脉动变色理论研究与试验分析(定稿)

工厂：乐百氏（武汉）食品饮料有限公司

（WHPlant）姓名：余胜龙（YuShenglong）职位：质量工程师（QA）脉动变色理论研究与试验分析TheoreticalandexperimentalanalysisofMizoneBrowning1.脉动变色的本质2.焦糖化反应简介3.脉动的成份与变色4.美拉德反应5.抗坏血酸的氧化6.多元酚的氧化缩合7.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

EssenceofBrowning2化学反应产生有色物质有色物质增加，颜色变深

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

SubstanceofBrowning3聚合物络合物含有某些金属离子的溶液变色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

ChemicalreactionsofBrowning酶的活性已被高温钝化2.1焦糖化反应简介

IntroofCaramelization定义：糖类尤其是单糖在没有氨基化合物存在的情况下，加热到熔点以上的高温（一般是140-170℃以上）时，因糖发生脱水与降解，会发生褐变反应，这种反应称为焦糖化反应，又称卡拉密尔作用(Caramelization)。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：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

IngredientsofMizone水、香精、冰醋酸、饮料用复合维生素白砂糖（主要成份：蔗糖，长时间高温作用水解为葡萄糖和果糖）果萄糖浆F55（主要成份：果糖、葡萄糖）无色苹果汁（主要营养成份：果糖、葡萄糖）饮料用酸度调节剂S15-1MZA（一水柠檬酸）饮料用酸度调节剂S16-1MZA（柠檬酸钠）维生素C（即：抗坏血酸）612345673.2导致脉动变色的反应

Interactive

chemicalreactionsofBrowning

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-lardReaction定义：由葡萄糖、果糖等还原性糖与氨基化合物（如游离氨基酸、肽、蛋白质、胺等化合物）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-lardReaction不含氨基化合物104.1美拉德反应

Mail-lardReaction不含氨基化合物5.1抗坏血酸简介

IntroofVitaminC11此结构为二烯醇结构，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

ofVitaminC12抗坏血酸氧化的两种途径反应类型反应条件产物主要影响因素有氧反应较高浓度的O2还原酮类（无色）O2浓度无氧反应O2降至某一浓度糠醛（聚合后呈色）贮存条件（光照、温度等）继续参与美拉德反应5.3抗坏血酸氧化的影响因素

InfluencingfactorsofVCOxidation13光的影响热的影响数据引用自《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

OxidationofPolyhydricphenol14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

Experimentalanalysis-Cooling

temperature1.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：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：见附表157.2试验结果分析-吸光度

Experimentalanalysis-Cooling

temperature161(30℃)2（32℃）3（37℃）4（42℃）5（82℃）检查周期吸光度检查周期吸光度检查周期吸光度检查周期吸光度检查周期吸光度当班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1.297吸光度（Absorbance）7.2试验结果分析-溶解氧

Experimentalanalysis-Cooling

temperature171(30℃)2（32℃）3（37℃）4（42℃）5（82℃）检查周期溶解氧检查周期溶解氧检查周期溶解氧检查周期溶解氧检查周期溶解氧当班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0.682个月0.672个月0.602个月0.612个月0.57溶解氧（O2）7.2试验结果分析-Vc含量

Experimentalanalysis-Cooling

temperature181(30℃)2（32℃）3（37℃）4（42℃）5（82℃）检查周期VC检查周期VC检查周期VC检查周期VC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427.412个月427.872个月425.442个月421.122个月421.94VitaminC7.2试验结果分析-变色图片

Experimentalanalysis-Cooling

temperature1930℃

32℃

37℃

42℃

82℃30℃

32℃

37℃

42℃

82℃30℃

32℃

37℃

42℃

82℃30℃

32℃

37℃

42℃

82℃30℃

32℃

37℃

42℃

82℃1Month2Months3Months4

Months6Months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

Experimentalanalysis-Quantityofreflux1.试验目的：验证灌装回流量对脉动变色的影响2.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：见附表208.2试验结果分析

Experimentalanalysis-Quantityofreflux2113%回流量检查周期检测日期吸光度VC5-HMF颜色当班12月12日0.048462.100.365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1.070365.141.579轻微变色8个月8月23日1.388339.262.185轻微变色20%回流量检查周期检测日期吸光度VC5-HMF颜色当班12月12日0.044468.240.370正常4个月4月12日0.201

正常5个月5月12日0.501

正常7个月7月17日1.063349.461.699轻微变色8个月8月23日1.389340.592.189轻微变色30%回流量检查周期检测日期吸光度VC5-HMF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

Experimentalanalysis-Quantityofreflux22吸光度（Absorbance）5-HMFVitaminC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

Experimentalanalysis-Thestorageenvironment1.试验目的：验证储存环境对脉动变色的影响2.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：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412.332.8200.7353个月379.313.3251.1544个月351.643.9031.484光照样室外、高温、光照2个月279.672.5510.9683个月143.354.1911.2264个月68.614.3051.2739.2试验结果分析

Experimentalanalysis-Thestorageenvironment242MonthsIndoorOutdoor3Months4MonthsIndoorOutdoorIndoorOutdoor未变色轻微变色严重变色！9.3试验结果分析

Experimentalanalysis-Thestorageenvironment25吸光度（Absorbance）5-HMFVitaminC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：高温、多光照的储存环境会加速脉动饮料中抗坏血酸的氧化速率，从而极大地加快脉动的变色10.1结论-变色机制

Conclusion1.多元酚类的氧化缩合：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：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）：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：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）：影响程度大。试验证明，持续多光