美拉德反应又称“非酶促褐变反应”由法国化学家L.C.美拉德于1912年提出,所谓美拉德反应是一种广泛存在于食品和制药工业中的非酶促褐变。它是羰基化合物(还原糖)和氨基化合物(氨基酸和蛋白质)之间的反应,经过一个复杂的过程最终形成棕色甚至棕色。黑色素或假黑色素等黑色大分子物质故又称羰胺反应。
并非所有的美拉德反应都能形成肉状化合物但美拉德在肉状化合物的形成中起着重要作用,肉质化合物主要包括N.S.O-杂环化合物和其他含硫成分包括呋喃、吡咯、噻吩、咪唑、吡啶和环亚乙基硫醚等低分子量前体。其中吡嗪是一些主要的挥发性物质,此外硫化物在美拉德反应产物中占有重要地位,如果将硫化物从加热肉的挥发性成分中去除所产生的肉香味几乎会消失。
(美拉德反应1-1)
牛肉提取物加热前后氨基酸组成分析加热后主要变化为甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸等,这些氨基酸在加热过程中与糖发生反应产生肉味物质。吡嗪是加热渗出液中特别重要的一组挥发性成分约占50%。此外从产生的重要挥发性肉质化合物的结构分析牛肉中的含硫氨基酸、半胱氨酸、胱氨酸和谷胱甘肽是产生牛肉香气必不可少的前体化合物,半胱氨酸和其他硫化合物半胱氨酸产生强烈的肉味胱氨酸味道较差,蛋氨酸产生类似土豆的味道谷胱甘肽产生更好的肉味。当半胱氨酸和还原糖的混合物加热时美拉德反应作用会得到刺鼻的“生”味,如果存在其他氨基酸混合物则可以获得更完整和完美的风味,蛋白质水解物适用于此还原糖对肉味物质的影响。
对于作用反应多糖无效二糖主要是蔗糖和麦芽糖风味不佳单糖有还原力包括戊糖和己糖,研究表明戊糖在单糖中的反应性强于己糖在戊糖中核糖的反应性最强其次是阿拉伯糖和木糖。由于葡萄糖和木糖廉价易得反应性好所以常用葡萄糖和木糖作为美拉德反应的原料,环境因素对反应的影响牛肉风味需要更长的时间和更浓的反应溶液。猪肉和鸡肉风味需要较短的加热时间、较稀的反应溶液和较低的反应温度,反应液的pH值低于7(优选2-6)反应效果更好;pH值高于7时反应速度较快难以控制风味也较差。与不同类型的糖相比不同类型的氨基酸对加热反应产生的风味特征的影响更显着,同一种氨基酸和不同种类的糖会产生不同的香气。不同的加热方式如“煮”、“蒸”、“烧”,不同的烹调方法相同的反应物质产生不同的风味。
从1960年开始就有研究利用各种单体香料通过混合来生产肉味,但是由于各种熟肉风味的复杂特性作用这些混合风味难以达到熟肉逼真风味的程度。因此肉类香气前体的研究和利用引起了人们的重视,利用前体物质制备肉味香精主要以糖类和半胱氨酸等含硫氨基酸为主。加热过程中发生的反应包括脂肪酸的氧化分解、糖类和氨基酸的热降解以及羰基氨反应,以及各种产物的二级或三级反应形成了数百种肉味成分,基于这些物质可以通过混合制成具有不同特性的肉味,美拉德反应形成的肉味从原料和加工过程来看都可以认为是天然的所以得到的肉味可以说是天然的风味。
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