食品褐變的機理及控制

1、食品褐變的機理及控制褐變是食品中存在的一種比較普遍的現(xiàn)象。 所謂褐變，是指食品 在加工、貯藏或受損后，色澤變暗或變褐色的現(xiàn)象。食品發(fā)生褐變， 在不同的場合下，將帶來不同的結(jié)果。在食品生產(chǎn)中，可以加以利用的褐變現(xiàn)象，如生產(chǎn)醬油、咖啡、 紅茶以及烘烤面包時所呈現(xiàn)的褐變，是人們所希望出現(xiàn)的褐變。但是, 大多數(shù)食品的褐變現(xiàn)象，往往帶來不良的反應(yīng)，并且使食品的風(fēng)味和 營養(yǎng)價值降低，或者產(chǎn)生有害成分。根據(jù)發(fā)生的機制，褐變作用可以 劃分為酶促褐變(生化褐變)及非酶褐變兩類。1、酶促褐變酶促褐變是在酶的作用下，發(fā)生的褐變作用，酶促褐變發(fā)生在水 果、蔬菜等新鮮植物性食物中。一般認為，這種作用是需氧的。在大 多數(shù)

2、情況下，酶促褐變是一種不希望出現(xiàn)于食物中的變化。食品中發(fā)生酶促褐變，必須具備三個條件，即：多酚類底物或一 元酚、酚氧化酶和氧。三個條件，缺一不可。因此，欲控制食品中的 酶促褐變，只需要改變其中的任何一個條件即可達到目的。目前采用的控制方法，主要是從酶和氧入手的。(1) 酶抑制劑法酚酶的抑制劑有二氧化硫、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉等，在食品中 加入或滲入這些抑制劑后，酚酶即可以失活。(2) 熱處理方法加熱食品，使酚酶失活，即可控制褐變的發(fā)生。這種方法是使用最廣泛的一類方法，其關(guān)鍵是要在最短時間內(nèi)鈍化酶而又不使食品質(zhì) 量下降。(3) 酸處理法酚酶的最適pH值在6 7之間，當(dāng)pH<3時，酚酶

3、失去活性。 因此，選用合適的食用酸，如檸檬酸、蘋果酸、抗壞血酸，使食品的 pH值小于3，即可防止褐變的發(fā)生。(4) 驅(qū)氧法無氧可以防止褐變。最簡單的方法是將食品浸沒在清水、 糖水或 鹽水中。但是由于水中能吸附少量的氧氣，所以，這種處理方法仍可 以便褐變以緩慢的速度進行。(5) 底物替代法加入酚酶底物類似物肉桂酸、對位香豆酸及阿魏酸等酚酸可以對 某些褐變起到控制作用。(6) 底物甲基化法利用甲基轉(zhuǎn)移酶，將鄰二羥基化合物進行甲基接枝， 生成的這種 類似愈瘡木酚和阿魏酸的甲基化物， 便不能被酚酶作用。目前所采用 的甲基轉(zhuǎn)移酶，主要是S腺苷蛋氨酸，它可以使兒茶酚轉(zhuǎn)變?yōu)橛?木酚、咖啡酸轉(zhuǎn)變?yōu)榘⑽核?、綠

4、原酸轉(zhuǎn)變?yōu)?3 阿魏酰金雞納酸。2、非酶褐變非酶褐變，故名思義是指沒有酶參與的一類褐變。這種褐變作用， 大多發(fā)生在食品的熱加工及長期貯存過程中。 非酶褐變主要有三種類 型，即：羰氨反應(yīng)褐變、焦糖化褐變和抗壞血酸氧化褐變。(1) 羰氨反應(yīng)褐變又稱為美拉德反應(yīng)，是指氨基化合物和羰基化合物在加熱時形成 褐色物質(zhì)的反應(yīng)。一般認為，羰氨反應(yīng)是加熱或長期貯存后的食品發(fā) 生褐變的主要原因。(2) 焦糖化褐變焦糖化作用可以產(chǎn)生黑褐色的色素物質(zhì)，是一種很常見的現(xiàn)象。 這種褐變作用的發(fā)生范圍廣泛，但產(chǎn)物卻比較簡單。其產(chǎn)物主要為糖 的脫水物(焦糖或醬色)以及裂解產(chǎn)物(揮發(fā)性醛酮)。(3) 抗壞血酸氧化褐變柑橘等果汁

5、在貯藏過程中，其抗壞血酸成分會發(fā)生自動氧化，放 出二氧化碳，使果汁的色澤變禍暗?？箟难岬难趸肿冏饔?，與體 系的pH值和金屬離子有很大的關(guān)系。pH<5.0時，抗壞血酸生成 脫氫抗壞血酸的速度緩慢，并且是可逆反應(yīng)：pH為2.03.5時，褐 變作用與pH值成反比；銅、鐵等金屬離子則可以加快褐變作用的速 度?？箟难岬难趸肿円部梢员恢参矬w內(nèi)含有的抗壞血酸氧化酶加 以催化，特別是在組織受損與空氣良好接觸時，尤為明顯。(4) 非酶禍變的結(jié)果及其控制非酶褐變可以形成食品的呈味成分和香氣成分，從而賦與食品或好或壞的味感和嗅感。使食品質(zhì)量變差的褐變，還可以表現(xiàn)為對營養(yǎng) 價值的影響，例如氨基酸

6、，特別是限制性氨基酸的損失，可以直接地 發(fā)生在羰氨反應(yīng)褐變過程中。一般認為，非酶褐變的結(jié)果有以下幾個方面： 產(chǎn)生二氧化碳雖然直到現(xiàn)在人們?nèi)詻]有搞清楚具體的內(nèi)容細節(jié)， 但是可以肯定 a氨基酸與葡萄糖類的羰氨反應(yīng)以及抗壞血酸的褐變反應(yīng)過程中 都可以產(chǎn)生二氧化碳。 酸度的增加許多褐變反應(yīng)可以生成有機酸物質(zhì)， 從而使體系的pH值發(fā)生降 低。 抗氧化能力增強當(dāng)葡萄糖與賴氨酸共存焙烤褐變時，可以對食品中的油脂氧化起 到有效地抑制作用。這種隨食品褐變反應(yīng)的進行，而產(chǎn)生的食品抗氧 化能力增強的原因，據(jù)認為是褐變生成的醛、酮等還原性物質(zhì)在起作 用。 蛋白質(zhì)溶解度降低在脫脂大豆粉和奶粉中加糖，在貯存過程中發(fā)生的褐

7、變作用可以 使蛋白質(zhì)的溶解度降低。 產(chǎn)生熒光還原糖在褐變過程中，?？梢杂^察到熒光現(xiàn)象的發(fā)生，并且反應(yīng) 速度越慢，熒光越明顯。目前只是認為這利，熒光可能是由某些中間 產(chǎn)物產(chǎn)生的，但具體過程尚不清楚。 營養(yǎng)價值的降低褐變過程中，食品營養(yǎng)價值的降低有兩種途徑：其一是營養(yǎng)素成 分參與了褐變反應(yīng)，如氨基酸、蛋白質(zhì)與碳水化合物的禍變反應(yīng)以及抗壞血酸的氧化褐變等，而產(chǎn)生對人體不能利用或營養(yǎng)價值低下的產(chǎn) 物；其二是營養(yǎng)素成分被牽連破壞，或者是不容易被消化吸收。使食品產(chǎn)生不良色香味以及營養(yǎng)質(zhì)量下降的褐變，必須加以控制。目前，對酶褐變的控制方法，大致有以下兒種： 降溫溫度降低，可以減緩反應(yīng)速度。 降低濃度濃度降低，也可以減慢反應(yīng)速度。 改變pH值羰氨反應(yīng)在堿性條件下容易進行，焦糖化作用在偏堿性環(huán)境中反 應(yīng)速度更快，抗壞血酸氧化作用速度則在 PH2.03.5時與pH值成 反比，所以改變食品體系的pH值，可以在一定程度上控制反應(yīng)速度。