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褐变

食品中普遍存在的变色现象

食品在加工过程中或长期贮存于湿热环境下，其所含的氨基化合物如蛋白质、氨基酸及醛、酮等与还原糖相遇，经过一系列反应生成褐色聚合物的现象称为褐变反应，简称褐变。

研究的意义
褐变是食品中普遍存在的一种变色现象，尤其是新鲜果蔬原料进行加工时或经贮藏或受机械损伤后，食品原来的色泽变暗，这些变化都属于褐变。
在一些食品加工过程中，适当的褐变是有益的，如酱油、咖啡、红茶、啤酒的生产和面包、糕点的烘烤。而在另一些食品加工中，特别是水果蔬菜的加工过程，褐变是有害的，它不仅影响风味，而且降低营养价值，因此了解食品褐变的反应机理，寻找控制褐变的途径有着重要的实际意义。
类型
褐变按其发生的机理分为酶促褐变（生化褐变）和非酶促褐变（非生化褐变）两大类。
酶促褐变
概念
酶促褐变多发生在水果蔬菜等新鲜植物性食物中，是酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的结果。　植物组织中含有酚类物质，在完整的细胞中作为呼吸传递物质，在正常的情况下，氧化还原反应之间(酚和醌的互变)保持着动态平衡，当组织破坏后氧就大量侵入，打破了氧化还原反应的平衡，于是发生了氧化产物醌的积累和进一步聚合及氧化，形成黑色。
机理
催化酶促褐变的酶有酚酶、抗坏血酸脱氢酶、过氧化物酶等。
酚酶是以氧为受氢体的末端氧化酶，是两种酶的复合体，其一是甲酚酶（又称酚羟化酶），作用于一元酚，另一是儿茶酚酶（又称为多元酚氧化酶），作用于二元酚。也有人认为酚酶是既能作用一元酚，又能作用于二元酚的一种特异性不强的酶。
酚酶属氧化还原酶类中的氧化酶类，能直接催化氧化底物酚类，它最适pH为7，较耐热，在100 ℃可钝化。
马铃薯切开后在空气中暴露，切面会变黑褐色，是因为其中含有酚类物质——酪氨酸，在酚酶作用发生了褐变。酱油在发酵时变褐色，这也是原因之一。
预防措施
（1）热处理：热烫、巴氏杀菌和微波加热90-95℃，维持几秒钟
（2）酸处理：多数酚酶的最适pH 为6-7，pH小于3.0 基本失活，所以降低pH 就可以抑制酶促褐变，常用
VC、柠檬酸、苹果酸来降低pH。一般柠檬酸 与亚硫酸钠 混用，0.5%柠檬酸+ 0.3%VC
（3）二氧化硫及亚硫酸钠：在pH=6 时，效果最好，10ppm 的二氧化硫足以使酚酶失活，但考虑到挥
发，反应损失等，一般增加为300ppm，残留低于20mg/kg。添加此类试剂会造成食品褪色和 维生素
B1被破坏
（4）驱氧法；使用抗坏血酸，浸涂在果蔬表面，其可螯合Cu，还原醌，它比醌更容易氧化
（5）底物改性：使酚形成甲基取代物。
非酶促褐变
对食品的影响
（1）颜色
（2）营养价值：氨基酸、蛋白质和抗坏血酸。
美拉德反应
美拉德（Maillard）反应又称为羰氨反应，指食品体系中含有氨基的化合物与含有羰基的化合物之间发生反应而使食品颜色加深的反应。羰氨反应的过程复杂，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 并随后环化成为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：重排后地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素。
焦糖化作用
焦糖化作用是指在没有含氨基化合物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，焦糖化作用有三个阶段： （1）从蔗糖熔融开始，有一段时间的起泡，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）焦糖酐进一步脱水生成焦糖烯，继续加热形成难溶性的深色物质焦糖素。焦糖素有一定的等电点，pH3.0-6.9。
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。
非酶褐变控制
（1）降温：温度相差10℃，褐变反应的速度相差3-5 倍。酿造酱油温度每升高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，奶粉要求含水量低于3%。
（3）pH：羰氨反应中缩合物在酸性条件下易于水解，降低pH 就可以防止褐变。
（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；在双糖中乳糖＞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。
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