评估潜在的食物有益的在美拉德反应和有毒化合物的形成

文摘

美拉德反应在食品技术至关重要,因为它展示了各种热治疗的利弊在食品产品。美拉德反应主要是面向热的反应温度较高造成其评价属性对不同的热处理或加工食品。理想的调味,味道,颜色属性,类黑色素,N-methylpyridinium;pronyllysine形成突出美拉德反应在食品行业的重要性。然而,许多可靠的当局和最近的研究人员也确定一些美拉德反应的潜在负面影响。丙烯酰胺、羟甲基糠醛(羟甲基糠醛)声明为是潜在的致癌毒物。这些化合物与高温热上升密切相关食品的浓度。除此之外,由于过度加热损失许多维生素、矿物质和其他健康的化合物发生。在乳制品行业,总体而言,美拉德反应构成,味道和口感以及营养许多成分的损失。缓解策略设计,并提出了克服这些问题。 Still, safety concerns pertaining to food needs more structural framework to identify and minimize these toxicants.

关键字

美拉德反应,丙烯酰胺类黑色素、羟甲基糠醛、Off-flavour

介绍

美拉德反应的发现即。,more than 100 years ago, still it’s a key reaction in Food Science discipline that describes the reaction between amino acids and sugars and its resultant products. One of the most important flavour-producing reactions in cooking is the Maillard reaction. Maillard reaction is also referred as the “browning reaction” in cooking process owing to its brown colouring property which is both useful and undesirable in food products. Cooked meats, seafood, coffee, dairy products, confectionary and bakery products and other protein-laden foods change its colour in brown when undergoes heating process. Moreover, caramelization is also a source of brown colour during high temperature processing operations. The Maillard Reaction produce brown colour with characteristic flavour in various food stuff through a series of complex reaction between proteins and carbohydrates and rearranging the amino acid structure. The important thing about the Maillard reaction isn’t the colour, it’s the flavours and aromas. Indeed, it should be called “The Flavour Reaction” not the “browning reaction”. The molecules it produces provide the potent aromas responsible for the characteristic smells of roasting, baking, and frying. This reaction commence with simple indication but in chemistry involve hundreds of complex molecules formation. Most of these new molecules are produced in incredibly minute quantities, but that doesn’t mean they’re unimportant. Similarly in case of milk during processing various flavouring and aromatic compounds are formed. These compounds are likely undesirable with respect of milk product. Medical science many of the complications caused by the undesired glycation of proteins in the presence of an excess of sugar, i.e., in diabetic conditions, arose from the formation of MR products, medical doctors refer to it as protein glycation, which impaired the functionalities of proteins. The loss of thermal labile compounds such as vitamins as well as essential amino acids (lysine, tryptophan) and/or the formation of undesired tastes and off-flavours are well established phenomena bringing about a loss in the nutritional value and sensorial quality of heated foods. The main issue is release of many hazardous compounds, the so-called食源性毒物。,compounds that are not naturally present in foods, but that may be developed during heating or preservation and that reveal harmful effects such as mutagenic, carcinogenic and cytotoxic effects. Well known examples of these foodborne toxicants are heterocyclic ammines, nitrosamines and polycyclic aromatic hydrocarbons. However, besides this some useful compound are also formed like N-methylpyridinium, pronyl-lysine and melanoidins.

文献综述

美拉德反应

这是一个化学反应之间的氨基酸和还原糖出褐色独具风味的食物。它是以法国化学家的名字命名,louis - camille Maillard谁第一次描述了它,而试图复制生物蛋白质合成。霍奇(1]阐述了步骤首次参与美拉德反应产物(可机读护照),被认为是先进的糖化成品(年龄)。这是印非酶促褐变反应的意义几乎在每一个学科热食品加工。然而,重要的事情要考虑健康和营养的适用性的评价每一个美拉德食品。

美拉德反应阶段

初始阶段

在第一阶段不稳定Glycosylamine(亚胺)的形成发生在糖和氨基酸之间的缩合反应。Amadori化合物,形成一个aminodeoxyketose通过重排glycosylamine [2]。

推进阶段

提前期的amadori通过烯醇化合物发生形式导致Ketosamine产品的形成。

最后阶段

ketosamine产品然后脱水成还原酮和脱氢还原酮,焦糖,或产品短链水解裂变产物如双乙酰、丙酮醇或pyruvaldehyde然后接受特退化。最后导致非常复杂的混合物,包括风味化合物和布朗高分子量颜料类黑色素。

讨论

化合物与美拉德反应有关

在美拉德反应的不同阶段各种化合物的形成发生复杂的性质。这些化合物的化学变化以及对消费者的影响。研究人员发现各种化合物的各种感官属性。

有益的方面

类黑色素的形成发生在美拉德反应(3]。N-methylpyridinium;pronyl-lysine oocur可能形成。香料化合物特别是低分子化合物Amadori的退化过程中裂变能量。在推进美拉德反应antioxidents形成发生(4可能发生)表示,抗菌化合物的形成。

类黑色素

类黑色素高聚合物分子量化合物普遍存在于热加工食品。它由氮和棕色(5]。类黑色素的主要比例存在于咖啡、烘焙产品。在面包店和谷物产品类黑色素主要存在于地壳。保华和Fogliano6)报道,面包类黑色素比例成正比的热输入力量和面包类黑色素可以提取使用酶消化方法。除了颜色告知,在质量和营养类黑色素扮演重要的角色通过各种有用的性质来改善食品和人类健康。类黑色素充当抗氧化剂(7]。这种抗氧化活性已经观察到咖啡,面包皮、醋、蜂蜜(8)、肉类调味,特定组件负责抗氧化活性类黑色素尚未探索,但其保护作用食品质量具有重要意义。类黑色素描绘了抗菌活性更情感对抗革兰氏阳性细菌比革兰氏阴性细菌(9]。对革兰氏阳性细菌类黑精的更高的抗氧化活性是由于缺乏保护外膜(10]。类黑色素无基因毒性威胁人类健康的低剂量是安全卫生(11]。类黑色素也确定为潜在anti-hypersenstive [9),生命起源以前的活动来促进增长双歧杆菌、乳酸杆菌、拟杆菌、梭状芽胞杆菌在胃肠道(GIT)束(6,12]。

特色风味的形成

美拉德反应特别是在牛奶和乳制品除了味道,活动也提供了许多可取的风味和口味特点或前体化合物。这是热的过程,所以乳制品行业下通常通过美拉德反应巴氏灭菌或UHT治疗和家庭烹饪。芳香化合物的化学美拉德支配是非常复杂的数以百计的化合物参与特定产品。这些包括含氧化合物(呋喃和吡喃),氮含量化合物(吡嗪,唑和恶唑啉、吡咯、吡咯啉)、加压化合物(硫醇、硫化物、二硫化物,Furanthiols)。然而,总的来说,硫化合物作为活性组分的风味形成和还没有确切的化学反应级数确定主要研究人员利用各种造型系统的支持他们的想法。Jousse et al。13]确定期间风味形成的美拉德反应取决于温度、时间、pH值、水分含量、氨基酸和糖的类型。在乳制品行业黄油、奶酪、酥油、巧克力是好味道丰富产品的插图时应用不同的通过各种加工食品和烹饪技术,繁荣的味道传授更强烈和持久的热操作。

有害的方面

瑞典国家食品管理局(14宣布丙烯酰胺和羟甲基糠醛(羟甲基糠醛)食品-毒物,致癌物质在美拉德反应形成的。在美拉德反应发展下流和异味。热敏感矿物质和必需氨基酸尤其是赖氨酸和色氨酸(15]。

丙烯酰胺与美拉德反应有关

食源性致癌物丙烯酰胺首先宣布由瑞典国家食品管理局(14),因为它在许多基于碳水化合物的食品像薯片,面包,咖啡豆子。根据欧洲食品安全局丙烯酰胺,并不存在于食品的原材料。但是,当加热这些材料在一定的临界温度。,above 120°C especially carbohydrates containing foods produce acrylamide through the maillard reaction between reducing sugars and free amino acid especially asparagine [16,17]。Granvogl Schiberle表示,在美拉德反应在酶脱酸天冬酰胺一个中间形成即自由。、3-APA和生产丙烯酰胺羰基与加热即使没有来源。酶脱酸天冬酰胺也可能导致丙烯酰胺(18]。施和朔尔茨19]介绍了丙烯酰胺的形成通过丙烯醛和丙烯酸。Casado et al。20.宣布通过他们的研究结果,在消毒橄榄肽/蛋白质是丙烯酰胺形成的前兆。欧洲食品安全局(21,22](efsa) 6月发表了一份报告中提到的整体资源,原因,丙烯酰胺对人体健康的影响。根据世卫组织潜在风险评估策略必须改善探索丙烯酰胺的营养和生物联系。即丙烯酰胺主要形成于食物。,Baked, Grilled, Roasted, usually absent in boiled and microwaved food. In March, the United States Environmental Protection Agency (US-EPA) [23]报道致命的风险和危险剂量反应评估活动的丙烯酰胺进行动物测试获得的参考价值活动为人类致癌物在多个组织和退行性周围神经损害。联邦风险评估研究所(BfR) (24)通过一系列的测试过程透露,丙烯酰胺摄入量与癌症关系发展不一致24]。加拿大卫生部提出了一个详细的丙烯酰胺膳食暴露及其评估导致慢性癌症通过一系列的观察表明,丙烯酰胺是一个潜在的健康问题(25]。丹麦国家食品研究所(差)报道,描述了污染物的食物对2004 - 2011年期间观察到的。丹麦人口在这个时期的饮食摄入量特别是那些产品的潜在来源丙烯酰胺观察与结论,丙烯酰胺是重要的食品安全26]。澳大利亚新西兰食品标准(FSANZ)通过综合报告显示24日澳大利亚总膳食研究(TDS)、丙烯酰胺也被认为是通过研究和实验的通过观察各种食物和饮料的行为膳食摄入量的丙烯酰胺,并宣布丙烯酰胺是一种基因毒性和致癌的对人类健康27]。国家毒理学规划处(NTP)中的探索,AA是通过逻辑预期人类致癌物(28]。国际癌症研究机构(IARC)分类的丙烯酰胺作为致癌物质如组2。可能是致癌物质对人类健康(29日]。当摄取它在胃肠道吸收丙烯酰胺(GIT)和代谢。这些代谢物举措尤其Glycidamide所有主要的身体器官和部位。Glycidamide与DNA形成DNA加合物和反应活性DNA比丙烯酰胺。表征glycidamide-DNA加合物检查其反应性。几个缓解策略提出了丙烯酰胺和测试不同的研究者主要体现在土豆和谷物产品但在乳制品少。Capuano和Fogliano30.品种改良]描述了可行的缓解方法像,配方修改,添加特定的蛋白质,氨基酸、酸化剂、酶、环糊精、自然抗氧化剂或抗氧化提取物等。更换还原糖与蔗糖与碳酸氢钠和碳酸氢铵的)。变更过程中喜欢改变在烘烤、油炸时间和温度以及pH值的各种成分的产品。到目前为止,最有益的和真正的工具来控制丙烯酰胺添加天冬酰胺酶酶(30.]。它的主要活动是促进天冬酰胺的水解天冬氨酸和氨因此减少前体天门冬素浓度。

羟甲基糠醛(羟甲基糠醛)与美拉德反应有关

羟甲基糠醛(羟甲基糠醛)或5 -羟甲基糠醛19世纪以来引起了人们的关注作为许多著名的科学家特别关注这个化合物。1895年,两位科学家独立工作,探讨了合成方法和化学行为无趣,Kiermeyer介绍了术语“oxymethylfurfurol”。Middendorp发表详细草图的合成、物理、化学行为和其他重要概念对羟甲基糠醛。千多研究论文已经发表,显示羟甲基糠醛的价值。有不同的羟甲基糠醛形成通路。在酸性条件下,高温(3),低温,干燥和热解条件(31日]。羟甲基糠醛可以通过葡萄糖和果糖反应形成与二羰基中间3-deoxyglucosone (3-DG)美拉德和焦糖化反应(31日]。巴氏灭菌、烹饪和存储的主要来源羟甲基糠醛(羟甲基糠醛)的食物。虽然,羟甲基糠醛也存在少量的糖的食物包括牛奶、蜂蜜、果汁、精神,和面包。储存条件高酸性环境下也在食品生产羟甲基糠醛。复合羟甲基糠醛(羟甲基糠醛)或5 -羟甲基糠醛是一种有机化合物催化脱水产生的糖主要是果糖。蔗糖经历分解过程,释放葡萄糖或果糖。但最重要的是释放的活性中间体,fructofura-nosyl阳离子。这些正离子容易转化成羟甲基糠醛温度攀升至250°C以上的干燥热解条件(31日]。羟甲基糠醛被许多研究者发现明显的碳水化合物食品处理像油炸,烘焙和烧烤。发生羟甲基糠醛在加工食品尤其是油炸食品,油炸材料安全和健康问题至关重要,因为它可以直接进入煎材料。羟甲基糠醛生产主要取决于类型的糖和氨基酸。此外,他们发现氨基酸谷氨酰胺、天门冬氨酸和谷氨酰胺酸导致更高的生产率的赖氨酸羟甲基糠醛,精氨酸,组胺羟甲基糠醛合成的减少指标。除了氨基酸和糖类型、温度、水分活度、pH值、时间、发酵代理(32羟甲基糠醛生产中扮演了一个值得一提的角色。羟甲基糠醛浓度变化在不同的食品,但国内存储和烹饪条件可能会强烈影响实际接触羟甲基糠醛。干果、李子、葡萄和烤咖啡是羟甲基糠醛的主要来源。尽管如此,新鲜水果描绘了羟甲基糠醛浓度相对较低的水平。估计人均摄入量范围4 - 30毫克。羟甲基糠醛每日摄入量水平不显著但是一些调查已经宣布这是潜在的致癌和致突变的。去除不同食品的羟甲基糠醛是困难的任务作为其理想的颜色,味道和香味的生产在拉德和焦糖化反应。但合适的技术被用来阻止食品中羟甲基糠醛的内容通过重建产品配方减少了烹饪和油炸温度和时间静水压力高,发酵、电离辐射、真空技术和原料添加多聚不饱和脂肪酸、类胡萝卜素、抗坏血酸(26]。

发展off-flavour和身体不舒服的

各种食品的风味和颜色具有主要价值,因为它直接影响到消费者的接受水平。McSweeny、Nursten Urbach发现牛奶味道的组合超过200的挥发性化合物。牛奶和乳制品主要地区的美拉德反应和脂质氧化不仅导致消极的味道也差色彩的发展。Sederstrom和彼得森33]发现美拉德反应产生三个off-flavour化合物负责“煮”味道在UHT牛奶表示,美拉德反应是至关重要的在热处理过程中出现的异味牛奶和证明的有效和可行的途径来克服这个问题。巴氏杀菌和热处理牛奶具有气味不同的原料奶,可能形成的挥发性物质如氨、硫化氢、硫醇和挥发性磷化合物发生蛋白质分解。UHT治疗处理强烈的温度大约在135 - 140°C。这种热治疗诱发严重的牛奶化学槽美拉德反应的变化。Kokkinidou和彼得森发现酚类化合物是相当有效的控制美拉德反应形成异味在UHT牛奶热处理和储存活动从而增加消费者的录取率。牛奶的颜色也变化时通过热治疗彻底加热诱导棕色在牛奶产品。棕色的乳制品是不可取的,偏离消费者偏好。

结论

美拉德反应是不可否认的现象尤其是在经历密集的产品温度。这个反应变量在每个加热或化学加工食品,导致食品分子也有所不同。然而,丙烯酰胺是由几个全球研究组织发现食源性毒物,它被认为是对人类有害的基因毒性和致癌的属性。此外,羟甲基糠醛还威胁对人类社会有几乎同样的效果。这些食品毒物的浓度波动承担不同的食品。尽管如此,许多这些化合物形成因素,但最关键的因素是温度,温度较高发音这些毒物数量在加工食品。温度修正以及其他措施可以减少其数量。营养成分损失,如矿物质,维生素由于高处理热特别是乳制品是报道。棕色的美拉德反应是对一些产品,但同时在其他食物的组合问题。调味分子在这个反应在大量生产,但由于各种中间体和处理因素,异味合成发生在感官评价导致产品损坏。

的利益冲突

关于这篇文章没有利益冲突。

资金来源

这项研究没有收到任何特定公共拨款资助机构,商业,或非营利部门。

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