食品顏色與褐變作用

1、本章教學目的與要求本章教學目的與要求1、了解非酶褐變與酶促褐變的、了解非酶褐變與酶促褐變的概念與分類；概念與分類；2、了解非酶褐變與酶促褐變的、了解非酶褐變與酶促褐變的歷程及其對食品品質影響；歷程及其對食品品質影響；3、掌握非酶褐變與酶促褐變的、掌握非酶褐變與酶促褐變的控制方法與措施；控制方法與措施； 褐變是食品加工和貯藏過程中發(fā)生的常見現(xiàn)象，褐變是食品加工和貯藏過程中發(fā)生的常見現(xiàn)象，有的褐變能提高食品的品質與風味，如面包、糕點和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(fā)生的褐變，有的能降低食品的品質咖啡加工過程中發(fā)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

2、過程中發(fā)生的褐變與風味，如蔬菜與水果加工貯藏過程中發(fā)生的褐變。 9.1 9.1 褐變的分類褐變的分類 非酶褐變非酶褐變： （1 1） 羰氨反應引起的褐變； （2）焦糖化引起的褐變 （3）抗壞血酸氧化引起的褐變 酶促褐變酶促褐變： 9.2 9.2 非酶褐變非酶褐變 9.2.1 9.2.1 羰氨反應羰氨反應 19211921年，年， 法國化學家法國化學家MailardMailard 發(fā)現(xiàn)葡萄糖與甘氨發(fā)現(xiàn)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、酮之間的反后人們就將胺、氨基酸、蛋白質與糖、醛、酮之

3、間的反應統(tǒng)稱應統(tǒng)稱為為MailardMailard反應或羰氨反應。反應或羰氨反應。 9.2.2 9.2.2 焦糖化褐變（焦糖化褐變（CaramellizationCaramellization） 糖類在沒有氨基化合物存在的情況下，當加熱至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(fā)性醛、酮類物質后，進一步縮合、聚合形形成一些揮發(fā)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。成粘稠狀的黑褐色物質的反應稱為焦糖化反應。 9.2.3 9.2.3 抗壞血酸褐變作用抗

4、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。反應后進一步縮合、聚合形成的褐色物質。 影響抗壞血酸氧化褐變的因素影響抗壞血酸氧化褐變的因素： 抗壞血酸濃度、抗壞血酸濃度、pHpH、金屬離子、抗壞血酸氧化酶等。就、金屬離子、抗壞血酸氧化酶等。就pHpH來說，在中性或堿性條件下，其褐變速度大大加快。來說，在中性或堿性條件下，其褐變速度大大加快。 9.3 9.3 非酶褐變對食品質量的影響非酶褐變對食品質量的影響 （1)

5、 1) 營養(yǎng)價值丟失。營養(yǎng)價值丟失。 （2) 2) 風味喪失。風味喪失。 （3) 3) 對罐裝食品的保藏產生不良的影響。對罐裝食品的保藏產生不良的影響。 非酶褐變過程中會產生二氧化碳，所以罐裝非酶褐變過程中會產生二氧化碳，所以罐裝 食品食品貯藏過程中會出現(xiàn)貯藏過程中會出現(xiàn)“膨聽膨聽”現(xiàn)象；現(xiàn)象； 當然，非酶褐變也可能給食品品質帶來一些有效的當然，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作用如產生的醛、酮等物質會增加食品的抗氧化能力。 9.4 9.4 非酶褐變的控制非酶褐變的控制 （1 1）降溫與控氧）降溫與控氧 褐變的溫度系數(shù)為褐變的溫度系數(shù)為3-5

6、3-5，3030以上褐變快，以上褐變快，20 20 以下褐以下褐變較慢，當溫度達到變較慢，當溫度達到80 80 或以上時，氧氣對其影響不大，當或以上時，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。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。 （2 2） 控制水分含量控制水分含量 水分在水分在10%-15%10%-15%時最易發(fā)生褐變，完全干燥后，則褐變時最易發(fā)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速率大大下降。所以

7、容易褐變的固體食品將水控制在3%3%以下，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。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。液體食品通過降低其濃度，則可較好地防止褐變。 (3) 3) 改變改變pHpH值值 羰氨反應是可逆的，在稀酸條件下，羰氨縮合產物很易水羰氨反應是可逆的，在稀酸條件下，羰氨縮合產物很易水解。所以降低解。所以降低pHpH值是控制褐變的有效方法之一。比如蛋白粉在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脫水干燥前先

8、加酸降低pHpH值，在復水時值，在復水時加加NaNa2 2COCO3 3 恢復恢復pHpH值值就是為了有效控制非酶褐變作用。就是為了有效控制非酶褐變作用。 另外，在酸性條件下，維生素另外，在酸性條件下，維生素C C的自動氧化速度較慢，且可的自動氧化速度較慢，且可逆。逆。 (4) 4) 使用較不易發(fā)生褐變的食品原料使用較不易發(fā)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，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。糖。 在所有羰基化合物中，以在所有羰基化合物

9、中，以-已烯醛褐變最快，其次是已烯醛褐變最快，其次是-雙羰基化合物，酮褐變速度最慢。雙羰基化合物，酮褐變速度最慢。 對于氨基化合物來說，褐變速度為：于氨基化合物來說，褐變速度為：蛋白質蛋白質肽肽胺類胺類氨基酸氨基酸。在氨基酸中。在氨基酸中, , 堿性氨基酸褐變速度較快，堿性氨基酸褐變速度較快，-位或在末位或在末端者，比端者，比-位上較易褐變，所以賴氨酸褐變損失率最高。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，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(fā)生褐變因此，不飽和度高、易氧化的脂類

10、亦易與氨基化合物發(fā)生褐變反應。反應。 (5 5） 亞硫酸處理亞硫酸處理 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酸化合物縮合，但縮合產物不能再進一步生成SchiffSchiff堿和堿和N-N-葡萄葡萄糖基胺，因此，可用糖基胺，因此，可用SOSO2 2和亞硫酸鹽來抑制羰氨反應。和亞硫酸鹽來抑制羰氨反應。 (6 6）鈣離子處理）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，當使用鈣離子具有控制褐變作用。有些

11、食品加工中，當使用SOSO2 2不能有效地控制褐變時，配合使用不能有效地控制褐變時，配合使用CaClCaCl2 2則可很好地則可很好地控制褐變作用，如馬鈴薯的加工中?？刂坪肿冏饔?，如馬鈴薯的加工中。 (7 7）生物化學方法）生物化學方法 當食品中糖含量低時，可用發(fā)酵法將糖除去。如蛋當食品中糖含量低時，可用發(fā)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。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。去食品中微量的葡萄糖與氧。 9.5 9.5 酶促褐變酶促褐變 9.5.1 9.5.

12、1 酶促褐變的概念酶促褐變的概念 食品中的食品中的酚類物質和抗壞血酸酚類物質和抗壞血酸等物質在等物質在有氧有氧的條的條件下，被件下，被酚氧化酶、抗壞血酸氧化酶和過氧化物酶酚氧化酶、抗壞血酸氧化酶和過氧化物酶等作等作用下生成褐色物質的作用稱為酶促褐變。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觸等受到機械損傷，或受凍受熱時造成酶與底物大量接觸后則易發(fā)生酶促褐變。后則易發(fā)生酶促褐變。 9.5.2 9.5.2 酶促反應的歷程酶促反應的歷程 (1 (1）多酚類被多酚氧化酶氧

13、化的歷程）多酚類被多酚氧化酶氧化的歷程 不同蔬菜水果其褐變的底物不同。馬鈴薯褐變的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；香蕉褐變的底物是不是酪氨酸，而是綠原酸；香蕉褐變的底物是3,4-3,4-二羥二羥基苯基乙胺；有些水果的阿魏酸和咖啡酸；茶葉中褐變基苯基乙胺；有些水果的阿魏酸和咖啡酸；茶葉中褐變的底物是兒茶素。的底物是兒茶素。 ( (2 2）抗壞血酸氧化酶與過氧化物酶引起的褐）抗壞血酸氧化酶與過氧化物酶引起的褐變變 兩種酶在有氧條件下均可催化抗壞血酸兩種酶在有氧條件下均可

14、催化抗壞血酸氧化，其歷程同非酶氧化歷程。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。過氧化物酶也可催化酚類化合物的氧化。 9.5.3 9.5.3 酶促褐變的控制酶促褐變的控制 要進行酶促褐變必須具備三個條件：要進行酶促褐變必須具備三個條件：多酶類物質多酶類物質（決定因（決定因素）；素）；酚酶酚酶（活性強弱似乎無明顯影響）（活性強弱似乎無明顯影響）和氧和氧。 因此，控制酶促反應的方式因此，控制酶促反應的方式一是除去基質多酚類一是除去基質多酚類，這不僅困難，這不僅困難，而且不現(xiàn)實。而且不現(xiàn)實。二是抑制多酚酶活性二是抑制多酚酶活性；三是驅除氧氣三是驅除氧氣。生產上通。生產上通常

15、采用各種措施來控制后兩個因素來防止酶促褐變。常采用各種措施來控制后兩個因素來防止酶促褐變。 (1 (1）熱處理）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。注意的是：酶一定要充分鈍化，否則會使其褐變更快。90-9590-95加熱加熱7s7s可使大部分氧化酶類失活?？墒勾蟛糠盅趸割愂Щ?。 (2) 2) 酸處理酸處理 多數(shù)酚酶的最適多數(shù)酚酶的最適pHpH在在6-76-7之間，之間，pH3pH3以下可使其以下可使其幾乎完全失活。采用檸檬酸、蘋果酸、抗壞血酸以幾乎完全失活。采用檸檬酸、蘋果

16、酸、抗壞血酸以及其他有機酸混合液降低及其他有機酸混合液降低p p可以很好地抑制酶促褐可以很好地抑制酶促褐變。生產上通常以變。生產上通常以0.5%0.5%檸檬酸檸檬酸0.3%0.3%抗壞血酸混合抗壞血酸混合后使用，效果好。后使用，效果好。 抗壞血酸不僅能使酚氧化形成的醌還原為酚，抗壞血酸不僅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。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。解氧，從而具有抗氧化的作用。 (3) (3) 二氧化硫及亞硫酸鈉處理二氧化硫及亞硫酸鈉處理 SOSO2 2及亞硫酸鹽是酚酶的強抑制劑，廣泛及亞硫酸鹽是酚酶的強抑制劑，廣泛應用于食品工業(yè)，如蘑菇、馬鈴薯、蘋果等加應用于食品工業(yè)，如蘑菇、馬鈴薯、蘋果等加工過程中的護色劑。工過程中的護色劑。SOSO2 2規(guī)定用量為小于規(guī)定用量為小于300ppm300ppm，成品中最大殘留量小于，成品中最大殘留量小于20mg/kg20mg/kg。 (4) 4) 驅氧法驅氧法 根據(jù)水、糖液和鹽液中溶解氧小于空氣中氧的濃根據(jù)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