脈動變色理論研究與試驗分析(定稿)

工廠：樂百氏（武漢）食品飲料有限公司

（WHPlant）姓名：余勝龍（YuShenglong）職位：質(zhì)量工程師（QA）脈動變色理論研究與試驗分析TheoreticalandexperimentalanalysisofMizoneBrowning1.脈動變色的本質(zhì)2.焦糖化反應(yīng)簡介3.脈動的成份與變色4.美拉德反應(yīng)5.抗壞血酸的氧化6.多元酚的氧化縮合7.試驗分析不同因素對脈動變色的影響目錄

Catalog1.1變色的本質(zhì)

EssenceofBrowning2化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生有色物質(zhì)有色物質(zhì)增加，顏色變深

微觀宏觀電子軌道躍遷

吸收光能反射吸收光的補光1.2引起變色的物質(zhì)

SubstanceofBrowning3聚合物絡(luò)合物含有某些金屬離子的溶液變色分子量大電子軌道多更易躍遷更易顯色共同特點：分子量大4褐變（Browning）酶促褐變非酶褐變焦糖化反應(yīng)美拉德反應(yīng)抗壞血酸的氧化分解多元酚的氧化縮合1.3導(dǎo)致變色（褐變）的反應(yīng)

ChemicalreactionsofBrowning酶的活性已被高溫鈍化2.1焦糖化反應(yīng)簡介

IntroofCaramelization定義：糖類尤其是單糖在沒有氨基化合物存在的情況下，加熱到熔點以上的高溫（一般是140-170℃以上）時，因糖發(fā)生脫水與降解，會發(fā)生褐變反應(yīng)，這種反應(yīng)稱為焦糖化反應(yīng)，又稱卡拉密爾作用(Caramelization)。影響因素：一般而言，焦糖化反應(yīng)易發(fā)生在高溫、堿性及高糖濃度情況下。在酸性條件下，由于加熱作用使得糖分解形成furfural（糠醛）及HMF，它們會與飲料中的氨基繼續(xù)反應(yīng)，而參與美拉德反應(yīng)后階段的縮合反應(yīng)形成類黑精色素。產(chǎn)物：一類是糖的脫水產(chǎn)物，即焦糖或醬色（caramel)；另一類是裂解產(chǎn)物，即一些揮發(fā)性的醛、酮類物質(zhì)，它們進(jìn)一步縮合、聚合，最終形成深色物質(zhì)53.1脈動的成份與變色反應(yīng)

IngredientsofMizone水、香精、冰醋酸、飲料用復(fù)合維生素白砂糖（主要成份：蔗糖，長時間高溫作用水解為葡萄糖和果糖）果萄糖漿F55（主要成份：果糖、葡萄糖）無色蘋果汁（主要營養(yǎng)成份：果糖、葡萄糖）飲料用酸度調(diào)節(jié)劑S15-1MZA（一水檸檬酸）飲料用酸度調(diào)節(jié)劑S16-1MZA（檸檬酸鈉）維生素C（即：抗壞血酸）612345673.2導(dǎo)致脈動變色的反應(yīng)

Interactive

chemicalreactionsofBrowning

抗壞血酸的氧化分解多元酚的氧化縮合美拉德反應(yīng)784.1美拉德反應(yīng)

Mail-lardReaction定義：由葡萄糖、果糖等還原性糖與氨基化合物（如游離氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、胺等化合物）引起的褐變反應(yīng)稱為美拉德反應(yīng)，也稱為羰氨反應(yīng)（也就是糖類的羰基與氨基化合物的氨基的反應(yīng)）。葡萄糖、果糖等還原性糖氨基

化合物美拉德反應(yīng)94.1美拉德反應(yīng)

Mail-lardReaction不含氨基化合物104.1美拉德反應(yīng)

Mail-lardReaction不含氨基化合物5.1抗壞血酸簡介

IntroofVitaminC11此結(jié)構(gòu)為二烯醇結(jié)構(gòu)，此處的2個H原子極不穩(wěn)定，易被氧化脫氫，生成脫氫抗壞血酸5.2抗壞血酸的氧化褐變

Oxidation

ofVitaminC12抗壞血酸氧化的兩種途徑反應(yīng)類型反應(yīng)條件產(chǎn)物主要影響因素有氧反應(yīng)較高濃度的O2還原酮類（無色）O2濃度無氧反應(yīng)O2降至某一濃度糠醛（聚合后呈色）貯存條件（光照、溫度等）繼續(xù)參與美拉德反應(yīng)5.3抗壞血酸氧化的影響因素

InfluencingfactorsofVCOxidation13光的影響熱的影響數(shù)據(jù)引用自《維生素C對濕熱和光的穩(wěn)定性的的研究》作者：天津醫(yī)科大學(xué)馮淑華李薇張彥文6.1多元酚的氧化縮合

OxidationofPolyhydricphenol14茶多酚被氧化變色7.1試驗分析冷道出口溫度對脈動變色的影響

Experimentalanalysis-Cooling

temperature1.試驗?zāi)康模候炞C冷道出口溫度對脈動變色的影響2.試驗方案：采用人工冷卻的方式對灌裝出口產(chǎn)品進(jìn)行冷卻，將恒溫水浴鍋溫度分別控制在30℃、32℃、37℃、42℃四個梯度；以及一組不經(jīng)過冷卻的樣品（即冷卻溫度82℃）。儲存不同的時間后分別檢測其吸光度、溶解氧以及Vc的含量，并觀察其變色情況。3.試驗結(jié)果：見附表157.2試驗結(jié)果分析-吸光度

Experimentalanalysis-Cooling

temperature161(30℃)2（32℃）3（37℃）4（42℃）5（82℃）檢查周期吸光度檢查周期吸光度檢查周期吸光度檢查周期吸光度檢查周期吸光度當(dāng)班0.127當(dāng)班0.133當(dāng)班0.134當(dāng)班0.135當(dāng)班0.2262個月0.5582個月0.5732個月0.5952個月0.6062個月0.6554個月1.0144個月0.9884個月1.0994個月1.1344個月1.0926個月1.2216個月1.216個月1.2926個月1.3436個月1.297吸光度（Absorbance）7.2試驗結(jié)果分析-溶解氧

Experimentalanalysis-Cooling

temperature171(30℃)2（32℃）3（37℃）4（42℃）5（82℃）檢查周期溶解氧檢查周期溶解氧檢查周期溶解氧檢查周期溶解氧檢查周期溶解氧當(dāng)班0.70當(dāng)班0.88當(dāng)班0.90當(dāng)班0.68當(dāng)班0.751個月

1個月

1個月

1個月

1個月

2個月0.682個月0.672個月0.602個月0.612個月0.57溶解氧（O2）7.2試驗結(jié)果分析-Vc含量

Experimentalanalysis-Cooling

temperature181(30℃)2（32℃）3（37℃）4（42℃）5（82℃）檢查周期VC檢查周期VC檢查周期VC檢查周期VC檢查周期VC當(dāng)班444.84當(dāng)班461.85當(dāng)班461.84當(dāng)班461.11當(dāng)班453.472個月427.412個月427.872個月425.442個月421.122個月421.94VitaminC7.2試驗結(jié)果分析-變色圖片

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不同冷卻溫度下的產(chǎn)品均未變色！8.1試驗分析灌裝回流量對脈動變色的影響

Experimentalanalysis-Quantityofreflux1.試驗?zāi)康模候炞C灌裝回流量對脈動變色的影響2.試驗方案：采用降低灌裝速度的方式調(diào)整灌裝回流量，分別在13%、20%、30%回流量下生產(chǎn)并取樣，在不同的儲存時間后分別檢測其吸光度、Vc、5-HMF3.試驗結(jié)果：見附表208.2試驗結(jié)果分析

Experimentalanalysis-Quantityofreflux2113%回流量檢查周期檢測日期吸光度VC5-HMF顏色當(dāng)班12月12日0.048462.100.365正常4個月4月12日0.208

正常5個月5月12日0.505

正常7個月7月17日1.070365.141.579輕微變色8個月8月23日1.388339.262.185輕微變色20%回流量檢查周期檢測日期吸光度VC5-HMF顏色當(dāng)班12月12日0.044468.240.370正常4個月4月12日0.201

正常5個月5月12日0.501

正常7個月7月17日1.063349.461.699輕微變色8個月8月23日1.389340.592.189輕微變色30%回流量檢查周期檢測日期吸光度VC5-HMF顏色當(dāng)班12月12日0.047468.530.351正常4個月4月12日0.208

正常5個月5月12日0.506

正常7個月7月17日1.089374.431.805輕微變色8個月8月23日1.379339.462.224輕微變色8.2試驗結(jié)果分析

Experimentalanalysis-Quantityofreflux22吸光度（Absorbance）5-HMFVitaminC不同回流量下的產(chǎn)品各參數(shù)變化幾乎完全一致！9.1試驗分析儲存環(huán)境對脈動變色的影響

Experimentalanalysis-Thestorageenvironment1.試驗?zāi)康模候炞C儲存環(huán)境對脈動變色的影響2.試驗方案：將同一個批號的產(chǎn)品分別儲存于不同的環(huán)境（一批儲存于常溫常濕的室內(nèi)，一批儲存于陽光暴曬的室外），儲存不同的時間后（2個月、3個月、4個月）分別檢測其Vc、5-HMF的含量及吸光度。3.試驗結(jié)果：見下表23樣品信息儲存環(huán)境存放時間VC(mg/L）5-HMF(mg/kg）吸光度（310nm）正常樣常溫、常濕、室內(nèi)2個月412.332.8200.7353個月379.313.3251.1544個月351.643.9031.484光照樣室外、高溫、光照2個月279.672.5510.9683個月143.354.1911.2264個月68.614.3051.2739.2試驗結(jié)果分析

Experimentalanalysis-Thestorageenvironment242MonthsIndoorOutdoor3Months4MonthsIndoorOutdoorIndoorOutdoor未變色輕微變色嚴(yán)重變色！9.3試驗結(jié)果分析

Experimentalanalysis-Thestorageenvironment25吸光度（Absorbance）5-HMFVitaminC從以上圖表可明顯看出：光照產(chǎn)品Vc含量隨時間的降低速率比正常產(chǎn)品快得多，存放2個月時光照產(chǎn)品的Vc含量僅為正常產(chǎn)品的67.8%，存放3個月時僅為37.8%，存放4個月時僅為19.5%；由此可以判定：高溫、多光照的儲存環(huán)境會加速脈動飲料中抗壞血酸的氧化速率，從而極大地加快脈動的變色10.1結(jié)論-變色機(jī)制

Conclusion1.多元酚類的氧化縮合：影響程度極輕微。脈動飲料中的蘋果汁和香精中含有極微量的酚類物質(zhì)。2.美拉德反應(yīng)：影響程度輕微。受脈動飲料中氨基化合物含量（一般小于0.02mg)的限制。還原性單糖（如葡萄糖和果糖）的分解作用受反應(yīng)條件（需要較高溫度）限制。3.Vc的氧化（無氧反應(yīng)階段）：影響程度較大。Vc含量豐富（600ml產(chǎn)品中約含有300mgVc）。反應(yīng)條件簡單，無氧分解生成糠醛，聚合后呈色。2610.2結(jié)論-影響因素

Conclusion1.貯存時間：影響程度大。反應(yīng)時間越長，產(chǎn)生的有色的反應(yīng)物越多，從而脈動變色越來越嚴(yán)重。Vc的氧化時刻在發(fā)生，只能抑制，無法從根源上杜絕，只要時間足夠長，脈動一定會變色。2.后期貯存環(huán)境（溫度及光照量）：影響程度大。試驗證明，持續(xù)多光