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第八章食品的褐变第一节食品褐变的概念一、什么是褐变？褐变(Browning)是指食品在加工、贮藏过程中发生变色的现象。影响外观、风味与营养成分变化第一节食品褐变的概念二、食品褐变的种类酶促褐变（生化褐变）由过氧化物酶引起的褐变由酚酶引起的褐变非酶褐变（非生化褐变）羰胺反应（美拉得反应）焦糖化作用抗坏血酸氧化褐变第二节食品的酶促褐变1、什么是酶促褐变？–酶促褐变（EnzymicBrowning)是直接由酶参与的褐变作用。2、引起酶促褐变的酶类–过氧化物酶类（以铁卟啉为辅基）–酚酶类（以铜为辅基）3、酶促褐变的机制第二节食品的酶促褐变3、酶促褐变的机制植物中的酚类物质在酚酶及过氧化物酶的催化下氧化成醌，醌再进行非酶促反应生成褐色的色素。3、酶促褐变的机制过氧化物酶催化的酶促褐变1.2.3.4.黑色素黑色素3、酶促褐变的机制酪氨酸的酶促褐变3、酶促褐变的机制酪氨酸的酶促褐变土豆褐变、毛发中黑色素形成机制；目前发现的唯一一条动植物共有的褐变途径。3、酶促褐变的机制绿原酸的酶促褐变邻苯二酚氧化酶1/2O2聚合褐色黑色实例：梨心变黑——贮存前经两次“发汗”；香蕉心变黑，不能贮存在12℃以下，但也不能温度过高，乙烯催熟；4、酶促褐变发生的条件植物组织中含有酚类物质，在完整的细胞中作为呼吸链传递物质，在酚-醌之间保持着动态的平衡。当细胞组织破坏后，氧大量侵入，酚在酶的催化作用下造成醌的形成，平衡受到破坏，于是发生醌的积累，醌再进一步氧化聚合形成褐色色素称为黑色素或类黑精，造成食品的褐变。酶促褐变的机制：4、酶促褐变发生的条件酚类底物酶氧易发生酶促褐变的食品：藕、香蕉、洋葱、茄子、土豆、苹果、梨、桃子等；三者缺一不可不易发生酶促褐变的食品：柠檬、桔子、香瓜、西瓜等；5、控制酶促褐变的方法酚类底物酶氧主要途径：钝化酶的活性（热烫、抑制剂等）；改变酶作用的条件（pH,水分活度等）；隔绝氧气；使用抗氧化剂（Vc,SO2等）5、控制酶促褐变的方法（1）热处理法（2）二氧化硫或亚硫酸盐处理抑制酚酶活性；与糖类羰基加成，阻止美拉得反应；将有色物质还原褪色。优点：防止酶促褐变，防腐；避免VC氧化失效；SO2易去除；方便，成本低；缺点：漂白，破坏花青素；腐蚀素铁罐的内壁；不愉快嗅味,0.064%；破坏VB1；5、控制酶促褐变的方法（3）驱氧或隔绝空气（4）底物甲基化5－蛋氨酸腺苷＋儿茶酚愈创木酚咖啡酸阿魏酸绿原酸3－阿魏酸金鸡钠酸5、控制酶促褐变的方法（5）控制pH酚酶的最适pH在6—7，3明显无活性；水果：控制在酸性条件下蔬菜：控制在中、碱性条件下A.柠檬酸是最广泛使用的食用酸；降低pH，控制酚酶活性；螯合酚酶的Cu辅基。B.苹果酸C.抗坏血酸5、控制酶促褐变的方法（6）加入酚类底物类似物有效抑制苹果汁的酶促褐变A.肉桂酸B.对位香豆酸C.阿魏酸第三节：非酶褐变反应美拉德反应（Maillardreaction）焦糖化反应（Caramelization）抗坏血酸的褐变作用1、美拉德反应•美拉德反应（羰氨反应）：指羰基与氨基经缩合、聚合反应生成类黑色素和某些风味物质的非酶褐变反应。美拉德反应过程初期阶段中期阶段末期阶段羰氨缩合分子重排Amadori重排（醛糖）Heyenes重排（酮糖）脱胺脱水脱胺重排氨基酸降解醇醛缩合聚合初期阶段氨基＋羰基（还原糖)氮代葡萄糖基胺果糖胺美拉德反应过程羰氨缩合分子重排中期阶段中期阶段果糖胺脱胺脱水1，2烯醇化羟甲基糠醛（HMF）脱胺重排2，3烯醇化二羰基化合物还原酮Strecker褐色CO2醛脱胺脱水HMF的积累与褐变速度有密切的相关性，HMF积累后不久就可发生褐变。脱胺重排二羰基化合物还原酮Strecker降解末期阶段缩合与聚合，生成类黑色素和风味化合物。美拉德反应的条件、生成物和特点条件：还原糖（主要是葡萄糖）和氨基酸少量的水加热或长期贮藏产物：黑色素（类黑精）＋风味化合物特点：pH值下降（封闭了游离的氨基）；还原的能力上升（还原酮产生）；褐变初期，紫外线吸收增强，伴随有荧光物质产生；添加亚硫酸盐，可阻止褐变，但在褐变后期加入不能使之褪色。影响美拉德反应的因素①糖的结构、种类及含量a.α、β不饱和醛α－双羰基化合物酮b.五碳糖（核糖阿拉伯糖木糖）六碳糖（半乳糖甘露糖葡萄糖）c.单糖双糖（如蔗糖，分子比较大，反应缓慢）d.还原糖含量与褐变成正比②氨基酸及其它含氨物种类(肽类、蛋白质、胺类)a.胺类氨基酸b.含S-S，S-H不易褐变c.有吲哚，苯环易褐变d.碱性氨基酸易褐变e.氨基在ε-位或在末端者，比α-位易褐变影响美拉德反应的因素③pH值pH3-9范围内，随着pH上升，褐变上升pH≤3时，褐变反应程度较轻微pH在7.8-9.2范围内，褐变较严重④反应物浓度（水分含量）10％～15%(H2O)时，褐变易进行5%～10％(H2O)时，多数褐变难进行5%(H2O)时，脂肪氧化加快，褐变加快影响美拉德反应的因素⑤温度若△t＝10℃，则褐变速度差△v相差3～5倍。一般来讲：t30℃时，褐变较快t20℃时，褐变较慢t10℃时，可较好地控制或防止褐变地发生⑥金属离子Fe(Fe+3Fe+2)Cu催化还原酮的氧化Na＋对褐变无影响。Ca2+可同氨基酸结合生成不溶性化合物而抑制褐变。促进褐变Maillard反应对食品品质的影响不利方面：a.营养损失，特别是必须氨基酸损失严重b.产生某些致癌物质c.对某些食品，褐变反应导致的颜色变化影响质量。有利方面：褐变产生深颜色及强烈的香气和风味，赋予食品特殊气味和风味。Maillard反应在食品加工中应用抑制maillard反应注意选择原料：选氨基酸、还原糖含量少的品种。水分含量降到很低：蔬菜干制品密封，袋子里放上高效干燥剂。流体食品则可通过稀释降低反应物浓度。•降低pH：如高酸食品如泡菜就不易褐变。•降低温度：低温贮藏。•除去一种作用物：一般除去糖可减少褐变。•加入亚硫酸盐或酸式亚硫酸盐•钙可抑制褐变。利用控制原材料：核糖+半胱氨酸：烤猪肉香味核糖+谷胱甘肽：烤牛肉香味控制温度：葡萄糖+缬氨酸：100-150℃烤面包香味180℃巧克力香味木糖+酵母水解蛋白：90℃饼干香型160℃酱肉香型不同加工方法：土豆大麦水煮：125种香气75种香气烘烤：250种香气150种香气Maillard反应在食品加工中应用美拉德反应小结美拉德反应机理反应影响因素在食品加工中的应用2、焦糖化反应概念：无水（或浓溶液）条件下加热糖或糖浆，用酸或铵盐作催化剂，糖发生脱水与降解，生成深色物质的过程，称为焦糖化反应。过程:脱水:分子双键不饱和的环聚合高聚物。缩合或聚合:裂解挥发性的醛、酮缩合或聚合深色物质焦糖化反应条件①无水或浓溶液，温度150-200℃。②催化剂的存在加速反应：铵盐,磷酸盐,苹果酸,延胡索酸,柠檬酸,酒石酸等③pH8比pH5.9时快10倍。④不同糖反应速度不同，例如果糖大于葡萄糖（熔点的不同）蔗糖形成焦糖的过程蔗糖异蔗糖酐焦糖酐焦糖稀焦糖素（无甜味而具有温和的苦味）（熔点为138℃，可溶于水及乙醇，味苦）（熔点为154℃，可溶于水）（高分子量的深色物质）200℃，约35min起泡二次起泡55min继续加热继续加热焦糖色素是一种结构不明确的大的聚合物分子，这些聚合物形成了胶体粒子，形成胶体粒子的速度随温度和pH的增加而增加。焦糖色素的性质焦糖是一种黑褐色胶态物质等电点在pH3.0-6.9,甚至低于pH3粘度100-3000cp工业上生产焦糖色素以蔗糖为原料生产的三种色素及用途NH4HSO3催化pH2-4.5耐酸焦糖色素（可用于可口可乐饮料，棕色）糖和铵盐加热pH4.2-4.8焙烤食品用焦糖色素（红棕色）蔗糖加热pH3-4啤酒美色剂（含醇类饮料，红棕色）3、抗坏血酸的褐变作用