第二十二章褐变作用 食品在加工、贮藏过程中,经常会发生褐、红、蓝、绿、黄等各种变色现象,本质上都是酶促或非酶 促化学反应的结果。其中最普遍、最重要的是褐变。在面包、糕点、咖啡等食品的焙烤过程中,褐变产生 诱人的焦黄色和特征香气;而在水果、蔬菜加工、贮藏过程中,褐变则影响外观、降低营养价值和风味等。 褐变作用按其发生机理可分为非酶褐变和酶促褐变两大类。 第一节非酶褐变 非酶褐变主要有羰氨反应、焦糖化反应和抗坏血酸的自动氧化作用。 羰氨反应 法国化学家 Maillard于1912年提出,葡萄糖与甘氨酸溶液共热时,即形成褐色色素,称为类黑精 以后就把胺、氨基酸、蛋白质与糖、醛、酮之间的这类反应统称为 Maillard反应,简称羰(基)氮(基)反应。 这是食品在加热或长期贮存后发生褐变的主要原因 羰氨反应比较复杂,其过程可大体区分为初始阶段、中间阶段和终了阶段。 1、初始阶段(图22-1,反应①~⑧) 羰氨反应的初始阶段包括羰氨缩合和分子重排两种作用。 羰氨反应的第一步是氨基酸等含氨基化合物中的氨基和糖等含羰基化合物中的羰基之间的缩合,形成 Schiff'碱并随即环化为N-葡萄糖基胺(反应①~③)。再经过 Amadori分子重排作用,生成1-氨基-1-脱氧 -2-己酮糖(果糖胺)反应④~⑦)。 果糖胺还可再与一分子葡萄糖进行羰氨缩合、重排生成双果糖胺(反应⑧)。 酮糖也可与氨基化合物通过与醛糖相同的机制生成糖基胺,然后再经过 Heyenes分子重排作用生成2- 氨基醛糖: CH2OH RNH NHR CH,OH CHOH 果糖 N-果糖基胺2-氨基-2-脱氧-葡萄糖 2、中间阶段反应⑨~0) 重排产物果糖基胺的进一步降解可有多条途径。 (1)果糖基胺脱水生成羟甲基糠醛(HMF(反应⑨~) 双果糖胺不稳定,易分解形成单果糖胺和3-脱氧葡萄糖醛(反应⑨)。果糖胺水解脱去胺残基后也转 变为脱氧葡萄糖醛酮(反应⑩~⑩),经脱水形成HMF。HMF积累后不久就可发生褐变。 (2)果糖基胺脱去胺残基重排生成还原酮(反应①~0) 酮式果糖胺经过2,3-烯醇化作用后脱去胺残基重排形成甲基。∝-二羰基化合物,再转变为还原酮类化 合物。还原酮类的化学性质比较活泼,可进一步脱水后再与胺类缩合,也可裂解成较小的分子如二乙酰 乙酸、丙酮醛等化合物
第二十二章 褐 变 作 用 食品在加工、贮藏过程中，经常会发生褐、红、蓝、绿、黄等各种变色现象，本质上都是酶促或非酶 促化学反应的结果。其中最普遍、最重要的是褐变。在面包、糕点、咖啡等食品的焙烤过程中，褐变产生 诱人的焦黄色和特征香气；而在水果、蔬菜加工、贮藏过程中，褐变则影响外观、降低营养价值和风味等。 褐变作用按其发生机理可分为非酶褐变和酶促褐变两大类。 第一节 非 酶 褐 变 非酶褐变主要有羰氨反应、焦糖化反应和抗坏血酸的自动氧化作用。 一、羰氨反应 法国化学家 Maillard 于 1912 年提出，葡萄糖与甘氨酸溶液共热时，即形成褐色色素，称为类黑精。 以后就把胺、氨基酸、蛋白质与糖、醛、酮之间的这类反应统称为 Maillard 反应，简称羰(基)氨(基)反应。 这是食品在加热或长期贮存后发生褐变的主要原因。 羰氨反应比较复杂，其过程可大体区分为初始阶段、中间阶段和终了阶段。 1、初始阶段(图 22-1，反应①～⑧) 羰氨反应的初始阶段包括羰氨缩合和分子重排两种作用。 羰氨反应的第一步是氨基酸等含氨基化合物中的氨基和糖等含羰基化合物中的羰基之间的缩合，形成 Schiff 碱并随即环化为 N-葡萄糖基胺(反应①～③)。再经过 Amadori 分子重排作用，生成 1-氨基-1-脱氧 -2-己酮糖(果糖胺)(反应④～⑦)。 果糖胺还可再与一分子葡萄糖进行羰氨缩合、重排生成双果糖胺(反应⑧)。 酮糖也可与氨基化合物通过与醛糖相同的机制生成糖基胺，然后再经过 Heyenes 分子重排作用生成 2- 氨基醛糖： O CH2OH O NHR CH2OH O CH2OH OH NHR N-果糖基胺 2-氨基-2-脱氧-葡萄糖 RNH2 果糖 ~ ~ 2、中间阶段(反应⑨～○19 ) 重排产物果糖基胺的进一步降解可有多条途径。 (1)果糖基胺脱水生成羟甲基糠醛(HMF)(反应⑨～○14 ) 双果糖胺不稳定，易分解形成单果糖胺和 3-脱氧葡萄糖醛酮(反应⑨)。果糖胺水解脱去胺残基后也转 变为脱氧葡萄糖醛酮(反应⑩～○11 )，经脱水形成 HMF。HMF 积累后不久就可发生褐变。 (2)果糖基胺脱去胺残基重排生成还原酮(反应○15 ～○18 ) 酮式果糖胺经过 2,3-烯醇化作用后脱去胺残基重排形成甲基。α-二羰基化合物，再转变为还原酮类化 合物。还原酮类的化学性质比较活泼，可进一步脱水后再与胺类缩合，也可裂解成较小的分子如二乙酰、 乙酸、丙酮醛等化合物。 351
Amadori重排 NHR NH, 环化葡基胺 葡萄糖 葡基胺 Schi碱 Schi碱阳离 H COH COH 烯醇式果糖胺酮式果糖胺烯二醇胺 甲基α-二羰基化合物 葡萄糖 CH2OH CH2OH 双果糖胺 CHO CHOH nO CHO CHO COH CH -RNH 4H2H-0 Schi碱脱氢葡糖醛酮 不饱和葡糖醛酮 羟甲基糠醛 氨基醛、氨基酮、二乙酰乙酸、乙醛、CO2、NH3等 聚合、缩合反应 类黑精 图22-1葡萄糖与氨基化合物的褐变反应 (3)氨基酸与二羰基化合物的作用(反应0 二羰基化合物能与氨基酸发生反应,氨基酸可发生脱羧、脱氨作用,成为少一个碳的醛,氨基则转移 到二羰基化合物上,反应如下: R+RouR甲一R+ R"CHO CO2+ NH O 这一反应称为 Strecker降解作用,二羰基化合物接受了氨基,进一步形成褐色色素 3、终了阶段(反应的) 羰氨反应的终了阶段包括两类反应 (1)醇醛缩合 经 Strecker降解产生的醛类自相缩合,加成产物常脱水成为不饱和醛:
NHR NHR H2O H NR O CH2OH H NHR H+ H+ COH C H NHR O NHR COH COH NHR COH CH2 O CH3 O O COH COH CH3 O COH CH H NR COH CH CHO CH2 CHO O CH CH CHO O O CH2OH CHO H2O H2O H2O CH2OH CH2NHR O CH2OH CH O N R CH2OH O CH2 RNH2 葡萄糖 葡基胺 环化葡基胺 Schiff碱 Schiff碱阳离子 烯醇化 烯醇式果糖胺 酮式果糖胺 烯二醇胺 甲基 -二羰基化合物 Schiff碱 脱氢葡糖醛酮 -RNH2 葡萄糖 不饱和葡糖醛酮 羟甲基糠醛 Strecke降解 氨基醛、氨基酮、二乙酰乙酸、乙醛、CO2、NH3等 类黑精 Amadori重排 图22-1 葡萄糖与氨基化合物的褐变反应 聚合、缩合反应 ~ + 双果糖胺 1 2 4 11 10 7 8 9 19 20 12 13 14 15 16 17 18 5 3 6 RNH2 RNH2 α (3)氨基酸与二羰基化合物的作用(反应○19 ) 二羰基化合物能与氨基酸发生反应，氨基酸可发生脱羧、脱氨作用，成为少一个碳的醛，氨基则转移 到二羰基化合物上，反应如下： R C C R' O O NH2 R CH NH2 + R"CHCOOH C R' O + + R"CHO CO2 这一反应称为 Strecker 降解作用，二羰基化合物接受了氨基，进一步形成褐色色素。 3、终了阶段(反应○20 ) 羰氨反应的终了阶段包括两类反应： (1)醇醛缩合 经 Strecker 降解产生的醛类自相缩合，加成产物常脱水成为不饱和醛： 352
R, CHCHO +RCHO CH--I - CHOH CHO (2)生成黑色素的聚合作用 经过中期反应后,产物中有糠醛及其衍生物、二羰基化合物、还原酮类、由 Strecker降解和糖裂解所 产生的醛类等,这些产物进一步随机缩合、聚合形成复杂的高分子色素,称为类黑精或黑色素等,其组成 与结构则还有待研究。 、焦糖化褐变作用 糖类在没有含氨基化合物存在的情况下加热到其熔点以上时,也会变为黑褐色的物质,这种作用称为 焦糖化作用。在受强热的情况下,糖类生成两类物质:一类是糖的脱水产物,即焦糖或称酱色:一类是裂 解产物,是一些挥发性的醛、酮类物质,可进一步缩合、聚合形成粘稠状的黑褐色物质。 蔗糖形成焦糖(酱色)的过程可分为三个阶段 第一阶段由蔗糖熔融开始,经一段时间起泡,蔗糖脱去一分子水生成异蔗糖酐,起泡暂时停止。异蔗 糖酐无甜味而具温和的苦味。继续加热,随后即发生第二次起泡现象,这是形成焦糖的第二阶段,持续时 间较第一次长,在此期间失水量达9%,形成产物为焦糖酐;是一种平均分子式为C24H36O18的色素,熔点 138℃,可溶于水及乙醇,味苦。第二次起泡结束后进入第三阶段,进一步脱水形成焦糖烯,平均分子式 为C3HO3,溶点154℃,可溶于水。若再继续加热,则生成高相对分子质量的难溶性深色物质,称为焦 糖素,分子式为C12 osHi&8 o30。其结构还不清楚,但具有羰基、羧基、羟基和酚羟基等官能团。 CH,OH 异蔗糖酐 焦糖是一种胶态物质,等电点在pH130~69之间,甚至可低于pH3.0,随制造方法不同而异。焦糖的 等电点在食品制造中有重要意义。如在一种pH值为4~5的饮料中,若使用了等电点为pH46的焦糖,就 会发生絮凝、混浊以至出现沉淀。 糖在强热下的裂解脱水作用可形成一些醛类物质,经过复杂的缩合、聚合反应或发生羰氨反应生成黑 褐色的物质。 三、抗坏血酸褐变作用 抗坏血酸的氧化作用也会引起食品褐变,在果汁的褐变中起着重要作用。 OH H2O 黑色素 CH2OH CH,OH CH,OH 羟基糠醛 L-抗坏血酸脱氢抗坏血酸2,3-二酮基古洛糖酸 抗坏血酸属于还原酮类化合物,易与氨类化合物产生羰氨反应,其自动氧化产物中的醛基、酮基等可 随机缩合、聚合形成褐变物质。 抗坏血酸的褐变主要取决于pH值和抗坏血酸的浓度。在中性或碱性溶液中脱氢抗坏血酸的生成速度 较快,反应也不易可逆进行;在pH值低于5.0时,抗坏血酸氧化速度较慢,且反应可逆,但在pH20~-3.5 范围内,褐变作用与pH值成反比
R1 CH R2 CHOH H2O R1 C CH CHO R1CH2CHO R2 + R2CHO CHO (2)生成黑色素的聚合作用 经过中期反应后，产物中有糠醛及其衍生物、二羰基化合物、还原酮类、由 Strecker 降解和糖裂解所 产生的醛类等，这些产物进一步随机缩合、聚合形成复杂的高分子色素，称为类黑精或黑色素等，其组成 与结构则还有待研究。 二、焦糖化褐变作用 糖类在没有含氨基化合物存在的情况下加热到其熔点以上时，也会变为黑褐色的物质，这种作用称为 焦糖化作用。在受强热的情况下，糖类生成两类物质：一类是糖的脱水产物，即焦糖或称酱色；一类是裂 解产物，是一些挥发性的醛、酮类物质，可进一步缩合、聚合形成粘稠状的黑褐色物质。 蔗糖形成焦糖(酱色)的过程可分为三个阶段。 第一阶段由蔗糖熔融开始，经一段时间起泡，蔗糖脱去一分子水生成异蔗糖酐，起泡暂时停止。异蔗 糖酐无甜味而具温和的苦味。继续加热，随后即发生第二次起泡现象，这是形成焦糖的第二阶段，持续时 间较第一次长，在此期间失水量达 9%，形成产物为焦糖酐；是一种平均分子式为C24H36O18的色素，熔点 138℃，可溶于水及乙醇，味苦。第二次起泡结束后进入第三阶段，进一步脱水形成焦糖烯，平均分子式 为C36H50O25，溶点 154℃，可溶于水。若再继续加热，则生成高相对分子质量的难溶性深色物质，称为焦 糖素，分子式为C125H188 O80。其结构还不清楚，但具有羰基、羧基、羟基和酚羟基等官能团。 O o O o CH2OH CH2OH 异蔗糖酐 焦糖是一种胶态物质，等电点在 pH3.0～6.9 之间，甚至可低于 pH3.0，随制造方法不同而异。焦糖的 等电点在食品制造中有重要意义。如在一种 pH 值为 4～5 的饮料中，若使用了等电点为 pH4.6 的焦糖，就 会发生絮凝、混浊以至出现沉淀。 糖在强热下的裂解脱水作用可形成一些醛类物质，经过复杂的缩合、聚合反应或发生羰氨反应生成黑 褐色的物质。 三、抗坏血酸褐变作用 抗坏血酸的氧化作用也会引起食品褐变，在果汁的褐变中起着重要作用。 CH2OH O O H2O 2H 2H2O+CO2 黑色素 L-抗坏血酸 脱氢抗坏血酸 2,3-二酮基古洛糖酸 羟基糠醛 HO HO HO CH2OH O O O O HO CH2OH O OH O O HO OH O OH O 抗坏血酸属于还原酮类化合物，易与氨类化合物产生羰氨反应，其自动氧化产物中的醛基、酮基等可 随机缩合、聚合形成褐变物质。 抗坏血酸的褐变主要取决于 pH 值和抗坏血酸的浓度。在中性或碱性溶液中脱氢抗坏血酸的生成速度 较快，反应也不易可逆进行；在 pH 值低于 5.0 时，抗坏血酸氧化速度较慢，且反应可逆，但在 pH2.0~3.5 范围内，褐变作用与 pH 值成反比。 353
四、非醇褐变对食品质量的影响 非酶褐变不仅改变食品的色泽,而且对食品营养和风味也有一定的影响,所以非酶褐变与食品质量有 密切关系。 非酶褐变对食品营养的主要影响是:氨基酸因形成色素和在 Strecker降解反应中破坏而损失;色素以 及与糖结合的蛋白质不易被酶所分解,故氮的利用率低,尤其是赖氨酸在非酶褐变中最易损失,从而降低 蛋白质的营养效价;水果加工品中维生素C也因氧化褐变而减少;奶粉和脱脂大豆粉中加糖贮存时,随着 褐变蛋白质的溶解度也随之降低。随着食品褐变反应生成醛、酮等还原性物质,它们对食品氧化有着一定 的抗氧化能力,尤其对防止食品中油脂的氧化较为显著。 非酶褐变的产物中有一些是呈味物质。它们能赋予食品以优或劣的气味和风味。由于非酶褐变过程中 伴随有二氧化碳的产生,会造成罐装食品出现不正常的现象,如粉末酱油、奶等装罐密封,发生非酶褐变 后会出现“膨听”现象 五、非酶褐变的控制 由于食品的种类繁多,褐变的原因不尽相同,难以提出一种通用的控制方法。以下仅从影响非酶褐变 的一些物理、化学因素方面提出一些可能的控制途径。 1、降温 褐变反应受温度影响比较大,温度每差10℃,其褐变速度差3~5倍。一般在30℃以上褐变较快,而 20℃以下则进行较慢。如酿造酱油时,提髙发酵温度,酱油色素也加深,温度每提髙5℃,着色度提高356% 这是由于发酵中氨基酸与糖产生羰氨反应,随着温度升高而加速。 在室温下,氧能促进褐变。当温度在80℃时,不论有无氧存在,其褐变速度相同,因此容易褐变的食 品,在10℃以下的真空贮存(如真空包装、充氮包装),可以减慢褐变的发生 降低温度可以减缓所有的化学反应速度,因而在低温冷藏下的食品可以延缓非酶褐变的进程。 2、控制水分含量 褐变反应需要有水分存在才能进行,水分在10%~15%最易发生褐变,当完全干燥时,褐变难以进行 容易褐变的奶粉、冰淇淋粉的水分应控制在3%以下,才能抑制其褐变。而液体食品,由于水分较高,基 质浓度低,其褐变反应较慢。适当降低产品浓度,有时也可降低褐变速率。干制猪肉制品虽然水分较低, 但能加速油脂氧化,所以能促进褐变(油烧)的发生。 3、改变pH值 羰氨缩合作用是可逆的,在稀酸条件下,羰氨缩合产物很易水解。羰氨缩合过程中封闭了游离的氨基, 反应体系的pH就下降,所以碱性条件利于羰氨反应,而降低pH值则是控制褐变的有效方法之一。例如, 蛋粉脱水干燥前先加酸降低pH值,在复水时加Na2CO3恢复pH值。 在酸性条件下,维生素C的自动氧化速度较慢,且可逆。 4、使用较不易发生褐变的食品原料 糖类与氨基化合物发生褐变的反应速度,与糖和氨基化合物的结构有关 还原糖是参与这类反应的主要成分,它提供了与氨基相作用的羰基。一般来说,五碳糖的反应较快, 约为六碳糖的10倍。各种糖的褐变反应速度顺序为 五碳糖:核糖>阿拉伯糖>木糖: 六碳糖:半乳糖>甘露糖>葡萄糖>果糖 双糖:乳糖>蔗糖>麦芽糖>海藻糖 还原性双糖类,因其分子比较大,故反应比较缓慢。 在羰基化合物中以α-己烯醛褐变最快,其次是α双羰基化合物,酮褐变的速度最慢。 至于氨基化合物的反应速度,一般是胺类较氨基酸易于褐变,在氨基酸中则以碱性氨基酸褐变较迅速。 氨基在ε-位或在末端者,比在α-位较易褐变,所以不同氨基酸引起褐变的程度也不同。赖氨酸的褐变损失 率最高。 蛋白质能与羰基化合物发生羰氨反应,但其反应速度要比肽和氨基酸缓慢。主要涉及的是末端氨基和 侧链残基R上的氨基(第二氨基)
354 四、非酶褐变对食品质量的影响 非酶褐变不仅改变食品的色泽，而且对食品营养和风味也有一定的影响，所以非酶褐变与食品质量有 密切关系。 非酶褐变对食品营养的主要影响是：氨基酸因形成色素和在 Strecker 降解反应中破坏而损失；色素以 及与糖结合的蛋白质不易被酶所分解，故氮的利用率低，尤其是赖氨酸在非酶褐变中最易损失，从而降低 蛋白质的营养效价；水果加工品中维生素 C 也因氧化褐变而减少；奶粉和脱脂大豆粉中加糖贮存时，随着 褐变蛋白质的溶解度也随之降低。随着食品褐变反应生成醛、酮等还原性物质，它们对食品氧化有着一定 的抗氧化能力，尤其对防止食品中油脂的氧化较为显著。 非酶褐变的产物中有一些是呈味物质。它们能赋予食品以优或劣的气味和风味。由于非酶褐变过程中 伴随有二氧化碳的产生，会造成罐装食品出现不正常的现象，如粉末酱油、奶等装罐密封，发生非酶褐变 后会出现“膨听”现象。 五、非酶褐变的控制 由于食品的种类繁多，褐变的原因不尽相同，难以提出一种通用的控制方法。以下仅从影响非酶褐变 的一些物理、化学因素方面提出一些可能的控制途径。 1、降温 褐变反应受温度影响比较大，温度每差 10℃，其褐变速度差 3～5 倍。一般在 30℃以上褐变较快，而 20℃以下则进行较慢。如酿造酱油时，提高发酵温度，酱油色素也加深，温度每提高 5℃，着色度提高 35.6%。 这是由于发酵中氨基酸与糖产生羰氨反应，随着温度升高而加速。 在室温下，氧能促进褐变。当温度在 80℃时，不论有无氧存在，其褐变速度相同，因此容易褐变的食 品，在 10℃以下的真空贮存(如真空包装、充氮包装)，可以减慢褐变的发生。 降低温度可以减缓所有的化学反应速度，因而在低温冷藏下的食品可以延缓非酶褐变的进程。 2、控制水分含量 褐变反应需要有水分存在才能进行，水分在 10%～15%最易发生褐变，当完全干燥时，褐变难以进行。 容易褐变的奶粉、冰淇淋粉的水分应控制在 3%以下，才能抑制其褐变。而液体食品，由于水分较高，基 质浓度低，其褐变反应较慢。适当降低产品浓度，有时也可降低褐变速率。干制猪肉制品虽然水分较低， 但能加速油脂氧化，所以能促进褐变(油烧)的发生。 3、改变 pH 值 羰氨缩合作用是可逆的，在稀酸条件下，羰氨缩合产物很易水解。羰氨缩合过程中封闭了游离的氨基， 反应体系的pH就下降，所以碱性条件利于羰氨反应，而降低pH值则是控制褐变的有效方法之一。例如， 蛋粉脱水干燥前先加酸降低pH值，在复水时加Na2CO3恢复pH值。 在酸性条件下，维生素 C 的自动氧化速度较慢，且可逆。 4、使用较不易发生褐变的食品原料 糖类与氨基化合物发生褐变的反应速度，与糖和氨基化合物的结构有关。 还原糖是参与这类反应的主要成分，它提供了与氨基相作用的羰基。一般来说，五碳糖的反应较快， 约为六碳糖的 10 倍。各种糖的褐变反应速度顺序为： 五碳糖：核糖>阿拉伯糖>木糖； 六碳糖：半乳糖>甘露糖>葡萄糖>果糖； 双糖：乳糖>蔗糖>麦芽糖>海藻糖。 还原性双糖类，因其分子比较大，故反应比较缓慢。 在羰基化合物中以 α-己烯醛褐变最快，其次是 α-双羰基化合物，酮褐变的速度最慢。 至于氨基化合物的反应速度，一般是胺类较氨基酸易于褐变，在氨基酸中则以碱性氨基酸褐变较迅速。 氨基在 ε-位或在末端者，比在 α-位较易褐变，所以不同氨基酸引起褐变的程度也不同。赖氨酸的褐变损失 率最高。 蛋白质能与羰基化合物发生羰氨反应，但其反应速度要比肽和氨基酸缓慢。主要涉及的是末端氨基和 侧链残基 R 上的氨基(第二氨基)
脂类通过氧化和热裂解,可产生不饱和醛、酮及二羰基化合物。因此,不饱和度高、易氧化的脂类亦 易与氨基化合物发生褐变反应 5、亚硫酸处理 羰基可以和亚硫酸根形成加成化合物,其加成物能与氨基化合物缩合,但缩合产物不能再进一步生成 Schi碱和N-葡萄糖基胺,因此,可用SO2和亚硫酸盐来抑制羰氨反应褐变。 H OH H、NHR SOaNa NaHSO3 6、形成钙盐 钙可同氨基酸结合成为不溶性化合物,因此钙盐有协同SO2控制褐变的作用,在马铃薯等多种食品加 工中已经成功地得到应用。这类食品在单独使用亚硫酸盐时有迅速褐变的倾向,但在结合使用CaC2以后可 有效抑制褐变。 7、生物化学方法 有的食品中,糖的含量甚微,可加入酵母用发酵法除糖,如蛋粉和脱水肉末的生产中就采用此法。另 个生物化学方法是用葡萄糖氧化酶及过氧化氢酶混合酶制剂除去食品中的微量葡萄糖和氧。氧化酶把葡 萄糖氧化为不会与氨基化合物结合的葡萄糖酸。 葡萄糖氧化酶 R·CHO+O2+H2O R·COOH+H2O 过氧化氢酶 此法也用于除去罐(瓶)装食品容器顶隙中的残氧 第二节酶促褐变 酶促褐变发生在水果、蔬菜等新鲜植物性食物中。水果和蔬菜在采收后,组织中仍在进行活跃的代谢 活动。在正常情况下,完整的果蔬组织中氧化还原反应是偶联进行的,但当发生机械性的损伤(如削皮、切 开、压伤、虫咬、磨浆)及处于异常的环境变化下(如受冻、受热等)时,便会影响氧化还原作用的平衡,发 生氧化产物的积累,造成变色。这类变色作用非常迅速,需要和氧接触,由酶所催化,称为“酶促褐变”。 香蕉、苹果、梨、马铃薯等果蔬很易在削皮切开后褐变,影响其色泽和风味,但像茶叶、可可豆等食品, 适当的褐变则是形成良好的风味与色泽所必需的条件。 醇促褐变的机理 催化产生褐变的酶类主要是酚酶,其次是抗坏血酸氧化酶和过氧化物酶类等氧化酶类 355
脂类通过氧化和热裂解，可产生不饱和醛、酮及二羰基化合物。因此，不饱和度高、易氧化的脂类亦 易与氨基化合物发生褐变反应。 5、亚硫酸处理 羰基可以和亚硫酸根形成加成化合物，其加成物能与氨基化合物缩合，但缩合产物不能再进一步生成 Schiff碱和N-葡萄糖基胺，因此，可用SO2和亚硫酸盐来抑制羰氨反应褐变。 H O NaHSO3 H OH SO3Na H NHR SO3Na RNH2 H2O 6、形成钙盐 钙可同氨基酸结合成为不溶性化合物，因此钙盐有协同SO2控制褐变的作用，在马铃薯等多种食品加 工中已经成功地得到应用。这类食品在单独使用亚硫酸盐时有迅速褐变的倾向，但在结合使用CaCl2以后可 有效抑制褐变。 7、生物化学方法 有的食品中，糖的含量甚微，可加入酵母用发酵法除糖，如蛋粉和脱水肉末的生产中就采用此法。另 一个生物化学方法是用葡萄糖氧化酶及过氧化氢酶混合酶制剂除去食品中的微量葡萄糖和氧。氧化酶把葡 萄糖氧化为不会与氨基化合物结合的葡萄糖酸。 R CHO +O2+H2O 葡萄糖氧化酶 R COOH +H2O2 H 2H2O + 2O2 O2 过氧化氢酶 此法也用于除去罐(瓶)装食品容器顶隙中的残氧。 第二节 酶 促 褐 变 酶促褐变发生在水果、蔬菜等新鲜植物性食物中。水果和蔬菜在采收后，组织中仍在进行活跃的代谢 活动。在正常情况下，完整的果蔬组织中氧化还原反应是偶联进行的，但当发生机械性的损伤(如削皮、切 开、压伤、虫咬、磨浆)及处于异常的环境变化下(如受冻、受热等)时，便会影响氧化还原作用的平衡，发 生氧化产物的积累，造成变色。这类变色作用非常迅速，需要和氧接触，由酶所催化，称为“酶促褐变”。 香蕉、苹果、梨、马铃薯等果蔬很易在削皮切开后褐变，影响其色泽和风味，但像茶叶、可可豆等食品， 适当的褐变则是形成良好的风味与色泽所必需的条件。 一、酶促褐变的机理 催化产生褐变的酶类主要是酚酶，其次是抗坏血酸氧化酶和过氧化物酶类等氧化酶类。 355