美拉德反应在家庭健康烹饪中的运用

◎ 程清海

（邯郸科技职业学院，河北 邯郸 056046）

普及科学知识，倡导文明健康生活方式，是《健康中国“2030”规划纲要》着力推进的主要内容之一。随着我国生产力持续高速发展和人们物质生活水平的不断提高，人们对健康文明的精神生活方式的追求也越来越强烈。越来越多的人开始致力于家庭厨房里亲自加工美食，这样既能培养劳动观念，提高厨艺水平，又能增强家庭成员之间感情联结，满足精神方面的成就感、自我实现的需要。这种健康的生活方式，越来越受居家生活人们的青睐。本文旨在介绍美拉德反应及其基本原理，从理论上对家庭烹饪作出探讨，以期能为家庭烹饪提供参考。

1 美拉德反应概述

美拉德反应（Maillard Reaction）又叫羰胺反应，是由羰基化合物（还原糖类）和氨基化合物（胺、氨基酸、肽和蛋白质）在一定温度等条件下发生的化学反应[1]。1912年，法国化学家路易斯·卡米拉·美拉德首先报道了氨基酸和葡萄糖的混合液共热时产生色泽的化学反应，后来称这类反应为美拉德反应[2]。1953年，美国化学家霍奇等人研究总结了美拉德反应的主要途径，并发表论文解释了在食品热加工过程中香气和味道产生的根本原因。时至今日，美拉德反应仍被广泛关注和研究，并将研究成果应用于食品加工业、餐饮服务、食品贮藏和食品营销等领域。

美拉德反应的基本原理是还原糖或羰基化合物与游离的含氮化合物（氨基酸、肽和蛋白质），在常温或加热条件下，发生一系列复杂的物理、化学反应，最终生成棕黑色的大分子物质（类黑精或称拟黑素）和一些非挥发性物质。除最终产物外，过程中还生成超过3 500种各种各样气味的中间体小分子物质，其物质成分主要有还原性酮、醛、内酯类和吡嗪、吡咯、吡啶等杂环类化合物分子[3]。这些具有挥发性和不挥发性的物质称为食品风味物质，虽然只占反应产物极小部分，但对形成食品风味非常重要。

2 家庭烹饪中的美拉德反应

家庭烹饪使用的食材或多或少含有美拉德反应所需要的产生食品风味的前体物质，具有发生美拉德反应的物质成分当条件适宜时就会发生美拉德反应。事实上，食材在存放和烹饪过程中会产生特有的香气和滋味，同时伴随颜色的变化，在物理性质上也会发生改变。例如，将生面团烘焙成面包或炸成中式油条等食品；将生牛排烤制成熟牛排、生肉块制成红烧肉、烤肉，马铃薯炸制成薯条等，都发生了美拉德反应。家庭烹饪中，食品风味物质的形成主要有非酶褐变、发酵和脂肪热氧化等，其中美拉德反应是产生呈味物质贡献度最大的反应。

在家庭烹饪中，正确运用美拉德反应，才能制作出健康卫生的美食，否则，营养丰富的食材不但不会变成美味食品，还有可能产生危害人们身体健康的有害物质[4]。家庭烹饪与大型食品加工和餐饮企业相比，其应用美拉德反应的基本原理相同，只是规模大小、产生的风味物质、时间长短不同。

3 家庭烹饪运用美拉德反应的前提条件

①清楚食材中的营养成分，特别是糖类（还原糖类）、氨基酸（肽、蛋白质）的类型和构成。②了解家庭常见调料的主要成分和构成，以及能为食品增添何种风味。③掌握食材搭配技能，做到食材之间“扬长避短”和“取长补短”，产生更多的香气物质，改善色泽和口感。

3.1 家庭烹饪常用食材中的营养物质及评价

在中国传统饮食文化中，健康的饮食方式讲究主辅搭配、荤素搭配和营养均衡，长时间单一摄入某一种营养物质，易引起膳食结构不合理，进而影响身体健康。了解食材中基本营养组分和不足，是运用美拉德反应、烹饪健康食品的首要条件。表1是家庭中常见的几种食材营养物质含量的基本情况。糖类、氨基酸和蛋白类等是发生美拉德反应的前体物质，如果缺少某种物质，则反应无法顺利进行；如果某一物质含量极低，则反应缓慢。

3.2 家庭烹饪常用调料的组分及呈味现象

调料是家庭烹饪中不可缺少的基本原料（调香调味料）之一，家庭常用调料主要成分及风味见表2。在家庭烹饪中合理使用调料与含有风味前体物的天然食材进行调配，能使普通的食材产生显著的可口效果，同时还能减少对合成调料的使用量。

表2 家庭常用调料主要成分及风味呈现表

家庭烹饪中使用合成调料及天然香辛料进行调味需掌握几个要点，这是长期家庭烹饪实践总结的结果。①葱、姜、蒜、胡椒等都可消除肉类和水产类食材的异臭，增加风味作用，其中大蒜效果最好，使用时与葱类并用，用量要小。②肉蔻、桂皮、多香果等使用较广泛的辛香类，用量过度会产生涩味和苦味，使用时要十分注意。③香叶、丁香、芥菜等用量过大则会产生浓重的中药味。④辛香类的风味作用能协同增效，也能抵消削弱。基于此，评价一种调料调香是否完美的标准应是在品尝时无法辨别出制品中使用了哪些辛香类的程度最为合适[5]，过度使用高油、高盐、高调料的烹饪方法会掩盖食材加工出来的天然风味。

3.3 科学搭配食材

在家庭烹饪常用食材中，大部分食材含有的美拉德反应前体物质种类和含量不均衡。例如肉类食材中多肽、蛋白质等含氮化合物含量较多，但还原糖类含量较少；马铃薯、谷物类等食材中还原糖类含量较多，氨基酸、多肽、蛋白质含量较少。应根据食材中美拉德反应前体物质的种类和含量，进行科学的搭配和添加，才能使反应更好地进行，产生更多的风味物质。例如在西餐制作中烤鸡翅应添加蜂蜜、芝士焗土豆应添加奶酪和黄油；传统中餐制作中，应用含糖类较高的淀粉糊包裹肉类烹炸，炒制蔬菜应添加少量蔗糖。

4 家庭烹饪运用美拉德反应注意事项

4.1 控制烹饪温度

食材加热温度是影响美拉德反应产生风味物质的首要因素。美拉德反应的速率和风味物质形成，会随着温度的升高加快和增多。有研究报道，在一定的时间范围内（例如4 h），反应体系温度每升高10 ℃，美拉德反应速度就会成倍增加。但如果温度过高又会使氨基酸和糖类遭到破坏，从而减慢反应速率，甚至产生影响身体健康的有害物质[6]。因此家庭烹饪要注意严格控制温度在180 ℃以下，烘焙、烤制食物一般以100～150 ℃为最佳温度。例如在比较烤肉和炖肉的感官评价时，炖肉缺乏烤肉特有的风味，由于炖肉过程中肉汤的温度很难超过100 ℃，而烤肉时的温度远高于100 ℃，从而赋予烤肉特殊的风味。不同加热温度下，等量葡萄糖与氨基酸混合混合液产生的香味物质不同，见表3。家庭烹饪可根据不同风味的需要而设定不同的温度，达到健康与美食兼得。

表3 等量葡萄糖与人体必须氨基酸混合液加热香气产生情况表

4.2 控制烹饪时间

美拉德反应过程中风味物质的产生量受烹饪时间限制。加热时间过短，美拉德反应不充分，风味物质产生量较少；加热时间过长，虽然反应更充分，但易挥发风味物质等中间反应产物挥发严重，食品中含量减少，有时还会产生有害于身体健康的物质。例如炸制中式油条，在炸油温度一定的情况下，油条中丙烯酰胺的含量随着油炸时间的延长而增加[7]；用大豆油炸制甘薯或马铃薯脆片，随着时间的延长丙烯酰胺含量也逐渐升高[8]。而丙烯酰胺被认为是一种可能对人的神经系统造成危害的化学物质，也是一种疑似致癌物质。表4列出了家庭常见的几种食品在烹饪过程中，加热时间与有害物质的产生关系。中式油条、烙饼、炸肉块等煎炸类食品，随煎炸时间延长风味物质并不会持续增多，反而会改变风味物的最终平衡，从而改变风味特征；蒸鱼、粉蒸肉、煲浓汤等需要长时间制作的食物，随时间延长而发生感官品质的变化，其饱和脂肪酸、杂环类物质浓度随之增加。

表4 常见家庭食品烹饪时间与有害物质产生关系表

4.3 食材水分含量和pH值

食材中水分含量的有效性（水分活度）会影响许多美拉德途径的反应速率，进而影响整体风味物质形成的速率及其风味特性。家庭烹饪中食材水分活度高，反应前体物稀释后分散于高分子介质中，不易发生美拉德反应；在低水分含量食材中，反应前体物流动转移受到限制，也不易发生美拉德反应。一般要求食材的水分含量在10%以上，通常要保证在15%以上。水分含量在10%～25%时，美拉德反应速度随水分含量增加有上升趋势；在食材完全干燥的情况下，反应难以进行。pH影响特定的美拉德途径的反应速率，进而改变挥发性产物的平衡。不同pH环境条件下，得到的美拉德反应产物不同，褐变程度也不同。pH值为3～9时，随着pH的上升，美拉德反应速度上升；pH≤3时，由于在酸性条件下，还原性糖类容易被水解，风味物质形成的前体物的量减少，美拉德反应速率较低；在碱性条件下，易生成挥发性的含氮化合物，如吡嗪、吡啶等而影响食品风味。一般情况下pH值不应超过8，超过时反应进行较快而难以控制，氨基酸含量也显著较少，形成的风味物质也相对较差[9]。

5 结语

食材搭配、烹饪温度、加热时间、水分活度和pH等都是影响家庭健康烹饪的重要因素，各因素对烹饪效果的影响不是孤立地发挥作用，而是互相关联、互相影响。在一定条件下，食材之间合理搭配、烹饪加热温度与时间的科学控制，既能促进风味物质的生成，又能避免有害物质的产生；食材中水分活度和烹饪反应体系中pH两个因素是通过影响美拉德途径的反应速率，从而改变挥发性产物的平衡而起作用。家庭健康烹饪中不同食材形成风味物质都有最适的水分活度和最佳pH值，风味物质的形成也受到某些金属离子和抗氧化剂的影响。

目前，对中国家庭健康烹饪技术标准的建立仍是空白，家庭食品风味效度评价体系和有害物质含量检测机构也没有相应建立。开展对居民家庭健康烹饪知识传授和技能培训，是一项提高国民生命质量和健康生活水平、决胜全面建成小康社会、实现对美好生活向往的措施之一。