食品颜色与褐变作用（厚义书苑）

1、本章教学目的与要求本章教学目的与要求1、了解非酶褐变与酶促褐变的、了解非酶褐变与酶促褐变的概念与分类；概念与分类；2、了解非酶褐变与酶促褐变的、了解非酶褐变与酶促褐变的历程及其对食品品质影响；历程及其对食品品质影响；3、掌握非酶褐变与酶促褐变的、掌握非酶褐变与酶促褐变的控制方法与措施；控制方法与措施；1优制课程 褐变是食品加工和贮藏过程中发生的常见现象，褐变是食品加工和贮藏过程中发生的常见现象，有的褐变能提高食品的品质与风味，如面包、糕点和有的褐变能提高食品的品质与风味，如面包、糕点和咖啡加工过程中发生的褐变，有的能降低食品的品质咖啡加工过程中发生的褐变，有的能降低食品的品质与风味，如蔬菜与水

2、果加工贮藏过程中发生的褐变与风味，如蔬菜与水果加工贮藏过程中发生的褐变。 9.1 9.1 褐变的分类褐变的分类 非酶褐变非酶褐变： （1 1） 羰氨反应引起的褐变； （2）焦糖化引起的褐变 （3）抗坏血酸氧化引起的褐变 酶促褐变酶促褐变： 2优制课程 9.2 9.2 非酶褐变非酶褐变 9.2.1 9.2.1 羰氨反应羰氨反应 19211921年，年， 法国化学家法国化学家Mailard Mailard 发现葡萄糖与甘氨发现葡萄糖与甘氨酸溶液共热即产生褐色色素，并称此色素为类黑精。以酸溶液共热即产生褐色色素，并称此色素为类黑精。以后人们就将胺、氨基酸、蛋白质与糖、醛、酮之间的反后人们就将胺、氨基

3、酸、蛋白质与糖、醛、酮之间的反应统称为应统称为MailardMailard反应或羰氨反应。反应或羰氨反应。 9.2.2 9.2.2 焦糖化褐变（焦糖化褐变（CaramellizationCaramellization） 糖类在没有氨基化合物存在的情况下，当加热至糖类在没有氨基化合物存在的情况下，当加热至其熔点以上时，糖通过脱水形成酱色物质，或通过裂解其熔点以上时，糖通过脱水形成酱色物质，或通过裂解形成一些挥发性醛、酮类物质后，进一步缩合、聚合形形成一些挥发性醛、酮类物质后，进一步缩合、聚合形成粘稠状的黑褐色物质的反应称为焦糖化反应。成粘稠状的黑褐色物质的反应称为焦糖化反应。 3优制课程 9.2

4、.3 9.2.3 抗坏血酸褐变作用抗坏血酸褐变作用 抗坏血酸褐变是果汁在贮藏过程中变色的主要原抗坏血酸褐变是果汁在贮藏过程中变色的主要原因。其实质在于其形成的酮、醛等物质和氨基化合物因。其实质在于其形成的酮、醛等物质和氨基化合物反应后进一步缩合、聚合形成的褐色物质。反应后进一步缩合、聚合形成的褐色物质。 4优制课程 影响抗坏血酸氧化褐变的因素影响抗坏血酸氧化褐变的因素： 抗坏血酸浓度、抗坏血酸浓度、pHpH、金属离子、抗坏血酸氧化酶等。就、金属离子、抗坏血酸氧化酶等。就pHpH来说，在中性或碱性条件下，其褐变速度大大加快。来说，在中性或碱性条件下，其褐变速度大大加快。 9.3 9.3 非酶褐变

5、对食品质量的影响非酶褐变对食品质量的影响 （1) 1) 营养价值丢失。营养价值丢失。 （2)2) 风味丧失。风味丧失。 （3)3) 对罐装食品的保藏产生不良的影响。对罐装食品的保藏产生不良的影响。 非酶褐变过程中会产生二氧化碳，所以罐装非酶褐变过程中会产生二氧化碳，所以罐装 食品食品贮藏过程中会出现贮藏过程中会出现“膨听膨听”现象；现象； 当然，非酶褐变也可能给食品品质带来一些有效的当然，非酶褐变也可能给食品品质带来一些有效的作用如产生的醛、酮等物质会增加食品的抗氧化能力作用如产生的醛、酮等物质会增加食品的抗氧化能力。 5优制课程 9.4 9.4 非酶褐变的控制非酶褐变的控制 （1 1）降温与

6、控氧）降温与控氧 褐变的温度系数为褐变的温度系数为3-53-5，3030以上褐变快，以上褐变快，20 20 以下褐以下褐变较慢，当温度达到变较慢，当温度达到80 80 或以上时，氧气对其影响不大，当或以上时，氧气对其影响不大，当温度为室温条件下，则氧气可大大加非酶褐变作用。所以容易温度为室温条件下，则氧气可大大加非酶褐变作用。所以容易褐变的食品采用真空包装、低温贮藏则可较好地防止其褐变。褐变的食品采用真空包装、低温贮藏则可较好地防止其褐变。 （2 2） 控制水分含量控制水分含量 水分在水分在10%-15%10%-15%时最易发生褐变，完全干燥后，则褐变时最易发生褐变，完全干燥后，则褐变速率大大

7、下降。所以容易褐变的固体食品将水控制在速率大大下降。所以容易褐变的固体食品将水控制在3%3%以下，以下，可很好地抑制其褐变。不过干制的猪肉制品虽然水分低，但由可很好地抑制其褐变。不过干制的猪肉制品虽然水分低，但由于油脂氧化加速，则其褐变也非常速迅。于油脂氧化加速，则其褐变也非常速迅。 液体食品通过降低其浓度，则可较好地防止褐变。液体食品通过降低其浓度，则可较好地防止褐变。6优制课程 (3) 3) 改变改变pHpH值值 羰氨反应是可逆的，在稀酸条件下，羰氨缩合产物很易水羰氨反应是可逆的，在稀酸条件下，羰氨缩合产物很易水解。所以降低解。所以降低pHpH值是控制褐变的有效方法之一。比如蛋白粉在值是控

8、制褐变的有效方法之一。比如蛋白粉在脱水干燥前先加酸降低脱水干燥前先加酸降低pHpH值，在复水时加值，在复水时加NaNa2 2COCO3 3 恢复恢复pHpH值值就是为了有效控制非酶褐变作用。就是为了有效控制非酶褐变作用。 另外，在酸性条件下，维生素另外，在酸性条件下，维生素C C的自动氧化速度较慢，且可的自动氧化速度较慢，且可逆。逆。 (4) 4) 使用较不易发生褐变的食品原料使用较不易发生褐变的食品原料 羰氨反应的速度与糖及氨基酸的结构有关。对于糖来说，羰氨反应的速度与糖及氨基酸的结构有关。对于糖来说，双糖的褐变速度小于单糖，单糖中六碳糖的褐变速度小于五碳双糖的褐变速度小于单糖，单糖中六碳糖

9、的褐变速度小于五碳糖。糖。 在所有羰基化合物中，以在所有羰基化合物中，以-已烯醛褐变最快，其次是已烯醛褐变最快，其次是-双羰基化合物，酮褐变速度最慢。双羰基化合物，酮褐变速度最慢。 7优制课程 对于氨基化合物来说，褐变速度为：于氨基化合物来说，褐变速度为：蛋白质蛋白质肽肽胺类胺类氨基酸氨基酸。在氨基酸中。在氨基酸中, , 碱性氨基酸褐变速度较快，碱性氨基酸褐变速度较快，-位或在末位或在末端者，比端者，比-位上较易褐变，所以赖氨酸褐变损失率最高。位上较易褐变，所以赖氨酸褐变损失率最高。 由于脂类氧化和热解可产生不饱和醛、酮及二羰基化合物，由于脂类氧化和热解可产生不饱和醛、酮及二羰基化合物，因此，

10、不饱和度高、易氧化的脂类亦易与氨基化合物发生褐变因此，不饱和度高、易氧化的脂类亦易与氨基化合物发生褐变反应。反应。 (5 5） 亚硫酸处理亚硫酸处理 羰基可以和亚硫酸根形成加成化合物，其加成物能与氨基羰基可以和亚硫酸根形成加成化合物，其加成物能与氨基酸化合物缩合，但缩合产物不能再进一步生成酸化合物缩合，但缩合产物不能再进一步生成SchiffSchiff碱和碱和N-N-葡萄葡萄糖基胺，因此，可用糖基胺，因此，可用SOSO2 2和亚硫酸盐来抑制羰氨反应。和亚硫酸盐来抑制羰氨反应。8优制课程 (6 6）钙离子处理）钙离子处理 钙离子可同氨基酸结合成为不溶性化合物，因此，钙离子可同氨基酸结合成为不溶性

11、化合物，因此，钙离子具有控制褐变作用。有些食品加工中，当使用钙离子具有控制褐变作用。有些食品加工中，当使用SOSO2 2不能有效地控制褐变时，配合使用不能有效地控制褐变时，配合使用CaClCaCl2 2则可很好地则可很好地控制褐变作用，如马铃薯的加工中。控制褐变作用，如马铃薯的加工中。 (7 7）生物化学方法）生物化学方法 当食品中糖含量低时，可用发酵法将糖除去。如蛋当食品中糖含量低时，可用发酵法将糖除去。如蛋粉和脱水肉末的生产中就是采用这种方法。粉和脱水肉末的生产中就是采用这种方法。 使用酶制剂如葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶结合可除使用酶制剂如葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶结合可除去食品中微量的葡萄糖

12、与氧。去食品中微量的葡萄糖与氧。9优制课程 9.5 9.5 酶促褐变酶促褐变 9.5.1 9.5.1 酶促褐变的概念酶促褐变的概念 食品中的食品中的酚类物质和抗坏血酸酚类物质和抗坏血酸等物质在等物质在有氧有氧的条的条件下，被件下，被酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶和过氧化物酶酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶和过氧化物酶等作等作用下生成褐色物质的作用称为酶促褐变。用下生成褐色物质的作用称为酶促褐变。 一般当较浅颜色的水果和蔬菜如苹果、香蕉、土豆一般当较浅颜色的水果和蔬菜如苹果、香蕉、土豆等受到机械损伤，或受冻受热时造成酶与底物大量接触等受到机械损伤，或受冻受热时造成酶与底物大量接触后则易发生酶促褐变。后则易发生

13、酶促褐变。 9.5.2 9.5.2 酶促反应的历程酶促反应的历程 (1 (1）多酚类被多酚氧化酶氧化的历程）多酚类被多酚氧化酶氧化的历程10优制课程11优制课程 不同蔬菜水果其褐变的底物不同。马铃薯褐变的不同蔬菜水果其褐变的底物不同。马铃薯褐变的最适底物是酪氨酸；有些水果如桃、苹果等褐变的底物最适底物是酪氨酸；有些水果如桃、苹果等褐变的底物不是酪氨酸，而是绿原酸；香蕉褐变的底物是不是酪氨酸，而是绿原酸；香蕉褐变的底物是3,4-3,4-二羟二羟基苯基乙胺；有些水果的阿魏酸和咖啡酸；茶叶中褐变基苯基乙胺；有些水果的阿魏酸和咖啡酸；茶叶中褐变的底物是儿茶素。的底物是儿茶素。 12优制课程 (2(2）

14、抗坏血酸氧化酶与过氧化物酶引起的褐）抗坏血酸氧化酶与过氧化物酶引起的褐变变 两种酶在有氧条件下均可催化抗坏血酸两种酶在有氧条件下均可催化抗坏血酸氧化，其历程同非酶氧化历程。氧化，其历程同非酶氧化历程。 过氧化物酶也可催化酚类化合物的氧化。过氧化物酶也可催化酚类化合物的氧化。 13优制课程 9.5.3 9.5.3 酶促褐变的控制酶促褐变的控制 要进行酶促褐变必须具备三个条件：要进行酶促褐变必须具备三个条件：多酶类物质多酶类物质（决定因（决定因素）；素）；酚酶酚酶（活性强弱似乎无明显影响）（活性强弱似乎无明显影响）和氧和氧。 因此，控制酶促反应的方式因此，控制酶促反应的方式一是除去基质多酚类一是除

15、去基质多酚类，这不仅困难，这不仅困难，而且不现实。而且不现实。二是抑制多酚酶活性二是抑制多酚酶活性；三是驱除氧气三是驱除氧气。生产上通。生产上通常采用各种措施来控制后两个因素来防止酶促褐变。常采用各种措施来控制后两个因素来防止酶促褐变。 (1 (1）热处理）热处理 热烫、巴氏消毒和微波等处理都属于这一类方法。但值得热烫、巴氏消毒和微波等处理都属于这一类方法。但值得注意的是：酶一定要充分钝化，否则会使其褐变更快。注意的是：酶一定要充分钝化，否则会使其褐变更快。90-9590-95加热加热7s7s可使大部分氧化酶类失活。可使大部分氧化酶类失活。14优制课程 (2) 2) 酸处理酸处理 多数酚酶的最

16、适多数酚酶的最适pHpH在在6-76-7之间，之间，pH3pH3以下可使其以下可使其几乎完全失活。采用柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸以几乎完全失活。采用柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸以及其他有机酸混合液降低及其他有机酸混合液降低p p可以很好地抑制酶促褐可以很好地抑制酶促褐变。生产上通常以变。生产上通常以0.5%0.5%柠檬酸柠檬酸0.3%0.3%抗坏血酸混合抗坏血酸混合后使用，效果好。后使用，效果好。 抗坏血酸不仅能使酚氧化形成的醌还原为酚，抗坏血酸不仅能使酚氧化形成的醌还原为酚，另外，抗坏血酸可以使酚酶失活，抗坏血酸被氧化另外，抗坏血酸可以使酚酶失活，抗坏血酸被氧化的同时，消耗掉氧。的同时，消耗掉氧。

17、 在果汁中，抗坏血酸在酶的作用下能消耗掉溶在果汁中，抗坏血酸在酶的作用下能消耗掉溶解氧，从而具有抗氧化的作用。解氧，从而具有抗氧化的作用。 15优制课程(3) (3) 二氧化硫及亚硫酸钠处理二氧化硫及亚硫酸钠处理 SOSO2 2及亚硫酸盐是酚酶的强抑制剂，广泛及亚硫酸盐是酚酶的强抑制剂，广泛应用于食品工业，如蘑菇、马铃薯、苹果等加应用于食品工业，如蘑菇、马铃薯、苹果等加工过程中的护色剂。工过程中的护色剂。SOSO2 2规定用量为小于规定用量为小于300ppm300ppm，成品中最大残留量小于，成品中最大残留量小于20mg/kg20mg/kg。16优制课程 (4) 4) 驱氧法驱氧法 根据水、糖液和盐液中溶解氧小于空气中氧的浓根据水、糖液和盐液中溶解氧小于空气中氧的浓度，常将去皮切开的蔬菜和水果放在这些液体中