美拉德反應在家庭健康烹飪中的運用

◎ 程清海

（邯鄲科技職業學院，河北 邯鄲 056046）

普及科學知識，倡導文明健康生活方式，是《健康中國“2030”規劃綱要》著力推進的主要內容之一。隨著我國生產力持續高速發展和人們物質生活水平的不斷提高，人們對健康文明的精神生活方式的追求也越來越強烈。越來越多的人開始致力于家庭廚房里親自加工美食，這樣既能培養勞動觀念，提高廚藝水平，又能增強家庭成員之間感情聯結，滿足精神方面的成就感、自我實現的需要。這種健康的生活方式，越來越受居家生活人們的青睞。本文旨在介紹美拉德反應及其基本原理，從理論上對家庭烹飪作出探討，以期能為家庭烹飪提供參考。

1 美拉德反應概述

美拉德反應（Maillard Reaction）又叫羰胺反應，是由羰基化合物（還原糖類）和氨基化合物（胺、氨基酸、肽和蛋白質）在一定溫度等條件下發生的化學反應[1]。1912年，法國化學家路易斯·卡米拉·美拉德首先報道了氨基酸和葡萄糖的混合液共熱時產生色澤的化學反應，后來稱這類反應為美拉德反應[2]。1953年，美國化學家霍奇等人研究總結了美拉德反應的主要途徑，并發表論文解釋了在食品熱加工過程中香氣和味道產生的根本原因。時至今日，美拉德反應仍被廣泛關注和研究，并將研究成果應用于食品加工業、餐飲服務、食品貯藏和食品營銷等領域。

美拉德反應的基本原理是還原糖或羰基化合物與游離的含氮化合物（氨基酸、肽和蛋白質），在常溫或加熱條件下，發生一系列復雜的物理、化學反應，最終生成棕黑色的大分子物質（類黑精或稱擬黑素）和一些非揮發性物質。除最終產物外，過程中還生成超過3 500種各種各樣氣味的中間體小分子物質，其物質成分主要有還原性酮、醛、內酯類和吡嗪、吡咯、吡啶等雜環類化合物分子[3]。這些具有揮發性和不揮發性的物質稱為食品風味物質，雖然只占反應產物極小部分，但對形成食品風味非常重要。

2 家庭烹飪中的美拉德反應

家庭烹飪使用的食材或多或少含有美拉德反應所需要的產生食品風味的前體物質，具有發生美拉德反應的物質成分當條件適宜時就會發生美拉德反應。事實上，食材在存放和烹飪過程中會產生特有的香氣和滋味，同時伴隨顏色的變化，在物理性質上也會發生改變。例如，將生面團烘焙成面包或炸成中式油條等食品；將生牛排烤制成熟牛排、生肉塊制成紅燒肉、烤肉，馬鈴薯炸制成薯條等，都發生了美拉德反應。家庭烹飪中，食品風味物質的形成主要有非酶褐變、發酵和脂肪熱氧化等，其中美拉德反應是產生呈味物質貢獻度最大的反應。

在家庭烹飪中，正確運用美拉德反應，才能制作出健康衛生的美食，否則，營養豐富的食材不但不會變成美味食品，還有可能產生危害人們身體健康的有害物質[4]。家庭烹飪與大型食品加工和餐飲企業相比，其應用美拉德反應的基本原理相同，只是規模大小、產生的風味物質、時間長短不同。

3 家庭烹飪運用美拉德反應的前提條件

①清楚食材中的營養成分，特別是糖類（還原糖類）、氨基酸（肽、蛋白質）的類型和構成。②了解家庭常見調料的主要成分和構成，以及能為食品增添何種風味。③掌握食材搭配技能，做到食材之間“揚長避短”和“取長補短”，產生更多的香氣物質，改善色澤和口感。

3.1 家庭烹飪常用食材中的營養物質及評價

在中國傳統飲食文化中，健康的飲食方式講究主輔搭配、葷素搭配和營養均衡，長時間單一攝入某一種營養物質，易引起膳食結構不合理，進而影響身體健康。了解食材中基本營養組分和不足，是運用美拉德反應、烹飪健康食品的首要條件。表1是家庭中常見的幾種食材營養物質含量的基本情況。糖類、氨基酸和蛋白類等是發生美拉德反應的前體物質，如果缺少某種物質，則反應無法順利進行；如果某一物質含量極低，則反應緩慢。

3.2 家庭烹飪常用調料的組分及呈味現象

調料是家庭烹飪中不可缺少的基本原料（調香調味料）之一，家庭常用調料主要成分及風味見表2。在家庭烹飪中合理使用調料與含有風味前體物的天然食材進行調配，能使普通的食材產生顯著的可口效果，同時還能減少對合成調料的使用量。

表2 家庭常用調料主要成分及風味呈現表

家庭烹飪中使用合成調料及天然香辛料進行調味需掌握幾個要點，這是長期家庭烹飪實踐總結的結果。①蔥、姜、蒜、胡椒等都可消除肉類和水產類食材的異臭，增加風味作用，其中大蒜效果最好，使用時與蔥類并用，用量要小。②肉蔻、桂皮、多香果等使用較廣泛的辛香類，用量過度會產生澀味和苦味，使用時要十分注意。③香葉、丁香、芥菜等用量過大則會產生濃重的中藥味。④辛香類的風味作用能協同增效，也能抵消削弱。基于此，評價一種調料調香是否完美的標準應是在品嘗時無法辨別出制品中使用了哪些辛香類的程度最為合適[5]，過度使用高油、高鹽、高調料的烹飪方法會掩蓋食材加工出來的天然風味。

3.3 科學搭配食材

在家庭烹飪常用食材中，大部分食材含有的美拉德反應前體物質種類和含量不均衡。例如肉類食材中多肽、蛋白質等含氮化合物含量較多，但還原糖類含量較少；馬鈴薯、谷物類等食材中還原糖類含量較多，氨基酸、多肽、蛋白質含量較少。應根據食材中美拉德反應前體物質的種類和含量，進行科學的搭配和添加，才能使反應更好地進行，產生更多的風味物質。例如在西餐制作中烤雞翅應添加蜂蜜、芝士焗土豆應添加奶酪和黃油；傳統中餐制作中，應用含糖類較高的淀粉糊包裹肉類烹炸，炒制蔬菜應添加少量蔗糖。

4 家庭烹飪運用美拉德反應注意事項

4.1 控制烹飪溫度

食材加熱溫度是影響美拉德反應產生風味物質的首要因素。美拉德反應的速率和風味物質形成，會隨著溫度的升高加快和增多。有研究報道，在一定的時間范圍內（例如4 h），反應體系溫度每升高10 ℃，美拉德反應速度就會成倍增加。但如果溫度過高又會使氨基酸和糖類遭到破壞，從而減慢反應速率，甚至產生影響身體健康的有害物質[6]。因此家庭烹飪要注意嚴格控制溫度在180 ℃以下，烘焙、烤制食物一般以100～150 ℃為最佳溫度。例如在比較烤肉和燉肉的感官評價時，燉肉缺乏烤肉特有的風味，由于燉肉過程中肉湯的溫度很難超過100 ℃，而烤肉時的溫度遠高于100 ℃，從而賦予烤肉特殊的風味。不同加熱溫度下，等量葡萄糖與氨基酸混合混合液產生的香味物質不同，見表3。家庭烹飪可根據不同風味的需要而設定不同的溫度，達到健康與美食兼得。

表3 等量葡萄糖與人體必須氨基酸混合液加熱香氣產生情況表

4.2 控制烹飪時間

美拉德反應過程中風味物質的產生量受烹飪時間限制。加熱時間過短，美拉德反應不充分，風味物質產生量較少；加熱時間過長，雖然反應更充分，但易揮發風味物質等中間反應產物揮發嚴重，食品中含量減少，有時還會產生有害于身體健康的物質。例如炸制中式油條，在炸油溫度一定的情況下，油條中丙烯酰胺的含量隨著油炸時間的延長而增加[7]；用大豆油炸制甘薯或馬鈴薯脆片，隨著時間的延長丙烯酰胺含量也逐漸升高[8]。而丙烯酰胺被認為是一種可能對人的神經系統造成危害的化學物質，也是一種疑似致癌物質。表4列出了家庭常見的幾種食品在烹飪過程中，加熱時間與有害物質的產生關系。中式油條、烙餅、炸肉塊等煎炸類食品，隨煎炸時間延長風味物質并不會持續增多，反而會改變風味物的最終平衡，從而改變風味特征；蒸魚、粉蒸肉、煲濃湯等需要長時間制作的食物，隨時間延長而發生感官品質的變化，其飽和脂肪酸、雜環類物質濃度隨之增加。

表4 常見家庭食品烹飪時間與有害物質產生關系表

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）會影響許多美拉德途徑的反應速率，進而影響整體風味物質形成的速率及其風味特性。家庭烹飪中食材水分活度高，反應前體物稀釋后分散于高分子介質中，不易發生美拉德反應；在低水分含量食材中，反應前體物流動轉移受到限制，也不易發生美拉德反應。一般要求食材的水分含量在10%以上，通常要保證在15%以上。水分含量在10%～25%時，美拉德反應速度隨水分含量增加有上升趨勢；在食材完全干燥的情況下，反應難以進行。pH影響特定的美拉德途徑的反應速率，進而改變揮發性產物的平衡。不同pH環境條件下，得到的美拉德反應產物不同，褐變程度也不同。pH值為3～9時，隨著pH的上升，美拉德反應速度上升；pH≤3時，由于在酸性條件下，還原性糖類容易被水解，風味物質形成的前體物的量減少，美拉德反應速率較低；在堿性條件下，易生成揮發性的含氮化合物，如吡嗪、吡啶等而影響食品風味。一般情況下pH值不應超過8，超過時反應進行較快而難以控制，氨基酸含量也顯著較少，形成的風味物質也相對較差[9]。

5 結語

食材搭配、烹飪溫度、加熱時間、水分活度和pH等都是影響家庭健康烹飪的重要因素，各因素對烹飪效果的影響不是孤立地發揮作用，而是互相關聯、互相影響。在一定條件下，食材之間合理搭配、烹飪加熱溫度與時間的科學控制，既能促進風味物質的生成，又能避免有害物質的產生；食材中水分活度和烹飪反應體系中pH兩個因素是通過影響美拉德途徑的反應速率，從而改變揮發性產物的平衡而起作用。家庭健康烹飪中不同食材形成風味物質都有最適的水分活度和最佳pH值，風味物質的形成也受到某些金屬離子和抗氧化劑的影響。

目前，對中國家庭健康烹飪技術標準的建立仍是空白，家庭食品風味效度評價體系和有害物質含量檢測機構也沒有相應建立。開展對居民家庭健康烹飪知識傳授和技能培訓，是一項提高國民生命質量和健康生活水平、決勝全面建成小康社會、實現對美好生活向往的措施之一。