，经历还原酮路线、还原型葡糖醛酮和糠醛路线、Strecker降解三条反应路线，产生还原酮、糠醛（HMF）和不饱和羰基化合物等，这些不同的化合物依次反应，开始形成无氮及含氮褐色可溶性化合物。Z终反应阶段：高级美拉德反应阶段形成的众多活性中间体，如葡萄糖酮醛、3-脱氧Osulose(3-DG，)、3，4-二脱氧Osulose(3，4-二DG，)、HMF、还原酮类、不饱和醛亚胺等等，又可继续与氨基酸反应，Z终都生成类黑精色素—褐色含氮色素，此过程包括醇醛缩合、醛氨聚合、环化合反应等。Z终反应阶段的反应途径尚未清楚，生成的色素称为黑色素，无特定的结构，是分子量相当高的含氮、含氧化合物，有着各种各样的构成单位，例如 C18H27O12N、C19H30O16N3、C17H19O9N等构成单位。但是，褐素不是由单一构成单位重复构成，而是由不同构成单位构成的非常复杂的结构。1984年，Pongor首次将这类物质命名为糖基化终产物(AGE)，AGE多为一些棕黄色荧光化合物，具有高的交联性和低的溶解度。

Hodge1953年提出的反应的网络系统分类图解是美拉德反应机理Z简明扼要的描述。

在国际研究领域中，20世纪90年代以来Balabarn和Vaylayan等学者又对美拉德反应机理和历程提出了新的观点，认为Amadori重排产物直接脱水机理可以更好的解释杂环和多聚产物的来源。由于美拉德反应的复杂性，至今对美拉德反应产物的结构和性质了解甚少。