《褐变作用》PPT课件.ppt

1、第九章褐变作用,概述,褐变是食品加工中普遍存在的一种变色现象 某些食品中的褐变是有益的 某些食品中的褐变是有害的 根据不同的机制，褐变作用分为酶促褐变和非酶褐变,1酶促褐变,果蔬等在采摘后于正常情况下，组织中的氧化、还原反应是偶联进行的，但当机械损伤或处于异常环境变化时，便会影响氧化还原作用的平衡，发生氧化产物的积累，导致变色，这类变色作用非常迅速，需要与氧接触，受酶催化，称为酶促褐变,一、机制,植物组织中含有酶类物质，在完整的细胞中作为呼吸的传递物质，在酚醌之间保持动态平衡，当细胞破坏之后，氧就大量侵入，造成醌的形成和还原为酚之间的不平衡，于是发生了醌的积累。 酶促褐变是酚类物质受酚酶催化，

2、形成醌及其聚合物的结果,1.酚酶及其作用,含有0.2%左右铜的金属酶、Cu+才有活性，如甲酚酶、儿茶酚酶，可作用于一元、二元酚（作底物），以马铃薯中最丰富的酚类化合物酪氨酸为例,甲酚酶,儿茶酚酶,聚合作用,黑色素(melanin,L酪氨酸,3,4二醌基苯丙氨酸,多巴色素(dopachome) 5,6-二醌基吲哚-2-羧酸,动物皮肤、毛发中黑色素形成机制,在水果中，儿茶酚是分布极广的酚类，在儿茶酚酶作用下，酚类非常容易氧化成醌，然后，邻醌或没有起反应的邻二酚经二次羟基化，生成二羟基化合物,或,儿茶酚,邻醌具有较强的氧化能力，可以把三羟基物氧化生成羟基醌,羟基醌极易聚合生成有色的黑色素,聚合,聚合

3、,或,n,2.底物体系,邻二酚类、一元酚类可作底物，对邻二酚类的作用快于一元酚，对位二酚也可被利用，间位二酚不能作为底物，甚至对酚酶起抑制作用，邻二酚的羟基取代物不受酶催化，如愈疮木酚，阿魏酸。 酪氨酸、儿茶酚、绿原酸、黄酮类、花青素、单宁都可作为酚酶作用的底物,二、酶促褐变的控制,酶促褐变发生的三个条件 氧的存在；酚酶；适当的酚类底物 酶促褐变控制的主要途径 酶的钝化（热烫、加抑制剂等） 改变酶作用的条件（pH值、水分活度等） 隔绝氧气（抽真空、与氧隔离） 使用抗氧化剂（如抗坏血酸、SO2,2非酶褐变,食品加工、贮藏中常发生与酶无关的褐变作用，称为非酶褐变。 包括： 美拉德反应 焦糖化反应

4、抗坏血酸的氧化,又称羰氨反应，羰基与氨基经缩合、聚合生成类黑色素 1912年，法国化学家Maillard, L.G.发现 美拉德反应是食品在加热或长期贮存后发生褐变的主要原因,一、美拉德反应,1.机理,初期 羰氨缩合 分子重排 阿姆德瑞分子重排 海因斯分子重排,薛夫碱,N-葡萄糖基胺,返回,N-葡萄糖基胺,单果糖胺,1-氨基-1-脱氧-2-酮糖,环式果糖胺,返回,N-果糖胺,2-氨基-2-脱氧葡萄糖,返回,中期,果糖基胺脱水生成羟甲基糠醛,如图: 果糖基胺脱去胺残基重排生成还原酮,如图: 氨基酸与二羰基化合物的作用,如图,H2O,R-NH2,返回,果糖基胺,烯醇式果糖基胺,薛夫碱,3-脱氧奥苏

5、糖,不饱和奥苏糖,羟甲基糠 醛,返回,返回,末期,醇醛缩合:生成不饱和醛 生成黑色素的聚合反应,2.影响美拉德反应的因素,温度 温度提高10,褐变速度提高35倍 pH值 pH值3,褐变速度随其增加而加快 羰基化合物 五碳糖反应速度约为六碳糖的10倍,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醛糖酮糖 还原性双糖,反应速度较慢,氨基化合物 胺类氨基酸肽蛋白质 水分 水分在1015%时最易发生褐变,完全干燥时则难以进行。水分在反应初始阶段绝对必需，但另一方面水分对包含一系列脱水作用的褐变反应起抑制作用。 抑制剂 亚硫酸盐或酸式亚硫酸盐可抑制褐变,二、焦糖化褐变作用,定义：糖类受

6、高温（150200）发生降解作用，降解后产物经过聚合缩合而生成稠状黑褐色物质，称为焦糖化作用。 反应过程中有水蒸汽冒出，鼓泡。 焦糖是一种胶态物质，等电点在pH3.03.9之间，随制造方法不同而异,焦糖化反应机理,一类是形成焦糖； 三阶段： 起泡后，蔗糖经水解和脱水，二聚合生成异蔗糖酐 二次起泡生成蔗糖酐 进一步脱水生成焦糖稀，继续加热形成焦糖素 另一类是裂解开成一些挥发性醛、酮类，进一步缩合、聚合形成深色物质,2C12H22O11 4H2O C24H36O18,3C12H22O11 8H2O C36H50O25,异蔗糖酐,蔗糖酐,焦糖稀,返回,三、抗坏血酸褐变作用,在果汁特别是柠檬汁的褐变中

7、起着重要作用； 抗坏血酸是酸性，有防治人体坏血病的功能，它是高度水溶性化合物，具有强还原性，很易氧化成脱氢抗坏血酸； 抗坏血酸易受温度、pH值、氧、酶、金属催化剂等因素影响而发生氧化降解,下一页，小结,食品的褐变是错综复杂的，褐变产物多种多样，三种非酶褐变产物并非相同，不止一种褐变产物起作用。 如抗坏血酸降解，它也是一种还原酮类，它也有直接参与聚合或直接与胺类缩合形成深色物质的可能,四、非酶褐变对食品质量的影响,五、非酶褐变的控制,1.降温 减缓所有的化学反应速度,因而在低温冷藏下,可延缓非酶褐变的进程 2.亚硫酸处理 羰基可与亚硫酸根生成加成物,此加成物与R-NH2反应的产物不能进一步生成薛夫碱,所以可用SO2或亚硫酸盐抑制羰氨反应褐变,3.改变pH值 美拉德反应一般来说在碱性条件下较易进行,所以降低pH可控制这类褐变 4.降低成品浓度 适当降低产品浓度有时可减慢褐变,如柠檬汁、葡萄汁比桔子汁易褐变,所以浓缩比为4:1,而桔子汁高达6:1 5.使用较不易发生褐变的糖 游离羰基的存在是发生美拉德反应的必要条件,6.生物化学方法 除糖:加入酵母发酵