食品化學(xué)褐變市公開(kāi)課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

1、食品化學(xué)褐變第1頁(yè) 食品在加工、貯藏過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生變色現(xiàn)象，褐變就是一個(gè)最普遍變色現(xiàn)象，在一些食品中，適當(dāng)程度褐變是有益，如面包、糕點(diǎn)、咖啡等食品在焙烤過(guò)程中生成焦黃色和由此而引發(fā)香氣等；而在另一些食品中，尤其是水果和蔬菜，褐變是有害，它不但影響外觀，還影響風(fēng)味，并降低營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且往往是食品腐敗、不堪食用標(biāo)志。 第2頁(yè)褐變按其發(fā)生機(jī)制可分為酶促褐變和非酶褐變兩大類(lèi)。第3頁(yè)酶促褐變 酶引發(fā)褐變多發(fā)生在較淺色水果和蔬菜中，比如蘋(píng)果、香蕉和土豆等，當(dāng)它們組織被碰傷、切開(kāi)、削皮，就很易發(fā)生褐變，這是因?yàn)樗鼈兘M織暴露在空氣中，在多酚酶催化下，多酚類(lèi)物質(zhì)被氧化為鄰醌，鄰醌再深入氧化聚合而形成褐色色素

2、（或黑色素、類(lèi)黑精）。 第4頁(yè)酶促褐變物質(zhì)條件酚類(lèi)物質(zhì)：植物體內(nèi)酚類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)多,分布廣，含量豐富。該物質(zhì)主要是由碳水化合物代謝衍生出來(lái)產(chǎn)物。與褐變相關(guān)酶類(lèi)：與酶促褐變親密相關(guān)酶類(lèi)主要是多酚氧化酶（PPO）它是一個(gè)含銅離子膜蛋白酶，大多存在于細(xì)胞中，有也存在于細(xì)胞膜和細(xì)胞壁上。PPO所能引發(fā)反應(yīng)常會(huì)使果肉褐變，產(chǎn)生異味，并造成營(yíng)養(yǎng)成份損失等。第5頁(yè)氧存在：氧氣是生物生命活動(dòng)主要參加物質(zhì)，也是生命活動(dòng)不可缺乏。在正常發(fā)育植物組織中，酚類(lèi)物質(zhì)、氧氣、PPO 同時(shí)存在并不發(fā)生褐變,這可能與細(xì)胞內(nèi)酚類(lèi)物質(zhì)和PPO 區(qū)域性相關(guān) ，也可能因?yàn)樵谡＝M織細(xì)胞內(nèi)因?yàn)榉宇?lèi)物質(zhì)分布在細(xì)胞液胞內(nèi)，而PPO 則分布在各

3、種質(zhì)體或細(xì)胞質(zhì)內(nèi),這種區(qū)域性分布使酚類(lèi)物質(zhì)與PPO 不能接觸。而當(dāng)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)發(fā)生改變和破壞時(shí)，則為酶創(chuàng)造了與酚類(lèi)物質(zhì) 接觸條件，在氧存在情況下使酚類(lèi)物質(zhì)氧化成醌，進(jìn)行一系列脫水，聚合反應(yīng)，最終形成黑褐色物質(zhì)，從而引發(fā)褐變 。第6頁(yè)第7頁(yè) 由此可知: 食品發(fā)生酶促褐變，必須具備三個(gè)條件：即有多酚類(lèi)物質(zhì)、多酚氧化酶和O2。有些瓜果如檸檬、桔子及西瓜等因?yàn)椴缓喾友趸?，故不?huì)發(fā)生酶促褐變。第8頁(yè)怎樣才能預(yù)防食物發(fā)生酶促褐變呢？第9頁(yè)在實(shí)際工作中，可采取熱處理法、酸處理法和與空氣隔絕等方法預(yù)防食物褐變。 第10頁(yè)熱處理法 適當(dāng)加熱可使酚酶及其它全部酶類(lèi)失去活性，故果汁生產(chǎn)中常采取原料燙漂和高溫短時(shí)間

4、快速滅酶。起源不一樣多酚氧化酶對(duì)熱敏感性不一樣，然而7090加熱約7s，可使大部分多酚氧化酶失活。而使多酚氧化酶完全失活，需要在80時(shí)1020min或沸水中2min。但加熱處理也有缺點(diǎn)，因?yàn)樗褪卟私?jīng)加熱后，會(huì)影響原有風(fēng)味，所以必須嚴(yán)格控制加熱滅菌溫度和時(shí)間，盡可能到達(dá)滅酶目標(biāo)而不影響產(chǎn)品風(fēng)味。采取微波加熱法，能到達(dá)很好效果。第11頁(yè)調(diào)整pH值 酚酶引發(fā)氧化最適宜pH為，所以降低pH值可抑制酶催化作用。 pH值在3以下，酚酶幾乎完全喪失。蘋(píng)果和杏pH值如調(diào)到2.5時(shí)，酚酶活性完全消失。用降低pH值方法來(lái)預(yù)防果蔬飲料發(fā)生褐變最慣用方法。普通多采取檸檬酸，蘋(píng)果酸，抗壞血酸及其它有機(jī)酸混合溶液。實(shí)

5、踐證實(shí)：0.5檸檬酸與0.3抗壞血酸合成效果很好。第12頁(yè)驅(qū)氧法 組織中含較多氧果蔬，可浸入水中或糖漿中，然后進(jìn)行真空脫氣處理，使水或糖漿滲透水果組織占據(jù)原來(lái)氧所占空間。因?yàn)榕c氧隔離，褐變就能被抑制。所以果蔬飲料普通進(jìn)行真空脫氣處理。第13頁(yè)非酶褐變 在食品貯藏及加工中，常發(fā)生與酶無(wú)關(guān)褐變作用，這種褐變常伴隨熱加工及較長(zhǎng)久貯存而發(fā)生，它主要包含邁拉德反應(yīng)焦糖化反應(yīng)以及抗壞血酸作用 。 第14頁(yè) 邁拉德反應(yīng) 法國(guó)化學(xué)家邁拉德于19發(fā)覺(jué)，當(dāng)甘氨酸與葡萄糖溶液共熱時(shí)，會(huì)形成褐色色素（也叫類(lèi)黑精），以后這種反應(yīng)就被稱(chēng)為邁拉德反應(yīng)，它包含胺基化合物和羰基化合物之間類(lèi)似反應(yīng)在內(nèi)。因?yàn)槭称分卸己羞@二類(lèi)物質(zhì)

6、（蛋白質(zhì)及碳水化合物），所以食品都有可能發(fā)生此反應(yīng)。 第15頁(yè) 當(dāng)不希望食品出現(xiàn)邁拉德褐變時(shí)，只要使水活性降低至0.2以下就能抑制這種反應(yīng)發(fā)生，增大液體食品稀釋度或者降低pH和溫度，也可到達(dá)一樣效果。另外，除去食品中能參加褐變反應(yīng)底物也能使褐變程度減弱，這種底物通常是糖類(lèi)。 第16頁(yè) 控制食品加工貯藏中邁拉德褐變主要意義 褐變產(chǎn)生深顏色及強(qiáng)香氣和風(fēng)味，對(duì)許多食品在品質(zhì)上，尤其是感官上可能是需要或是不需要。比如，面包焙烤中需要加深其顏色和香味，就需要褐變。反之，果汁熱加工時(shí)為保持其新鮮水果風(fēng)味，需阻止褐變； 第17頁(yè)為了預(yù)防營(yíng)養(yǎng)成份損失，尤其是必需氨基酸如賴(lài)氨酸損失，需要防止發(fā)生褐變反應(yīng)。這種營(yíng)

7、養(yǎng)損失對(duì)于賴(lài)氨酸缺乏食品（比如谷物）是很主要。大豆粉或大豆離析物與D-葡萄糖一起加熱時(shí)，大豆蛋白質(zhì)中賴(lài)氨酸將會(huì)大量損失，一樣對(duì)于谷物焙烤食品、面包和豆類(lèi)焙烤制品也會(huì)引發(fā)損失。第18頁(yè) 邁拉德反應(yīng)不但影響產(chǎn)品色澤，而且也影響食品香味，這是因?yàn)樵诜磻?yīng)中生成了眾多香成份，霍奇(Hodge) 等人最先討論了羰氨反應(yīng)，并總結(jié)于下頁(yè)圖第19頁(yè) 第20頁(yè)從圖上可看出，邁拉德反應(yīng)體系產(chǎn)物復(fù)雜多樣,是經(jīng)過(guò)食物組分即前驅(qū)體(Precursor) 在加熱過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)形成。常見(jiàn)前驅(qū)體有還原糖、氨基酸、游離脂肪酸、二肽、酚類(lèi)化合物、類(lèi)黃酮類(lèi)、類(lèi)胡蘿卜素、維生素、脂肪酸甘油酯等。第21頁(yè) 經(jīng)過(guò)邁拉德反應(yīng)形成反應(yīng)香料香味

8、往往不是一個(gè)或幾個(gè)物質(zhì)決定，而往往是很多成份共同作用結(jié)果。以烤肉香氣為例，動(dòng)物生肉香氣是很弱，但加熱后不一樣動(dòng)物肉都可產(chǎn)生很強(qiáng)香味。據(jù)測(cè)定，烤牛肉香氣成份中大約有300 各種成份，其中有醇、醛、酮、酸、酯、醚、呋喃、吡咯、內(nèi)酯、碳水化合物、苯系化合物、含硫化合物、含氮化合物等類(lèi)物質(zhì)，幾乎包含了全部化學(xué)類(lèi)型呈香物質(zhì)。 第22頁(yè) 這些呈香物質(zhì)前驅(qū)體是肉水溶性抽出物中氨基酸、肽、核酸、糖類(lèi)、脂質(zhì)等物質(zhì)在加熱時(shí)經(jīng)過(guò)下面三條路徑形成： 脂質(zhì)自動(dòng)氧化、水解、脫水及脫羧等反應(yīng)，生成醛、酮、內(nèi)酯類(lèi)化合物。 糖、氨基酸分解反應(yīng)及氧化反應(yīng)，或糖與氨基酸之間反應(yīng)，生成揮發(fā)與不揮發(fā)性成份；上列路徑中產(chǎn)物之間反應(yīng)，產(chǎn)生

9、眾多香氣成份。第23頁(yè)化合物 感官特征- 丁酸內(nèi)酯 微弱好聞淡奶油芳香香氣- 戊酸內(nèi)酯 椰子香味2 - 戊基呋喃 水果香氣2 - 甲基吡嗪 含有似牛肉加熱時(shí)發(fā)出香味2 ,5 - 二甲基吡嗪 土豆片似特有香氣2 ,3 ,5 ,6 - 四甲基吡嗪 牛肉和豬肝加熱香氣甲硫醇 令人不愉快腐爛甘蘭臭氣2 - 甲基噻吩 清香、蔬菜味今將主要組分及感官特征列于下表第24頁(yè) 邁拉德反應(yīng)是一個(gè)極其復(fù)雜反應(yīng)，它不但產(chǎn)生初始產(chǎn)物，初始產(chǎn)物之間還能相互作用，生成二級(jí)產(chǎn)物，而且溫度、反應(yīng)物百分比、pH值等都影響反應(yīng)結(jié)果。 因?yàn)椴灰粯邮称泛胁灰粯忧膀?qū)體，而且相同前驅(qū)體在不一樣反應(yīng)條件下反應(yīng)結(jié)果也不相同，所以形成千變?nèi)f化

10、食品特征香味。如不一樣氨基酸與不一樣羰基化合物在不一樣溫度下所產(chǎn)生香味不一樣。第25頁(yè) 二羥基丙酮 葡萄糖 100 100 180 甘氨酸 焙烤土豆香味 焦糖香味 燒糊糖- 丙氨酸 淡弱焦糖香味 啤酒樣香味 燒糊糖纈氨酸 強(qiáng)酵母水解物香味 黑面包香味 巧克力香- 氨基丁酸 楓槭香味 燒糊糖亮氨酸 強(qiáng)烈干酪香味 巧克力和烤面包香 燒糊干酪絲氨酸 淡面包香味 楓槭糖漿香味 蘇氨酸 香氣弱 巧克力楓槭香味 燒糊味蛋氨酸 烤土豆香 烤土豆焦香 馬鈴薯半胱氨酸 硫化氫 肉香香味 脯氨酸 烤餅干、面包皮香味 玉米燒蛋白香味 烤面包羥基脯氨酸 土豆香味 精氨酸 極淡香氣 爆玉米香味 燒糊糖苯丙氨酸 刺激香氣

11、 異亮氨酸 面包皮香味 帶霉氣、果香 燒糊干酪谷氨酸 巧克力糖果香 燒糊糖第26頁(yè) 依據(jù)不一樣氨基酸和不一樣羰基化合物在不一樣條件下產(chǎn)物香味不一樣，經(jīng)過(guò)調(diào)整配方,控制反應(yīng)條件，生產(chǎn)不一樣反應(yīng)香料，經(jīng)過(guò)補(bǔ)加一部分合成和天然香料調(diào)配香精。 第27頁(yè)比如 巧克力香味料：將葡萄糖5. 0 份，纈氨酸3. 0份，亮氨酸3. 2 份和水100 份混合投入密閉容器中，通入N2，壓力控制在10MPa ，115 下攪拌反應(yīng)3h ，經(jīng)冷卻后得到巧克力風(fēng)味反應(yīng)香料。第28頁(yè)焦糖化作用 糖類(lèi)在沒(méi)有胺基化合物存在情況下加熱到其熔點(diǎn)以上時(shí)，也會(huì)變成黑褐色物質(zhì)（焦糖），它是糖脫水產(chǎn)物，另外還有一些裂解產(chǎn)物（揮發(fā)性醛、酮等）

12、。在焙烤、油炸食品中，焦糖化作用控制得當(dāng)，能夠使產(chǎn)品得到悅?cè)松珴杉帮L(fēng)味。 第29頁(yè) 蔗糖在酸或酸性銨鹽存在溶液中加熱，可制得適合用于食品、糖果和飲料焦糖色素，其中最大量是用亞硫酸氫銨作催化劑制備用于可樂(lè)飲料耐酸焦糖色素（pH24.5）。第30頁(yè) 另一個(gè)是蔗糖溶液和銨離子溶液一起加熱制成焙烤食品著色劑，其水溶液pH為4.24.8，并含有帶正電荷膠體粒子；第31頁(yè) 第三種是蔗糖直接熱解形成略帶負(fù)電荷膠體粒子焦糖色素，溶液pH為34，用于啤酒和其它酒精飲料。第32頁(yè) 焦糖色素是我國(guó)傳統(tǒng)使用天然色素之一，無(wú)毒性。但最近發(fā)覺(jué)，加銨鹽制成焦糖含4-甲基咪唑，有強(qiáng)致驚厥作用，含量高時(shí)對(duì)人體有毒。我國(guó)食品衛(wèi)生

13、法要求焦糖色素添加量不得超出200mg/Kg。 第33頁(yè) 抗壞血酸作用 柑桔類(lèi)果汁在貯藏中色澤變暗，放出CO2，是抗壞血酸自動(dòng)氧化分解為糠醛和CO2，而糖醛與胺基化合物又可發(fā)生羰氨反應(yīng)。 第34頁(yè)非酶褐變控制防止果蔬汁飲料非酶褐變主要方法是產(chǎn)品低溫貯藏.因?yàn)楹肿兊陀?0比較遲緩,故輕易褐變飲料產(chǎn)品,應(yīng)該置于10以下貯藏較為妥當(dāng).因?yàn)閜H值增高，非酶褐變較快，所以也能夠采取調(diào)整pH方法控制褐變普通將輕易褐變產(chǎn)品pH值調(diào)到以下為宜另外，生產(chǎn)中也廣泛應(yīng)用亞硫酸鹽及酸性亞硫酸鹽來(lái)控制褐變因?yàn)閬喠蛩猁}，酸性亞硫酸鹽能抑制葡萄糖變?yōu)榱u基糠醛，所以能成功控制各種褐變反應(yīng)第35頁(yè)促進(jìn)非酶褐變?cè)蜻€有有機(jī)酸和金屬離子。酒石酸比檸檬酸褐變活性強(qiáng)；錫、鐵、鋁離子都會(huì)促進(jìn)褐變；而糖中以果糖最富于反應(yīng)性。另外，氧化型抗壞血酸在36mg100ml時(shí)也可促進(jìn)褐變。所以，在生產(chǎn)和貯存中必須盡可能預(yù)防上述非酶褐變條件生成。第36頁(yè) 從以上介紹我們能夠看到，在食品褐變中往往是很多反應(yīng)一起進(jìn)行，反應(yīng)機(jī)理也比較復(fù)雜，相關(guān)研究還在進(jìn)行中，假如同學(xué)們有興趣話(huà)，還能夠深入地研究。第37頁(yè)作業(yè)：肉變褐原因是發(fā)生了邁拉德反應(yīng)。酶促褐變必須具備三個(gè)條件含有多酚類(lèi)物質(zhì)、多酚氧化酶和O2 。預(yù)防酶促褐變主要采取熱處理法，酸處理法和排除氧氣法；抑制酶活方法主要有熱處理，調(diào)整pH值和加酶抑制劑。第38頁(yè)解釋蘋(píng)果