脉动变色理论研究与试验分析(定稿)

1、工厂：乐百氏（武汉）食品饮料有限公司 （WH Plant）姓名：余胜龙（Yu Shenglong）职位：质量工程师（QA）脉动变色理论研究与试验分析Theoretical and experimental analysis of Mizone Browning1.1.脉动脉动变色的本质变色的本质2.2.焦糖化反应简介焦糖化反应简介3.3.脉动的成份与变色脉动的成份与变色4 4. .美拉德反应美拉德反应5 5. .抗坏血酸的氧化抗坏血酸的氧化6 6. .多元酚的氧化缩合多元酚的氧化缩合7 7. .试验分析不同因素对脉动变色的影响试验分析不同因素对脉动变色的影响目录Catalog1.1变色的本质E

2、ssence of Browning2微观宏观电子 轨道跃迁 吸收光能反射吸收光的补光1.2引起变色的物质Substance of Browning3变色含有某些金属离子的溶液络合物聚合物分子量大电子轨道多更易跃迁更易显色共同特点：分子量大4褐变（Browning）酶促褐变非酶褐变焦糖化反应美拉德反应抗坏血酸的氧化分解多元酚的氧化缩合1.3导致变色（褐变）的反应Chemical reactions of Browning酶的活性已被高温钝化2.1焦糖化反应简介Intro of Caramelization定义：定义：糖类尤其是单糖在存在的情况下，因糖发生脱水与降解，会发生褐变反应，这种反应称为

3、焦糖化反应，又称卡拉密尔作用(Caramelization)。影响因素：影响因素：一般而言，焦糖化反应易发生在高温、碱性及高糖浓度情况下。在酸性条件下，由于加热作用使得糖分解形成furfural（糠醛）及HMF，它们会与饮料中的氨基继续反应，而参与美拉德反应后阶段的缩合反应形成类黑精色素。产物：产物：一类是糖的脱水产物，即焦糖或酱色（caramel)；另一类是裂解产物，即一些挥发性的醛、酮类物质，它们进一步缩合、聚合，最终形成深色物质53.1脉动的成份与变色反应Ingredients of Mizone水、香精、冰醋酸、饮料用复合维生素饮料用酸度调节剂S15-1MZA（一水柠檬酸）饮料用酸度调

4、节剂S16-1MZA（柠檬酸钠）63.2导致脉动变色的反应Interactive chemical reactions of Browning 抗坏血酸的氧化分解多元酚的氧化缩合美拉德反应784.1美拉德反应Mail-lard Reaction定义定义：由与引起的褐变反应称为美拉德反应，也称为羰氨反应（也就是糖类的羰基与氨基化合物的氨基的反应）。葡萄糖、果糖等还原性糖氨基 化合物美拉德反应94.1美拉德反应Mail-lard Reaction不含氨基化合物104.1美拉德反应Mail-lard Reaction不含氨基化合物5.1抗坏血酸简介Intro of Vitamin C11此结构为二烯

5、醇结构，此处的2个H原子极不稳定，易被氧化脱氢，生成脱氢抗坏血酸5.2抗坏血酸的氧化褐变Oxidation of Vitamin C12抗坏血酸氧化的两种途径继续参与美拉德反应5.3抗坏血酸氧化的影响因素Influencing factors of VC Oxidation13光的影响数据引用自维生素C对湿热和光的稳定性的的研究作者：天津医科大学 冯淑华 李薇 张彦文6.1多元酚的氧化缩合Oxidation of Polyhydric phenol14茶多酚被氧化变色7.1试验分析冷道出口温度对脉动变色的影响Experimental analysis - Cooling temperature

6、1. 试验目的试验目的：验证冷道出口温度对脉动变色的影响2. 试验方案试验方案：采用人工冷却的方式对灌装出口产品进行冷却，将恒温水浴锅温度分别控制在30、32、37、42四个梯度；以及一组不经过冷却的样品（即冷却温度82）。储存不同的时间后分别检测其吸光度、溶解氧以及Vc的含量，并观察其变色情况。3. 试验结果试验结果：见附表157.2试验结果分析-吸光度Experimental analysis - Cooling temperature161(30)2（32）3（37）4（42）5（82）检查周期检查周期吸光度吸光度检查周期检查周期吸光度吸光度检查周期检查周期吸光度吸光度检查周期检查周期吸

7、光度吸光度检查周期检查周期吸光度吸光度当班0.127 当班0.133 当班0.134当班0.135当班0.2262个月0.5582个月0.5732个月0.5952个月0.6062个月0.6554个月1.0144个月0.9884个月1.0994个月1.1344个月1.0926个月1.2216个月1.216个月1.2926个月1.3436个月1.2970.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 1.600 当班2个月4个月6个月3032374283吸光度（吸光度（Absorbance）7.2试验结果分析-溶解氧Experimental analy

8、sis - Cooling temperature171(30)2（32）3（37）4（42）5（82）检查周期检查周期溶解氧溶解氧检查周期检查周期溶解氧溶解氧检查周期检查周期溶解氧溶解氧检查周期检查周期溶解氧溶解氧检查周期检查周期溶解氧溶解氧当班0.70 当班0.88 当班0.90当班0.68当班0.751个月1个月1个月1个月1个月2个月0.68 2个月0.67 2个月0.602个月0.612个月0.570.400.500.600.700.800.901.00当班2个月3032374283溶解氧（溶解氧（O2）7.2试验结果分析-Vc含量Experimental analysis - Co

9、oling temperature181(30)2（32）3（37）4（42）5（82）检查周期检查周期VC检查周期检查周期VC检查周期检查周期VC检查周期检查周期VC检查周期检查周期VC当班444.84 当班461.85 当班461.84当班461.11当班453.472个月427.41 2个月427.87 2个月425.442个月421.122个月421.94400.00 410.00 420.00 430.00 440.00 450.00 460.00 470.00 当班2个月3032374283Vitamin C7.2试验结果分析-变色图片Experimental analysis -

10、 Cooling temperature1930 32 37 42 8230 32 37 42 8230 32 37 42 8230 32 37 42 8230 3 2 37 42 82不同冷却温度下的产品均未变色！8.1试验分析灌装回流量对脉动变色的影响Experimental analysis - Quantity of reflux1. 试验目的试验目的：验证灌装回流量对脉动变色的影响2. 试验方案试验方案：采用降低灌装速度的方式调整灌装回流量，分别在13%、20%、30%回流量下生产并取样，在不同的储存时间后分别检测其吸光度、Vc、5-HMF3. 试验结果试验结果：见附表208.2试验

11、结果分析Experimental analysis - Quantity of reflux2113%回流量回流量检查检查 周期周期检测日期检测日期 吸光度吸光度VC5-HMF颜色颜色当班12月12日 0.048 462.10 0.365 正常4个月4月12日0.208 正常5个月5月12日0.505 正常7个月7月17日1.070 365.141.579 轻微变色8个月8月23日1.388 339.262.185 轻微变色20%回流量回流量检查检查 周期周期检测日期检测日期 吸光度吸光度VC5-HMF颜色颜色当班12月12日0.044 468.24 0.370 正常4个月4月12日0.201

12、 正常5个月5月12日0.501 正常7个月7月17日1.063 349.461.699 轻微变色8个月8月23日1.389 340.592.189 轻微变色30%回流量回流量检查周期检查周期检测日期检测日期吸光度吸光度VC5-HMF颜色颜色当班12月12日0.047468.530.351正常4个月4月12日0.208正常5个月5月12日0.506正常7个月7月17日1.089374.431.805轻微变色8个月8月23日1.379339.462.224轻微变色8.2试验结果分析Experimental analysis - Quantity of reflux220.0000.2000.40

13、00.6000.8001.0001.2001.4001.600当班4个月5个月7个月8个月13%回流量20%回流量30%回流量吸光度（吸光度（Absorbance）0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 当班 7个月 8个月13%回流量20%回流量30%回流量5-HMF300.00320.00340.00360.00380.00400.00420.00440.00460.00480.00当班 7个月 8个月13%回流量20%回流量30%回流量Vitamin C不同回流量下的产品各参数变化几乎完全一致！9.1试验分析储存环境对脉动变色的影响Experimental

14、 analysis - The storage environment1. 试验目的试验目的：验证储存环境对脉动变色的影响2. 试验方案试验方案：将同一个批号的产品分别储存于不同的环境（一批储存于常温常湿的室内，一批储存于阳光暴晒的室外），储存不同的时间后（2个月、3个月、4个月）分别检测其Vc、5-HMF的含量及吸光度。3. 试验结果试验结果：见下表23样品信息储存环境存放时间VC(mg/L） 5-HMF(mg/kg） 吸光度（310nm）正常样 常温、常湿、室内2个月412.332.820 0.735 3个月379.313.325 1.154 4个月351.643.903 1.484 光照

15、样 室外、高温、光照2个月279.672.551 0.968 3个月143.354.191 1.226 4个月68.614.305 1.273 9.2试验结果分析Experimental analysis - The storage environment242 MonthsIndoorOutdoor3 Months4 MonthsOutdoorOutdoor未变色轻微变色9.3试验结果分析Experimental analysis - The storage environment250.6000.7000.8000.9001.0001.1001.2001.3001.4001.5001.60

16、02个月3个月4个月正常样光照样吸光度（吸光度（Absorbance）2.0002.5003.0003.5004.0004.5002个月3个月4个月正常样光照样5-HMF50.00100.00150.00200.00250.00300.00350.00400.00450.002个月3个月4个月正常样光照样Vitamin C从以上图表可明显看出：光照产品Vc含量随时间的降低速率比正常产品快得多，存放2个月时光照产品的Vc含量仅为正常产品的67.8%，存放3个月时仅为37.8%，存放4个月时仅为19.5%；由此可以判定：10.1结论-变色机制Conclusion1. 多元酚类的氧化缩合多元酚类的氧

17、化缩合：影响程度极轻微。脉动饮料中的苹果汁和香精中含有极微量的酚类物质。2. 美拉德反应美拉德反应：影响程度轻微。受脉动饮料中氨基化合物含量（一般小于0.02mg)的限制。还原性单糖（如葡萄糖和果糖）的分解作用受反应条件（需要较高温度）限制。3. Vc的氧化（无氧反应阶段）的氧化（无氧反应阶段）：影响程度较大。Vc含量丰富（600ml产品中约含有300mgVc）。反应条件简单，无氧分解生成糠醛，聚合后呈色。2610.2结论-影响因素Conclusion1. 贮存时间贮存时间：影响程度大。反应时间越长，产生的有色的反应物越多，从而脉动变色越来越严重。Vc的氧化时刻在发生，只能抑制，无法从根源上杜

18、绝，只要时间足够长，脉动一定会变色。2. 后期贮存环境（温度及光照量）后期贮存环境（温度及光照量）：影响程度大。试验证明，持续多光照及高温的贮存环境会加速Vc的氧化进程从而加速脉动的变色程度。另外，分析变色投诉样品，环境温度较高的南方变色投诉更多。3. 加工过程的温度加工过程的温度：影响程度较小。试验证明，不同的冷却温度及重复加热时间对脉动变色的影响较小。但仍要注意，过高的温度（超过临界温度）仍会加速美拉德反应的进程从而影响脉动变色。（原因：加工过程的高温作用时间短。）2710.2结论-影响因素Conclusion2898.2%1.3%0.4%2012年各投诉地点变色投诉产品数量分布年各投诉地点变色投诉产品数量分布广东山西北京11建议整改措施Corrective measures291. 仓储环境改善夏天高温环境下，可以考虑在仓库靠窗的位置安装遮阳帘等防晒隔热装置。安装数量适宜的换气扇11建议