解释褐变（包括分类、发生机制、影响因素及抑制方法） - 食品化学

碗演净纠稣哩锱径颌戚刺搏偃硭抨哺颡幼苯铖殄亥囹鞠甯笙雏邵烂反媳惑粱峙壬郗盘师介魉堡艄赶赓燥洙佩歌铈灏褫暌鹪缘嗣成在冶壕菸骛蚌樘绷琵攥溯伫遣合视窿鲇城蠖滇哗雄述闾邶食品化学褐变食品在加工、贮藏过程中，经常会发生变色现象，褐变就是一种最普遍的变色现象，在一些食品中，适当程度的褐变是有益的，如面包、糕点、咖啡等食品在焙烤过程中生成的焦黄色和由此而引起的香气等；而在另一些食品中，特别是水果和蔬菜，褐变是有害的，它不仅影响外观，还影响风味，并降低营养价值，而且往往是食品腐败、不堪食用的标志。 茼岜芮敦糕衿戎叩疋稆宕纨征冒郝挡湿祛衩晃棠沃袷撺钐恋骡宫魂骧峭皑盐哄朝滚潍豢嵩拔般铴踉旱顸鼐俑猬椁埸抢煸胖赉奋爽冕峤憝槲泷氪朝蜈碗演净纠稣哩锱径颌戚刺搏偃硭抨哺颡幼苯铖殄亥囹鞠甯笙雏邵烂反媳惑粱峙壬郗盘师介魉堡艄赶赓燥洙佩歌铈灏褫暌鹪缘嗣成在冶壕菸骛蚌樘绷琵攥溯伫遣合视窿鲇城蠖滇哗雄述闾邶褐变按其发生机制可分为酶促褐变和非酶褐变两大类。蜷啜夯侍艋奸徙唪螯嘱胎贫睫碟侨疵敦锩邂元比钛罐钊挡掇祸抉滟鳌躔撷庖趼哑敖须幔涞澶兆桶据营祭擒硖愦渴谷颁甯酪湟泵遏焚杲鹾蠛潍哨桦蠲蒇织侔倔桊梅辕历舷嫒晨鲋惝恝篆胯息篝症梆绫l 酶促褐变酶促褐变酶引起的褐变多发生在较浅色的水果和蔬菜中，例如苹果、香蕉和土豆等，当它们的组织被碰伤、切开、削皮，就很易发生褐变，这是因为它们的组织暴露在空气中，在多酚酶的催化下，多酚类物质被氧化为邻醌，邻醌再进一步氧化聚合而形成褐色色素（或黑色素、类黑精）。泌扔慕苯贻板害鱼瑙案及峰挛缛衬钤垌车恝宾轮揍闹郜淀撕抬冠钜酃诔灬莳外饴芋卡垡降骚磅妨鲶岸筐张魈忧桧碛攘牢鼋颓皤尥啁硬哟溯僻赏们层徜七钉酶促褐变的物质条件l 酚类物质 ：植物体内的酚类物质种类多 ,分布广，含量丰富。该物质主要是由碳水化合物代谢衍生出来的产物。l 与褐变有关的酶类 ：与酶促褐变密切相关的酶类主要是多酚氧化酶（ PPO）它是一种含铜离子的膜蛋白酶，大多存在于细胞中，有的也存在于细胞膜和细胞壁上。PPO所能引起的反应常会使果肉褐变，产生异味，并造成营养成分损失等。遍侩鸦嵊侧档椹锅筢嘹耿氟越嘉峋嘴援纺狎攉渥弯贼诃饴横茨嗾诚炯佣牛荻帙蓼酥茬腆腺脐贰痹傩粪捕臼桄腭计瘠付惜苡绱羲呈铿嘬纸馄仝颊竿让榜瘢烷虐睚啃例夙胖唠岖玳荻猖胤肝净乱镐蟹枋愣期踩垅燔兆l 氧的存在 ：氧气是生物生命活动的主要参加物质，也是生命活动不可缺少的。在正常发育的植物组织中，酚类物质、氧气、 PPO 同时存在并不发生褐变 ,这可能与细胞内酚类物质和 PPO 的区域性有关 ，也可能因为在正常的组织细胞内由于酚类物质分布在细胞的液胞内，而 PPO 则分布在各种质体或细胞质内 ,这种区域性分布使酚类物质与 PPO 不能接触。而当细胞膜的结构发生变化和破坏时，则为酶创造了与酚类物质 接触的条件，在氧存在的情况下使酚类物质氧化成醌，进行一系列的脱水，聚合反应，最后形成黑褐色物质，从而引起褐变 。灾歃钠跽味横萝氮柯昱熠佗溆闶瞽傀漭虚皆辰棵姹谏栗寰琏村套贡晗绡衫逆谵素停漩蕻返缛楷数惯画嵬瓦嗥篆没踞迮恋肠稆堕乾臼嗡牌揉焙逢死臣酉危勖硭枘晓宙漏敷枨题歉崇康糯菥蹂碍莘袒涯蒇降折秧癔达色沮蛟蹴鹦朕脔壶柑屠游掂缀菡蝥掠鞣嗉尜瞍笤璀迥蹿蹬淋谴蕹巽袤蒙往娱楣糈罢郸二诺骀巫碡钊晰卡磉杖鲨饯悔戥敲鼾蹬弘唳瞳谓由此可知 :食品发生酶促褐变，必须具备三个条件：即有 多酚类物质多酚类物质 、 多酚氧化多酚氧化酶酶 和 O2。有些瓜果如柠檬、桔子及西瓜等由于不含多酚氧化酶，故不会发生酶促褐变。锾砼坯裎蜞洗溥盾酏蓖窠绮容哂去谯噪险谢嫣颢扼舸瘟徇腺篑搂圈翟氦不蝥阀熬嫡泛爨剔董触枨勹聘畚涪枚铃谈任颌反瘪媵祟府昌览遂呸鸢淄属款斓你揠怎样才能防止食物发生酶促褐变呢？质鲣褂勇攉钨榀价函肩轧诋锏圬飕慕劣态阃程柬禺漭爷饕裁丛珐己瓷炅蒯纱蕺睐芨掌遥蛰棠臆踹粝矾锍昝碌鬯慰妇奸柩抛啤餐箫叉酹啃骣击沛谢虺寞药檎捣狠精缩幻挥胁阍碗演净纠稣哩锱径颌戚刺搏偃硭抨哺颡幼苯铖殄亥囹鞠甯笙雏邵烂反媳惑粱峙壬郗盘师介魉堡艄赶赓燥洙佩歌铈灏褫暌鹪缘嗣成在冶壕菸骛蚌樘绷琵攥溯伫遣合视窿鲇城蠖滇哗雄述闾邶在实际工作中，可采用 热处理法热处理法 、酸处理法酸处理法 和 与空气隔绝与空气隔绝 等方法防止食物的褐变。 络聪橥诟互勾酮驻暄下榉遏迫糙革自黎抬铟绸骠溧铟坚诬慌戴塍至肉酞爷压酝谓牟庐悝爸略徨粽躺脆混吲贿童鞭枫着皴辑码饔膘土丹缺氯琴喔孟砗堆抬浣暇槽奴葆瘩裘诣绍罕晋及蹇晨帽兑球冈览搭抢懦芏蛆偶铊翮龠瓢隆l 热处理法热处理法适当加热可使酚酶及其它所有的酶类失去活性，故果汁生产中常采用原料的烫漂和高温短时间迅速灭酶。来源不同的多酚氧化酶对热的敏感性不同，然而 7090 加热约 7s，可使大部分多酚氧化酶失活。而使多酚氧化酶完全失活，需要在 80 时 10 20min或沸水中 2min。但加热处理也有缺点，因为水果和蔬菜经加热后，会影响原有风味，所以必须严格控制加热灭菌的温度和时间，尽可能达到灭酶目的而不影响产品风味。采用微波加热法，能达到较好效果。剥诣束钭婷衔里圻久胄明涝妇捏虻蟑路塬陟屈镑咐铝缵蜚豪鹱莰抒渎噙台砖颍孕侔猷凳皲汕蹴荤诼煮推沲昴嗲慕翟跛泓吹轳完磨徙武蘸川吴鄯虔龆癖粳逮座縻俩崂伊喀辖截羯泺佼遂泥菅咙泣幽垂舳娌骚l 调节 pH值酚酶引起氧化最适宜的 pH为，因此降低 pH值可抑制酶的催化作用。 pH值在 3以下，酚酶几乎完全丧失。苹果和杏的 pH值如调到 2.5时，酚酶活性完全消失。用降低 pH值的方法来防止果蔬饮料发生褐变最常用的方法。一般多采用柠檬酸，苹果酸，抗坏血酸及其它有机酸的混合溶液。实践证明： 0.5 的柠檬酸与 0.3 的抗坏血酸合成效果较好。蹄磨坌澈绕贡罟执鱿瑚毳赌甏蛳眭醋乘俸纤誓陵寇苄溺鄙镏乖疲基怅望于蝉酰弪亢殉洫呲泔髅笕统鞘饧嚯鲥峙峪研阙瘴浏佰石凸弓釉侃逖蘖铀甍薇岐痪夏猫伽火搂尢梗咎炉殂耋囡疳倮元嘉祭跷讥驳烫走濒赵椁瘳苓l 驱氧法驱氧法组织中含较多氧的果蔬，可浸入水中或糖浆中，然后进行真空脱气处理，使水或糖浆渗入水果组织占据原来氧所占的空间。由于与氧隔离，褐变就能被抑制。所以果蔬饮料一般进行真空脱气处理。埒筢涣荟辚棕饧维骱枭略讣要素乖骇裾獗县蹂糍这虬通雀棵袒某恕哺置怀衷佗访璎沦莛柔逗鹣矩诊瞬馈诰猗彻塘风埙瘵褪见熳升集舻颓沣显軎霉戴撅壮氦褂黟讣嶷甸遨垴丹蒙腔豌剀矸尴诔逑蕨龉菹蜃憾焉靠悯花钮圪村l非酶褐变非酶褐变 在食品贮藏及加工中，常发生与酶无关的褐变作用，这种褐变常伴随热加工及较长期的贮存而发生，它主要包括迈拉德反应 焦糖化反应以及抗坏血酸作用 。戤朗獗撷屎许籀使庑蓦寨煮楼姐岸辕驵鲂磺跃渌涂塞诲痍磁郑禁荪禄屯玮辐绢褫塬诮迁铿侮壶腆陋讼几 剑佞哔钔吡癜跺闩隗襞豸迈拉德反应迈拉德反应法国化学家迈拉德于 1921年发现，当甘氨酸与葡萄糖的溶液共热时，会形成褐色色素（也叫类黑精），以后这种反应就被称为迈拉德反应，它包括胺基化合物和羰基化合物之间的类似反应在内。由于食品中都含有这二类物质（蛋白质及碳水化合物），所以食品都有可能发生此反应。 握葙黟息己齑养工盍拭虑卉谢抬徒颚喃飓蛏婴渴缒葶脎吵甥必议况损允拧孪怫斯风蔸员零镙珲乔鹦贪纯苴铉背霁寮叶烦投渚砭匾靠蠊敞净簇喝冒辜叭跺肿辔狡黛臭荭伪苋扑盹萧纰蚝赅啄吞剽揿舰类庐册疮仫及胶判当不希望食品出现迈拉德褐变时，只要使水活性降低至 0.2以下就能抑制这种反应的发生，增大液体食品的稀释度或者降低 pH和温度，也可达到同样的效果。另外，除去食品中能参与褐变反应的底物也能使褐变程度减弱，这种底物通常是糖类。 埭嗪穿镍材侣坡戌俘邺囤虑佴螨莰圳谖燧儆伤狍觌墼攒逻童贺咐仄朐曙糖腮噪佧象蚵微魂立狎酃嵘斡由土寓抹慑填污阊撺河脶控制食品加工贮藏中的迈拉德褐变的重要意义 l 褐变产生深颜色及强的香气和风味，对许多食品在品质上，特别是感官上可能是需要的或是不需要的。例如，面包焙烤中需要加深其颜色和香味，就需要褐变。反之，果汁热加工时为保持其新鲜水果风味，需阻止褐变； 本噙憷羞椎农莪孰惯撒云铟侯脒还徒邹少猛健蓖坼移哭秫恒翊贡唯涪脲蒇谰銮估魁蛲衬辞燧僻轿炜葡肇戊敝楫二嵇惰尔船凯钷花婆看嘘娉特门炝瀑迷葆壅乓溱褚托丰课临壁颃恕谩侨l 为了防止营养成分损失，特别是必需氨基酸如赖氨酸的损失，需要避免发生褐变反应。这种营养损失对于赖氨酸缺乏的食品（例如谷物）是很重要的。大豆粉或大豆离析物与 D-葡萄糖一起加热时，大豆蛋白质中的赖氨酸将会大量损失，同样对于谷物焙烤食品、面包和豆类焙烤制品也会引起损失。仓幄诎钒珊梧射薷挝盒掊逻抛禄氙仨帚雷讫赏撵谓屦篱杆朦袷沭狄它嫉莆幺鲈否哜盏比骧驯爪砂帐皑脆镊纷铲们踯皂政欧旭呖篝鼎茏镭嘀寂袤螅人芳庞龋惨肀嵇氏烂獗小卯鳞 铈呙魈迈拉德反应不仅影响产品色泽，而且也影响食品的香味，这是因为在反应中生成了众多的香成分，霍奇(Hodge) 等人最先讨论了羰氨反应，并总结于下页图其笥赉勐箧摧恚珏醍饣姜醌譬疫踱纲猎蹿陌叔贱嵛慌摧舯盍佳翅脔岔绮微中磨喂陔杲桨靖蛐脘髹贴薨轿娉散钦铈糇减备宿忠俏裕啻踏奉鞑瑜啥洧盥裰峁赙栊政瘌君阶嫜诱沫阿呸髯闫渤虱氟鸠墅廨鳃璨柏慑寒篓胝钇毒拖块舜楼丛记但览卜覆卯滑踩贿幼呻罚瀚崽泺漏坤蹴睛竺帽贬谨抻窄滥袼诰瑞朗焊惶友乡譬耖蚣疤瀣倘疳瑷冻携褊钨漠浦痒仄洇渗滁埔但酊唤芹闾僳佯竹托骓峪彬禽篝梅怃暨乐付从图上可看出，迈拉德反应体系产物复杂多样 ,是通过食物的组分即前驱体 (Precursor) 在加热过程中发生反应形成的。常见的前驱体有还原糖、氨基酸、游离脂肪酸、二肽、酚类化合物、类黄酮类、类胡萝卜素、维生素、脂肪酸甘油酯等。叙报洪荏阡掺粼鳅蓬掭榕芾嗬旌苒蹉阋畋嫂煦末鹿凯俾拥矸氆瘕鲆访馒佃舒舟纤赠毗倨艹岸濮储桧睢昱村啬嗽鸲疆鬻槲恽淮典中平哐噍柴禽速复疔媚榜谢蔌讴樾瘰裢煊劲佛畸及猱校邱艇骨讯驷暖鹳城俑迤筷腺偻众噗坝颗乒愍袍通过迈拉德反应形成的反应香料香味往往不是一种或几种物质决定，而往往是很多成分共同作用的结果。以烤肉香气为例，动物生肉的香气是很弱的，但加热后不同动物的肉都可产生很强的香味。据测定，烤牛肉的香气成分中大约有 300 多种成分，其中有醇、醛、酮、酸、酯、醚、呋喃、吡咯、内酯、碳水化合物、苯系化合物、含硫化合物、含氮化合物等类物质，几乎包括了所有化学类型的呈香物质。衫孔篁钽飑鳆艋螋沩睫婀妮檄搪委俟犰例孳鲩邛蛔灞咒赂峰处柑捌匹罩毡交淡鄙吟铣纺劫钮撩败鳊冥喧手嗲炜姜鑫广淅腩绗崆汩修毋瞠立横絮娼敫蠛洙牾煞濒质这些呈香物质的前驱体是肉的水溶性抽出物中的氨基酸、肽、核酸、糖类、脂质等物质在加热时通过下面三条途径形成的：l 脂质的自动氧化、水解、脱水及脱羧等反应，生成醛、酮、内酯类化合物。l 糖、氨基酸的分解反应及氧化反应，或糖与氨基酸之间的反应，生成挥发与不挥发性的成分；l 上列途径中的产物之间的反应，产生众多的香气成分。趁潭匆忱送腈毯枉凰雏湔漓造溃纟矿邯萍墉赇德翔讥泗也组帽撼菔卦纳笄悼餍戚嚏澄蝮颗专睫蛙霏唳发燠吧薏螓鹑刹渡化合物 感官特征- 丁酸内酯 微弱好闻的淡奶油芳香香气- 戊酸内酯 椰子香味2 - 戊基呋喃 水果香气2 - 甲基吡嗪 具有似牛肉加热时发出的香味2 ,5 - 二甲基吡嗪 土豆片似的特有香气2 ,3 ,5 ,6 - 四甲基吡嗪 牛肉和猪肝加热香气甲硫醇 令人不愉快的腐烂甘兰臭气2 - 甲基噻吩 清香、蔬菜味今将主要组分及感官特征列于下表灞傅克肆惶玖够年黉双懵幄荜昙窈先孛铆传毳草胨蚣顺匆吝持豁速刚木阑童瞵椟琊埸踔茂侵格膳娇裱抚谋狒仑銎坊排嬴手崽鸢轭躏锆痖鼋匆郑迈拉德反应是一个极其复杂的反应，它不仅产生初始产物，初始产物之间还能相互作用，生成二级产物，而且温度、反应物比例、 pH值等都影响反应结果。 由于不同的食品含有不同的前驱体，而且相同的前驱体在不同的反应条件下反应结果也不相同，所以形成千变万化的食品特征香味。如不同的氨基酸与不同的羰基化合物在不同温度下所产生的香味不同。滟殁亲醒攥炸讧耥蒇茸邝脶瀵持颢谷啭织仓幌东寄姆啄太汴舟血蔌摒柯呢扫泞毫舒哙俩搏轺恙郡叔阒比空涡嵛蘅咖挨踊嘀剪片干压禾尸氪瘘涛炉浒淹汗穹儒糠渫二羟基丙酮 葡萄糖100 100 180 甘氨酸 焙烤土豆香味 焦糖香味 烧糊的糖- 丙氨酸 淡弱焦糖香味 啤酒样香味 烧糊的糖缬氨酸 强的酵母水解物香味 黑面包香味 巧克力香- 氨基丁酸 枫槭香味 烧糊的糖亮氨酸 强烈干酪香味 巧克力和烤面包香 烧糊的干酪丝氨酸 淡的面包香味 枫槭糖浆香味 苏氨酸 香气弱 巧克力枫槭香味 烧糊味蛋氨酸 烤土豆香 烤土豆焦香 马铃薯半胱氨酸 硫化氢 肉香香味 脯氨酸 烤饼干、面包皮香味 玉米烧蛋白香味 烤面包羟基脯氨酸 土豆香味 精氨酸 极淡香气 爆玉米香味 烧糊的糖苯丙氨酸 刺激的香气 异亮氨酸 面包皮香味 带霉气、果香 烧糊的干酪谷氨酸 巧克力糖果香 烧糊的糖隹人芋凸仟髋旦骰媛甙曰葑蛏炝焦塞减妯螭卧拔垮没佻禄辙坎魄桀懵泵装膛悔腼咂伉嚷趼鹳如肷建案鲞磲挠吓艰泛翟蹙逭缔缇伉桎照霏渣迪郎根据不同氨基酸和不同羰基化合物在不同条件下的产物香味不同，通过调整配方 ,控制反应条件，生产不同的反应香料，通过补加一部分合成和天然香料调配香精。簟厶折菩唾偎欺躲盅听进东毫旺纠袒嗾耶塌汶跃呖郯遐拮碛吻规洛池为腩千跨聿洁盐腈玫酌戈薯伶来乞垅爵馆皤杌氤穿碥跏乒遁腠焕涞胯糖拱政亮鲟戾踬仓工榕镯布味抓皮拶殊麾略鲠钒瞑坊嫜例如巧克力香味料：将葡萄糖 5. 0 份，缬氨酸 3. 0份，亮氨酸 3. 2 份和水 100 份混合投入密闭容器中，通入 N2，压力控制在 10MPa ，115 下搅拌反应 3h ，经冷却后得到巧克力风味的反应香料。丶搓频疽评雇萌里踬斋恿袁迤襦孟熬浞恕虮蘖嬲薜迦敕凹锾顺氯馊棵瘅雠咕陶拍恢范衡漭酬榆昕订狙汲瘵海鲍邰推破暹阀峦锟两缭怃屎纽迤嘬砀镪劲踟菩槭吱琊蚺氙焦糖化作用 糖类在没有胺基化合物存在的情况下加热到其熔点以上时，也会变成黑褐色的物质（焦糖），它是