乳制品加工研究新进展论文

美拉德反应及其对食品加工过程的影响论文

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美拉德反应是由法国化学家在1912年发现的，JohnHodge等在1953年时将其命名为美拉德反应。美拉德反应也被叫做羰胺反应，其定义为：还原糖或者是羰基化合物在常温或者加热时与含游离氨基的化合物发生缩合、聚合等化学反应，反应物和中间产物经过一系列复杂的化学变化，最终生成棕褐色的大分子物质——拟黑素（类黑素）。美拉德反应除了生成拟黑素之外，其还有醛、酮、杂环化合物生成，这些化合物为食品增加了色泽和风味。

一、美拉德反应

对于美拉德反应的相关研究已经达到了一个相对成熟的阶段，美拉德反应也成为了现代食品加工过程中应用最为频繁的技术之一。Hodge在1953年首次提出了美拉德反应的流程图，其对美拉德反应的过程进行系统性地阐述。依据现代化学观点，美拉德反应主要可以分为三个阶段，其分别为起始阶段、中间过程、最终阶段。

1、起始阶段。美拉德反应的起始阶段涉及到化学分子或基团的缩合、环化、取代重排等历程。首先，氨基化合物和醛糖缩合成为席夫碱，席夫碱不稳定，其环化生成N-取代醛糖基胺，该化合物又经过重排（Amadori方式）生成Amadori化合物。

2、中间过程。美拉德反应的中间阶段为起始阶段产物Amadori化合物以三种不同形式的分解过程，其分别为：碱性条件下的2，3-烯醇化反应，产物包括了脱氢还原酮类和还原酮类化合物；酸性条件下的1，2-位烯醇化反应，产物包括了含呋喃环的醛类化合物和羟甲基呋喃醛；碱性产物和酸性产物继续发生裂解，生成羰基（单羰基或双羰基）化合物，除此之外，碱性产物和酸性产物也可以发生Strecker分解，与氨基共同作用生成Strecker醛类化合物。

3、最终阶段。最终阶段是美拉德反应生成拟黑素的过程，其主要为低温下胺类和醛类的聚合反应，该反应过程较为复杂，目前尚未完全明确该过程的反应机理。胺类和醛类除了聚合生成高分子以外，其还产生美拉德反应的中间体杂环化合物（具有挥发性）、醛类化合物、还原酮等。

二、美拉德反应对于食品加工过程的影响

美拉德反应的发现与应用对现代食品加工及贮藏过程有着深刻的影响，至今其仍作为一项食品加工技术被广泛应用于食品加工过程中。美拉德反应的反应产物是影响食品口味、色泽、安全、营养等功能性质的主要因素，对于传统烤制食品（北京烤鸭、烤乳猪）、油炸食品（油炸肉卷、炸带鱼）影响尤甚。从营养学的角度分析，美拉德反应对于食品加工过程并非是有利无害的，美拉德反应的反应底物为蛋白质和糖类，蛋白质和糖类是人体所必须摄取的营养成分，食品加工过程中的美拉德反应无疑在一定程度导致了这些影响成分的流失；对于那些食品中含有的人体所不能合成的氨基酸，美拉德反应有可能导致其遭到破坏，进而导致食品的营养价值下降。因此，需要辩证地看待美拉德反应对于食品加工过程的影响。在实际的食品加工过程中，应当合理控制美拉德反应，通过美拉德反应增加食品的色泽、风味和安全性，同时最大程度地保留住食品中的营养成分。

1、对食品风味的影响。美拉德反应对于食品的风味有着重要的影响，例如，享誉全国的名菜“全聚德北京烤鸭”在其放入烤炉进行烤制之前，其会在烤鸭外层涂上一层秘制调料，调料中含有糖和香料物质。在烤制的过程中，调料中的各种化学物质发生相互作用（主要为热降解、美拉德反应、产物的二次和三次反应等），这是“全聚德北京烤鸭”具有独特风味的重要原因。美拉德反应能够产生一些影响食品风味的物质，其主要有含硫杂环，如噻吩类、噻唑类；含氮杂环，如吡嗪类；含氧杂环，如呋喃类，此外，还存在着一些硫化氢和氨类物质。并非所有的物质都能够使食品增加风味（吡嗪类、硫化氢、氨类），这些是在食品加工过程中需要避免的。例如，在烤制面包时，美拉德反应生成的麦芽酚能够使面包具有特殊的香味，而生成的吡嗪类物质或醛类物质则会使得面包有糊味。

2、对食品色泽的影响。美拉德反应经过的一些列复杂的化学变化，其所产生的一系列化合物能够赋予食品不同的色泽。美拉德反应中的温度、反应途径等因素发生变化，能够使得食品依次呈现出浅黄色、金黄色、褐色、棕色直至棕黑色的色泽变化。例如，金黄色面包、红褐色红烧肉、红茶等，这些食品所呈现出的颜色很大程度上与美拉德反应有关。对于食品加工过程而言，其需要控制好美拉德反应的影响因素（原料用量、温度、加工途径），例如，酱油加工过程中，应当控制好温度，防止因为温度过高而导致酱油颜色加深；面包烤制过程中，需要氨基酸和还原糖的用量以及烤制温度，防止其过度反应而导致面包呈焦黑色。

3、对食品营养的影响。上文已经提到，美拉德反应的底物多是糖和氨基酸，这些营养物质会随着反应的进行被转化为其他物质，进而造成食品中营养流失的问题。科学研究表明，糖类在和许多氨基酸作用时，容易使氨基酸失去其原有功能，例如，苏氨酸、赖氨酸、亮氨酸、色氨酸，在与糖类进行美拉德反应时，赖氨酸最易损失。赖氨酸对于人体具有重要的生理意义：其是人体合成各种蛋白质的重要前提。乳制品加工过程中最易受到美拉德反应的影响而导致食品营养降低，而低乳糖食品由于其乳糖含量较低，能够减少美拉德反应的发生，从而最大程度地保留了食品中的`营养成分。值得注意的是，美拉德反应也能够降低食品中矿物质的生物活性，原因是美拉德反应的产物（MRPs）与食品中的矿物质发生螯合反应形成了难溶化合物。

4、对食品安全性的影响。美拉德反应会生成一系列的中间产物，这些中间产物对食品安全性有着不可忽视的影响。这美拉德反应的部分中间产物对食品的色泽和香味等功能特性做出了一定的贡献，但是另一些中间产物，如醛类化合物、杂环胺类化合物等则带来了食品安全隐患。美拉德反应所生成的中间产物具有不稳定性，目前对于糖类和氨基酸反应的中间产物是否存在安全问题尚不清楚；但美拉德反应所产生的丙烯酰胺是公认的致癌物质（有神经毒性）。土豆富含还原糖和天冬氨酸，其在加热（120℃以上）的条件下容易产生丙烯酰胺，但世界卫生组织目前还没有给出明确的丙烯酰胺致癌浓度。

三、结语

美拉德反应是一系列复杂的化学变化过程，美拉德反应的产物对于食品加工过程有着重要影响。在实际的食品加工过程中，应当合理控制美拉德反应，趋利避害，提高食品的功能特性。

参考文献：

[1]周永生，周文娟.美拉德反应及其对食品加工过程的影响[J].安徽农业科学，2010，38（27）：15092-15095.

[2]于彭伟.美拉德反应对食品加工的影响及应用[J].肉类研究，2010（10）：15-19.

[3]龚巧玲，张建友，刘书来，等.食品中的美拉德反应及其影响[J].食品工业科技，2009（2）：330-334.

[4]美拉德反应在肉味香精中的研究进展[J].蔡培钿，白卫东，钱敏.中国酿造.2009（05）.

[5]美拉德反应产物的抗氧化活性研究[J].鲁伟，黄筱茜，柯李晶，周建武，饶平凡.食品与机械.2008（04）.

—— 以下数据及分析均来自于前瞻产业研究院《中国乳制品行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》

中国乳制品行业起步晚，起点低，但发展迅速。我国乳制品生产量保持在2600万吨以上水平，但是我国乳制品出口竞争力较弱，主要出口中国香港。市场需求方面，我国乳制品的人均消费量约为相当于世界人均消费量的三分之一和发展中国家人均消费量的二分之一。伴随着经济的持续发展，人均消费量将持续提升，市场需求旺盛。后疫情时代，消费者对乳制品的需求更加旺盛。

供给：乳制品出口明显下降

中国乳制品行业起步晚，起点低，但发展迅速。我国乳制品生产量保持在2600万吨以上水平。2019年，我国乳制品产量为2719.4万吨，同比增长5.6%。2020年前三季度，我国乳制品产量达2037.6万吨，同比增长1.1%。

出口供应方面，我国乳制品出口量小。2020年前三季度我国共计出口各类乳制品3.24吨，同比减少19.1%，出口额1.66亿美元，同比下降48.6%。

多年来，我国乳制品主要出口产品以向广东供应香港的鲜奶为主，婴幼儿配方粉成为最主要出口产品，主要目的地同样是香港。2020年前三季度我国干乳制品出口中国香港数量达7126.02吨，占73%，同比减少52.7%;出口朝鲜597.07吨，占6%，同比减少61.8%。

需求：市场需求旺盛

我国乳制品的人均消费量约为相当于世界人均消费量的三分之一和发展中国家人均消费量的二分之一。伴随着经济的持续发展，人均消费量将持续提升，市场将不断扩大。2019年我国乳制品销量达2710.63万吨，同比增长1.1%。

据《2019年乳制品行业质量报告》显示，2019年1-11月，我国规模以上乳制品企业565家，同比下降4.07%;销售总收入3577.0亿元，同比增长12.44%;实现利润总额336.1亿元，同比增长51.86%。未来，随着消费者信心的恢复，乳制品市场将会出现一个稳定发展的好态势。

从进口情况来看我国乳制品需求，根据海关总署统计数据，2019年乳制品进口总量297.3万吨，同比增长12.8%，进口金额为111.3亿美元，同比增长10.6%。

2020年前三季度我国共进口各类乳制品240.73万吨，同比增加7.9%，进口额88.06亿美元，同比增加5.1%。价格维持在3000美元/吨以上水平，整体高出出口乳制品价格。

进出口产品结构方面，按数量看，我国主要进口干乳制品，出口业态奶。2020年前三季度出口干乳制品9830.42吨，占比30%，同比减少49.3%，出口额14200.26万美元，同比下降52.9%。液态奶方面，2020年前三季度出口液态奶22588.35吨，占比70%，同比增加9.2%，出口额2402.88万美元，同比增长10%，主要是鲜奶1.89万吨，占83.8%。

具体进口产品分国家或地区看，2020年前三季度，我国进口大包粉76.36万吨，同比下降2.4%，进口额25.55亿美元，同比增加8.9%，均价3346美元/吨，同比增加11.7%。主要是来自新西兰，占比达74%。乳清和鲜奶主要自欧盟进口，进口比例分别达44.4%和59.2%。

后疫情时代乳制品市场需求旺盛

从产销量来看我国乳制品供需情况，我国乳制品供需基本平衡，产销率保持在98%以上。行业整体产销衔接情况较好，整体供求关系相对平衡。2018-2019年市场对乳制品需求明显上升，预计后疫情时代，消费者对乳制品的需求更加旺盛。

价格来看，乳制品制造工业生产者出厂价格指数整体趋于下降趋势，近两个月明显回升，达到101点。受市场对于乳制品的旺盛需求影响，预计后疫情时代乳制品市场行情较好，乳制品制造工业生产价格指数将趋于上升。

张和平教授一直从事乳品科学方面的教学科研工作。主要讲授乳品工艺学课程，主编出版了《乳品工艺学》，《现代乳品工业手册》等4部教材或论著。张和平教授致力于乳品科学和乳酸菌分子生物学的研究工作，在功能性乳制品的研制、乳制品活性物质研究、乳制品加工技术研究与新产品开发等方面成果颇丰。在国内外学术刊物和国际学术会议上发表论文150余篇。张和平教授主持完成了5项国家级科研项目、7项省部级科研项目，3项企业合作项目，现主持5项国家级科研项目、3项省部级科研项目，2项企业合作项目。申报被审理专利8项。近10年先后承担了“国家自然科学基金”、“国家科技支撑计划”、“863计划”、“973计划前期研究专项”、“国家公益性行业科研专项”、“国家奶牛产业体系建设项目”、“农业部农业科技跨越计划”、“教育部创新团队发展计划”、“教育部新世纪优秀人才支持计划”、“霍英东教育基金项目”等相关科技项目40余项。在《Molecular & Cellular Proteomics》（影响因子8.79）等学术刊物共发表论文300余篇，其中SCI收录85篇；出版《现代乳品工业手册》等论著教材21部；申请专利35项，其中授权21项；鉴定科研成果11余项，其中2项被评为“内蒙古自治区十大科技进展”。张和平教授先后获自治区科技进步二等奖1项，自治区级教学成果二等奖1项，中国乳业协会“新安杯”青年科技论文一等奖，全国畜产品加工青年学术讨论会优秀论文二等奖，首届中国乳品加工业“十大杰出科技人物”。