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关于纯素烘焙中美拉德反应与焦糖化反应

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作者:ZY 轻烘焙技术中心

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美拉德德反应又称:“非酶棕色化反应”
是法国化学家L.C.Maillard在1912年提出。美拉德反应是广泛存在于食品工业中的一种非酶褐变,是羰基化合物【还原糖类】和氨基化合物【氨基酸和蛋白质】间的反应,经历复杂的历程最终生成棕色甚至是黑色的大分子物质,类黑精或称拟黑素,所以又称羰基反应。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,很大程度上都是由于美拉德反应的结果。



1912年法国化学家Maillard发现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(nonenzymatic browning)。1953年Hodge对美拉德反应的机理提出了系统的解释,大致可以分为3阶段。



起始阶段

1、席夫碱的生成(Shiffbase):氨基酸与还原糖加热,氨基与羰基缩合生成席夫碱。
2、 N-取代糖基胺的生成:席夫碱经环化生成。
3、 Amadori化合物生成:N-取代糖基胺经Amiadori重排形成Amadori化合物(1—氨基—1—脱氧—2—酮糖)。




中间阶段

在中间阶段,Amadori化合物通过三条路线进行反应。
1· 酸性条件下:经1,2—烯醇化反应,生成羰基甲呋喃醛。
2·碱性条件下:经2,3—烯醇化反应,产生还原酮类和脱氢还原酮类。有利于Amadori重排产物形成1-deoxysome。它是许多食品香味的前驱体。
3·Strecker降解反应:继续进行裂解反应,形成含羰基和双羰基化合物,以进行最后阶段反应或与氨基进行Strecker分解反应,产生Strecker醛类。




最终阶段

此阶段反应复杂,机制尚不清楚,中间阶段的产物与氨基化合物进行醛基—氨基反应,最终生成类黑精。美拉德反应产物除类黑精外,还有一系列中间体还原酮及挥发性杂环化合物,所以并非美拉德反应的产物都是呈香成分。反应经过复杂的历程,最终生成棕色甚至是黑色的大分子物质类黑素。



影响因素

1 、糖氨基结构 还原糖是美拉德反应的主要物质,五碳糖褐变速度是六碳糖的10倍,还原性单糖中五碳糖褐变速度排序为:核糖>阿拉伯糖>木糖,六碳糖则:半乳糖>甘露糖>葡萄糖。还原性双糖分子量大,反应速度较慢。在羰基化合物中,α-乙烯醛褐变最慢,其次是α-双糖基化合物,酮类最慢。胺类褐变速度快于氨基酸。在氨基酸中,碱性氨基酸速度快(赖氨酸、精氨酸),氨基酸比蛋白质快。
2 、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。
3、 水分含量在10%~15%时,反应易发生,完全干燥的食品难以发生。
4、 pH值当pH值在3以上时,反应随pH值增加而加快。
5、 化学试剂酸式亚硫酸盐抑制褐变,钙盐与氨基酸结合成不溶性化合物可抑制反应。




美拉德反应对食品的影响

①香气和色泽的产生,美拉德反应能产生人们所需要或不需要的香气和色泽。例如亮氨酸与葡萄糖在高温下反应,能够产生令人愉悦的面包香。而在板栗、鱿鱼等食品生产储藏过程中和制糖生产中,就需要抑制美拉德反应以减少褐变的发生
②营养价值的降低,美拉德反应发生后,氨基酸与糖结合造成了营养成分的损失,蛋白质与糖结合,结合产物不易被酶利用,营养成分不被消化
③抗氧化性的产生,美拉德反应中产生的褐变色素对油脂类自动氧化表现出抗氧化性,这主要是由于褐变反应中生成醛、酮等还原性中间产物











焦糖化反应:



焦糖化反应,是糖受热后发生的褐色变化反应,糖在受热后会由乳白色变为糖色,最终发展为褐色。



焦糖化反应中发生变化的不仅仅是颜色,同时还有气味,味道等变化。砂糖溶于水中的糖水有爽口的甘甜味道,但随着水分的蒸发,糖水的甘甜味道不断浓缩,最终会变得有些苦。气味也会从原本温和的糖香变成充满焦感的气味。



糖类产生焦糖化反应,变成褐色物质的条件之一是比较高的温度。不断加热糖水,在125——130°C时水分就几乎完全蒸发掉了,此时就会开始产生焦糖化反应,反应的过程会在150--160°C完成。



面包皮的芳香中,主要成分就是面团中的糖分发生焦糖反应后形成的合成物。据说焦糖反应后形成的合成物,基本都是不饱和复合高分子化合物。






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