《褐变作用》PPT课件.ppt

第九章褐变作用,概述,褐变是食品加工中普遍存在的一种变色现象某些食品中的褐变是有益的某些食品中的褐变是有害的根据不同的机制，褐变作用分为酶促褐变和非酶褐变,1酶促褐变,果蔬等在采摘后于正常情况下，组织中的氧化、还原反应是偶联进行的，但当机械损伤或处于异常环境变化时，便会影响氧化还原作用的平衡，发生氧化产物的积累，导致变色，这类变色作用非常迅速，需要与氧接触，受酶催化，称为酶促褐变,一、机制,植物组织中含有酶类物质，在完整的细胞中作为呼吸的传递物质，在酚醌之间保持动态平衡，当细胞破坏之后，氧就大量侵入，造成醌的形成和还原为酚之间的不平衡，于是发生了醌的积累。酶促褐变是酚类物质受酚酶催化，形成醌及其聚合物的结果,1.酚酶及其作用,含有0.2%左右铜的金属酶、Cu+才有活性，如甲酚酶、儿茶酚酶，可作用于一元、二元酚（作底物），以马铃薯中最丰富的酚类化合物酪氨酸为例：,甲酚酶,儿茶酚酶,聚合作用,黑色素(melanin),L酪氨酸,3,4二醌基苯丙氨酸,多巴色素(dopachome)5,6-二醌基吲哚-2-羧酸,动物皮肤、毛发中黑色素形成机制,在水果中，儿茶酚是分布极广的酚类，在儿茶酚酶作用下，酚类非常容易氧化成醌，然后，邻醌或没有起反应的邻二酚经二次羟基化，生成二羟基化合物,或,儿茶酚,邻醌具有较强的氧化能力，可以把三羟基物氧化生成羟基醌,羟基醌极易聚合生成有色的黑色素,聚合,聚合,或,n,2.底物体系,邻二酚类、一元酚类可作底物，对邻二酚类的作用快于一元酚，对位二酚也可被利用，间位二酚不能作为底物，甚至对酚酶起抑制作用，邻二酚的羟基取代物不受酶催化，如愈疮木酚，阿魏酸。酪氨酸、儿茶酚、绿原酸、黄酮类、花青素、单宁都可作为酚酶作用的底物,二、酶促褐变的控制,酶促褐变发生的三个条件氧的存在；酚酶；适当的酚类底物酶促褐变控制的主要途径酶的钝化（热烫、加抑制剂等）改变酶作用的条件（pH值、水分活度等）隔绝氧气（抽真空、与氧隔离）使用抗氧化剂（如抗坏血酸、SO2）,2非酶褐变,食品加工、贮藏中常发生与酶无关的褐变作用，称为非酶褐变。包括：美拉德反应焦糖化反应抗坏血酸的氧化,又称羰氨反应，羰基与氨基经缩合、聚合生成类黑色素1912年，法国化学家Maillard,L.G.发现美拉德反应是食品在加热或长期贮存后发生褐变的主要原因,一、美拉德反应,1.机理,初期羰氨缩合分子重排阿姆德瑞分子重排海因斯分子重排,薛夫碱,N-葡萄糖基胺,返回,N-葡萄糖基胺,单果糖胺,1-氨基-1-脱氧-2-酮糖,环式果糖胺,返回,N-果糖胺,2-氨基-2-脱氧葡萄糖,返回,中期,果糖基胺脱水生成羟甲基糠醛,如图:果糖基胺脱去胺残基重排生成还原酮,如图:氨基酸与二羰基化合物的作用,如图:,+H2O,-R-NH2,返回,果糖基胺,烯醇式果糖基胺,薛夫碱,3-脱氧奥苏糖,不饱和奥苏糖,羟甲基糠醛,返回,返回,末期,醇醛缩合:生成不饱和醛生成黑色素的聚合反应,2.影响美拉德反应的因素,温度温度提高10,褐变速度提高35倍pH值pH值3,褐变速度随其增加而加快羰基化合物五碳糖反应速度约为六碳糖的10倍,顺序为:五碳糖:核糖阿拉伯糖木糖六碳糖:半乳糖甘露糖葡萄糖醛糖酮糖还原性双糖,反应速度较慢,氨基化合物胺类氨基酸肽蛋白质水分水分在1015%时最易发生褐变,完全干燥时则难以进行。水分在反应初始阶段绝对必需，但另一方面水分对包含一系列脱水作用的褐变反应起抑制作用。抑制剂亚硫酸盐或酸式亚硫酸盐可抑制褐变,二、焦糖化褐变作用,定义：糖类受高温（150200）发生降解作用，降解后产物经过聚合缩合而生成稠状黑褐色物质，称为焦糖化作用。反应过程中有水蒸汽冒出，鼓泡。焦糖是一种胶态物质，等电点在pH3.03.9之间，随制造方法不同而异。,焦糖化反应机理,一类是形成焦糖；三阶段：起泡后，蔗糖经水解和脱水，二聚合生成异蔗糖酐二次起泡生成蔗糖酐进一步脱水生成焦糖稀，继续加热形成焦糖素另一类是裂解开成一些挥发性醛、酮类，进一步缩合、聚合形成深色物质。,2C12H22O114H2OC24H36O18,3C12H22O118H2OC36H50O25,异蔗糖酐,蔗糖酐,焦糖稀,返回,三、抗坏血酸褐变作用,在果汁特别是柠檬汁的褐变中起着重要作用；抗坏血酸是酸性，有防治人体坏血病的功能，它是高度水溶性化合物，具有强还原性，很易氧化成脱氢抗坏血酸；抗坏血酸易受温度、pH值、氧、酶、金属催化剂等因素影响而发生氧化降解；,下一页，小结,食品的褐变是错综复杂的，褐变产物多种多样，三种非酶褐变产物并非相同，不止一种褐变产物起作用。如抗坏血酸降解，它也是一种还原酮类，它也有直接参与聚合或直接与胺类缩合形成深色物质的可能。,四、非酶褐变对食品质量的影响,五、非酶褐变的控制,1.降温减缓所有的化学反应速度,因而在低温冷藏下,可延缓非酶褐变的进程2.亚硫酸处理羰基可与亚硫酸根生成加成物,此加成物与R-NH2反应的产物不能进一步生成薛夫碱,所以可用SO2或亚硫酸盐抑制羰氨反应褐变,3.改变pH值美拉德反应一般来说在碱性条件下较易进行,所以降低pH可控制这类褐变4.降低成品浓度适当降低产品浓度有时可减慢褐变,如柠檬汁、葡萄汁比桔子汁易褐变,所以浓缩比为4:1,而桔子汁高达6:15.使用较不易发生褐变的糖游离羰基的存在是发生美拉德反应的必要条件.,6.生物化学方法除糖:加入酵母发酵法除