食品化学进展及水产化学.ppt
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1、第十二章 食品化学进展及水产化学,第一节 食品化学进展所介绍的内容,食品营养化学、食品生物化学、食品工艺化学、食品风味化学(林洪教授主讲)、食品毒物化学(汪 东风教授已在上一章有所介绍)、食品分析化学、碳 水化合物化学、油脂化学、蛋白质化学、食品酶学、食品添加剂、谷物化学、乳品化学、水产品化学、调味品化学、食用天然产物的分离提取、食品加工和贮运的新工艺技术研究,生物技术在食品工业中的运用研究,功能食品的加工和食品工程的技术原理等。,美拉德反应、焦糖化反应、自动氧化 反应、酶促褐变、淀粉的糊化与老化、多糖水解反应、蛋白质水解反应、蛋 白质变性反应、色素变色与褪色反应、维生素降解反应、脂肪水解与交
2、换反 应、脂肪热氧化分解和聚合反应,风 味物的变化反应等研究进展。,第二节 果蔬加工贮藏中化学研究进展,化学去皮、护色,质构控制,维 生素保留,脱涩脱苦,打蜡涂膜,化 学保鲜,气调贮藏,活性包装,酶促 榨汁,过滤和澄清及化学防腐等,第三节肉品加工贮藏中化学研究进展,护色和发色,保汁和嫩化,提高肉糜乳化力,凝胶性和粘弹性,超市鲜肉包装,冷却肉、发酵肉制品,第四节 饮料工业中化学研究进展,速溶,克服上浮下沉,稳定蛋白 饮料,水质处理,控制澄明度,提高 风味,白酒降度,啤酒泡沫和苦味改 善,防止啤酒馊味,果酒脱涩,大豆 饮料脱腥等。,第五节 乳品工业、食用油脂工业及调味品工 业化学研究进展,稳定酸乳
3、和果汁乳,开发凝乳酶代用品 及再制乳酪等 精炼,冬化,调温,脂肪改性,食用乳化剂,抗氧化剂,减少油炸食品吸油量 肉味汤料、核苷酸鲜味剂,碘盐和有机硒盐等,第六节 食品中多酚氧化酶研究 进展,一引言 1 多酚氧化酶的性质 2 酶促褐变的生理作用 二酚氧化酶的生物化学和分子生物学性质 三褐变控制 1 物理处理 2 抑制剂,引 言,食品的外观,风味,质地和营养价值是消费者 选择食品时的四个因素。重要的是颜色,也是 消费者评价食品质量的首要因素之一。通过酶 促反应或非酶促反应形成的颜色,影响着许多 水果、蔬菜和海洋食品。尤其是甲壳类食品的 最重要的颜色反应之一酶促褐变反应,是多 酚氧化酶引起的,这种酶
4、曾经被称为酚氧化酶,酚酶,一元酚和二元酚氧化酶和酪氨酸酶。,1 问题,1.1黑变病 酚氧化酶能导致甲壳类,如龙虾和蟹变黑,被称为黑变病。1.2多酚氧化酶的性质 多酚氧化酶能催化两种基本的反应。用苯酚和氧 气作底物,该反应能在与羟基相连的位置催化羟基化 反应。第二步反应是二元酚被氧化为邻位苯醌,苯醌 常通过非酶反应机理进一步氧化成黑色素(褐色产物)。,一元酚氧化酶 一元酚氧化酶催化一元酚羟基化成为二元酚。种酶被称为酪氨酸酶,因为L-酪氨酸是主要的一元酚底物。二元酚氧化酶 第二步反应即二元酚被氧化成醌,被称为二元 酚氧化酶活力或儿茶酚氧化酶活力。进一步反应是儿茶酚被氧 化成为邻位-苯醌。虫漆酶 虫
5、漆酶(对-二元酚氧化酶,)(DPO)是另外一种类型的含铜的多元酚氧化酶。对于其酚底物具有明显的非特异性。底物被虫漆酶氧化是由于单一电子反应生成自由基。氧化被还原成水的同时酚类底物也被氧化。,2 酶促褐变的生理作用,抗病能力被认为是多酚氧化酶在动物体内的功 能之一,主要存在于昆虫和甲壳类动物中。该 酶在动物体内常以酶原或多酚氧化酶前体形式 存在。它对甲壳类动物中的骨化过程起到重要的作用。黑色素和部分聚合酚醛塑料具有抗微生物的性 质。据说特殊的微生物能诱导产生能激活多酚氧化酶的蛋白酶。微生物次级代谢产物例如,葡聚糖,糖蛋白,脂多糖,海带多糖和其它一些产物也能诱导产生能激活多酚氧化酶的蛋白酶。,3酚
6、氧化酶的生物化学和分子生物学性质,PPOs是含铜的蛋白质。在所有PPO顺序中最显著的特征是两个 铜结合位点,被称为CuA 和CuB。PPO的活性位点由两个铜离子构 成,每个铜离子与三个保守的组氨酸残基结合。这一对铜离子是PPO与氧气和酚类底物相互作用的位点。在甲壳类中,PPO体系以无活性的酚氧化酶原(proPO)形式存 在于血淋巴中,因此,PPO来源于血蓝蛋白。血蓝蛋白是在甲壳类 血淋巴的血浆中发现的氧气运输蛋白。血蓝蛋白和PPOs存在由两个 铜离子直接与蛋白质结合而形成的氧结合位点;但是,血蓝蛋白不 起催化作用。,纯的proPO的分子量为76kDa。它是一种等电点在5.4 左右的糖蛋白PPO
7、活性的最适pH值在pH6.0和pH8.0之间。温度对甲壳类PPO的稳定性影响表明这些酶在20-50范 围内具有相似的稳定性。PPOs的稳定性是非常不同的,它依赖于许多因素,如 温度,pH,底物浓度,离子强度,缓冲体系等。,4褐变控制,多酚氧化酶(PPO)催化酚氧化生成邻 位-醌。邻位-醌是活性很强的化合物。它们自发聚合形成高分子量化合物或黑色 素,或与氨基酸和蛋白质反应而加深颜 色。阻止酶促褐变可以通过多种途径来 实现。方法论上是除去一种或多种反应 必需的成分:氧气、酶、铜或底物。,4.1 物理处理,加热 冷藏 冷冻 干燥 辐射 高压和超临界CO2,4.2 抑 制 剂,褐变抑制剂在食品加工中的
8、应用受毒性,对味道,风味,质地和价值的影响因素 的制约,用于防止酶促褐变的抑制剂有5类:1)还原剂;2)螯合剂;3)酸化剂;4)酶抑制剂;5)络合剂;,还原剂/抗氧化剂,亚硫酸盐试剂 硫酸盐是PPO的一种竞争性抑制剂,能使PPO活 性位点的巯基结合。L-抗坏血酸 抗坏血酸抑制的机理基本上被归结为还原-酶促形成 邻位-醌成原来的二元酚,从而阻止色素的形成。异抗坏血酸 异抗坏血酸和它的盐异抗坏血酸钠都是很强的还原 剂。因此能抵抗还原分子中得氧。酚类抗氧化剂 抗氧化剂通过抑制生成自由基的氧化反应过程,螯和金属惰性单线态氧来延缓酸败和变色,从而保藏食品。半胱氨酸半胱氨酸能抑制黑变病被推测是形成了无色的
9、硫醇-临位醌,它甚至直接与PPO上的铜生成稳定的复合物而抑制酶活。,4.2.2 酸化剂,酸化剂的作用是将pH控制在PPO最佳 催化活性所要求的pH之下。酸化剂如,柠檬酸,苹果酸;磷酸能将pH降到3以下,在这个pH下PPO是无活性的。酸化剂经 常与其他抗褐变剂结合使用。柠檬酸和 抗坏血酸一种是食品工业中使用的最广 泛的酸之一。,4.2.3 螯合剂,在它们的活性位点有金属离子,因此 通过螯合剂除去它们的金属离子将使酶 失去活性。螯合剂通过它们能起到络合 或螯合的作用的分子结构中的不共用电 子对与强氧化剂如铜铁离子络合。由于 PPO 是含铜的金属蛋白像辅基一样,它 将被金属螯合剂抑制。在食品中应用的
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