食品褐变机理与控制
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酶促褐变的反应机理及其常用的控制酶促褐变的方法(一)酶促褐变什么是酶促褐变酶促褐变现象是指在生物体内,由于酶的作用,导致蛋白质分子发生变化,褪色、变褐,使得原来的颜色消失,同时也影响到了食品的口感。
酶促褐变的反应机理什么是酶酶是一种生物催化剂,催化生物内化学反应的发生及加速。
在生物体内,酶促褐变主要是多酚氧化酶的催化作用。
多酚氧化酶是存在于水果、蔬菜、肉类等食品中的一种酶。
酶促褐变的反应路径酶促褐变的反应机理较为复杂,其反应路径大致如下:1.多酚与O2发生氧化反应2.氧化的多酚分子与其他物质结合3.产生棕色物质存在的原因酶促褐变是因为食品内的多酚氧化酶与含氧物质接触时,多酚氧化酶就会催化氧化的发生,并产生了褐色的氧化产物。
常见的控制酶促褐变的方法温度控制酶促褐变是需要一定的温度才能发生的,温度越高,反应速率越快。
因此,将食品贮存于低温环境中可降低食品的褐变。
pH值控制多酚氧化酶的催化机理涉及到过氧化物的产生,而这种过氧化物主要是在酸性条件下产生。
因此,将食品的pH值调制至7以上,可以有效降低褐变的产生。
添加抗氧化剂抗氧化剂可抑制氧气和自由基等对多酚的氧化,从而达到稳定食品色泽的目的。
常用的抗氧化剂有柠檬酸、抗坏血酸等。
减少氧气接触将食品置于无氧气环境中,或用密封包装的方法,减少食品接触氧气的机会,也可以达到减少酶促褐变的效果。
结论综合而言,要控制食品的酶促褐变,需要从多方面入手,调节食品温度、PH值,添加适量的抗氧化剂等方法。
另外,以下是一些补充的控制酶促褐变的方法:加工处理通过一些加工处理,如切、削、蒸、煮等,可以破坏褐变反应所需要的酶或多酚等物质的组织结构,从而降低酶促褐变的发生。
勾芡在烹饪中,通过加入淀粉质的原料进行勾芡,可以有效降低酶促褐变的发生。
勾芡的本质是将多酚固定在淀粉粒子中,避免其与其他物质接触引起氧化反应。
降低金属离子含量食品中的金属离子,如铁、铜等,可以催化多酚的氧化反应。
因此,通过一些方法降低食品中金属离子的含量,如在加工生产过程中加入螯合剂、减少金属容器的使用等,也能达到降低酶促褐变的效果。
果蔬的褐变的机理及抑制方法果蔬的褐变指的是果蔬在加工、切割或保存过程中,由于酶的作用而导致颜色变暗、变褐的现象。
褐变不仅给果蔬带来观感上的不美观,还对食品的营养品质和口感产生不利影响。
因此,了解果蔬褐变的机理,并采取相应的抑制方法,对于保持果蔬的品质至关重要。
1.酶类作用:果蔬中含有一些酶类物质,如多酚氧化酶、过氧化物酶等,它们在氧气存在的条件下可以催化多酚类物质的氧化反应,从而引起颜色的变化。
2.多酚类物质:果蔬中含有丰富的多酚类物质,如酚酸、黄酮类化合物等,它们是果蔬颜色的主要成分。
多酚类物质在加工、切割或保存过程中易氧化变质,从而引起褐变。
3.酸碱度:果蔬的酸碱度对褐变的程度也有一定影响。
酸性条件下,果蔬中铁离子的溶解度较高,易与多酚类物质形成络合物,从而加快褐变的速度。
为了抑制果蔬的褐变,可以采取以下几种方法:1.降低酶活性:通过加热、冷冻、短时高温处理等方法,可以有效降低果蔬中的酶活性,从而减缓酶催化引起的褐变反应。
2.酸碱调节:通过控制果蔬的酸碱度,可以改变铁离子的溶解度,减少与多酚类物质的络合反应,从而减缓褐变的速度。
3.氧气限制:果蔬的褐变反应需要氧气存在,因此可以通过采取真空包装、气调包装等方法,减少果蔬与氧气的接触,从而减缓褐变反应。
4.添加抑制剂:可以向果蔬中添加一些抑制剂,如抗氧化剂、酶抑制剂等,来抑制酶的活性,减缓褐变的发生。
5.温湿度控制:果蔬的保存温度和湿度对褐变也有一定影响。
通常来说,较低的温度和较高的湿度可以减缓果蔬的褐变速度。
总之,了解果蔬褐变的机理,并采取相应的抑制方法,可以有效延缓果蔬的褐变,保持其营养品质和口感。
在果蔬加工和保存过程中,需要根据不同的果蔬种类、加工方式和保存条件来选择合适的抑制方法,并加以实施和调控。
苹果加工过程中褐变机理研究及防褐变保鲜技术研究苹果褐变是指苹果加工过程中,果肉呈现出褐色变化的现象。
褐变不仅会降低苹果的食用品质,还会降低其市场价值。
因此,研究苹果褐变的机理,并探索防褐变的保鲜技术对苹果加工行业具有重要意义。
苹果褐变的机理研究可从两个方面进行:氧化还原反应和酶催化反应。
目前,认为褐变的主要机理是多酚氧化反应。
在切开苹果时,细胞壁中的酚类物质(尤其是酚酸)与果肉中的酚类氧化酶接触,产生氧化酚,进而发生差向反应,最终导致果肉褐变。
另外,苹果中的维生素C、花青素等也参与了褐变反应。
针对苹果褐变,可以采取以下防褐变技术:1.温度控制:降低果实温度可以减缓果肉中酶活性,从而延缓褐变,尤其是冷藏和冷冻技术可以有效延缓苹果褐变。
2.气体控制:控制果实周围氧气浓度、二氧化碳浓度和乙烯浓度可以显著减缓苹果褐变。
例如,采用低氧(0.5-2%)和高二氧化碳(5-20%)气调贮藏技术可以延缓苹果褐变。
3.抗氧化剂:向果汁或果胶中添加抗氧化剂(如维生素C、多巴胺等)可以抑制氧化反应,减缓果肉的褐变。
4.酶抑制剂:添加一些酶抑制剂可以抑制酶的活性,从而减缓褐变。
例如,亚硫酸盐和柠檬酸等可以抑制多酚氧化酶活性。
5.化学处理:一些化学物质如透明质酸、柠檬酸等可以与果肉中的多酚结合,减少氧化反应,延缓褐变。
综上所述,苹果褐变的机理是复杂的,主要是多酚氧化反应,但酶催化反应和氧化还原反应等因子也会参与其中。
为了防止苹果褐变,我们可以通过控制温度、气体、添加抗氧化剂、酶抑制剂和化学处理等方法来延缓褐变的发生。
这些技术可以应用于苹果加工过程中,保持苹果的品质和延长其保鲜期。
酶促褐变机理及其控制方法我折腾了好久酶促褐变机理及其控制方法这回事,总算找到点门道。
咱先说说这酶促褐变的机理吧。
我一开始真的是一头雾水,只知道苹果啊、土豆啊这些东西一切开或者一破皮,过一会儿就变褐了。
后来看书查资料才知道,原来这里头是有酶在捣乱。
那些果蔬里本来就有酚类物质,还有多酚氧化酶,这多酚氧化酶就像个调皮的小鬼,一看到酚类物质就兴奋得很。
当果蔬的组织被破坏了,酶和酚类物质就有机会碰面了,再加上有氧气这个“帮凶”,多酚氧化酶就把酚类物质变成了醌类物质,醌类物质再进一步反应就形成了那些褐色的东西。
接下来说说控制方法。
我试过好多办法啊。
比如说,温度这个因素就特重要。
我记得有次我想让苹果不变褐,我就把苹果放到冰箱里,嘿,还真有点效果呢。
冷的环境就像让那些调皮的多酚氧化酶给冬眠了一样,它们没那么活跃了,反应就没那么快。
再就是控制氧气。
我做过试验,把苹果切成块后,装在密封袋里,挤掉空气,发现苹果变褐的速度确实慢了很多。
这就相当于把多酚氧化酶和它的“帮凶”氧气给隔开了。
不过我也有失败的时候。
我曾经试过用柠檬汁涂在苹果表面,想让苹果不变褐。
但是我那会不知道柠檬汁的量的控制很重要,我就倒了好多,结果苹果虽然没怎么褐变,但是那味道变得很奇怪。
后来我才明白,柠檬汁里的酸可以降低pH值,抑制多酚氧化酶的活性,就像给它戴了个紧箍咒一样,但是酸太多了也不行,会影响口感。
其实还有一种控制办法就是利用化学物质,像亚硫酸盐这种。
不过这个我不太敢用太多,毕竟它可能会有残留,对健康不太好。
就像你不能为了防虫用太多农药一个道理。
总之,想控制酶促褐变,温度、氧气和pH 值这几个因素把住了,就能大大减缓这个变褐的过程。
虽然我可能没完全搞透,但是这些实实在在的方法确实挺有用的呢。
我现在就觉得处理果蔬的时候心里有底多了,不会让切开的果蔬一会儿就变得褐呼呼的很难看了。
食物褐变的控制实验报总结告实验目的:探究不同储存方法对食物褐变的影响,寻找最佳的食物储存方法,以延长食物的保质期和保持口感。
实验原理:食物褐变是指食品在贮存或烹调过程中颜色发生变化的现象。
食物褐变通常是由食材中的酶和氧化作用引起的。
酶是一种生物催化剂,可以加速食物的化学反应,从而引起食物褐变。
氧化作用也是导致食物褐变的一个原因,它存在于食物中的多种成分中,如碳水化合物、脂肪、维生素等。
因此,储存食物时需要控制食物接触空气的时间,减少氧化作用的发生,同时要防止酶的作用,限制食材的自由活动。
实验材料:苹果、洋葱、土豆。
实验方法:将苹果、洋葱、土豆分别放置于不同储存条件下,观察食材在储存过程中的变化,比较不同储存条件下食材颜色、质地、口感等的变化。
实验步骤:2.分别将食材放置于以下不同的储存条件下:组别一:常温(19℃左右)下放置。
组别三:真空密封,放置于恒温箱内(25℃)。
组别四:涂抹一定浓度的柠檬汁,放置于室温下。
3.每天观察各组别食材的变化情况,记录颜色、质地、口感等各项指标,并拍照记录。
4.连续观察7天后,进行数据统计和分析,找出最佳的储存方法。
实验结果:经过7天的实验观察和数据统计,得出如下结论:1.常温下放置的食材在短时间内即出现变质现象,颜色发黑、软烂且口感明显下降。
2.低温下放置的食材颜色较淡,质地、口感好,可延长食材的保质期。
3.真空密封的食材颜色保持良好,质地、口感较好,保鲜效果优秀。
4.涂抹柠檬汁的食材颜色比较鲜艳,但柠檬汁的酸性味道会影响到口感,而且不宜长时间存储。
综合以上实验结果,可以得出最佳的储存方法是在低温下存储食材,并尽量减少食材与空气接触的时间,从而有效地延长食材的保质期和保持良好的口感和质地。
实验结论:本实验通过对苹果、洋葱、土豆等食材在不同储存条件下进行观察和比较,找出了最佳的食物储存方法。
这些实验结果可以为我们在家中存储食材提供参考,保障食品质量,为我们健康起到保障作用。
果蔬褐变的机制及防止初探实验报告标题:果蔬褐变的原因及防止初探实验报告引言:果蔬褐变是指果蔬在切割、加工或储存过程中表面颜色变为褐色的现象。
这种变色不仅影响了果蔬的外观美观,还可能降低其营养价值和口感。
为了探究果蔬褐变的机制,本文进行了一系列实验,并提出了一些防止果蔬褐变的方法。
一、果蔬褐变的机制1. 酶促反应果蔬中存在一种叫做多酚氧化酶的酶类物质,它在果蔬受到切割或损伤后会被激活,进而催化多酚类物质的氧化反应,导致果蔬表面产生褐色物质。
2. 多酚类物质的存在果蔬中富含多酚类物质,如鞣质、类黄酮等,这些物质在受到氧化作用后会生成褐色产物,导致果蔬表面变色。
3. 氧化反应果蔬与空气中的氧气接触,会引发氧化反应,产生氧化产物,进而导致果蔬表面发生褐变。
二、防止果蔬褐变的实验方法及结果1. 酶活性抑制剂实验本实验选取了苹果和香蕉作为实验材料,通过在切割后分别浸泡在酶活性抑制剂溶液和普通水中进行对比观察。
实验结果显示,浸泡在酶活性抑制剂溶液中的果蔬褐变程度较轻,表面颜色更加鲜亮。
2. 酸碱性调节实验本实验选取了土豆和洋葱作为实验材料,通过在切割后分别浸泡在酸性溶液和碱性溶液中进行对比观察。
实验结果显示,浸泡在酸性溶液中的果蔬褐变程度较轻,表面颜色接近原色。
3. 抗氧化剂实验本实验选取了番茄和柠檬作为实验材料,通过在切割后分别喷洒抗氧化剂和普通水进行对比观察。
实验结果显示,喷洒抗氧化剂的果蔬褐变程度较轻,表面颜色更加鲜亮。
结论:通过以上实验结果可以得出以下结论:1. 果蔬褐变是由酶促反应、多酚类物质的存在以及氧化反应共同作用导致的。
2. 在实验中,酶活性抑制剂、酸性溶液和抗氧化剂的使用可以有效抑制果蔬的褐变现象,保持其外观的鲜亮。
展望:本文只进行了初步的实验探索,未来还可以进一步研究果蔬褐变的机制,并探索更多有效的防止果蔬褐变的方法。
此外,还可以结合真实的果蔬加工和储存场景,进行更加细致和实用的实验研究。
果蔬褐变的机制及防止初探实验报告以果蔬褐变的机制及防止初探实验报告为标题,本文将从果蔬褐变的机制和防止措施两个方面进行探讨。
果蔬褐变是指果蔬在贮藏或加工过程中,由于氧化酶的作用,导致色素发生变化,从而使果蔬变成褐色或黑色。
果蔬褐变的机制主要有以下几个方面:1. 酶促氧化:果蔬中的酶促氧化酶在空气中与氧气接触,会使果蔬中的酚类化合物氧化,从而产生褐色物质。
2. 酸碱反应:果蔬中的酸碱度会影响果蔬的颜色,当果蔬的酸度过高或过低时,会使果蔬变色。
3. 金属离子:果蔬中的金属离子会与果蔬中的色素结合,从而影响果蔬的颜色。
防止果蔬褐变的措施为了防止果蔬褐变,我们可以采取以下措施:1. 降低果蔬的酸碱度:可以通过加入适量的酸或碱来调节果蔬的酸碱度,从而防止果蔬褐变。
2. 加入抗氧化剂:抗氧化剂可以抑制果蔬中的氧化酶的活性,从而减少果蔬的褐变。
3. 降低果蔬的温度:将果蔬存放在低温环境中,可以减缓果蔬中的酶促氧化反应,从而防止果蔬褐变。
实验过程为了验证以上措施的有效性,我们进行了以下实验:实验材料:新鲜的苹果、柠檬汁、维生素C、冰箱。
实验步骤:1. 将苹果切成两半,其中一半涂上柠檬汁,另一半不涂。
2. 将两半苹果放在室温下贮藏24小时。
3. 取出两半苹果,观察其颜色变化。
4. 将另一批苹果切成两半,其中一半涂上维生素C溶液,另一半不涂。
5. 将两半苹果放在冰箱中贮藏24小时。
6. 取出两半苹果,观察其颜色变化。
实验结果:经过24小时的贮藏,未涂柠檬汁的苹果变成了褐色,而涂柠檬汁的苹果仍然保持了原来的颜色。
涂维生素C溶液的苹果也没有发生褐变,而未涂维生素C溶液的苹果变成了褐色。
结论:通过实验可以得出,涂柠檬汁和加入维生素C溶液可以有效地防止果蔬褐变。
同时,将果蔬存放在低温环境中也可以减缓果蔬中的酶促氧化反应,从而防止果蔬褐变。
总结:果蔬褐变是由于氧化酶的作用导致的,可以通过调节果蔬的酸碱度、加入抗氧化剂和降低果蔬的温度来防止果蔬褐变。
烹饪原料初步加工中的褐变及防止-精选资料烹饪原料初步加工中的褐变及防止在烹饪及日常生活中,常常会遇到水果、蔬菜及其他食品的变色现象,如茄子、土豆、山药、藕、苹果等削皮后会变褐色,这种变色现象称为褐变。
褐变作用不仅使其原料的表面色泽发生变化,而且营养成分、风味也往往随之发生变化,还会降低原料质量。
作为烹饪工作者,在烹饪过程中了解褐变的原因,利用有益的褐变,如面包、蛋糕在焙烤过程中会产生诱人的香味和色泽,防止不利的褐变。
一、褐变的原因褐变按其发生的机制可分为酶促褐变和非酶促褐变两大类。
在酶的催化作用下发生的生物化学反应引起的褐变叫做酶促褐变,在食物贮藏与加工过程中所发生的与酶无关的褐变称为非酶促褐变,有些蔬菜水果所发生的褐变主要是酶促褐变。
酶促褐变常发生在破皮的初步加工后的呆蔬中,其组织暴露在空气中氧气大量进入,颜色由浅色到褐色逐渐加深,从而引起褐变。
二、酶促褐变的条件食物发生酶促褐变必须具备三个条件:即酚类物质、酚氧化酶及氧气。
食物发生酶促褐变首先要有酚类物质,那么许多呆蔬中含有这些酚类,酚类物质只有在酚氧化酶的催化作用下才能加速发生褐变,而许多蔬果如苹果、香蕉、茄子、土豆等都有酚酶的存在,因此易发生褐变。
酶促褐变还需有氧的参与,在无氧的条件下,酶促褐变不能发生,其所需要的三个条件缺一不可。
三、酶促褐变的防止酶促褐变在大多数情况下不仅影响外观,降低营养价值,而且是原料不新鲜、质量降低的标志。
因此为保证原料的本色,确保其质量,常采取适当措施抑制酶促褐变。
想要防止褐变的发生,只要控制其发生的三个条件之一即可实现。
现实的控制方法主要是控制酶和氧两条件,常用的方法有热处理法、隔绝氧气、酶处理等方法。
1.热处理法。
酶的本质是蛋白质,酚酶也不例外,加热到一定温度时蛋白质就会变性,酶就会失去活性,酚酶最适宜的温度为15-20℃,当温度高于45℃时就受到抑制而变性失去催化作用,烹饪初步加工中常用加热来抑制褐变。
实验证明,在80℃左右加热七秒钟是大部分酚酶失去活性,高温短时间是烹饪果蔬菜肴常用的较好的方法。
板栗制品褐变发生的机理及控制措施板栗(Castamea mollissima Blume)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(Polyphenol oxidase ,PPO)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)广泛存在于板栗果肉中。
陶月良等[1]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醌类化合物,醌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、4-二醌基苯丙氨酸,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(Maillard Reaction)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)。
酶促褐变的反应机理及其常用的控制酶促褐变的方法一、酶促褐变的反应机理酶促褐变是指在食品加工过程中,由于酶的作用而引起的食品色泽变黑的现象。
其机理主要涉及到以下几个方面:1. 酶催化反应:在食品加工过程中,存在一些酶类物质,如多酚氧化酶、过氧化物酶等,这些酶能够催化有机物质的氧化反应。
2. 自由基反应:当有机物质发生氧化反应时,会产生自由基。
自由基具有极强的活性,能够与其他分子发生反应,从而引起链式反应。
3. 醛类物质生成:在食品加工过程中,糖类和蛋白质会发生糖基化和蛋白质糖基化反应,生成大量的醛类物质。
这些物质具有较强的还原性和臭味,并且容易引起色泽变黑。
二、常用的控制酶促褐变的方法1. 温度控制法:在食品加工过程中,适当调节温度可以有效地控制酶促褐变的发生。
一般来说,低温下酶的活性较低,因此可以选择在低温下进行加工和储存。
2. 酸碱调节法:酸碱度对于酶的活性有很大影响。
在食品加工过程中,可以通过调节酸碱度来控制酶促褐变的发生。
一般来说,将食品调至中性或者稍微偏碱性可以有效地抑制酶促褐变。
3. 添加抗氧化剂:抗氧化剂能够有效地延缓食品的氧化反应,从而减少酶促褐变的发生。
常用的抗氧化剂包括维生素C、维生素E、硫代乙醇等。
4. 添加还原剂:还原剂能够有效地降低食品中自由基和醛类物质的含量,从而减少酶促褐变的发生。
常用的还原剂包括谷胱甘肽、硫代乙二胺等。
5. 光照控制法:光照条件对于食品色泽有很大影响。
在食品加工过程中,可以通过控制光照条件来减少酶促褐变的发生。
一般来说,避免食品长时间暴露在阳光下可以有效地减少酶促褐变。
6. 水分控制法:水分对于食品的色泽有很大影响。
在食品加工过程中,可以通过控制水分含量来减少酶促褐变的发生。
一般来说,降低食品中水分含量可以有效地减少酶促褐变。
三、总结酶促褐变是一种常见的食品加工问题,在实际生产中需要采取多种措施来控制其发生。
针对不同的食品和加工过程,应该选择合适的方法进行控制,从而保证产品质量和安全性。
酶褐变是指多酚类物质在多酚氧化酶( E.C1.14.18.1)的作用下氧化,而呈现褐色。
1 反应条件多酚类物质:邻苯二酚(儿茶酚)、绿原酸、咖啡酸、没食子酸等;多酚氧化酶(polyphenoloxidase,PPO);氧气。
2 反应原理反应过程为:邻苯二酚类物质(PPO+O2)→邻苯醌类化合物多巴(dopa:L-B-(3、4-dihydroxy-phenine)-alanine) (PPO+O2)→多巴醌(dopaquininone) (PPO+O2)→复杂聚合物—黑素(melanin)。
3 控制方法3.1 加热钝化酶活性75~95℃、5~7S的加热处理,可使大部分酶活性丧失。
加热温度过高,加热时间过长,可抑制酶褐变,但会影响食品品质;加热不足,不能抑制酶褐变。
3.2 驱氧通过费水烫漂、抽真空(93kPa,5~15min)、高浓度抗坏血酸溶液浸泡、气调包装设计等均可达到驱除食品内氧气的目的,从而抑制酶褐变的发生。
控制氧气含量用抽空处理技术或添加去氧剂等方法:用2%食盐+0.2%柠檬酸+0.06%偏重亚硫酸钠溶液作抽空液,在500mmHg的真空度抽空5~10min,可取得良好的护色效果。
3.3 螯合酶促作用的金属离子金属(铁、铜、锡、铝等)离子是多酚氧化酶的激活剂。
Fe+3、Fe+2、Cu+2能促进褐变主要是因为铁和铜不仅能和酚类化合物反应形成褐色物质,而且能催化还原酮类的氧化。
柠檬酸对Cu2+有螯合作用。
EDTANa2是一种金属离子螯合剂,可阻止金属离子对褐变反应的促进作用,但其作用作用对象有关,有的效果则不明显。
3.4 调pHPPO酶最适pH=6~7,随着pH的下降,多酚氧化酶的活性直线下降,特别是pH在3.0以下时,高酸性环境会使酶蛋白上的铜离子解离下来,导致PPO逐渐失活,酶活性趋于最低。
加有机酸(柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸)调pH≤4~5可降低酶活性,减少偶联褐变。
3.5 酶活抑制剂3.5.1 二氧化硫、亚硫酸盐二氧化硫、亚硫酸盐等在酸性(pH=6)的条件下对PPO酶活性有抑制作用,兼有漂白、杀菌性能,可阻止黑色素的形成。
亚硫酸盐可能有致癌用,可能会导致某些消费者呕吐、下痢、过敏克、急性哮喘、失神等不良反应,也会加速罐壁蚀,破坏维生素,产生不愉快的嗅感和恶臭味,食品中残留量如果超过0.01×10-5即可感知,因此在使用时必须注意用量"我国有关食品法规规定残留量不得超过10mg/kg。
处理条件:游离SO2量为0.7mg/kg,但对人体有害,被限制使用。
钙溶液浓度越大,对多酚类物质氧化的抑制作用越强,可抑制游离态(FPPO)多酚氧化酶的活性。
抑制作用有两个解释,一是钙与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,二是Ca2+与PPO中的Cu2+的竞争。
溶液浸泡15min。
常压6%CaCl2减压6%CaCl溶液浸泡2min。
23.5.3 KH-1KH-1能鳌合铜离子,阻隔氧气吸附单宁,调节pH和水分,从而起到抑制PPO活性的目的。
3.5.4 抗坏血酸抗坏血酸也可用于防止酶促褐变,它不但能降低体系pH,而且具有还原剂的作用,可将体系中的醌类及其衍生物还原成酚,并通过自身氧化来减少体系的含氧量。
但是,如果体系内含氧量过高或添加的抗坏血酸过少,会使抗坏血酸完全氧化并与氨基酸反应导致非酶褐变。
同时,抗坏血酸氧化产物中的二酮古罗糖酸是腐蚀促进剂,能加速马口铁溶锡,使内容物发苦。
3.5.5 曲酸曲酸的结构与酚类化合物相似,具有络和金属离子的作用,可以络合多酚氧化酶活性必需的铜离子;此外,曲酸具有去除氧自由基的作用,因而能够干扰多酚氧化酶对氧的吸收;最后,曲酸能将黑色素的底物醌类化合物还原为联醌而防止黑色素的形成。
3.5.6 植酸植酸是从植物原料中提取的无毒的维生素B组的一种肌醇六磷酸酯,具有比较独特的分子结构,尤其是所含的六个磷酸基,具有很强的鳌合能力,能在很宽的pH范围内很稳定。
它可以鳌合PPO中的铜辅基,并具有很强的抗氧化能力。
3.5.7 壳聚糖壳聚糖可以抑制PAL、PPO、POD活性。
3.5.8 4-己基间苯二酚(4HR)白色粉末,抗氧化色素稳定剂、护色剂,一般使用量5~50mg/kg,低于0.03%时无苦味,高于0.05%的水溶液有明显苦味,该种防酶褐变剂食品安全性高,是二氧化硫和亚硫酸盐的替代品。
3.5.9 其他除抗坏血酸、曲酸和植酸外,其它亚硫酸盐替代品包括硫氢化物,如谷胱甘肽、含硫氨基酸,如半胱氨酸、胱氨酸、蛋氨酸等各种络合剂,如聚磷酸盐、偏磷酸盐等,多酚氧化酶抑制剂等。
3.6 基质络合改变多酚类物质的基质结构,可使之难于接受PPO酶的催化作用,抑制酶褐变。
通过该法处理对食品的风味、色泽、组织状态等几乎无影响。
S-蛋氨酸可做甲基供体,将多酚类物质甲基化。
硼酸、铝化物、锌化物对多酚类物质都有较强的基质络合能力。
3.7基因工程反义RNA技术反义RNA,封闭mRNA翻译出PPO的过程,使食品农作物不产生PPO。
3.8 去除多酚类物质去除多酚类物质以防止非酶褐变的措施在实操作中并不适用。
一方面是因为去除多酚类物质常用方法是活性炭吸附法,这种方法的缺点在于性炭的非专一性,即活性炭在吸附多酚类物质的时,还将吸附体系中的其它活性成分,从而影响产品的内在品质;一方面,不同用途的食品对多酚类物质的含要求不同,例如,用于清理肠胃!消除便泌的制就必须含有一定量多酚类物质,否则就没有上述效。
非酶褐变非酶褐变反应的机制一般可分成4种类型:焦糖化反应、美拉德反应、抗坏血酸氧化分解、多元酚氧化缩合反应。
非酶褐变诸历程有共同的中间产物,Hodge(1953)将已知诸历程的联系图解。
1 非酶褐变影响因素一般而言,反应温度越高,时间越长,反应物浓度越高,则非酶褐变反应越严重,且反应速度也越快。
并与食品贮存温度、时间、浓度和美拉德反应的反应速率呈正相关。
最大褐变反应的A w随食品的种类不同而有差异。
A w增加,会稀释反应物浓度,降低化学反应速率;而A w下降,也会因粘度增加而降低反应速率。
一般而言,酸碱值越高,非酶褐变反应越严重。
金属离子对褐变反应速率影响大小为Li>Na>K>=Cs,其中LiCl对褐变反应速率有促进作用,其他碱金属阳离子则有抑制褐变反应的效果。
2 非酶褐变反应2.1焦糖化反应焦糖化反应是指糖类经直接加热所产生的脱水及热分解反应。
反应条件:高温、碱性及高糖浓度。
在酸性条件下,由于加热作用使得糖分解形成furfural及HMF,它们与氨基化合物能继续反应,并参与美拉德反应后阶段的缩合反应形成类黑精色素,furfural及HMF含量高低与食品风味改变有显著的相关性,所以也可将其作为非酶褐变的指标。
2.2美拉德反应Maillard反应是还原糖类与氨基化合物如游离氨基酸、肽和蛋白质上的氨基发生羰氨基反应,经过一系列重排、脱水、缩合及聚合反应生成黑褐色物质的过程。
温度对Maillard反应速度影响显著,较高温度和较长时间的杀菌均可加速还原糖与自由氨基化合物间的反应。
pH对Maillard反应影响显著,羰氨反应一般来说在pH6~7的条件下最易进行,当pH低于6.0时反应速度迅速降低,因此,降低pH能有效抑制非酶褐变。
美拉德反应是还原糖类与氨基化合物,如游离氨基酸、肽、蛋白质、胺等化合物,先进行反应形成糖胺,经过Amadori或Heyns转位形成Amadori(或Heyns)中间产物,此类化合物在不同pH值及温度条件下,以3种路径进行反应,在酸性下进行1,2-烯醇化反应,形成furural 及HMF;在碱性条件下进行2,3-烯醇化反应形成还原酮及脱氢还原酮,其中后者会与氨基化合物反应形成strecker醛类,或继续裂解产生carbonyls及dicarbonyls化合物;高温下,Amadori(heyns)进行裂解产生carbonyls及dicarbonyls化合物,这些中间阶段产物会继续与氨基化合物进行反应形成类黑精色素。
2.3抗坏血酸氧化分解抗坏血酸是食品中主要营养成分之一,因其兼具酸性及还原性,故极易氧化分解,可与游离氨基酸反应,生成红色素及黄色素。
其氧化可有2种途径:有氧及无氧分解,有氧反应形成脱氢抗坏血酸,再脱水形成DKG(2,3-diketogulomicacid,2,3-二酮古洛糖酸)后,脱羧产生xylosone(酮木糖),最终产生还原酮,还原酮会参与美拉德反应的中间及最终阶段,此时抗坏血酸主要是受食品中的溶氧及上部气体的影响,分解反应相当迅速。
无氧分解其主要产物为furfural,当氧气完全消耗或低至某一浓度时便开始进行无氧分解。
食品在贮存过程中,抗坏血酸含量的降低主要是因为进行无氧分解所致。
氨基酸首先以R基团而非α-氨基与维生素分子反应,加速褐变。
R基团有氨基或芳香环的氨基酸与维生素C反应速度最快,惰性R基团的氨基酸与维生素C反应极慢,半光氨酸对维生素C变化及色变有抑制作用。
维生素C与氨基酸褐变的有色物的光吸收在340~400nm 区域,主要来自于维生素C分子部分,色氨酸的吲哚环有助色作用。
维生素C的氧化褐变也受体系酸碱度的影响,当体系的pH为4.0时,维生素C氧化褐变速率最快,当体系的pH 为2.0时,维生素C氧化褐变反应缓慢而不明显。
2.4多元酚氧化缩合反应多元酚属于酚类化合物,化学性质相当活泼,很易氧化成为quinone(苯醌),而苯醌是非常强烈的亲电子基团,极易与亲核基进行许多不同的反应。
在食品中,多元酚可能与蛋白质结合而使含量下降,或进行多元酚本身氧化缩合反应或与食品中其他化合物进行共呈色作用,食品中其他的成分也可能直接或间接地受到多元酚氧化的影响。
3 控制方法3.1 尽量避免与金属器具接触由于金属离子Li+1、Fe+3、Cu+2等能促进非酶褐变,因此应尽量避免果汁与金属器具接触,以降低非酶褐变的发生,但可以用不锈钢器具来代替铜铁等金属器具。
3.2 硫处理由于羰基可与亚硫酸根生成加成产物,此加成产物与R-NH2反应的生成物不能进一步生成薛夫碱,因此可以用SO2和亚硫酸盐来抑制美拉德反应的发生。
虽然二氧化硫和亚硫酸盐是高效的褐变抑制剂,但对人体健康有害,近年来被限制使用。
如今有研究者已找到了一些亚硫酸盐的替代品,如:硫氢化物(谷胱甘肽等)、含硫氨基酸(半胱氨酸等)、各种络合剂等,但各类替代品只能替代亚硫酸盐的一项或两项功能,因此常需要配合使用。
3.3 去除氨基酸由于氨基酸能促进HMF生成,加快焦糖化反应和美拉德反应,若将氨基酸除去,会明显地降低非酶褐变反应速率。
但从营养角度来考虑,去除氨基酸会降低营养价值,并且去除氨基酸过程中可能会破坏其它营养成分,因此去除氨基酸是有一定局限性的。
3.4贮藏温度随着贮存温度不断降低,非酶褐变速率不断下降,但下降到某一程度,即使温度再降低,其非酶褐变速率变化不大,另外随着贮藏温度的不断降低,生产成本也在不断增加,因此可以通过实验找出贮藏浓缩汁的最佳温度,既减轻非酶褐变的发生又降低生产成本。