褐变综述
植物组培过程中的褐化问题
组培过程中的褐化问题许多植物的组织培养中发现有褐变现象，尤以木本植物组织培养中褐变严重。
褐变主要发生在外植体、愈伤组织的继代、悬浮细胞培养、原生质体的分离与培养等。
褐变产物不仅使外植体、细胞、培养基等变褐，而且对许多酶有抑制作用，从而影响培养材料的生长与分化，严重时甚至导致死亡。
[1] 褐变的机理正常细胞内，区域性分布使底物与PPO不能接触并不发生褐变，当细胞膜的结构发生变化和破坏时，酶和底物就结合在一块，在氧的作用下，生成醌，从而引起褐变。
引起褐变的条件：氧、引起褐变的酶、底物，缺一不可。
引起褐变的酶：多酚氧化酶（PPO是主要的）、过氧化物酶（POD）、、苯丙氨酸解氨酶等。
引起褐变的酶的底物：主要是酚类化合物，可分成3类：第一类是苯基羧酸，包括邻羟基苯酚、儿茶酚、没食子酸、莽草酸等；第二类是苯丙烷衍生物，包括肉桂酸、香豆酸、咖啡酸、单宁、木质素等；第三类是黄烷衍生物，包括花青素、黄酮、芸香苷等。
[2] 影响褐变的因素因子是复杂的，随植物的种类、基因型、外植体部位及生理状态等的不同，褐变的程度也有所不同。
A.植物种类及基因型红豆杉愈伤组织的诱导及继代培养过程中，常常发生培养细胞褐变现象，轻者影响细胞生长和繁殖，重者导致细胞死亡。
豆科植物和芸苔属植物原生质体培养中容易褐化也是一个普遍的问题，橡胶的花药培养中，海垦2号花药的褐变较少，因而愈伤组织的诱导容易；而有些品系花药容易褐变，因而愈伤组织的诱导困难。
在组织培养中，有些品种、品系难以成功，而有些则容易成功。
油菜叶原生质体品种373褐化比品种94591、95386严重B.外植体部位及生理状态荔枝茎的愈伤组织中度褐变，而根的愈伤组织全部褐变。
欧洲栗幼年型的材料培养时含醌类物质少，成年型材料培养时含醌类物质多，后者比前者褐变严重。
油棕幼嫩外植体（如胚）培养较少褐变，高度分化的叶片接种后则容易褐变。
C.培养基成分及培养条件硬紫草从长期继代培养且次生代谢物含量高引起培养物的褐变。
组织培养褐化原因以及防止措施
褐化原因及防止措施褐变是指外植体在培养过程中体内的多酚氧化酶被激活，使细胞里的酚类物质氧化成棕褐色的醌类物质，这种致死性的褐化物不但向外扩散致使培养基逐渐变成褐色，而且还会抑制其他酶的活性，严重影响外植体的脱分化和器官分化，最后变褐而死亡的现象。
在组织培养中，褐变是普遍存在的，这种现象与菌类污染和玻璃化并称为植物组织培养的三大难题。
而控制褐变比控制污染和玻璃化更加困难。
因此，能否有效地控制褐变是某些植物能否组培成功的关键。
(一)褐变的原因影响褐变的因素极其复杂，随着植物种类、基因型、外植体的部位及生理状况等的不同，褐变的程度也有所不同。
1.与基因型有关不同植物与品种之间褐变现象是不同的，有人把此归结为基因型的不同。
一般来说植物材料中单宁类和多种羟酚类化合物的含量高，易引起外植体材料的严重褐化。
多数木本植物比草本植物易引起褐化，多年生草本植物比一年生草本植物易引起褐化。
2.与取样外植体的年龄有关通常幼龄部位产生褐化较轻，随着组织的老龄化含醌类物质增多而褐化加重。
因此，在外植体接种时常需要剥去鳞片和大叶片，尤其是以切取幼嫩的芽尖或切取顶芽分生组织(或带少量叶原基)接种更为理想。
3.与外植体取材时间有关一般在春夏季，尤其是春季采取生长旺盛的外植体产生褐化较轻，已木栓化或木质化的枝条和处于休眠状态的芽作为外植体时褐化严重。
即分生部位接种后形成醌类物质少，而分化的部位则形成醌类物质较多。
4.与培养基有关过高的无机盐浓度会引起棕榈科植物外植体酚的氧化，低盐培养基，尤其是Mn2+和 Cu2+离子浓度较低时，外植体的褐化程度较轻。
例如油棕用MS无机盐培养容易引起外植体的褐变，而用降低了无机盐浓度的改良MS培养基时则可减轻褐变，而且获得愈伤组织和胚状体。
植物生长调节物质使用不当时，材料也容易褐变，细胞分裂素BA有刺激多酚氧化酶活性提高的作用，这一现象在甘蔗的组织培养中十分明显。
培养基的PH值较低时常有利于减轻外植体的褐化。
褐变
a.营养损失，特别是必须氨基酸损失严重 b.产生某些致癌物质 c.对某些食品，褐变反应导致的颜色变化 影响质量。
有利方面：
褐变产生深颜色及强烈的香气和风味，赋予食品特殊气 味和风味。
2.焦糖化反应
定义
焦糖化作用是指在没有含氨基化合物存在 的情况下，将糖类物质加热到起熔点以上 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：
蔗糖在酸或酸性铵盐存在的溶液中加热，可制得 适用于食品、糖果和饮料的焦糖色素，其中最大 量的是用亚硫酸氢铵作催化剂制备用于可乐饮料 的耐酸焦糖色素（pH2～4.5）；另一种是蔗糖 溶液和铵离子溶液一起加热制成焙烤食品着色剂， 其水溶液的pH为4.2～4.8，并含有带正电荷的胶 体粒子；第三种是蔗糖直接热解形成略带负电荷 胶体粒子的焦糖色素，溶液pH为3～4，用于啤 酒和其他酒精饮料。焦糖色素是我国传统使用的 天然色素之一，无毒性。但近来发现，加铵盐制 成的焦糖含4-甲基咪唑，有强致惊厥作用，含量 高时对人体有毒。我国食品卫生法规定焦糖色素 的添加量不得超过200mg/Kg。
非酶褐变的控制
（1）降温：温度相差10℃，褐变反感应的速度相差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。
褐变度文档
褐变度介绍褐变度是指物质在加热或燃烧过程中发生的颜色变化程度。
褐变是一种与加热或燃烧过程相关的化学反应，会导致物质颜色的改变，常见于食品、化妆品等行业中。
在食品行业中，褐变度常常被用来评估食品的品质，特别是与食品烹饪过程中的色素变化有关的食品。
褐变反应原理褐变反应的本质是物质的化学反应，所发生的化学反应导致物质颜色的改变。
褐变通常以褐色为主，但也可以出现其他颜色的变化，如红色、黄色等。
褐变反应的主要原理是氧化还原反应。
褐变反应的氧化还原反应可以分为两个主要步骤：1.氧化：原料中的有机物质发生氧化反应，将分子中的电子失去，并与氧气结合形成氧化产物。
2.还原：氧化产物中的非氧原子与其他原料中的原子结合，以形成还原产物。
褐变反应通常发生在高温条件下，这会加速反应速率。
此外，光照、酸碱度、氧气浓度等环境因素也会影响褐变反应的进行。
褐变度的测量方法褐变度的测量方法多种多样，下面介绍一种常见的测量方法。
仪器和试剂准备•测定褐变度常用的仪器是分光光度计。
•试剂：常用试剂包括二氧化碳、氢氧化钠溶液和二氧化硫溶液。
操作步骤1.准备样品溶液，使其浓度适合于分光光度计检测范围。
2.将样品溶液分别加入多个试验管中。
3.分别向试验管中加入适量的二氧化碳和氢氧化钠溶液，并充分混合。
4.在一个空白试管中加入等量的样品溶液，并加入适量的二氧化硫溶液。
5.使用分光光度计，根据所用试剂以及反应条件的不同，选择适当的波长，并将光密度设置为合适的量程。
6.测量各个试验管和空白试管的吸光度，并记录下各个试验管的吸光度数值。
褐变度计算根据测得的吸光度数值，可以计算出褐变度。
褐变度的计算通常根据所用试剂和反应条件的不同而异。
应用领域食品工业褐变度在食品工业中具有重要的应用价值。
食品加热和烹饪过程中发生的色素变化经常导致食品的褐变。
褐变度可以用于评估烹饪过程的质量和稳定性，同时也可以用于判断食品的新鲜度和保存时间。
例如，烤面包和炖肉等食品在加热过程中会发生褐变反应，通过测量褐变度可以判断食品加热的程度和时间，确保食品的品质。
外植体褐变及解决措施
外植体褐变及解决措施褐变是指外植体在培养过程中，自身组织向表面培养基释放褐色物质，以致培养基逐渐变成褐色，外植体也随之进一步变褐而死亡的现象。
非酶促褐变是由于细胞受胁迫或者其他不利条件影响所造成的细胞程序化死亡或者自然发生的细胞死亡，即坏死形成的褐变现象，并不涉及酚类物质的产生。
徐振彪等将生长正常的愈伤组织转移到含NaCl 的培养基中，组织周围特别是接触培养基部份发生褐变，但培养基中没有看到扩散的褐化物质。
当温度升高时继代保存时间过长，也会发生此类现象。
但这种褐变若采取适当措施或者愈伤组织适应了胁迫环境就再也不发生了。
2.酶促褐变目前认为植物组织培养中的褐变主要是由酶促褐变引起的，培养材料变褐主要是由伤口处分泌的酚类化合物引起的。
酶促褐变如同普通的酶促反应，其发生必须具备三个条件，即酶、底物和氧。
引起褐变的酶有多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶等。
从初次培养和继代培养过程中试管苗的褐变程度和 PPO 的活性来看，表明 PPO 活性的高低是引起培养材料褐变的关键。
引起褐变的酶的底物主要是酚类化合物，按其组成可分成 3 类:苯基羧酸(包括邻羟基苯酚、儿茶酚、没食子酸、莽草酸等)，苯丙烷衍生物(包括绿原酸、肉桂酸、香豆酸、咖啡酸、单宁、木质素等)，第三类是黄烷衍生物(包括花青素、黄酮、芸香苷等)，但并非所有的酚类物质都是 PPO 的底物。
在正常发育的植物组织中 ,底物、氧气、 PPO 同时存在并不发生褐变，是因为在正常的组织细胞内由于多酚类物质分布在细胞的液泡内，而PPO则分布在各种质体或者细胞质中，这种区域性分布使底物与PPO 不能接触。
而当细胞膜的结构发生变化和破坏时，则为酶创造了与 PPO 接触的条件，在氧存在的情况下使酚类物质氧化成醌，进行一系列的脱水、聚合反应，最后形成黑褐色物质，从而引起褐变。
二、褐变产生的影响因素1.植物种类及基因型不同的植物和不同的基因型决定了不同的褐化程度。
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-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。
食品的褐变现象
第二节食品的褐变现象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。
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。
一、酶促褐变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。
一酶促褐变的机理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。
动物皮毛中的黑色素是通过这一机理而形成的。
虾类在冷藏过程产生黑斑的原因也是基于这一机理。
在水果中儿茶酚分布非常广泛它在儿茶酚酶作用下非常容易氧化成醌邻苯醌。
醌形成后进一步形成羟醌则是个自动反应无需酶参与羟醌再进行聚合依聚合程度大小由红变褐最后形成黑褐色物质。
酚酶作用的底物主要有一元酚型、邻二酚型化合物如前述的花青素、黄酮类、鞣质等酚酶对邻位二酚的作用快于一元酚对位二酚也可发生作用但间位二酚不能作为底物邻位二酚的取代衍生物也不能作为底物如愈创木酚阿魏酸。
植物组织培养中的褐变现象及其防止措施
04
褐变现象的研究进展
褐变与基因表达的关系
总结词
褐变与基因表达之间存在密切关系，一些关 键基因在褐变过程中被激活或抑制，影响植 物组织的褐变程度。
详细描述
在植物组织培养过程中，褐变通常与某些基 因的表达水平有关。这些基因可能涉及到酚 类物质的合成、代谢和运输等过程。通过深 入研究这些基因的表达模式，可以更好地理 解褐变现象的分子机制，并寻找有效的防止 措施。
添加抗氧化剂
总结词
在培养基中添加抗氧化剂可以有效防止褐变。
详细描述
抗氧化剂可以抑制酚类物质氧化，从而减少褐变的发生。常用的抗氧化剂包括 抗坏血酸、柠檬酸、硫代硫酸钠等。在培养基中加入适量的抗氧化剂，可以有 效降低酚类物质的氧化程度，从而防止褐变。
调节光照和温度
总结词
调节光照和温度也是防止褐变的措施之一。
详细描述
光照和温度对植物组织培养中的褐变也有影响。适当降低光照强度或缩短光照时间可以减少酚类物质 的氧化，从而降低褐变发生率。同时，保持恒定的培养温度也有助于防止褐变的发生。
优化培养条件
总结词
优化培养条件是防止褐变的综合性措施 。
VS
详细描述
除了选择适当的培养基和外植体、添加抗 氧化剂、调节光照和温度等措施外，优化 培养条件也是防止褐变的重要措施。这包 括控制培养室的湿度、定期更换新鲜的培 养基、及时转移生长过快或过慢的植株等 措施。通过综合运用这些措施，可以有效 降低植物组织培养中的褐变发生率。
05
结论与展望
研究成果总结
褐变现象的机制
植物组织培养中的褐变现象是由多种因素引起的，包括酚类物质氧化、酶促反应和非酶 促反应等。这些反应导致培养基颜色变深，影响植物的正常生长和发育。
列举10个食品褐变的实例
列举10个食品褐变的实例
褐变——褐变是食品比较普通的一种变色现象。
当食品原料进行加工、贮存、受到机械损伤后，易使原料原来的色泽变暗，或变成褐色，这种现象称为褐变。
在食品加工过程中，有些食品需要利用褐变现象，如面包、糕点等在烘烤过程中生成的金黄色。
但有些食品原料在加工过程中产生褐变，不仅影响外观，还降低了营养价值，如水果、蔬菜等原料。
褐变作用按其发生机制可分为酶促褐变及非酶褐变两大类。
酶引起的褐变多发生在较浅色的水果和蔬菜中，如苹果、香蕉、土豆等。
当它们的组织被碰伤、切开、削皮而遭受病害或处在不食物的酶促褐变，在实际工作中，可采用热处理法、酸处理法和与空气隔绝等方法防止食物的褐变。
因为酶在45%以上、pH值在3.0以下以及经加工的原料浸泡在清水中、糖水中或盐水中都能防止酶促褐变的形成。
非酶褐变是不需要酶的作用而能产生的褐变作用，它主要包括焦糖化反应和美拉德反应。
焦糖化反应是食品在加工过程中，由于高温使含糖食品产生糖的焦化作用，从而使食品着色。
因此，在食品加工过程中，根据工艺要求添加适量糖有利于产品的着色。
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，反应过程非常复杂。
美拉德反应褐变，酶促褐变，焦糖化反应，是三种食品加工中的最重要三种褐变，酱油、咖啡、红茶、啤酒的生产和面包、糕点的烘烤。
论植物组织培养褐变产生的因素及对策
论植物组织培养褐变产生的因素及对策植物组织培养是指将植物体中的一种或几种组织或细胞分离和培养在含有适宜营养成分和生长调节剂的培养基中，使其继续生长、分化和增殖的技术。
这种技术广泛应用于植物育种、植物生产、植物品种改良等方面。
然而，在植物组织培养过程中，褐变现象是一种常见的问题，严重影响了培养细胞的生长表现和生产效率。
因此，本文对植物组织培养褐变产生的因素及对策进行了详细的探讨。
一、植物组织培养褐变产生的因素1. 细胞或组织质损伤：在分离组织和细胞时，过度的力量和操作方法可能会导致组织褐变，这是由于细胞膜、内膜或细胞壁的破裂，导致物质泄漏进入外部环境所致。
2. 呼吸引起的氧化：在植物组织培养过程中，呼吸是组织代谢的基本现象，它产生的能量用于细胞代谢和细胞分裂。
然而，呼吸不充分或呼吸能力不足可能会导致氧化酶的活性增强，导致产生了过多的氧自由基，导致组织褐变。
3. 培养基中的不完整培养物质：培养基的配方以及培养过程中不完整培养物质可能会导致褐变。
例如，培养基中的钾离子过多可能导致组织和细胞质产生褐变。
4. 微生物或污染：组织培养广泛应用于微生物的细胞生长和变异。
然而，过量的细菌孳生或微生物污染可能会使组织发生内部腐败或污染。
5. 外部环境：在植物组织培养中，外部环境可能导致褐变的发生。
例如，高温、高湿度或光照强度过高等因素都可能对组织产生不利影响，导致组织褐变。
二、植物组织培养褐变的对策1. 准确按照操作方法进行：在分离和转移细胞或组织时，必须遵循操作规程。
任何超过细胞或组织能力的力量，都可能导致它们破裂和损伤，从而导致细胞褐变。
2. 控制培养物质：应对植物组织培养液内成分进行判断，控制氮、钾等营养物质的浓度，并定期植物异质接种和营养料补充来促进组织生长和分化。
3. 保护组织环境：采取洁净措施，保持培养环境无微生物侵入，减少细菌数量。
避免热、湿、光照强度过高的环境，加强组织生长环境的把控。
4. 装置保持：“装置”保持在可靠性、稳定性和实用性等方面总体考虑下选择合适的装置设备，减少操作过程带来的不良影响，通过装置控制，避免过度呼吸和氧化酶的活性增强等情况，道避免组织褐变。
褐变综述——精选推荐
褐变综述组培中如何抑制褐变的研究⽂献综述摘要：本⽂主要从如何防⽌或者减少组织培养中外植体褐变现象进⾏综述.选择适当的外植体并进⾏预处理,选择适宜的培养基,培养基中添加防褐剂,选择适宜的培养条件,外植体的连续转移等措施都能有效减少组织培养过程中褐变现象的发⽣。
关键字：组织培养褐变褐变是指外植体在诱导脱分化或再分化过程中，从组织表⾯向培养基释放分泌物质,这种分泌物质氧化后使培养基逐渐变成褐⾊(或⿊⾊),外植体随之进⼀步变褐⽽死亡的现象。
组织培养过程中外植体褐变是影响组织培养的重要因素。
发⽣褐变是因为植物体内含有较多的酚类化合物，在完整植物体的细胞中，酚类化合物与多酚氧化物分割存在，因此⽐较稳定。
当外植体切割后，切⼝附近的细胞的分割效应被打破，组织中的酚类物质经多酚氧化酶（PPO）氧化后产⽣棕褐⾊的醌类物质。
褐变产物不仅使外植体、培养基褐变，⽽且对许多酶有抑制作⽤，引起其他酶系统失活，导致组织代谢混乱，从⽽影响培养材料⽣长分化，严重时甚⾄导致死亡。
1外植体的选择与处理1．1选择适当的外植体外植体组织的受伤害程度直接影响褐变的发⽣。
Bonga等[1]认为，外植体越⼩，切⾯与体积的⽐率越⼤，伤害及褐化的程度越⼤，这在巨桉和卡德兰的组织培养中得到了验证。
Pruveni和Kipnis⽤椰⼦的完整胚、叶⽚作外植体进⾏培养也很少发⽣褐变。
外植体受伤害程度直接影响褐变，切割时应尽可能减⼩伤⼝⾯积，并缩短切⼝在空⽓中的暴露时间,伤⼝剪切尽可能平整。
切取外植体时还应考虑其粗度，细的可切短些，粗的可切长些。
1.2对外植体进⾏预处理将外植体⽤流⽔冲洗，然后在50℃左右条终下处理12—24h，消毒后先接种在只含蒸糖的培养基上5-7d，使组织中的酚类物质部分先渗⼊培养基。
取出外植体，⽤适当⽅法清洗，再接种到适当的陪养基上，可减轻外植体的褐变。
李焕修等[2]⽤6种不同的预处理研究其对苍溪梨外植体褐交和成活的影响，结果发现，低温处理对降低褐变有⼀定作⽤；⽤氧化剂或PPO溶液进⾏预处理也可以起到减轻褐变的效果。
食品化学 第九章 食品颜色与褐变作用
9.2 褐变的分类
非酶褐变 羰氨反应引起的褐变 焦糖化引起的褐变 抗坏血酸氧化引起的褐变
酶促褐变
第九章
褐变作用与食品颜色
9.3 非酶褐变 9.3.1 羰氨反应 9.3.1.1 羰氨反应概念 1921年， 法国化学家Mailard 发现葡萄糖与甘氨酸溶液 共热即产生褐色色素，并称此色素为类黑精。以后人们就将 胺、氨基酸、蛋白质与糖、醛、酮之间的反应统称为Mailard 反应或羰氨反应。 9.3.1.2 羰氨反应历程 初始阶段：包括羰氨缩合和分子重排两种作用生成果糖胺与 双果糖胺（1~8）。 中间阶段：包括果糖胺脱水生成羟甲基糠醛（9~14）、果糖 胺脱去胺残基重排生成还原酮(15~19)及氨基酸与二羰基化合 物的作用(19)。 终止阶段：包括醇醛缩合和生成黑色素的聚合作用
对于氨基化合物来说，褐变速度为：蛋白质>肽>胺类>氨 基酸。在氨基酸中, 碱性氨基酸褐变速度较快，ε-位或在末端者， 比α-位上较易褐变，所以赖氨酸褐变损失率最高。 由于脂类氧化和热解可产生不饱和醛、酮及二羰基化合物， 因此，不饱和度高、易氧化的脂类亦易与氨基化合物发生褐变 反应。 5） 亚硫酸处理 羰基可以和亚硫酸根形成加成化合物，其加成物能与氨基 酸化合物缩合，但缩合产物不能再进一步生成Schiff碱和N-葡萄 糖基胺，因此，可用SO2和亚硫酸盐来抑制羰氨反应。
第九章
9.3.2
褐变作用与食品颜色
焦糖化褐变（Caramellization）
9.3.2.1 焦糖化褐变的概念 糖类在没有氨基化合物存在的情况下，当加热至其熔点 以上时，糖通过脱水形成酱色物质，或通过裂解形成一些挥 发性醛、酮类物质后，进一步缩合、聚合形成粘稠状的黑褐 色物质的反应称为焦糖化反应。 9.3.2.2 焦糖化的反应过程（以蔗糖为例） 1) 开始阶段：蔗糖熔融，温度约达到200℃，起泡，约5分钟 时脱去1分子水，生成异蔗糖酐（无甜味但有温和的苦味）。
组培苗的褐变及防治
组培苗的褐变及防治一、组培苗的褐变很多种类的植物体中含有大量多酚类化合物，切取芽时的创伤会激活组织中的多酚氧化酶，将多酚类物质氧化为棕褐色的醌类物质，使外植体的切口处发生褐变，产生可见的茶色、褐色或黑色，此即谓“酚污染”。
醌类物质会渗透到培养基中，使培养基褐化，其结果是严重影响培养物的生长和分化，甚至造成培养物死亡。
在木本植物，尤其是热带木本植物及少量草本植物中，此现象较为严重。
二、影响褐变的因素植物的种类褐基因型、外植体的来源和生理状况以及培养基的成分都会不同程度的影响褐变的程度。
一般木本植物的外植体比较容易产生褐变现象，在成年树尤其严重。
培养基中含酚过高会导致褐变，含过高浓度的无机盐和肌醇也会加剧外植体的褐变。
6-苄氨基嘌呤（6-BA）和激动素（KT）也有诱导褐变的作用。
强光和高温同样会促进褐变现象。
三、防治褐变的方法1、在培养基中加入抗氧化剂是防止褐变的有效措施。
常用的抗氧化剂有抗坏血酸（VC）、柠檬酸、半胱氨酸、二硫苏糖醇和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等，该类药剂一般需用浓度为50-200mg/L。
具体方法如下：（1）用经过滤灭菌的抗氧化剂溶液洗涤刚切割的外植体伤口表面；（2）将抗氧化剂加入固体培养基的表层；（3）将刚切割的外植体浸入其中一定时间，（4）或者在抗氧化剂溶液中切割和剥离外植体。
（5）必要时还可以将几种抗氧化剂结合使用。
2、在培养基中加入活性炭，吸附对生长有抑制作用的褐色醌类物质。
一般认为，活性碳主要吸附非极性物质及色素大分子，可以减少一些有害物质的影响，但是具体吸附的选择性很差，温度低时吸附力增强，温度高时吸附力减弱，甚至会解吸附。
通常活性炭的使用浓度为0.5-10g/L。
大量活性炭的加入会削弱琼脂的凝固能力，因此要多加些琼脂；很细的活性炭容易沉淀，因此通常在琼脂将要凝固时，需轻轻摇动培养瓶；应当注意的是：活性炭也能吸附培养基中的激素类物质，影响茎尖的分化和生长，因此在使用活性炭的场合，需要适当提高培养基中激素的浓度。
食品基础知识——褐变
食品基础知识——褐变食品基础知识——褐变褐变是食品中存在的一种比较普遍的现象。
所谓褐变，是指食品在加工、贮藏或受损后，色泽变暗或变褐色的现象。
食品发生褐变，在不同的场合下，将带来不同的结果。
在食品生产中，可以加以利用的褐变现象，如生产酱油、咖啡、红茶以及烘烤面包时所呈现的褐变，是人们所希望出现的褐变。
但是，大多数食品的褐变现象，往往带来不良的反应，并且使食品的风味和营养价值降低，或者产生有害成分。
根据发生的机制，褐变作用可以划分为酶促褐变(生化褐变)及非酶褐变两类。
酶褐变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。
酶褐变发生在水果、蔬菜等新鲜植物性食物中。
一般认为，这种作用是需氧的。
在大多数情况下，酶促褐变是一种不希望出现于食物中的变化。
食品中发生酶促褐变，必须具备三个条件，即：多酚类底物或一元酚、酚氧化酶和氧。
三个条件，缺一不可。
非酶褐变非酶褐变是指没有酶参与的一类褐变。
这种褐变作用，大多发生在食品的热加工及长期贮存过程中。
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Aw随食品的种类不同而有差异。
Aw增加，会稀释反应物浓度，降低化学反应速率；而Aw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。
1、非酶褐变反应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。
植物组培中褐变的原因及其预防措施
植物组培中褐变的原因及其预防措施录入时间:2010-10-21 9:07:57 来源：植物组培网褐变是指在组织培养过程中，培养材料向培养基中释放褐色物质，致使培养基逐渐变成褐色，培养材料也慢慢变褐而死亡的现象。
1、褐变的原因很多植物尤其是木本植物体内含有较多的酚类化合物。
在完整植物体的细胞中，酚类化合物和多酚氧化酶分隔存在，因此比较稳定。
当外植体切割后，切口附近细胞的分割效应被打破，酚类化合物被多酚氧化酶氧化形成褐色的醌类化合物，醌类化合物又会在酪氨酸酶的作用下，与外植体组织中的蛋白质发生聚合，进一步引起其他酶系统失活，导致组织代谢紊乱，生长受阻，最终逐渐死亡。
2、影响褐变的因素（1）植物基因型在不同植物或同种植物不同基因型的组培过程中，褐变发生的频率和严重程度存在很大的差异，这是由于各种植物所含的单宁及其他酚类化合物的数量不同。
一般木本植物的酚类化合物含量比草本植物高，更易发生褐变现象。
核桃的单宁含量很高，不仅在接种初期发生褐变，在形成愈伤组织后还会因为褐变而死亡；苹果进行茎尖培养时，不同品种之间褐变的程度也不一样。
对葡萄的研究也发现类似情况。
（2）外植体的生理状态外植体的生理状态不同，接种后褐变程度不同。
一般外植体的老化程度越高，其木质素的含量也越高，也就越容易褐变，成龄材料一般均比幼龄材料褐变严重。
另外切口越大，酚类物质的被氧化面也越大，褐变程度就会更严重。
因此外植体的受伤程度对褐变的产生具有明显的影响，伤口加剧褐变的发生。
仙客来小叶诱导时，整片叶接种较分成多块褐变要轻。
除机械损伤外，各种消毒剂对外植体的伤害也会引起褐变，对于不易褐变的种类，用升汞消毒后，一般不会引起褐变，若用次氯酸钠进行消毒，则很容易引起褐变的发生。
（3）取材时间和部位在不同的生长季节，植物体内酚类化合物含量和多酚氧化酶的活性不同。
实验表明在苹果和核桃上，冬、春季取材褐变死亡率最低，夏季取材很容易褐变。
在取材部位上幼嫩茎尖比其他部位褐变程度低，木质化程度高的节段在进行药剂消毒处理后褐变现象更为严重。
食品化学 褐变
迈拉德反应是一个极其复杂的反应，它不仅
产生初始产物，初始产物之间还能相互作用， 生成二级产物，而且温度、反应物比例、pH 值等都影响反应结果。 由于不同的食品含有
不同的前驱体，而且相同的前驱体在不同的 反应条件下反应结果也不相同，所以形成千 变万化的食品特征香味。如不同的氨基酸与 不同的羰基化合物在不同温度下所产生的香 味不同。
此外，生产中也广泛应用亚硫酸盐及酸性亚硫酸 盐来控制褐变．因为亚硫酸盐，酸性亚硫酸盐能 抑制葡萄糖变为５－羟基糠醛，所以能成功的控 制各种褐变反应．
促进非酶褐变的原因还有有机酸和金属离子。 酒石酸比柠檬酸褐变活性强；锡、铁、铝离
子都会促进褐变；而糖中以果糖最富于反应 性。此外，氧化型抗坏血酸在3~6mg／100ml 时也可促进褐变。因此，在生产和贮存中必 须尽可能防止上述非酶褐变条件的生成。
氧化成醌，进行一系列的脱水，聚合反应，最 后形成黑褐色物质，从而引起褐变 。
由此可知:
食品发生酶促褐变，必须具备三个条
件：即有多酚类物质、多酚氧化酶和 O2。有些瓜果如柠檬、桔子及西瓜等 由于不含多酚氧化酶，故不会发生酶 促褐变。
怎样才能防止食物发生酶促褐变呢？
在实际工作中，可采用热处理法、 酸处理法和与空气隔绝等方法防止 食物的褐变。
组 员
陈永娟
马晓年
陈轶之
张林杰
黄泽晓
谢谢大家！
且也影响食品的香味，这是因为在 反应中生成了众多的香成分，霍奇 (Hodge) 等人最先讨论了羰氨反应， 并总结于下页图
从图上可看出，迈拉德反应体系产物复杂多 样,是通过食物的组分即前驱体(Precursor) 在 加热过程中发生反应形成的。常见的前驱体
有还原糖、氨基酸、游离脂肪酸、二肽、酚
酶促褐变
果蔬在采后，由于组织衰老、失水、低温冷害、高CO2伤害、机械损伤、病原微生物浸染或其他逆境胁迫会引起褐变，从而影响了其外观、食用和销售［1］。
本文就果蔬酶促褐变的形成条件、褐变机理以及抑制方法进行了综述。
1酶促褐变的条件酶促褐变是指果蔬在受到机械损伤或处于异常环境（受冻、受热）下，在氧化酶作用下将酚类物质氧化形成醌，醌的多聚化以及它与其他物质的结合产生黑色或褐色的色素沉淀，从而导致果蔬的营养丢失。
酶促褐变反应的发生需要三个条件：底物、酶类物质和氧。
1.1底物底物，即酚类物质。
酚类物质按酚羟基数目分为一元酚、二元酚、三元酚及多元酚。
酚类物质的合成途径有两条：其一是由苯丙氨酸脱氨基而形成，其二由莽草酸或与之一个的环己烷生物直接芳香化而形成。
其中，第一条途径是高等植物中最主要的途径［2］。
酚类物质的氧化是引起果蔬褐变的主要因素［1］，在果蔬贮存过程中随贮存时间的延长含量下降，一般认为是多酚氧化酶氧化的结果。
这些酚类物质一般在果蔬生长发育中合成，但若在采收期间或采收后处理不当而造成机械损伤，或在胁迫环境中也能诱导酚类物质的合成。
1.2酶类物质催化酶促褐变反应的酶类主要为多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）。
在果蔬细胞组织中PPO存在的位置因原料的种类、品种及成熟度不同而有差异。
PPO在大多数果蔬中存在，如马铃薯、黄瓜、莴苣、梨、番木瓜、葡萄、桃、芒果、苹果、荔枝等，在擦伤、割切、失水、细胞损伤时，易引起酶促褐变［1，3，4］。
PPO 催化的酶促褐变反应分两步进行：单酚羟化为二酚，然后二酚氧化为二醌。
PPO以铜离子为辅基［3］，其活性的最适pH值范围为5～7，有一定耐热性，其活性可以被有机酸、硫化物、金属离子螯合剂、酚类底物类似物质所抑制［6］。
POD在H2O2存在条件下能迅速氧化多酚物质，可与PPO协同作用引起苹果、梨、菠萝等果蔬产品发生褐变［7］。
1.3氧氧是果蔬酶促褐变的必要条件。
正常情况下，外界的氧气不能直接作用于酚类物质和PPO而发生酶促褐变。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
组培中如何抑制褐变的研究文献综述
摘要：本文主要从如何防止或者减少组织培养中外植体褐变现象进行综述.选择适当的外植体并进行预处理,选择适宜的培养基,培养基中添加防褐剂,选择适宜的培养条件,外植体
的连续转移等措施都能有效减少组织培养过程中褐变现象的发生。
关键字：组织培养褐变
褐变是指外植体在诱导脱分化或再分化过程中，从组织表面向培养基释放分泌物质,这种分泌物质氧化后使培养基逐渐变成褐色(或黑色),外植体随之进一步变褐而死亡的现象。
组织培养过程中外植体褐变是影响组织培养的重要因素。
发生褐变是因为植物体内含有较
多的酚类化合物，在完整植物体的细胞中，酚类化合物与多酚氧化物分割存在，因此比较
稳定。
当外植体切割后，切口附近的细胞的分割效应被打破，组织中的酚类物质经多酚氧
化酶（PPO）氧化后产生棕褐色的醌类物质。
褐变产物不仅使外植体、培养基褐变，而且对许多酶有抑制作用，引起其他酶系统失活，导致组织代谢混乱，从而影响培养材料生长分化，严重时甚至导致死亡。
1外植体的选择与处理
1．1选择适当的外植体
外植体组织的受伤害程度直接影响褐变的发生。
Bonga等[1]认为，外植体越小，切面
与体积的比率越大，伤害及褐化的程度越大，这在巨桉和卡德兰的组织培养中得到了验证。
Pruveni和Kipnis用椰子的完整胚、叶片作外植体进行培养也很少发生褐变。
外植体受伤
害程度直接影响褐变，切割时应尽可能减小伤口面积，并缩短切口在空气中的暴露时间,伤口剪切尽可能平整。
切取外植体时还应考虑其粗度，细的可切短些，粗的可切长些。
1.2对外植体进行预处理
将外植体用流水冲洗，然后在50℃左右条终下处理12—24h，消毒后先接种在只含蒸糖的
培养基上5-7d，使组织中的酚类物质部分先渗入培养基。
取出外植体，用适当方法清洗，
再接种到适当的陪养基上，可减轻外植体的褐变。
李焕修等[2]用6种不同的预处理研究其
对苍溪梨外植体褐交和成活的影响，结果发现，低温处理对降低褐变有一定作用；用氧化
剂或PPO溶液进行预处理也可以起到减轻褐变的效果。
2选择适宜的培养基
培养基可分为固体培养基、液体培养基和半固体培养基等。
许多实验表明, 在这几种培养基中以液体培养基效果最好，褐变发生率最低。
[3]采用液体培养基纸桥培养，可使外植体
溢出的有毒物质扩散到液体培养基中。
另外, 在固体培养中适当降低培养基的硬度也可以达到一定防止褐变的效果。
在培养基的选择上还应注意培养基的成分。
适当的无机盐成分、蔗糖浓度、激素水平与组合等都可减轻褐变现象的发生。
在培养条件的许多因子中，较为重要的是适宜的元机盐成分、适宜的蔗糖浓度及激素水平。
培养早期的培养基中应含较低浓度的元机盐，降低Fe和cu浓度或不用这两种离子；在保证正常培养的需求下使用低浓度细胞分裂素；愈伤组织或细胞培养物为异养型，应使培养物获得充足的氧气，以利于分化和生长。
随着 pH增高，
多酚被氧化的作用增强[5]，因此培养基 pH值应控制在 6．0以下。
3 培养基中添加防褐剂
防褐剂一般可分为防止酚氧化的抗氧化剂和吸收醌类物质的吸收剂两大类。
选用适宜的抗氧化剂与吸收剂种类及含量是防止外植体褐变的常用的方法。
在植物组培中用于抑制褐化常用的抗氧化剂有：硫代硫酸钠、间苯三酚、柠檬酸、VC等。
常用的吸附剂有聚乙烯吡咯烷酮(乙烯聚合物polyvinylpyrrolidone，PVP)、活性炭(AC)等。
PVP是酚类物质的专一性
吸附剂，在生化制备中常用作酚类物质和细胞器的保护剂，可用于防止褐变[5]。
活性炭是一种吸附性较强的无机吸附剂，能吸附各种微量物质和微小颗粒，但活性炭的吸附作用是没有选择性的；有报道，由于活性炭除能吸附多酚氧化物及有毒物质外，还能吸附培养基中的营养成分和生长调节剂，所以也有研究认为AC会使外植体由于得不到应有的养分而逐渐衰竭，变褐乃至死亡等负效应；[4]因此在使用时应注意，尽量用最低浓度的活性炭来
防止褐变的产生，一般在培养基中加入 1～4 g的活性炭，粉末状的活性炭与颗粒状的活性炭相比吸附性更强。
4选择适宜的培养条件
适当调节培养的温度和光照适宜的温度及在黑暗条件下进行培养也可减轻材料的褐变。
温度与光照都会影响植物体内酶的活性。
在酚类物质的合成和氧化过程中,有许多酶系统参与,其中部分酶系统是光活性的,弱光照射可降低这些酶的活性。
较高的温度会促使酚类物质氧化,使酶促褐变加强,而低温可以抑制酚类物质的合成,降低多酚氧化酶的活性,减少酚类氧化。
所以在培养初期应控制较低的温度,黑暗或弱光下培养，这些措施均可在一定程度减轻
培养材料的褐变。
易发生褐变的外植体，可先于低温(4—20℃)预培养数小时，也可于黑暗或弱光照下预培养数日后再转入正常培养条件下培养。
5 外植体的连续转移
加快继代转瓶的速度，及时更换新鲜培养基，可以减轻酚类物质对培养材料的毒害作用。
在兰花、黑莓、山月桂树、无花果、核桃、瑞香、大花飞燕草、紫叶黄栌茎尖或腋芽培养
中均可减少褐化。
番茄原生质体培养中不断添加新鲜的培养液可以减轻褐化现象。
但在红
豆杉中，继代培养的新鲜培养液对外植体释放醌类物质有刺激作用，可能与新鲜培养基中
的氧气充足从而促PPO活性有关[6]。
关于组培中的褐变现象各种假说[7.8]认为，褐变的发生往往是多种因素共同作用的结果。
因此，只有深入了解有关机制，找到影响褐变的主导因子和控制褐变的有效方法，才能在
实践中防止褐变的发生。
目前，十几种植物如番茄、马铃薯、甘薯等的PPO基因已被克隆；此外，利用反义RN技术也成功获得了抗褐变的马铃薯新品系[9]，这将为探索与培育抗褐变的转基因作物开辟新途径。
参考文献
[1]Bonga JM，DurzanD J，著．阙国宁，郭达初，译．树木组织培养[M]．北京：中国林业出版社，1988
[2]李焕秀，乔霓娇．降低苍溪梨外植体组培褐变途径的研究[F]。
西南农业大学学报，200，23(6)；524—526．
[3]石碧，狄莹．植物多酚 [M]．北京：科学出版社，2000
[4]马莉贞，植物组织培养中现象的研究[J].安徽农业科学．2006，34(15)：3583—3584，
[5]黄丹莹，江贵波、植物组织培养褐变产生的因素及对策[J].广西轻工业，2006(5)：31-32．
[6]曾镭，刘燕．植物组织培养中褐化问题的研究进展[J]．安徽农学通报，2007，13(14)：49—50
[7] 孙彩霞，刘兴华，李金华，等，作物抗旱性生理生化机制的研究现状和进展[J].杂粮作物， 2002。
22（5）：285—288.
[8] 寇莉萍，刘兴华，李金龙，等，富士苹果果肉褐变对保护酵活性和膜质过氧化的影响[J].西北农业学报，，2004，13《1)；80一83.
[9] 陈桂信，潘东明，赖钟雄，等．园艺植物多酚酵的分子生物学研究进展[J]．自然科学版。
2003，
25(1)：107—110．
[10] 昊青，孙斌明．基因工程技术在食品品质改良中应用[J].生物技术通报，2001(5)；13一15．
[11] 陈凯，刘颖．如何控制植物组织培养中褐变的产生[J]．邯郸农业高等专科学校学报以,2004，21(3):5
[12] 丰先红，李健，杨开俊等.植物组织培养中褐变的研究进展[J]现代农业科技，2009,23。