荔枝褐变课件

1、褐变反应及在荔枝保鲜加工中的表现/一、本科知识复习褐变反应酶促褐变非酶促褐变美拉德反应焦糖化反应维生素C氧化/美拉德反应(1) 定义 胺、氨基酸、蛋白质与糖、醛、酮之间的这类反应统称为美拉德反应。/美拉德反应的机理大体上分为初始阶段中期阶段未期阶段/ HC=O HCOH OHCH HCOH HCOH CH2OH + RNH2 HC=NR HCOH OHCH HCOH HCOH CH2OH HC- NHR HCOH OHCH O HCOH HC CH2OH - H2O薛夫碱(schiff)环化葡基胺A、初始阶段 羰氨缩合 环化为N-葡萄糖基胺在稀酸条件下羰氨缩合产物易水解亚硫酸根可与醛形成加成化

2、合物，阻止葡糖胺形成。/C、未期阶段（参加的底物包括上几步所产生的所有醇、醛、糠醛、二羰基化合物、还原酮类等）/ NHR OCHO O CH2OH CH3 O O CH3 O COH COH氨基醛氨基酮二乙酰乙酸乙醛丙酮醛二氧化碳氨基等黑色素H NRNHRO NHR O/酶促褐变Enzymic Browning1定义和意义 酶促褐变当果蔬受到损伤时，组织和氧接触，由酶催化造成变色的作用。 意义: 利: 不利:茶叶、可可豆影响食品色泽和风味。/2.机理什么酶？什么底物？什么产物？此酶的特性？反应机理小结： 多酚氧化酶酚类物质氧化成醌再聚合成褐色物。需氧，高热酸性可抑活。/酶促反应过程简单来说就是

3、催化酚类物质形成醌及其聚合物的结果。 酚类化合物 醌类化合物 聚合作用 （酚酶、氧） 黑色素多酚氧化酶/二、 荔枝在保鲜和加工中的颜色变化及其机理 / 近年广东省荔枝种植面积已达540万亩，产量90多万吨占全国的2/3。由于荔枝产量剧增，鲜销饱和而加工相对滞后，荔枝加工的需求空前迫切。在荔枝贮藏加工过程中，果皮褐变是最突出的问题，荔枝果皮褐变之快，在其他开篇语水果之中极为罕见。常温下，荔枝采后24 h内开始褐变。 /国内外对此进行了大量研究，主要的内容包括荔枝果皮褐变机理与防褐技术。 荔枝果皮褐变是多个反应的综合结果。引起果皮褐变的因素也是多个。 由此得研究出了多个控制荔枝果皮褐变的措施。/

4、荔枝果皮褐变现象及相应的成分变化/1. 酶促褐变与荔枝褐变1.1实验一酸处理对采后荔枝果皮色泽与生理活性的影响1.2实验二低温处理对荔枝果皮色泽的影响1.3 PPO特性1.4酶促褐变实验讨论/一、酸处理对果色的影响（冷藏条件）果皮色度的测定采用色差计测定果皮的颜色。记录 L、a、b 值表示果实颜色，其中 L表示亮度，范围从黑 0 到白 100；a值的正值表示色泽红 / 紫，负值表示浅蓝/ 绿；b 的正值表示黄，负值表示蓝。c值表示色度，=SQRT（a2b2）。1.1实验一/ 对a值的影响（a 值越大代表颜色越鲜红）随贮藏时间延长，果实的a值下降，果皮褪色。4%酸处理果实红色立即变得更鲜艳，a值

5、增大。35d 时a值比对照高45.2。说明 4酸处理延缓了果皮褪色速度。 2酸处理 14d时， a 值明显低于对照( p 0.05)，果皮开始褪色， 35d时 a值进一步下降，果皮已经完全变褐，说明酸处理不够，会加速果实褐变。 /荔枝经4 酸处理后可使代表果皮亮度的L 值立即增大4.48。在冷藏过程中，对照果实的L值呈明显下降趋势，而酸处理可使果实L 值维持在较高水平上。4 酸处理使果皮的色度值C 显著增大。在冷藏过程中，对照果实与2 处理果实的C值持续下降，果皮呈现褐色，而 4 酸处理的果实在35d 时c 值比对照高56.3。 对L、C值的影响/二、酸处理对果皮 pH 值的影响 新鲜果皮的p

6、H 为4.45，随着浸酸（浓度为4）时间延长，果皮 pH值不断降低。4 酸处理2min 时，果皮的pH 值下降到 2.97。在 0下冷藏过程中，果实的 pH值逐渐升高，35d 时果皮pH 值升高到 3.26。对照果皮pH 值28d时增加到的4.80。/酸处理明显抑制了荔枝果实 PPO 酶活性。2 与 酸处理果实的酶活性分别是对照的47 和 2；4 酸浸果后再用清水漂洗，果实的酶活性也只有 17。在冷藏过程中，随着时间的延长，对照果实PPO 活性逐步升高，果皮逐渐褐变；但三、酸处理对荔枝果皮有关酶活性的影响酸处理的果实PPO 酶活性一直处于较低水平，4 酸处理果实在 14、35 时分别只有对照的

7、 49、18。/果实只有对照的 1/3左右。4HCL 处理后清水冲洗的果实POD活性在第14 时较高，是对照的 88。 酸处理也抑制荔枝果皮的 POD 活性。2 酸、4 酸、4 酸 WD 处理使果实POD酶活性分别下降了 29、71、72。冷藏过程中酸处理果实的POD 酶活性始终低于对照，特别是在第35，酸处理的/四、pH影响讨论采收时，荔枝果皮pH 一般在35 之间，贮藏过程中，果皮 pH 值逐渐升高至57。酶促褐变环境由不合适变为合适。PPO的最适反应pH 为 6.8；POD 最适反应pH 约为 6.5。当酸处理降低荔枝果皮 pH 值时，PPO、POD 酶活性立即被明显抑制。在果实冷藏过程

8、中，这 2 种酶的活性仍然处于较低水平。PPO与褐变程度的高度相关性说明荔枝存在酶促褐变。/荔枝果皮之中存在过氧化物酶POD，它是否也参与了催化褐变的反应，有待于进一步考察。有人认为POD活性变化可能是褐变的早期标志，可能参与催化酚类物质的氧化，使果皮褐变。同时催化谷胱甘肽、抗坏血酸的氧化，减少了内源的活性氧化清除剂。/从PPO酶活性看,低温下酶活性下降,但出库后PPO活性比出库前有所上升,所以说明酶活性与温度有关,低温能抑制酶活性。1.2实验二/霜疫霉病，-1处理的果实仍然保持红色，没有病害发生。在低温条件下PPO与褐变的相关性说明荔枝果皮褐变与酶促褐变相关。不同荔枝品种果实的结冰点不同，变

9、化范围为-2.14-2.87。 3下贮藏 35 d时，75.0%的果实出现褐斑，8.3%的果实发生/1.3PPO特性：3-甲基儿茶酚为最佳底物。/米氏方程曲线由图中直线斜率纵轴截距可求出 Km=2.209x10-2mol/L/1.4酶促褐变实验讨论两个实验都表明，PPO活性与果皮褐变程度成正相关关系，说明荔枝褐变存在酶促褐变。但酶促褐变观点仍然不能很好地解释以下问题：如通过柱层析从荔枝果皮中分离出6 种含酚羟基的物质，只有1 种可被PPO 催化氧化。荔枝果皮大量存在的红色色素即花色素苷,虽然是酚类物质，但不能直接被荔枝果皮的PPO 所催化氧化。/2花色素苷的降解和变色花色素苷在贮藏过程中可能降

10、解及变色。花色素苷是一类水溶性酚类植物色素，存在于细胞液泡中，荔枝果皮的花色素苷主要是矢车菊素 芸香二糖苷，有一个特征性很强的三环结构，环上有一个或多个酚羟基，影响花色素苷降解及变色的主要因素有温度、pH值、氧化还原物、金属离子、辅色素、酶等。/2.1花色素苷的降解实验一荔枝褐变过程中花色素苷含量与褐变指数的相关性实验二荔枝果皮花色素苷酶的存在实验三酸处理对花色素苷及其酶的影响实验四温度处理对花色素苷及其酶的影响实验五氧化还原物质对荔枝果皮花色素苷稳定性的影响2.2花色素苷的变色实验六酸处理对采后荔枝果皮色泽与生理活性的影响/2.1实验一荔枝褐变过程中花色素苷含量与褐变指数的相关性褐变指数和花

11、色素苷呈显著负相关性。可见花色素苷的降解参与了荔枝的褐变过程。/2.1实验二荔枝果皮花色素苷酶的存在 荔枝果皮存在高活性的花色素苷酶，而在其它同样富含花色素苷的水果中，如红苹果、红葡萄、草莓和杨莓等则不能检测到花色素苷酶活性 。耐藏的不易褐变的荔枝品种如桂味、兰竹等含有较低活性的花色素苷酶，而易于褐变的荔枝品种如糯米糍等则含有较高活性的花色素苷酶。/荔枝采后花色素苷酶活性变化 在荔枝采后果皮褐变过程中，荔枝果皮花色素苷酶活性一直维持在较高水平，并随着褐变指数的升高有上升的趋势。现推测,花色素苷的糖组分可成为PPO与花色素苷结合的立体障碍，使得PPO对花色素苷不起作用。荔枝果皮内存在的水解花色素

12、苷糖苷键的系统，当花色素苷的糖组分去掉以后,剩下的花色素部分对PPO、 POD 的亲和力大大提高。导致褐变的发生。 /4%HCl处理明显抑制了冷藏果实花色素苷酶活性，14d时酶活性只有对照的36%，但2%HCl处理使果实的酶活性在14d时维持较高的水平，导致果皮迅速退色、褐变。2.1实验三酸处理对花色素苷及其酶的影响/不同pH对花色素苷保存率的影响pH1.47缓冲溶液下降解最慢，颜色能长期保持红色。随pH升高花色素降解加快，在pH7.01时迅速降解，11天后含量降解为0。/温度对花色素苷的降解作用也很显著，在25 -30下，花色素苷能够很快降解(半衰期12. 1天)，随着温度的进一步升高，花色

13、素苷的半衰期也大幅下降，到60时，半衰期降至0.42天，这与采摘前后环境的温度也基本吻合。低温能够很好的抑制花色素苷的降解，但试验证明-7 -9的低温会使花色素苷在24 h内发生不可逆降解。2.1实验四温度处理对花色素苷及其酶的影响/ 氧化剂可显著地促进荔枝果皮花色素苷的降解，当pH值升高时，这种作用更为明显，还原剂不能抵消氧化剂的破坏作用，反而促进花色素苷的降解。试验表明，Na2S207可提高花色素苷的稳定性，形成花色素苷的S032的复合物。AsA抗坏血酸；DTT二硫苏糖醇；Cys半胱氨酸2.1实验五/酸溶液处理荔枝果实，可使果皮的pH值立即降低，果实呈现鲜艳的红色，但花色素苷含量并不增加。

14、因此，认为荔枝果皮颜色变化主要依赖于pH值，而与花色素苷含量无关。2.2实验六/在溶液介质中，花色苷会随pH有几种结构的变换。对于一个给定的pH值，在花色苷的4种结构之间存在着平衡：蓝色的醌式（脱水）碱(A)、红色的花钅羊正离子(AH+)、无色的甲醇假碱（B）和查尔酮（C）（图3）。花色苷在pH值很低时，其溶液呈现最强的红色。随着pH值的增大，花色苷的颜色将褪至无色，最后在高pH值时变成紫色或蓝色。但是，具有两个或两个以上酰基的花色苷在整个pH范围内都表现出了相当好的颜色稳定性。另外，酰化部分的性质对花色苷的稳定性也有影响 /在pH值为4.69时向缓冲液中加入酸液，花色素苷能恢复红色，但更高的

15、pH值(7.01)下，不能恢复。保持花色素苷最稳定的pH值在3.5左右。花色素苷在pH1.03.0 下呈深红色， pH5.0下几乎褪为无色，加酸可恢复红色，其颜色变化依赖于介质的pH值。 pH花色素苷颜色1.47鲜红 棕红3.30棕黄4.69棕色7.01黑褐色/3.失水对荔枝褐变的影响 荔枝果实采后常温无包装贮放12- 24h即出现褐变症状。一方面，由于荔枝果皮与果肉在结构上完全分离，两者之间无输导组织相连，当果皮失水后，果肉中的水分未能给予有效补充，当果皮失水率达到果皮含水量的50%左右时即出现褐变症状， / 另一方面，荔枝果皮结构角质层较薄，海绵组织疏松，外果皮和中果皮之间的细胞含有褐变物

16、质，容易失水诱发褐变。陈文军等用电镜观察也证实，荔枝果皮失水时，果皮褐变首先从果皮龟裂片突起部位开始，然后随着褐变程度增加，栅状组织细胞萎缩，细胞相互挤压变形破裂。褐变严重时，细胞超微结构完全破坏。/ 综上所述，荔枝果皮褐变是一个复杂的过程，在此过程中，存在花色素苷降解变色和酶促两个过程。在荔枝贮藏过程中，由于果皮的脱水作用使pH值上升，导致花色素苷变色或降解，前者是可逆的，在酸作用下可恢复红色，而降解作用是不可逆的，降解的产物可能被PPO进一步催化氧化。由于荔枝果皮中同时存在着较多的酚类物质，这些物质也直接或间接的参加了褐变反应，尤其是在荔枝贮藏的后期，主要以酶促褐变为主。POD也参加了此过

17、程；荔枝皮的失水是重要褐变诱因；果实中乙烯含量的提高也是褐变的诱导因素。/4.1贮运保鲜过程中的护色 4.1.1化学处理：加膜、调pH、熏硫、加钙、4.1.2物理处理：低温、辐照、气调、防失水4.1.3基因工程4.荔枝护色/4.1.1 化学保鲜 基本原理是药品作用于荔枝,起到防腐、杀菌作用。有的则能在荔枝表面迅速形成一层不可见的透明膜,有效封闭果实气孔,从而降低呼吸强度,延缓果实衰老。如荔枝采用采用52苯来特溶液（0.05）浸2分钟后，于20 储藏13天败坏率仅1.3，且仅有少量褐变和腐烂。/涂膜保鲜 高分子生物膜包装能够有效的降低荔枝果皮的多酚氧化酶的活性,低温能抑制微生物的繁殖. （本例中

18、该保鲜剂属自行配制，主要成分：山梨酸钾、苯钾酸钠、柠檬酸和抗菌剂、酶抑制剂、有机溶剂等；27-35） /包装裸置与包装对保鲜效果的影响：包装能明显降低失重率和减缓褐变（PE聚乙烯）；测定温度：323。/降低温度及pH值 温度变化和pH值升高使得花色素苷降解，因此对荔枝进行低温冷链及低酸处理也可有效的护色。 低温: 1-5下低温贮藏保鲜期约30 d , 果实外观新鲜,色泽鲜红 低酸：使用pH=2的酸浸泡时，荔枝同样保持红色/硫处理 如熏硫和亚硫酸盐处理可以有效抑制PPO活性并与花色素苷形成稳定的复合物，并在一定程度上抑制病原微生物.其中熏硫保鲜最长可达一个月. SO2熏蒸后再用酸浸复色工艺。因为

19、SO2熏蒸后荔枝由红色变为黄白色，经过酸浸，荔枝又恢复原来的红色。复色机理：经硫处理的荔枝果皮渗透性增加，有利于酸的进入，与花色素苷作用，使荔枝果皮持久保持红色. 但经荔枝硫熏后再酸复色的过程，处理不当易使果肉出现异味、硫含量超标以及果皮颜色失真(SO2 ，GB760-1996， 30ppm)。 / 本例中空气中SO2浓度0.6，且熏硫后失水率与对照样未腐烂前相近。但是其褐变问题要通过其他保鲜方法解决：如再适当降低温度至3左右。/荔枝应用多菌灵热水处理可减轻腐烂。随着温度升高,效果更好。NaHCO3保鲜剂对荔枝防腐效果很好,在冷藏初期对果皮有一定的护色效果。这降低了荔枝因果实霉变而果皮褐变。/

20、 /4.1.2 物理保鲜低温保鲜 依靠低温的作用,抑制微生物的繁殖和多酚氧化酶活性,并减缓果实的呼吸作用。 3.1 低温保鲜 荔枝于1-5下低温贮藏保鲜期约30 d ,好果率高于85%,果实外观新鲜,风味正常,但其出库后在常温下货架寿命比未经冷藏的鲜果短得多. 3.2 速冻保鲜 速冻过程温度一般在- 23 .荔枝速冻贮藏保鲜期可达1 年,但解冻后,果壳更易褐变, 风味也差,裂果率高。/气调保鲜改变贮藏库的气体成分,在特定的相对低温下,适当降低O2 含量和提高CO2 含量(C(CO2)8%), 抑制荔枝果实呼吸作用并降低酶的活性, 以便达到贮藏保鲜效果。1. 有结果表明，糯米糍果实在1-3条件下

21、贮藏，以O2和CO2的气体比例各5，30天后好果率达91. 2. 采用充气包装在 3下60天仍然保持良好的外观和内在品质。/应用聚丙烯包装密封的保鲜效果明显好于低密度聚乙烯,这与聚丙烯较少的透气性有关，密封包封可减少氧气、保持水分，防止荔枝果皮因酶促褐变、果皮失水、花青素变色而褐变。/ /4.1.2.物理保鲜 主要是包装结合低温 。 高分子生物膜包装能够有效的降低荔枝果皮的多酚氧化酶的活性,低温能抑制微生物的繁殖. /保鲜现状 国内贮藏保鲜的研究很多仍处在试验阶段,均未取得重大突破保鲜展望1.荔枝低温保鲜和速冻保鲜是迄今确认最有 效的控制质量的方法，但是冷储保鲜需要形成冷链。2.荔枝保鲜在低温

22、、气调、化学及生物膜包装结合起来时，效果较佳。/4.2荔枝干果皮护色 荔枝在剥壳去核后,果肉组织受到一定程度的破坏,并且果肉直接暴露在空气中。果肉中的多酚类物质,在多酚氧化酶的作用下,氧化褐变成黄褐色物质,使加工的产品呈现黄褐色,直接影响产品的外观。在生产中抑制酶促氧化褐变的方法有热处理法、酸处理法、二氧化硫处理法、隔绝氧气法等。/ 热处理法会严重影响荔枝的风味及使组织软化;二氧化硫熏蒸处理,虽然产品的色泽较白,但会引起SO2残留,影响了产品的出口;隔绝氧气法在生产过程中应用难度大。 因此, 酸处理法抑制酶促褐变较为理想。该法的机理是由于酚酶的最适pH值在67之间, pH值低于3. 0时已明显地无活性(见表2),通过降低荔枝果肉的pH值就可以控制酚酶的活性。柠檬酸有螯合酚酶的Cu辅基的作用,抗坏血酸有抗氧化的作用。/ 对荔枝干色泽影响程度为ABCD 最佳方案为A3B2C3D2/五种护色剂的作用都高度显著。因素的主次顺序为ECBDA,