食品顏色與褐變作用

第九章褐變作用與食品顏色本章主要內容褐變概述褐變分類非酶褐變羰氨反應焦糖化反應抗壞血酸反應非酶褐變對食品質量的影響非酶褐變的控制方法酶促褐變酶促褐變的概念與條件酶促褐變的反應歷程酶促褐變的控制方法第九章褐變與作用食品顏色褐變概述褐變是食品加工和貯藏過程中發生的常見現象，有的褐變能提高食品的品質與風味，如面包、糕點和咖啡加工過程中發生的褐變，有的能降低食品的品質與風味，如蔬菜與水果加工貯藏過程中發生的褐變。褐變的分類羰氨反應引起的褐變非酶褐變焦糖化引起的褐變抗壞血酸氧化引起的褐變酶促褐變第九章褐變作用與食品顏色非酶褐變羰氨反應羰氨反應概念年，法國化學家發現葡萄糖與甘氨酸溶液共熱即產生褐色色素，并稱此色素為類黑精。以后人們就將胺、氨基酸、蛋白質與糖、醛、酮之間的反應統稱為反應或羰氨反應。羰氨反應歷程初始階段：包括羰氨縮合和分子重排兩種作用生成果糖胺與雙果糖胺（~）。中間階段：包括果糖胺脫水生成羥甲基糠醛（~）、果糖胺脫去胺殘基重排生成還原酮(~)及氨基酸與二羰基化合物的作用()。終止階段：包括醇醛縮合和生成黑色素的聚合作用（）。第九章褐變作用與食品顏色焦糖化褐變（）焦糖化褐變的概念糖類在沒有氨基化合物存在的情況下，當加熱至其熔點以上時，糖通過脫水形成醬色物質，或通過裂解形成一些揮發性醛、酮類物質后，進一步縮合、聚合形成粘稠狀的黑褐色物質的反應稱為焦糖化反應。焦糖化的反應過程（以蔗糖為例）)開始階段：蔗糖熔融，溫度約達到℃，起泡，約分鐘時脫去分子水，生成異蔗糖酐（無甜味但有溫和的苦味）。第九章褐變作用與食品顏色)中間階段：第一次起泡停止后，隨著加熱，稍停又發生第二次起泡，持續時間約分鐘，此時失水量達％，形成焦糖酐產物，焦糖酐熔點℃，平均分子式為，焦糖酐溶于水及乙醇，味苦。）最后階段：焦糖酐進一步脫水形成焦糖烯，焦糖平均分子式為，熔點℃，可溶于水。若繼續加熱，則生成難溶性的深色物質，稱焦糖素。分子式為蔗糖在強熱下也可能發生脫水形成醛類，然后經過復雜的縮合、聚合反應或發生羰氨反應生成黑色褐色的物質。焦糖化反應應用主要應用于焦糖色素的生產，生產時要控制好反應的程度。磷酸鹽、無機酸、堿、檸檬酸、蘋果酸等有機酸對焦糖反應有催化作用。第九章褐變作用與食品顏色抗壞血酸褐變作用抗壞血酸褐變是果汁在貯藏過程中變色的主要原因。其實質在于其形成的酮、醛等物質和氨基化合物反應后進一步縮合、聚合形成的褐色物質。第九章褐變作用與食品顏色影響抗壞血酸氧化褐變的因素：抗壞血酸濃度、、屬離子、抗壞血酸氧化酶等。就來說，在中性或堿性條件下，其褐變速度大大加快。非酶褐變對食品質量的影響)氨基酸因形成色素和在降解反應被破壞，色素以及與糖結合的的蛋白質不易被酶作用，利用率下降，尤其是賴氨酸在非酶褐變中最易損失（營養價值降低）。)果蔬加工中抗壞血酸氧化褐變而減少（營養價值降低）；)非酶褐變過程中會產生二氧化碳，所以罐裝食品貯藏過程中會出現“膨聽”現象；)非酶褐變產生的一些呈味物質可能對產品的風味造成不良的影響。當然，非酶褐變也可能給食品品質帶來一些有效的作用如產生的醛、酮等物質會增加食品的抗氧化能力。第九章褐變作用與食品顏色非酶褐變的控制）降溫與控氧褐變的溫度系數為~，℃以上褐變快，℃以下褐變較慢，當溫度達到℃或以上時，氧氣對其影響不大，當溫度為室溫條件下，則氧氣可大大加非酶褐變作用。所以容易褐變的食品采用真空包裝、低溫貯藏則可較好地防止其褐變。）控制水分含量水分在%~%時最易發生褐變，完全干燥后，則褐變速率大大下降。所以容易褐變的固體食品將水控制在%以下，可很好地抑制其褐變。不過干制的豬肉制品雖然水分低，但由于油脂氧化加速，則其褐變也非常速迅。液體食品通過降低其濃度，則可較好地防止褐變。第九章褐變作用與食品顏色)改變值羰氨反應是可逆的，在稀酸條件下，羰氨縮合產物很易水解。所以降低值是控制褐變的有效方法之一。比如蛋白粉在脫水干燥前先加酸降低值，在復水時加恢復值就是為了有效控制非酶褐變作用。另外，在酸性條件下，維生素的自動氧化速度較慢，且可逆。)使用較不易發生褐變的食品原料羰氨反應的速度與糖及氨基酸的結構有關。對于糖來說，雙糖的褐變速度小于單糖，單糖中六碳糖的褐變速度小于五碳糖。在所有羰基化合物中，以α已烯醛褐變最快，其次是α雙羰基化合物，酮褐變速度最慢。第九章褐變作用與食品顏色對于氨基化合物來說，褐變速度為：蛋白質肽胺類氨基酸。在氨基酸中堿性氨基酸褐變速度較快，ε位或在末端者，比α位上較易褐變，所以賴氨酸褐變損失率最高。由于脂類氧化和熱解可產生不飽和醛、酮及二羰基化合物，因此，不飽和度高、易氧化的脂類亦易與氨基化合物發生褐變反應。）亞硫酸處理羰基可以和亞硫酸根形成加成化合物，其加成物能與氨基酸化合物縮合，但縮合產物不能再進一步生成堿和葡萄糖基胺，因此，可用和亞硫酸鹽來抑制羰氨反應。第九章褐變作用與食品顏色）鈣離子處理鈣離子可同氨基酸結合成為不溶性化合物，因此，鈣離子具有控制褐變作用。有些食品加工中，當使用不能有效地控制褐變時，配合使用則可很好地控制褐變作用，如馬鈴薯的加工中。）生物化學方法當食品中糖含量低時，可用發酵法將糖除去。如蛋粉和脫水肉末的生產中就是采用這種方法。使用酶制劑如葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶結合可除去食品中微量的葡萄糖與氧。第九章褐變作用與食品顏色酶促褐變酶促褐變的概念食品中的酚類物質和抗壞血酸等物質在有氧的條件下，被酚氧化酶、抗壞血酸氧化酶和過氧化物酶等作用下生成褐色物質的作用稱為酶促褐變。一般當較淺顏色的水果和蔬菜如蘋果、香蕉、土豆等受到機械損傷，或受凍受熱時造成酶與底物大量接解后則易發生酶促褐變。酶促反應的歷程）多酚類被多酚氧化酶氧化的歷程第九章褐變作用與食品顏色不同蔬菜水果其褐變的底物不同。馬鈴薯褐變的最適底物是酪氨酸；有些水果如桃、蘋果等褐變的底物不是酪氨酸，而是綠原酸；香蕉褐變的底物是二羥基苯基乙胺；有些水果的阿魏酸和咖啡酸；茶葉中褐變的底物是兒茶素。第九章褐變作用與食品顏色）抗壞血酸氧化酶與過氧化物酶引起的褐變兩種酶在有氧條件下均可催化抗壞血酸氧化，其歷程同非酶氧化歷程。過氧化物酶也可催化酚類化合物的氧化。酶促褐變的控制要進行酶促褐變必須具備三個條件：多酶類物質（決定因素）；酚酶（活性強弱似乎無明顯影響）和氧。因此，控制酶促反應的方式一是除去基質多酚類，這不僅困難，而且不現實。二是抑制多酚酶活性；三是驅除氧氣。生產上通常采用各種措施來控制后兩人因素來防止酶促褐變。）熱處理熱燙、巴氏消毒和微波等處理都屬于這一類方法。但值得注意的是：酶一定要充分鈍化，否則會使其褐變更快。~℃加熱可使大部分氧化酶類失活。第九章褐變作用與食品顏色)酸處理多數酚酶的最適在~之間，以下可使其幾乎完全失活。采用檸檬酸、蘋果酸、抗壞血酸以及其他有機酸混合液降低Ｈ可以很好地抑制酶促褐變。生產上通常以%檸檬酸%抗壞血酸混合后使用，效果好?？箟难岵粌H能使酚氧化形成的醌還原為酚，另外，抗壞血酸可以使酚酶失活，抗壞血酸被氧化的同時，消耗掉氧。在果汁中，抗壞血酸在酶的作用下能消耗掉溶解氧，從而具有抗氧化的作用。)二氧化硫及亞硫酸鈉處理及亞硫酸鹽是酚酶的強抑制劑，廣泛應用于食品工業，如蘑菇、馬鈴薯、蘋果等加工過程中的護色劑。規定用量為小于，成品中最大殘留量小于。第九章褐變作用與食品顏色)驅氧法根據水、糖液和鹽液中溶解氧小于空氣中氧的濃度，常將去皮切開的蔬菜和水果放在這些液體中浸泡的辦法來防止褐變，其原理就是驅除氧氣。)添加底物類似物競爭抑制酶活性這種方法常受到一定限制，因為食品中一般酚類物質含量較高，而酶促褐變的程度又主要取決于酚類的含量，加酚酶活性的高低影響不大，所以，添加酚酶底物類似物防止褐變受到限制。