大自然上演“厨房反应”，竟然能帮助地球上的生命繁衍

为什么生肉又腥又难吃，烤肉却又香又美味？馒头没味道，烤面包却香气四溢？到底是什么赋予了这些食物美妙的香味和口感？事实上，这一切都归功于“美拉德反应”。

食物中的美拉德反应

然而，“美拉德反应”不只沉迷于烹饪，近期科学家还发现，它每年可能在海底封存数百万吨碳，有助于为复杂生命的进化创造条件。相关研究发表在《自然》上。

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揭秘“美拉德反应”

说起“美拉德反应”，就不得不提到一个人，他就是法国化学家路易斯·卡米拉·美拉德。

1912年，他在研究蛋白质的生物合成时将浓缩的葡萄糖溶液和甘氨酸加热反应，发现反应物逐渐变黑冒出气泡，产生了类似烤面包和烤肉的香气。随后经过几代科学家的共同研究，终于探寻到该反应的本质，并以最初发现者“美拉德”的名字为其命名。

法国化学家路易斯·卡米拉·美拉德

要产生“美拉德反应”，一个关键点在于温度！

当温度超过140℃时，糖和氨基酸之间可能会通过“美拉德反应”产生一系列复杂的富含碳的化合物，为烤肉、烤蔬菜和烤面包等食物赋予颜色和味道。

这是让食物色香味俱全的基础。而经过“美拉德反应”之后的食物，不止会得到人类的青睐，即便不会烹饪的动物，也喜欢烤制和煎炸熟的食物。

哈佛大学人类进化生物学家蕾切尔·卡莫迪，第一次向她的试验小鼠提供烤制的迷你牛排和生牛排，就发现小鼠们会更迫切地奔向烤好的牛排。

但成也温度，弊也温度。

值得要注意的是，“美拉德反应”通常在140℃快速升温至170℃的过程中进行，此时，一旦反应条件控制不当，就可能会生成抗营养的或有毒性的物质，如丙烯酰胺、杂环胺和晚期糖基化末端终产物等。特别是烧焦的食物容易形成致癌的物质，这也是“美拉德反应”所造成的。因此在烹饪食物时，一定要注意温度的控制。

海洋中的“美拉德反应”

但是，“美拉德反应”真的必须在高温下发生吗？

有趣的是，早在20世纪70年代就有人认为“美拉德反应”可能发生在海洋沉积物中。可全球海洋平均温度只有3.5℃，平均水温最高的太平洋也只有19℃左右，跟高温可是不沾边的。

海洋深处的生物

为了探索这种反应是否能够在更低的温度下发生，英国利兹大学的卡罗琳·皮科克和同事在含有葡萄糖和甘氨酸的溶液中添加了铁或锰矿物，并将温度控制在10°C（相当于大陆边缘海床的温度）。

与没有加入催化剂的糖和氨基酸混合物相比，这些铁或锰矿物让“美拉德反应”的速度增加了约100倍。通过进一步分析，他们发现这一过程产生了海洋沉积物样本中发现的化合物。卡罗琳·皮科克说：“这表明美拉德反应通常发生在海底，那里通常能发现铁和锰矿物。”

研究人员估计，铁和锰矿物每年可能锁住约400万吨碳。他们认为，在过去4亿年里，海洋沉积物的“美拉德反应”可能使大气中的氧气水平增加了8%，因为封锁碳可以让更多氧气进入地球大气层，有利于全球碳氧循环。如果没有这个过程，过去的4亿年里，地球大气层可能会变暖5°C。

由此可见，海洋中的“美拉德反应”对于大气中的氧气水平影响深远。“因为复杂的生命形式需要更多氧气和能量，我们可以合理地推测，这一过程为复杂的生命形式在地球上出现和繁衍创造条件。”卡罗琳·皮科克说。