华南理工大学生物化学课件 第22章 褐 变 作用.ppt

第二十二章 褐 变 作 用,主要内容,第一节 概述 第二节 非酶褐变 第三节 酶促褐变,第一节 概述,食品在加工、贮藏过程中颜色发生变化而趋向加深的现象称为褐变 褐变按其发生机理可分为非酶褐变和酶促褐变两大类褐变的分类 酶促褐变 非酶褐变 包括Maillard反应、焦糖化反应、抗坏血酸褐变 在一些食品中，适当程度的褐变是有益的，如 面包、糕点、咖啡等食品在焙烤过程中生成的 焦黄色和特征香气在另一些食品中，特别是水果和蔬菜，褐变是 有害的，它不仅影响外观，还影响风味，并降 低营养价值，而且往往是食品腐败、不堪食用 的标志第二节 非 酶 褐 变,一、Maillard 反应 Maillard 反应亦称羰氨反应，指食品体系 中胺基化合物与羰基化合物之间发生的反应Maillard反应过程,还原糖+胺 葡基胺（无色） Amadori重排 1-氨基-1-脱氧-D-果糖胺 pH≤5 5-羟甲基-2-呋喃甲醛（HMF） pH＞5 快速聚合，生成深色物质,,,,,,Maillard 反应的过程复杂，可分为3个阶段： （1）初始阶段: 包括羰基缩合与分子重排 羰氨反应的第一步是含氨基的化合物与含 羰基的化合物之间缩合而形成Schiff 碱并随后 环化为N-葡萄糖基胺，再经Amadori分子重排 生成果糖胺，果糖胺进一步与一分子葡萄糖缩 合生成双果糖胺。

2）中间阶段: 重排后的果糖胺进一步降解的过程 A 果糖胺脱水生成羟甲基糠醛，羟甲基糠醛积 累后导致褐变； B 果糖胺重排形成还原酮，还原酮不稳定，进 一步脱水后与氨类化合物缩合； C 氨基酸与二羰基化合物作用 （3）终止阶段: 羟醛缩合与聚合形成褐色色素， 也叫类黑素影响 Maillard 反应的因素,（1）糖的种类及含量 a.五碳糖六碳糖 b.单糖双糖 c.还原糖含量与褐变成正比,（2）氨基酸及其他含氨物的种类 a.含S-S，S-H不易褐变 b.有吲哚，苯环易褐变 c.碱性氨基酸易褐变 d.氨基在ε-位或在末端者， 比α-位易褐变,（3）温度 升温易褐变,（4）水分 褐变需要一定水分（中等）,（5）pH值 pH在4—9范围内，随着 pH上升，褐变上升；当pH≤4时，褐变反应程度较轻微；pH在7.8—9.2范围内，褐变较严重6）金属离子,（7）亚硫酸盐,Cu与Fe促进褐变,Fe（III）Fe（II）,不利方面：a.营养损失，特别是必须氨 基酸损失严重； b.导致不期望的色泽 有利方面：褐变产生深颜色及强烈的香 气和风味，赋予食品特殊气 味和风味。

Maillard反应对食品品质的影响,Maillard反应在食品加工中的应用,（1）抑制Maillard反应： 注意选择原料： 如土豆片，一般选氨基酸、还原糖含量少的品种 保持低水分： 蔬菜干制品密封，袋子里放上高效干燥剂，如 SiO2等 应用SO2： 硫处理对防止酶褐变和非酶褐变都很有效保持低pH值： 常加入酸，如柠檬酸，苹果酸 其它的处理： Ⅰ.热水烫漂 除去部分可溶固形物，降 低还原糖含量 Ⅱ.冷藏库中马铃薯加工时回复处理 Ⅲ.钙处理 如马铃薯淀粉加工中，加 Ca(OH)2可以防止褐变， 产品白度大大提高2）利用Maillard反应 在面包生产，咖啡，红茶，啤酒， 糕点，酱油等生产中利用Maillard反应 产生特殊风味: 可以通过控制原材料、温度及加工 方法，制备各种不同风味、香味的物质二、焦糖化作用 焦糖化作用是指在没有含氨基化合物存 在的情况下将糖类物质加热到其熔点以 上温度，使其发焦变黑的现象 在高温作用下糖类形成两类物质，一类 是糖的脱水产物，另一类是糖的裂解产物焦糖化反应产生色素的过程 糖经强热处理可发生两种反应： 分子内脱水： 向分子内引入双键，然后裂解产生一 些挥发性醛、酮，经缩合、聚合生成深色 物质。

环内缩合或聚合： 裂解产生的挥发性的醛、酮经缩合或 聚合产生深色物质焦糖化作用有三个阶段： （1）从蔗糖熔融开始，经一段时间起泡，蔗糖 脱去一分子水形成异蔗糖酐，起泡暂时停止， 形成的产物无甜味而有温和的苦味 （2）继续加热，第二次起泡，持续时间更长， 失水量约为9%，形成焦糖酐，平均分子式 为C24H36O18，熔点为138℃，有苦味 （3）焦糖酐进一步脱水形成焦糖烯，继续加热 则生成难溶性的深色物质焦糖素焦糖素有 一定的等电点，在pH3.0-6.9之间焦糖化产品的风味,面包风味,各种风味和甜味的增强剂,三、抗坏血酸褐变 抗坏血酸氧化形成脱氢抗坏血酸，再水合形 成2，3-二酮古洛糖酸，脱水、脱羧后形成 糠醛，再形成褐色素 抗坏血酸的褐变主要取决于pH值和抗坏血酸 的浓度: 在中性或碱性溶液中脱氢抗坏血酸 的生成速度较快，反应也不易可逆进行；在 pH值低于5.0时，抗坏血酸氧化速度较慢， 且反应可逆；在pH2.0~3.5范围内，褐变作用 与pH值成反比四、非酶褐变对食品质量的影响 （1）颜色； （2）营养价值: 主要体现在氨基酸、蛋白质 和维生素C 如氨基酸因形成色素而损失；蛋白质因与 糖结合而不易被酶所分解，故氮的利用率 降低；维生素C也因氧化褐变而减少。

五、非酶褐变的控制 （1）降温：温度每差10℃，褐变速度相差 3~5 倍如酿造酱油时，温度每升高5℃，着 色度提高35.6% （2）水分含量：10~15%的含水量最容易发生 褐变对于容易褐变的食品，如奶粉含 水量低于3%时才能抑制其褐变 （3）pH值：羰氨缩合产物在酸性条件下易于水 解，降低pH值可以有效防止褐变4）原料选择：对于羰氨反应的速度而言： 还原糖非还原糖；戊碳糖六碳糖； 戊碳糖中核糖阿拉伯糖木糖； 六碳糖中半乳糖甘露糖葡萄糖果糖； 双糖中乳糖蔗糖麦芽糖海藻糖 在胺类化合物中：胺氨基酸多肽蛋白质， 而在氨基酸中，碱性氨基酸酸性氨基酸， 氨基在ε位或末端的比α位的快5）亚硫酸处理 羰基可以和亚硫酸根形成加成化合物，其加成物能与氨基化合物缩合，但缩合产物不能进一步生成Schiff碱和N-葡萄糖基胺因此，可用SO2和亚硫酸盐来抑制褐变 （6）形成钙盐 钙可同氨基酸结合成为不溶性化合物，因此钙盐有协同SO2控制褐变的作用第三节 酶 促 褐 变,1、概念 水果和蔬菜在采收后，当有机械性损 伤发生或处于异常环境时，果蔬中原有 的氧化还原平衡被破坏，导致氧化产物积累，造成果蔬变色。

这类反应的速度非常快，一般需要和空气接触，由酶催化，因此称为酶促褐变2、酶促褐变机理 植物中的酚类物质在酚酶及过氧化 物酶的催化下氧化成醌，醌再进行非酶 促反应生成褐色的色素催化酶促褐变的酶有酚酶、抗坏血酸氧化酶 和过氧化物酶等 （1）酚酶：植物体内的酚酶是寡聚体，可以催化 两类反应，一类是羟基化作用，产生酚的邻羟基； 二是氧化作用，使邻二酚氧化为醌因此酚酶是一个 多酶体系，一种是酚羟化酶，另一种是多酚氧化酶2）抗坏血酸氧化酶 （3）过氧化物酶3、酶促褐变的防止 （1）热处理： 热烫、巴氏杀菌和微波加热 至90~95℃，维持几秒钟；,（2）酸处理：多数酚酶的最适 pH在6~7之间, 当pH3.0时基本失活，所以降低pH就可 以抑制酶促褐变常用抗坏血酸、柠檬 酸、苹果酸来降低pH 0.5%柠檬酸与0.3%抗坏血酸合用效果 较好3）二氧化硫及亚硫酸盐处理 ： SO2及亚硫酸盐是酚酶的强抑制剂，在pH≈6 时效果最好，10ppm 的SO2 足以使酚酶失活，但考虑到挥发，反应损失等，一般增加为300ppm， 残留量低于 20mg/kg （4）驱氧法； 将去皮切开的水果、 蔬菜用清水、糖水 或盐水浸渍。

（5）底物改性：使酚形成甲基取代衍生物 。