板栗制品褐变发生原因及控制措施

板栗制品褐变发生的机理及控制措施板栗(CastameamollissimaBlume)是我国著名的“干果之王”，又称栗子，在全国各地均有栽培。板栗果肉营养丰富、香糯可口、风味独特，富含蛋白质、脂肪、碳水化合物、各种维生素A、B1、B2、C以及Ca、P、Fe、K等多种矿质元素，是一种较为理想的保健食品原料，，深受消费者喜爱，市场需求强劲。而板栗制品褐变是板栗加工中普遍存在的现象，是板栗加工中亟待解决的一大技术难点，为此探索板栗制品的褐变机理，找出适宜的控制措施具有重要意义。为此我们结合自己的实践和相关报道资料介绍了板栗褐变的主导因子和控制途径。1酶促褐变多酚氧化酶(Polyphenoloxidase,PPO)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)广泛存在于板栗果肉中。陶月良等口］研究发现：板栗的PPO、POD主要集中于板栗边果肉，而板栗的褐变也主要出现于板栗果肉的外表。许多研究已证实PPO、POD是引起水果、蔬菜发生酶促褐变的主要酶类，它与果蔬组织中的内源性多酚类物质如儿茶酚、单宁、花青素、酪氨酸、绿原酸等在果蔬细胞受到损伤的情况下(破坏了氧化还原偶联反应的平衡)，使得原来彼此隔离的酚类化合物和多酚氧化酶、过氧化物酶相互接触，在氧的参预下(由伤口进入)，酚类化合物就氧化形成醍类化合物，醍再聚合形成褐色素或黑色素，导致褐变现象的发生。如梨黑心病、石榴、荔枝［2］、香蕉［3］果皮组织的褐变，以及蘑菇、桃［4］加工品的褐变等。板栗果肉中单宁等物质在多酚氧化酶作用下氧化形成褐色以至黑色物质，严重影响了其外观质量。同时酪氨酸也可在甲酚酶、儿茶酚酶的共同作用下氧化形成3、4-二羟基苯丙氨酸，3、4-二醍基苯丙氨酸，再聚合为多巴色素，后者再发生自身聚合成黑色素，这也是引起褐变的一个因素。2非酶褐变美拉德反应(MaillardReaction)由于栗实中含有氨基化合物如胺、氨基酸、肽、蛋白质和羰基化合物糖类，因此在加工和贮藏过程中易产生美拉德反应，通过交联(斯特雷克尔降解、醛醇缩合)形成中间产物薛夫碱(Shiffbase)，再同氨基化合物进行醛基-氨基反应，产生引起食品非酶褐变的主要物质类黑精(Malanoidin)。美拉德反应十分复杂、反应历程、产物性质、结构等不仅受到氨基酸及糖的种类、性质影响，还受反应时间、温度、PH值、水分等影响，这为我们解决美拉德反应引起的非酶褐变提供了帮助，茅林春丘和王世锦⑹认为板栗的褐变主要由此因素引起，而陶月良等［1］以及唐茂芝等［口认为引起板栗褐变的原因主要是酶促褐变。我们认为板栗的褐变是酶促褐变(PPO、POD引起)和非酶促褐变(美拉德反应)共同作用的结果。金属离子引起的褐变研究发现FeSnCuPb等金属离子对果蔬褐变有促进作用。樊连福留］研究证实：栗果实与金属铁作用生成黑色的化合物，与锡长时间加热共煮时，能生成玫瑰色的化合物，与碱作用易于变黑，由于金属离子引起的褐变是外部因素造成，所以比较容易解决。3控制途径3.1酶促褐变的控制温度处理由于多酚氧化酶、过氧化物酶等所有酶类均是由蛋白质构成，较高的温度处理易使酶失活。在板栗加工中应注意防止处理温度过高（＞100°C）、处理时间过长造成的果肉脱落和破碎现象，以及制品汁液的混浊和淀粉值的析出，还有美拉德反应非酶褐变的加剧。采取适宜的方法可达到使酶失活，保持品质完好之目的。如郑国社等［9］采取分段升温一分段降温预煮法，陶月良等［1］采用沸水浴可使板栗边果肉的PPO、POD活性10s降到极低点，20s几乎为零。另外根据不同酶作用的最适温度，采取不同温度处理进行分段钝化，从而“跨越”酶作用的最适温度线，达到使酶失活的目的。均是行之有效的方法。酸处理林植芳等［io］认为柠檬酸可抑制酶活性。PH值越低，酶PPO、POD活性愈低，这同酶作用的最适PH值范围有关，如板栗的PPO最适PH为4.1〜5.24。同时柠檬酸、植酸、磷酸等还可作为一种螯合剂，对来自于自来水中的对果蔬褐变有促进作用的金属离子等有螯合作用，防止了金属离子引起的非酶褐变。亚硫酸盐类处理亚硫酸盐类如亚硫酸钠、偏二硫酸钠、焦亚硫酸钠以及亚硫酸氢钠等是一类常用保鲜剂，它可在极小浓度下，大大抑制酶活性从而在很大程度上抑制酶促褐变，SO2可与有机过氧化物中的氧化合，使其不生成过氧化氢，则过氧化物酶POD便失去氧化作用，同时SO2又能与单宁的酮基结合，使单宁不受氧化，使PPO、POD失去了作用底物，从而阻止了酶促褐变，另外亚硫酸氢盐产生的稀酸环境，使美拉德反应的羰氨缩合产物很易水解，从而也抑制了由美拉德反应引起的非酶褐变。但由于SO2具有人们不可知的危害性，探索天然抗褐变抑制剂取代亚硫酸盐类已成必然之势。天然褐变抑制剂处理如VC、D-异抗坏血酸钠、二硫苏糖醇（DTT）、L-半胱氨酸、谷胱甘肽以及一些蛋白质、肽、氨基酸等。不同来源的PPO它们的理化性质存在差异，同一种物理或化学处理敏感性就存在差异［ii］，应根据不同的对象选择不同的天然抑制剂。仲飞［12］研究发现：L-半胱氨酸可有效抑制苹果PPO的活性，陶月良等［i］研究认为：Vc和二硫苏糖醇对板栗果肉均有很好的抑制作用，但对POD抑制一段时间后有恢复活性的趋势，而对PPO抑制效果相当稳定，Vc及其衍生物可抑制醍类的生成，但只能起到暂时的作用（因为Vc易在微量金属离子催化下降解与氧很快地发生褐变反应，而L-半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等硫氢化合物能与PPO催化形成的醍类反应生成稳定的无色化合物，或与Cu2形成稳定的络合物，另外一些蛋白质、肽、氨基酸可直接抑制PPO催化氧化酚生成醍的反应，因此在板栗制品的褐变防止上探索天然物质取代亚硫酸盐完全具有可能，我们已在这方面开展了一些工作。3.2非酶褐变的控制美拉德反应的控制由于此反应同温度关系密切，研究发现每升高10C，美拉德反应速度增加3-5倍，反应时间愈长呈色越深，因此在板栗加工中应尽量避免高温长时处理，同时应尽量降低PH值环境，因为美拉德反应随PH值升高而加剧，如在碱性条件下，氨基酸呈阴离子状态，利于氨基反应。金属离子引起的褐变控制在加工处理过程中应尽量减少物料同铁铜等工具及碱类物质的接触机会，加工用水尽量用软水，另外加入金属离子螯合剂EDTA-2Na、柠檬酸、植酸、磷酸等。结语板栗制品的褐变是困扰板栗加工企业的一大技术难题，目前仍没有适宜的防止方法，探索其机理及有效控制途径意