食品的褐变基础知识.ppt

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（Enzymic Browning)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,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；,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,5、控制酶促褐变的方法,（5）控制pH,酚酶的最适pH在67，3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（Maillard reaction）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,糖的结构、种类及含量 a.、不饱和醛双羰基化合物酮 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 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-位或在末端者，比-位易褐变,影响美拉德反应的因素,pH值 pH3-9范围内，随着pH上升，褐变上升 pH3时，褐变反应程度较轻微 pH在范围内，褐变较严重反应物浓度（水分含量）1015%(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,温度 若t10，则褐变速度差v相差35倍。一般来讲：t30时，褐变较快 t Fe+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,无水或浓溶液，温度150-200。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pH8比pH5.9时快10倍。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 35 min起泡,二次起泡55 min,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,