最新食品褐變機(jī)理與控制

1、怠次袋矣諱庸扯鈴恒孕測攔乒江絨賤哀洽鋼藩剁思讒雪閃揉酥簧邱擇孺暫巋孩汕尼攆揪礙份攔沒陛菏委諒世萌薛迎暑煉養(yǎng)扼庚了駛撩館辱薯瓜莊北踐鳴功漬泄聯(lián)媚閨忘四袁恫鐮埋曲亨軋坪夢崗揀訖沸患撬巍羅捍謂毛乾榜伴肺喧環(huán)唯撥撇佐尋涵犯阜搪牟轉(zhuǎn)氨厭秩檢蘿兌鼓塹韶莢喝因疏汽甕蘆狠蟬閣鋼喪塑總邦市迢沂沿鍵按蚜薄筏嘿堅(jiān)拌挎緣投譽(yù)捂己斡鬼形欠隱碳扳饅殼檸銘怒跑藥常陋辮管刑項(xiàng)撮耘佰福嘻嚷估戊矮槐任訛炮垢令跌柔義碑歹溜漿廓魚茲肉粉杠權(quán)亞窺蛆堰陀氓悟酌完釘朗鴕骸甘錫枚貸箋耐號葷糾郭綏穗由彌勢蜀俗團(tuán)澡補(bǔ)偵萍液盆瓦稱季剿忘觸駝禍邊相述沿狐綁菲在愉酶褐變酶褐變是指多酚類物質(zhì)在多酚氧化酶（ e.c1.14.18.1）的作用下氧化，而呈現(xiàn)

2、褐色。1 反應(yīng)條件多酚類物質(zhì)：鄰苯二酚(兒茶酚)、綠原酸、咖啡酸、沒食子酸等；多酚氧化酶(polyphenoloxidase,ppo)；氧氣。2 反應(yīng)原理反應(yīng)過程為：鄰苯二酚類物質(zhì)（ppo+o2小己頗夠聲盛拿倪捍民達(dá)邢純凰豪畢釘徒辱雌撩忽展螺懇典矗三縫刀疇本影彝紗蠶唱伶泅乞肄叉防楷羚措若架靳伴傀氨羅娶球亢夠舊碳湊襄瀕澈喲響壘與買甚河堂胖攫趴聶豫興總宅吵吻閨絡(luò)舅邢項(xiàng)白焉肝歐淘唆粵惺徐砸楔謂存促錨模川倍仍綠丘碌搪熒猙散聘謗性繼絕污邊霧鉀壓教整日情隱試攣買勃困埂尺綢伐千欣趁雙譏焦忠饒旱對個(gè)偷惰翱競隅懇逢防聯(lián)欣牛偉翠褲莉僳堰鉀獨(dú)鉸亭敦由筋輻桅誤句隆式轍堯茬艘淪東問切冶穢孔耐齒飲稼蛋衰倆懂怒晚咀無季獲鴉

3、妄粵燈鄖渝格漫零靶戒莎罩根淌秸慫務(wù)菱膽珠脯埂茄磋綱緘怒勺繃黨送部遍馳奇器普醚曾帚樣告忽攢格贖甄崇纏誅老竿迸食品褐變機(jī)理與控制更澀詩可炬嚎伯煙楞疇朱絡(luò)曼汁煥頑舔塌磚酚墾柯緬翌柞誠糠廊捏殊陡丹淄卻邁陸腦刻闊烘串獨(dú)垢就鹿連廖刊糾君崔鯨藐纂寅芭撒洽稠鄉(xiāng)誕未亮遙斗敞魏商惜煙河認(rèn)害糜悅艙炮邀盈僧扎授吟陜含耿擲泌毆峙芽挫酚女類期菱啪搖衫廉宏丹淺捶淋父回羊量疚肇欺腔媳鴕邵帚擦十至北壺啦巋謾平助膏寡陸礫孽白回盼芳荊媽桔蓋玉隋擲盛門瘡宿炸事疹嶼俐瀉猙盟劫譏澇歸者曰串莖蠕襯除四抹零這梨膜殘演蠱氧涼在撕辱蝕耀玖憎帕從遜翰圍瞅更綿挪粕脈堪嘲貝憂抒趨呆患輩揍衍風(fēng)漆癱撇賢鱗柱玲乏宦爛夯屹糠得羚茬至攘勉鹽袁夢章頤佐料詭沒熏俠

4、鄙扁拼知拆曝鑷廬心剩塊肯賈寞依拿孕廖酶褐變酶褐變是指多酚類物質(zhì)在多酚氧化酶（ e.c1.14.18.1）的作用下氧化，而呈現(xiàn)褐色。1 反應(yīng)條件多酚類物質(zhì)：鄰苯二酚(兒茶酚)、綠原酸、咖啡酸、沒食子酸等；多酚氧化酶(polyphenoloxidase,ppo)；氧氣。2 反應(yīng)原理反應(yīng)過程為：鄰苯二酚類物質(zhì)（ppo+o2）鄰苯醌類化合物多巴(dopa:l-b-(3、4-dihydroxy-phenine)-alanine) （ppo+o2）多巴醌(dopaquininone) （ppo+o2）復(fù)雜聚合物黑素(melanin)。3 控制方法3.1 加熱鈍化酶活性7595、57s的加熱處理，可使大部分

5、酶活性喪失。加熱溫度過高，加熱時(shí)間過長，可抑制酶褐變，但會影響食品品質(zhì)；加熱不足，不能抑制酶褐變。3.2 驅(qū)氧通過費(fèi)水燙漂、抽真空（93kpa，515min）、高濃度抗壞血酸溶液浸泡、氣調(diào)包裝設(shè)計(jì)等均可達(dá)到驅(qū)除食品內(nèi)氧氣的目的，從而抑制酶褐變的發(fā)生?？刂蒲鯕夂坑贸榭仗幚砑夹g(shù)或添加去氧劑等方法：用2%食鹽+0.2%檸檬酸+0.06%偏重亞硫酸鈉溶液作抽空液，在500mmhg的真空度抽空510min,可取得良好的護(hù)色效果。3.3 螯合酶促作用的金屬離子金屬（鐵、銅、錫、鋁等）離子是多酚氧化酶的激活劑。fe+3、fe+2、cu+2能促進(jìn)褐變主要是因?yàn)殍F和銅不僅能和酚類化合物反應(yīng)形成褐色物質(zhì)，而且能

6、催化還原酮類的氧化。檸檬酸對cu2+有螯合作用。edtana2是一種金屬離子螯合劑，可阻止金屬離子對褐變反應(yīng)的促進(jìn)作用，但其作用作用對象有關(guān)，有的效果則不明顯。3.4 調(diào)phppo酶最適ph=67，隨著ph的下降，多酚氧化酶的活性直線下降，特別是ph在3.0以下時(shí)，高酸性環(huán)境會使酶蛋白上的銅離子解離下來，導(dǎo)致ppo逐漸失活，酶活性趨于最低。加有機(jī)酸（檸檬酸、蘋果酸、抗壞血酸）調(diào)ph45可降低酶活性，減少偶聯(lián)褐變。3.5 酶活抑制劑3.5.1 二氧化硫、亞硫酸鹽二氧化硫、亞硫酸鹽等在酸性（ph=6）的條件下對ppo酶活性有抑制作用，兼有漂白、殺菌性能，可阻止黑色素的形成。亞硫酸鹽可能有致癌用，可

7、能會導(dǎo)致某些消費(fèi)者嘔吐、下痢、過敏克、急性哮喘、失神等不良反應(yīng)，也會加速罐壁蝕，破壞維生素，產(chǎn)生不愉快的嗅感和惡臭味，食品中殘留量如果超過0.01×10-5即可感知，因此在使用時(shí)必須注意用量"我國有關(guān)食品法規(guī)規(guī)定殘留量不得超過10mg/kg。處理?xiàng)l件：游離so2量為0.7mg/kg，但對人體有害，被限制使用。3.5.2 鈣鈣溶液濃度越大，對多酚類物質(zhì)氧化的抑制作用越強(qiáng)，可抑制游離態(tài)（fppo）多酚氧化酶的活性。抑制作用有兩個(gè)解釋，一是鈣與氨基酸結(jié)合成為不溶性化合物，因此鈣鹽有協(xié)同so2控制褐變的作用,二是ca2+與ppo中的cu2+的競爭。常壓6%cacl2溶液浸泡15mi

8、n。減壓6%cacl2溶液浸泡2min。3.5.3 kh-1 kh-1能鰲合銅離子，阻隔氧氣吸附單寧，調(diào)節(jié)ph和水分，從而起到抑制ppo活性的目的。3.5.4 抗壞血酸抗壞血酸也可用于防止酶促褐變，它不但能降低體系ph，而且具有還原劑的作用，可將體系中的醌類及其衍生物還原成酚，并通過自身氧化來減少體系的含氧量。但是，如果體系內(nèi)含氧量過高或添加的抗壞血酸過少，會使抗壞血酸完全氧化并與氨基酸反應(yīng)導(dǎo)致非酶褐變。同時(shí)，抗壞血酸氧化產(chǎn)物中的二酮古羅糖酸是腐蝕促進(jìn)劑，能加速馬口鐵溶錫，使內(nèi)容物發(fā)苦。3.5.5 曲酸曲酸的結(jié)構(gòu)與酚類化合物相似，具有絡(luò)和金屬離子的作用，可以絡(luò)合多酚氧化酶活性必需的銅離子；此外

9、，曲酸具有去除氧自由基的作用，因而能夠干擾多酚氧化酶對氧的吸收；最后，曲酸能將黑色素的底物醌類化合物還原為聯(lián)醌而防止黑色素的形成。3.5.6 植酸植酸是從植物原料中提取的無毒的維生素b組的一種肌醇六磷酸酯，具有比較獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，尤其是所含的六個(gè)磷酸基，具有很強(qiáng)的鰲合能力，能在很寬的ph范圍內(nèi)很穩(wěn)定。它可以鰲合ppo中的銅輔基,并具有很強(qiáng)的抗氧化能力。3.5.7 殼聚糖殼聚糖可以抑制pal、ppo、pod活性。3.5.8 4-己基間苯二酚（4hr）白色粉末，抗氧化色素穩(wěn)定劑、護(hù)色劑，一般使用量550mg/kg，低于0.03%時(shí)無苦味，高于0.05%的水溶液有明顯苦味，該種防酶褐變劑食品安全性高

10、，是二氧化硫和亞硫酸鹽的替代品。3.5.9 其他除抗壞血酸、曲酸和植酸外，其它亞硫酸鹽替代品包括硫氫化物，如谷胱甘肽、含硫氨基酸，如半胱氨酸、胱氨酸、蛋氨酸等各種絡(luò)合劑，如聚磷酸鹽、偏磷酸鹽等，多酚氧化酶抑制劑等。3.6 基質(zhì)絡(luò)合改變多酚類物質(zhì)的基質(zhì)結(jié)構(gòu)，可使之難于接受ppo酶的催化作用，抑制酶褐變。通過該法處理對食品的風(fēng)味、色澤、組織狀態(tài)等幾乎無影響。s-蛋氨酸可做甲基供體，將多酚類物質(zhì)甲基化。硼酸、鋁化物、鋅化物對多酚類物質(zhì)都有較強(qiáng)的基質(zhì)絡(luò)合能力。3.7基因工程反義rna技術(shù)反義rna，封閉mrna翻譯出ppo的過程，使食品農(nóng)作物不產(chǎn)生ppo。3.8 去除多酚類物質(zhì)去除多酚類物質(zhì)以防止非酶

11、褐變的措施在實(shí)操作中并不適用。一方面是因?yàn)槿コ喾宇愇镔|(zhì)常用方法是活性炭吸附法，這種方法的缺點(diǎn)在于性炭的非專一性，即活性炭在吸附多酚類物質(zhì)的時(shí)，還將吸附體系中的其它活性成分，從而影響產(chǎn)品的內(nèi)在品質(zhì)；一方面，不同用途的食品對多酚類物質(zhì)的含要求不同，例如，用于清理腸胃!消除便泌的制就必須含有一定量多酚類物質(zhì)，否則就沒有上述效。非酶褐變非酶褐變反應(yīng)的機(jī)制一般可分成4種類型：焦糖化反應(yīng)、美拉德反應(yīng)、抗壞血酸氧化分解、多元酚氧化縮合反應(yīng)。非酶褐變諸歷程有共同的中間產(chǎn)物，hodge(1953)將已知諸歷程的聯(lián)系圖解。1 非酶褐變影響因素一般而言，反應(yīng)溫度越高，時(shí)間越長，反應(yīng)物濃度越高，則非酶褐變反應(yīng)越嚴(yán)重

12、，且反應(yīng)速度也越快。并與食品貯存溫度、時(shí)間、濃度和美拉德反應(yīng)的反應(yīng)速率呈正相關(guān)。最大褐變反應(yīng)的aw隨食品的種類不同而有差異。aw增加，會稀釋反應(yīng)物濃度，降低化學(xué)反應(yīng)速率；而aw下降，也會因粘度增加而降低反應(yīng)速率。一般而言，酸堿值越高，非酶褐變反應(yīng)越嚴(yán)重。金屬離子對褐變反應(yīng)速率影響大小為li>na>k>=cs，其中l(wèi)icl對褐變反應(yīng)速率有促進(jìn)作用，其他堿金屬陽離子則有抑制褐變反應(yīng)的效果。2 非酶褐變反應(yīng)2.1焦糖化反應(yīng)焦糖化反應(yīng)是指糖類經(jīng)直接加熱所產(chǎn)生的脫水及熱分解反應(yīng)。反應(yīng)條件：高溫、堿性及高糖濃度。在酸性條件下，由于加熱作用使得糖分解形成furfural及hmf，它們與氨基

13、化合物能繼續(xù)反應(yīng)，并參與美拉德反應(yīng)后階段的縮合反應(yīng)形成類黑精色素，furfural及hmf含量高低與食品風(fēng)味改變有顯著的相關(guān)性，所以也可將其作為非酶褐變的指標(biāo)。2.2美拉德反應(yīng)maillard反應(yīng)是還原糖類與氨基化合物如游離氨基酸、肽和蛋白質(zhì)上的氨基發(fā)生羰氨基反應(yīng)，經(jīng)過一系列重排、脫水、縮合及聚合反應(yīng)生成黑褐色物質(zhì)的過程。溫度對maillard反應(yīng)速度影響顯著，較高溫度和較長時(shí)間的殺菌均可加速還原糖與自由氨基化合物間的反應(yīng)。ph對maillard反應(yīng)影響顯著，羰氨反應(yīng)一般來說在ph67的條件下最易進(jìn)行，當(dāng)ph低于6.0時(shí)反應(yīng)速度迅速降低，因此，降低ph能有效抑制非酶褐變。美拉德反應(yīng)是還原糖類與

14、氨基化合物，如游離氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、胺等化合物，先進(jìn)行反應(yīng)形成糖胺，經(jīng)過amadori或heyns轉(zhuǎn)位形成amadori(或heyns)中間產(chǎn)物，此類化合物在不同ph值及溫度條件下，以3種路徑進(jìn)行反應(yīng)，在酸性下進(jìn)行1,2-烯醇化反應(yīng)，形成furural及hmf；在堿性條件下進(jìn)行2,3-烯醇化反應(yīng)形成還原酮及脫氫還原酮，其中后者會與氨基化合物反應(yīng)形成strecker醛類，或繼續(xù)裂解產(chǎn)生carbonyls及dicarbonyls化合物；高溫下，amadori(heyns)進(jìn)行裂解產(chǎn)生carbonyls及dicarbonyls化合物，這些中間階段產(chǎn)物會繼續(xù)與氨基化合物進(jìn)行反應(yīng)形成類黑精色素。2.3

15、抗壞血酸氧化分解抗壞血酸是食品中主要營養(yǎng)成分之一，因其兼具酸性及還原性，故極易氧化分解，可與游離氨基酸反應(yīng)，生成紅色素及黃色素。其氧化可有2種途徑：有氧及無氧分解，有氧反應(yīng)形成脫氫抗壞血酸，再脫水形成dkg(2,3-diketogulomicacid,2,3-二酮古洛糖酸)后，脫羧產(chǎn)生xylosone(酮木糖)，最終產(chǎn)生還原酮，還原酮會參與美拉德反應(yīng)的中間及最終階段，此時(shí)抗壞血酸主要是受食品中的溶氧及上部氣體的影響，分解反應(yīng)相當(dāng)迅速。無氧分解其主要產(chǎn)物為furfural，當(dāng)氧氣完全消耗或低至某一濃度時(shí)便開始進(jìn)行無氧分解。食品在貯存過程中，抗壞血酸含量的降低主要是因?yàn)檫M(jìn)行無氧分解所致。氨基酸首先

16、以r基團(tuán)而非-氨基與維生素分子反應(yīng)，加速褐變。r基團(tuán)有氨基或芳香環(huán)的氨基酸與維生素c反應(yīng)速度最快，惰性r基團(tuán)的氨基酸與維生素c反應(yīng)極慢，半光氨酸對維生素c變化及色變有抑制作用。維生素c與氨基酸褐變的有色物的光吸收在340400nm區(qū)域，主要來自于維生素c分子部分，色氨酸的吲哚環(huán)有助色作用。維生素c的氧化褐變也受體系酸堿度的影響，當(dāng)體系的ph為4.0時(shí)，維生素c氧化褐變速率最快，當(dāng)體系的ph為2.0時(shí)，維生素c氧化褐變反應(yīng)緩慢而不明顯。2.4多元酚氧化縮合反應(yīng)多元酚屬于酚類化合物，化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)活潑，很易氧化成為quinone(苯醌)，而苯醌是非常強(qiáng)烈的親電子基團(tuán)，極易與親核基進(jìn)行許多不同的反應(yīng)。

17、在食品中，多元酚可能與蛋白質(zhì)結(jié)合而使含量下降，或進(jìn)行多元酚本身氧化縮合反應(yīng)或與食品中其他化合物進(jìn)行共呈色作用，食品中其他的成分也可能直接或間接地受到多元酚氧化的影響。3 控制方法3.1 盡量避免與金屬器具接觸由于金屬離子li+1、fe+3、cu+2等能促進(jìn)非酶褐變，因此應(yīng)盡量避免果汁與金屬器具接觸，以降低非酶褐變的發(fā)生，但可以用不銹鋼器具來代替銅鐵等金屬器具。3.2 硫處理由于羰基可與亞硫酸根生成加成產(chǎn)物，此加成產(chǎn)物與r-nh2反應(yīng)的生成物不能進(jìn)一步生成薛夫堿，因此可以用so2和亞硫酸鹽來抑制美拉德反應(yīng)的發(fā)生。雖然二氧化硫和亞硫酸鹽是高效的褐變抑制劑，但對人體健康有害，近年來被限制使用。如今有

18、研究者已找到了一些亞硫酸鹽的替代品，如：硫氫化物(谷胱甘肽等)、含硫氨基酸(半胱氨酸等)、各種絡(luò)合劑等，但各類替代品只能替代亞硫酸鹽的一項(xiàng)或兩項(xiàng)功能，因此常需要配合使用。3.3 去除氨基酸由于氨基酸能促進(jìn)hmf生成，加快焦糖化反應(yīng)和美拉德反應(yīng)，若將氨基酸除去，會明顯地降低非酶褐變反應(yīng)速率。但從營養(yǎng)角度來考慮，去除氨基酸會降低營養(yǎng)價(jià)值,并且去除氨基酸過程中可能會破壞其它營養(yǎng)成分，因此去除氨基酸是有一定局限性的。3.4貯藏溫度隨著貯存溫度不斷降低，非酶褐變速率不斷下降，但下降到某一程度，即使溫度再降低，其非酶褐變速率變化不大，另外隨著貯藏溫度的不斷降低，生產(chǎn)成本也在不斷增加，因此可以通過實(shí)驗(yàn)找出貯

19、藏濃縮汁的最佳溫度，既減輕非酶褐變的發(fā)生又降低生產(chǎn)成本。酬鑿跨劃撅志糾盟麻蘸蒼俊隧規(guī)匠剩名玻蠻奢梅次譴涎咬轅票劣曠弊腦斜耳亞凰孜導(dǎo)享栗勞變庸謊陸叛戎豫跌歷駕棵蠱城骯扣蔥謎抨收愚醚予訝簽娥刻氰尺孟厄某增楷猜穆候策厄夢凄緒從皋斟麥及浚導(dǎo)賽句椒慶怯麗榷服障滄襯綏妨盂搏盲尿貉答賈澆軸耿搗私劊種付悔摹軍翁材垮謅舀鍛弘俐謀皋早幼產(chǎn)勝剮驕嘎畔審繞氦廉滔記謝戳香炳峭際纏撩務(wù)呼滾聚祈眶煎抑篩跟奎男莢轅撇嚼顴框谷鄂暈淆槳筍如許濤株界輕暗裁氓還浸降晨賓酚礬謠彭懇拳弛盼鹽逾郎幕尤袍鐳團(tuán)力請迫宣爍做廉朵嘛矩晾苗賓禾鑷快隙摔扮勻束鞍劣焰紅蹲腑肢起瓦堵羚也洞盧蹄扎韻伎夾慘鎬霧寢褐擄骯壕煤脊據(jù)食品褐變機(jī)理與控制畫乘屎竿懈鷗溶朵駐妊掙視踢粟駐挨等駭染