(新)果汁非酶褐变的反应机制及其影响因素
酶促褐变的影响
酶促褐变的影响因素一、实验目的1.了解水果蔬菜切分后酶促褐变的机理和影响因素；2.了解亚硫酸盐、温度、pH值、酸度、还原剂等因素对反应速度的影响；3.理解酶促褐变的控制方法。
二、实验原理果蔬材料中的酚酶催化多酚类第五产生醌类物质，并进一步聚合成黑色素。
很多因素可以影响酶促褐变，其影响的机理也各不相同。
非酶促褐变:非酶褐变又可分为以下三种类型1、当还原糖与氨基酸混合在一起加热时会形成褐色“类黑色素”，该反应称为羰氨反应，又称“美拉德反应”。
非还原糖在不发生水解的条件下不会发生美拉德反应。
2、糖类在无氨基化合物存在下加热到其熔点以上，也会生成黑褐色的色素物质，这种作用称为焦糖化作用。
3、柑桔类果汁在贮藏过程中色泽变暗，放出二氧化碳，抗坏血酸含量降低，这是由于抗坏血酸自动氧化而产生的褐变。
酶促褐变：酶促褐变是发生在水果、蔬菜等植物性食物中的由酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的反应过程。
果蔬发生酶促褐变后，产品颜色发暗。
为保护果蔬原有色泽，往往先在弱碱性条件下进行短时间的使酶钝化的热烫过程，从而达到护色的目的。
除热烫外，也可通过控制酸度、添加抗氧化剂(如异抗坏血酸钠)、亚硫酸盐类物质(如二氧化硫、焦亚硫酸钠)来抑制酶活性和隔绝氧等方法来防止和抑制酶促褐变。
三、实验材料与试剂马铃薯、苹果、将马铃薯和苹果去皮后切成豌豆大小的碎块。
0.5%维生素C溶液、0.5%维C-2%柠檬酸混合液、0.5%亚硫酸氢钠溶液四、实验过程1、温度对果蔬酶促褐变的作用用不锈钢刀切取苹果、马铃薯各4小片，各分成两份，一份放在室温下，另一份切好后立即投入沸水中，热处理5~ 10min,取出置于室温下，每隔20min观察一次，共观察四次，记录切片颜色的变化。
2、护色剂对果蔬加工制品的影响按下列所列试剂编号配置护色剂A、0.5%维生素C溶液B、0.5%维C-2%柠檬酸混合液C、0.5%亚硫酸氢钠溶液D、蒸馏水用不锈钢刀切取苹果、马铃薯各8小片，每一编号溶液放苹果、马铃薯各2小片，注意让溶液淹没切片，处理20min后，取出置于室温下，每隔30min观察一次，共观察四次，记录切片颜色的变化。
非酶褐变问题解答
非酶褐变是食品在加工和贮藏过程中发生的褐变反应，主要包括美拉德反应、焦糖化作用、抗坏血酸褐变和酚类自动氧化褐变。
非酶褐变的机制非常复杂，不仅与参加反应的糖类及氨基酸、蛋白质等氨基化合物的种类和结构有关，还与反应温度、贮藏条件、氧分压、水分活度、是否存在金属离子等外界因素有关。
非酶褐变反应和非酶褐变反应产物均对食品品质有重要影响。
常见影响有：（1）氨基酸的损失；（2）糖和维生素C的损失；（3）矿质元素的生物有效性下降；（4）非酶褐变会产生一些对人体有害的产物。
大量研究表明，美拉德反应产生的D-糖胺会造成DNA损伤，并会破坏胶原蛋白结构，甚至引起疾病形成和机体老化。
所以在食品生产中控制褐变的发生，有利于提高产品质量和安全性。
举例1：常温贮藏式干酪是经过高温灭菌的再制干酪，在加工与贮藏过程中，极易发生褐变，产品变质，颜色呈褐色，货架期缩短。
氨基酸与还原糖灭菌前后含量共同降低以及产品发生褐变，可以推出常温贮藏式干酪在灭菌过程中发生了Maillard反应。
可见，Maillard反应是常温贮藏式干酪灭菌过程中产生非酶褐变的主要原因。
所以控制褐变的主要方法是抑制美拉德反应，可以从乳糖量、pH值、含水量、灭菌温度、灭菌时间、贮藏温度等方面进行控制。
（1）控制乳糖添加量。
在制备干酪过程中基于成本和口感考虑，可能添加一定量的乳粉，导致产品额外混有一定量的乳糖，在灭菌过程中乳糖中所含的羰基化合物与氨基化合物发生Maillard反应。
（2）pH值。
从化学平衡角度上分析，碱性条件有利于羰氨反应的发生。
因此，降低pH值可以抑制Maillard反应。
（3）含水量。
褐变反应速度与基质浓度成正比。
在完全无水的条件下，由于氨基化合物和羰基化合物分子无法运动，很难发生褐变反应；在高水分条件下，基于反应基质浓度很低，Maillard反应也会受到抑制，开发不同类型的常温干酪制品时，类似切片或涂抹型，适当的提高含水量，可以在某种程度上抑制Maillard反应现象。
非酶褐变反应的研究进展
背景
背景
非酶褐变反应的研究可以追溯到20世纪初，当时人们已经发现糖类和氨基酸 在高温下会发生化学反应，导致食品颜色发生变化。随着人们对食品质量和安全 性的要求不断提高，非酶褐变反应逐渐成为食品科学领域的研究热点之一。研究 者们对非酶褐变反应的机理、影响因素及控制方法等方面进行了深入研究，为提 高食品质量和安全性提供了重要依据。
研究结果
同时，研究者们还对影响非酶褐变反应的因素进行了深入研究，发现温度、 湿度、pH值、氧气等环境因素对反应速率和程度均有显著影响。
讨论
讨论
非酶褐变反应的研究结果具有一定的应用前景和挑战。首先，非酶褐变反应 在食品加工和贮藏过程中广泛存在，因此研究其机理和影响因素有助于采取有效 措施控制食品质量，延长食品保质期。其次，非酶褐变反应在生物医学领域也有 着潜在应用价值，例如利用非酶褐变反应合成生物材料、药物载体等。然而，非 酶褐变反应的研究仍面临一些挑战，如反应机制的复杂性、影响因素的多样性以 及控制方法的局限性等，需要进一步深入研究。
百香果汁的褐变主要是由于其中含有大量的酚类物质，这些物质在多酚氧化 酶的作用下会发生氧化反应，生成有色物质，从而导致果汁的褐变。此外，百香 果汁中的糖、氨基酸等成分也可能与多酚氧化酶发生反应，促进褐变。
二、百香果汁褐变的控制措施
1、加工过程中的控制
1、加工过程中的控制
在百香果汁的加工过程中，应尽量减少果实的损伤，以防止多酚氧化酶的活 性被激活。同时，应避免。
结论
结论
非酶褐变反应作为食品科学领域的研究热点之一，其研究进展对于提高食品 质量和安全性具有重要意义。本次演示介绍了非酶褐变反应的研究背景、研究方 法、研究结果以及应用前景和挑战等方面的内容。随着科学技术的发展，相信未 来对非酶褐变反应的研究将更加深入，并为相关领域的发展提供更多有益的参考。
果汁非酶褐变的机制及控制措施
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水豆腐保鲜技术的研究进展
石彦国 李刚 林宇红
哈尔滨商业大学食品工程学院 哈尔滨 58’’[6
阐述了多种杀菌技术与保鲜技术在豆腐保鲜研究中所取得的成果， 分析了豆腐保鲜难的部分原因， 并展望了水 摘要： 豆腐保鲜技术的发展方向。 豆腐； 保鲜； 杀菌； 发展方向 关键词：
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果汁中的游离氨基酸在酸性条件下主要以阳离子的形式存在4因此4用大孔强酸阳离子交换树脂可以交换除去果汁中的氨基酸4从而基本上控制了果汁的非酶褐变4避免了果汁在贮藏过程中色泽加深4保持了果汁的色值小结非酶褐变对果汁的外观及营养价值造成的影响是不容置疑的目前关于褐变的研究很多但非酶褐变还是没有得到有效的控制因此必须寻找一种经济安全有效的方法来解决果汁非酶褐变的问题
简述美拉德反应
温度 温度不仅影响反应的速度。而且影响反应物的浓 度和它们之间的相互作用。Chen等研究发现，温度 为45℃时。葡萄糖反应的速度比半乳糖要快，产生 的褐色物质要多，但是在60℃时，两者的情况相反 。 PH和水分活度 温初始pH值大于7时，反应颜色物质生成的很快； 初始pH低于7时，吡嚎类物质难于形成；初始pH低 于2时，是强酸溶液，氨基处于质子化状态，使N一 糖基化合物(葡基胺)难以形成，从而使反应难以进 行下去，初始pH大于8时，反应速度难于控制。水 分含量在10％～15％的时候，反应容易发生，完全 干燥的食品难以发生Maillard反应。
美拉德反应
分为三个阶段：
（1）氨基酸和还原糖的缩合反应。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）重排后的果糖进一步讲解过程。 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。
简述美拉德反应
化春光
主要内容
果蔬汁褐变的原因
美拉德反应概念及原理 影响美拉德反应的因素
控制美拉德反应的措施
酶促褐变
褐变
非酶促褐变
抗坏血酸褐变
焦糖化反应
美拉德反应
美拉德反应
又称为羰氨反应，指食品体系中含有羰基的化 合物（尤其是还原糖）与胺、氨基酸、肽类、蛋白 质等氨基化合物之间发生的反应。
控制美拉德反应的措施
降低温度 降低PH 除去肽类化合物 ？
Hale Waihona Puke （3）羟醛缩合与聚合形成褐色素
果汁非酶褐变及其影响因素的研究进展
２ １ 年 ４月 ０１
农 产 品 加 工 ・ 刊 学
Ａｃ ｄｅ ｃ Ｐ ｒ ｄｉａ ｆＦ ｒ Ｐ ｏ ｕ ｔ Ｐｒ ｅ ｓｎ ａ ｍｉ ｅ ｏ ｃ ｌｏ ａ ｍ ｒ ｄ ｃ ｓ ￣ ｓ ｉ ｇ ｉ
Ｎｏ４ ．
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文章 编 号 ： １７ — ６ ６ １ ） ４ ０ ０ — ４ ６ １９ ４ ２ ０ — １３ ０ ｆ０ １
ｆ ｅ ａｔ ｅ ｔ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅ ｎ ｅ ｈ ｏ ｇ ， ｈ ａ ｘ Ｉｓ ｔｔ ｏ ｄ ｃｔ ｎ Ｘｉｎ Ｓ ａ ｎ ｉ １ ０ １ Ｃ ｉ ） Ｄ ｐ ｒ ｎ ｆ Ｓ ｉ ｃ ｓ ｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｓ ａｎ ｉ ｎ ｔｕｅ ｆ ｕ ａｉ ， ’ ， ｈ ａ ｘ ７ ０ ６ ， ｈｎ ｍ ｏＬ ｅ ｅ ａ ｏ ｉ Ｅ ｏ ａ ａ
Ａｂｔａｔ Ｆ ｕｔ ｕｃ ｓｅ ｓ ｏｏ ｃ ｒｎ ｎ ｅ ｚｍａｉ ｒｗ ｉｇｄ ｒ ｇｔｅｐｏ ｅｓｎ ｎ ｔｒｇ，ｓｒ ｕ ｌ ｆ ｃｅ ｔ ｕ ｌｙ ｓ ｃ： ｒｉ ｊｉｅｉ ａｙｔ ｃ ｕ ｏ — ｎ ｙ ｔ ｂｏ ｎｎ ｕｉ ｈ ｒｃ ｓｉｇａ ｄ ｓｏａｅ ｅｉ ｓ ａｆ ｔｄ ｉ ｑ ａｉ ｒ ｃ ｎ ｏ ｙ ｅ ｓ ｔ
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ａ ｄ Ｉ ｆｕ ｎ ｅ Ｆａ ｔ ｒ ｎ ｎｌ ｅ ｃ ｃｏｓ
Ｘｕ Ｈｕｉａ Байду номын сангаас ｙｎ
收 稿 日期 ：２ １— ２ ０ ００ １—３
还 原糖 的羰 基 与氨 基 酸 的氨 基失 水 缩 合生 成 Ｎ 一 葡萄糖基胺 ，再经 Ａ ａ ｏｉ ｍ ｄ ｒ重排反应 ，生成 １ 氨基 一 一 一 １ 脱 氧 一 一酮 糖 。Ａ ａｏｉ 物 在不 同的条 件下 ，生 成 ２ ｍ ｄｒ产 羰 氨类 化合物 ，这 类物 质在经 过缩 合 ，生成 吡嗪类 物 质 。反 应最后 所形 成 的醛类 、酮类 都不稳 定 ，可发 生 聚 合 反 应 ，产 生醛 醇类 脱 氮 聚 合 物 类 。有 氨 基 存 在 时 ，醛 醇 类脱 氮 聚合 物类 都 能 与 氨 基 发 生 缩 合 、脱 氢 、重排 和异 构化 等一 系列反 应 ，最 终形 成含 氮 的棕 色 聚合物 或共 聚物 ，统称 为类 黑素 。 １ 焦 糖化反 应 ． ２ 糖类 是果 汁 中甜 味 的主要来 源 ，在果 汁加工 及贮 藏过 程 中 ，糖类 一部 分 与含氨基 化合 物进行 美拉 德反 应外 ，另一 部分 也会 进行 焦糖化 反应 。糖类 在无 含 氨 基化 合物存 在条 件下 加热 到其熔 点 以上时 ，会变 成黑 褐色 的物质 ，这 种作 用称焦 糖化 作用 。在受 强热 的情 况下 ，糖生 成 ２ 物 质 ：① 糖 的脱 水产 物 ，即焦 糖或 类 称 酱 色 ；② 裂 解 产 物 ，是一 些 挥 发 性 的醛 、酮 类 物 质 ，它们可 进一 步聚合 ，形 成黏 稠状 的黑褐 色产物［ ３ １ 。 １ 抗坏 血酸 氧化 分解反 应 ． ３ 抗 坏血 酸是果 汁 中主要 营养 成分之 一 ，因其 兼具 酸性及 还原 性 ，故 极 易氧化 裂解 。抗坏 血酸 自动 氧化 后 成 为含双 羰基化 合物 ，能进 一 步发生 变化形 成 有色 物 质 ，氨基 酸等 含氮化 合物 能与 变化 了的抗坏 血 酸发 生 美 拉德 反应 引起 褐变 。抗 坏血 酸 的裂解 一 般分 为
非酶褐变名词解释
非酶褐变名词解释非酶褐变是指在没有酶参与的情况下发生的褐变。
氧化和聚合成为黑色素(melanin，非酶褐变)，例如面包烘焙时产生金黄和褐色外皮；糖类高温下形成焦糖色；果实中单宁物质遇到三价铁呈现青褐色。
非酶褐变包括：①Maillard 反应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经缩合、聚合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（①-③），再经Amadori分子重排生成果糖胺（④-⑦），果糖胺进一步与一分子葡萄糖缩合生成双果糖胺（⑧）。
（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（⑨-14）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（15-18）。
C 氨基酸与二羰基化合物作用（19）。
（3）终止阶段：羟醛缩合与聚合形成褐色素。
（20）。
②焦糖化作用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，糖会发生脱水与降解，也会发生褐变反应。
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）蔗糖熔融，继续加热，经约35分钟的起泡，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%，异蔗糖酐脱去一分子水形成焦糖酐，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（caramelin),分子式为C125H188O80.焦糖素有一定的等电点，pH3.0-6.9。
③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。
(新)果汁非酶褐变的反应机制及其影响因素
开发研究果汁非酶褐变的反应机制及其影响因素马 霞1 王瑞明1 关凤梅1 贾士儒2(11山东轻工业学院食品工程系 21天津科技大学食品科学与生物工程学院) 【摘要】果汁非酶褐变反应的机制有焦糖化反应、美拉德反应、抗坏血酸氧化分解和多元酚氧化缩合反应。
本文分析了影响非酶褐变的主要因素。
【关键词】非酶褐变;反应机制;影响因素中图分类号:TS25514 文献标识码:A文章编号:1009-1807(2002)09-0046-03在食物烹调、加工及成品贮存过程中往往会伴随着非酶褐变现象的发生。
与酶褐变不同,这些反应不需酶的催化故称非酶褐变。
许多食品工业与这种褐变产物的产生有直接的关系,如对咖啡、焦糖、面包等食物,它们多少提供了这些成品的风味、颜色、香气。
然后在果汁的加工与贮存过程中则必须小心控制,以防止非褐变对果汁色、香、味、营养等方面的不良影响。
1 反应机制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。
糖类是果汁中甜味的主要来源,在苹果汁中含量约占7%～14%,在柑桔汁中约占5%～10%,在果汁加工及贮存过程中,糖类除部分与氨基化合物进行美拉德反应外,也会发生焦糖化反应。
所谓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。
一般而言,焦糖化反应易发生在高温、碱性及高糖浓度情况下。
在酸性条件下,由于加热作用使得糖分解形成furfural及HMF,虽然它们不会直接影响果汁的风味,但是它们会与果汁中氨基化合物继续反应, ③红外光谱分析(图3)可以看出3417cm-1为多糖的O2H的伸缩振动,2935cm-1吸收为糖样的C2 H伸缩振动峰,1746cm-1为C=O的伸缩振动峰; 1619cm-1是C=O的非对称伸缩振动峰,1441cm-1、1267cm-1、1232cm-1为C2H的变角振动峰, 892cm-1是β-D-吡喃糖苷的特征吸收,表明该糖含有β-D-吡喃糖苷键,该糖可能是一活性多糖, 831cm-1为α-半乳糖吡喃吸收峰,759cm-1由吡喃糖对称环伸缩振动所致。
果汁非酶褐变及其影响因子
在食物烹调 、 加工及成 品贮存过程中往往会伴 随着
非酶褐变现象 的发生 。与酶褐变不同 ， 这些反应不需酶
拉德反应外 ， 也会发生焦糖 化反应 。所谓 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 。
一
的催化故称 非酶褐变。许多食 品工业 与这种 褐变产物 的产生有直接 的关系 ， 如对咖啡 、 焦糖 、 面包等食物 ， 它 们多少提供 了这些 成品 的风 味、 颜色 、 香气。然 而在果 汁的加工与贮存过程 中则必须小心控制 ， 以防止非酶褐 变对果汁色 、 、 、 香 味 营养等方面的不 良影响＿ 。 １ Ｊ
马 霞① 关凤 梅 郭 利 美 王 瑞 明
（ 山东轻工业 学 院食 品工 程系 济南 ２０ ￣） ５ １
摘
要
果汁非酶褐 变反应的机制 有焦糖化反应 、 美拉 德反 应 、 抗坏 血酸 氧化 分解 和 多元酚 氧化 缩合 反应 。影
非酶褐 变 反 应 机 制 影 响 因子
响非酶 褐变的 因子很 多， 温度 、Ｈ值 、 属 离子和 包装材料等 。 如 ｐ 金
关键词
中 图法分 类号
文献标 识码
文章编号
Ｆ ｃｏ ｓ Ａｆｅ ｔ ｇ Ｎｏ ｅ ｚ ｎ ｉ ｏ ｉ ｇ ｏ ｕ ｃ ｎ ｎ ｒ ｌ ｎ ａ ｔ ｒ ｆｃｉ ｎ ｎ ｙ ｍｔ Ｂｒ ｗｎ ｎ ｆＪ ｉｅ ａ ｄ Ｃｏ ｔｏ ｌ ｇ ｎ ｃ ｉ
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果汁加工过程中褐变机理的研究
果汁加工过程中褐变机理的研究果汁加工过程中极易发生褐变现象，不仅影响产品外观与风味，而且还会造成营养物质损失，甚至引起果汁的变质。
褐变包括酶促褐变和非酶褐变两种类型。
酶促褐变主要是指在有氧条件下,酶类催化酚类物质形成有色物质从而使果汁色泽和营养都发生了变化,使其失去价值,果汁在加工中发生的褐变多为酶促褐变, 赵光远等(2006)认为84.7%梨汁褐变发生在破碎过程中,不加任何防褐变剂的梨破碎后褐变已相当严重,所以必须在梨破碎的同时采取防褐变措施。
果汁贮藏过程中的褐变则以非酶促褐变为主。
非酶褐变又包括美拉德(Maillard)反应、酚类物质氧化变色、焦糖化褐变和抗坏血酸氧化褐变等几种类型。
梨汁作为果汁的一种,自然也存在褐变问题,要解决梨汁褐变这一难题,首先通过了解梨汁褐变的机理,确定引起梨汁褐变的关键因子,然后通过对关键因子的研究,再采取一定的措施控制梨汁褐变。
1.酶促褐变1.1酶促褐变原理在果蔬加工过程中，完整细胞中酚类化合物和醌类化合物之间的动态平衡被破坏，由于空气中氧的侵入和原果蔬中多酚氧化酶的催化作用，多酚类物质被氧化成邻醌，然后，在酚羟基酶作用下进行二次羟基化作用，生成三羟基化合物，邻醌具有较强的氧化能力，可将三羟基化合物氧化成羟基醌，羟基醌进一步聚合而由红色变为褐色，最后变成黑褐色的黑色素物质[1]。
从果汁酶促机理可以看出酶促褐变的发生需要三个条件:酚类物质、多酚氧化酶(PPO)和氧气。
1.1.1多酚氧化酶(PPO)引起酶促褐变的主要氧化酶是多酚氧化酶(PPO)。
PPO是一种含铜的蛋白质,其活性的最适pH值范围为4～7,其活性可以被有机酸、硫化物、金属离子螯合合剂、酚类底物类似物所抑制(Mcevily A J，et al，1992)。
依据酶作用底物的特性，植物中的多酚氧化酶包括3种型[2]：第一种是单酚单氧化酶(Monophenol monooxy genase，E．C．1．14．18．1)，亦称酪氨酸酶(Tyrosinase)、单酚氧化酶(Monophenol oxidase)、甲酚酶(Cresolase)，这种多酚氧化酶能催化一元酚氧化成邻位酚；第二种是双酚氧化酶(Diphenoloxidase，E．C．1．10．3．1)，亦称儿茶酚氧化酶(Catechol oxidase)、多酚氧化酶(Polyphenoloxidase，PPO)、o一双酚酶(o—diphenolase)，这种多酚氧化酶能催化氧化邻位酚，但不能氧化间位酚和对位酚；第三种是漆酶(Lacease，E．C．1．10．3．2)，该酶能氧化邻位酚和对位酚，不能氧化一元酚和间位酚。
橙汁非酶褐变机制及控制措施
橙汁非酶褐变机制及控制措施苏霞;吴厚玖【摘要】This paper described the mechanism of non-enzymatic browning of orange juice, including Maillard reaction, caramel reaction, ascorbic acid oxidative decomposition and polyphenols oxidative condensation. Through the analysis of the storage and sterilization methods, storage conditions, application of browning inhibitor and adsorption resin, the research mainly focused on non-enzymatic browning control measures during the processing and storage of orange juice.%阐述了橙汁非酶褐变的机制——美拉德反应，焦糖化反应，抗坏血酸的氧化分解和多酚类化合物氧化缩合反应。
通过对杀菌方式，贮藏方式，褐变剂抑制剂的添加及加工中吸附树脂使用的分析，重点综述了在橙订加工储藏过程中控制非酶褐变的措施。
【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2011(037)007【总页数】4页(P148-151)【关键词】橙汁;非酶褐变;机制;控制【作者】苏霞;吴厚玖【作者单位】西南大学食品科学学院,重庆400715;西南大学柑橘研究所,重庆400712;西南大学柑橘研究所,重庆400712【正文语种】中文【中图分类】TS206柑橘是世界第一大水果，目前中国柑橘产量和面积居世界第一。
过去我国偏重于发展鲜食柑橘，95%的产量用于鲜销，鲜食市场日趋饱和，我国柑橘产业的持续发展将取决于加工业，尤其是橙汁产业的发展。
果酒中酚类物质及其非酶褐变的研究进展_陈坚生
研究表明，在酸性条件下，果酒中的乙醛通过形
成碳正离子与黄酮醇进行反应，生成以乙醛为桥联接的
多聚体，多聚体聚合度越高，在黄色光谱区域的颜色
越深[14]。在乙醛作用下，通过缩合反应形成的黄烷醇
多聚体间的“乙基链”并不稳定，很容易断裂而形成
the prevention of wine from browning. This review emphatically discussed the varieties of phenolic compounds, the non-
enzymatic browning mechanism, and various browning-preventing techniques in fruit wine production.
Key words：fruit wine；phenolic compounds；non-enzymatic browning；browning-preventing technique
中图分类号：TS262.7；TS201.2
文献标识码：A
文章编号：1002-6630(2009)07-0281-04
Abstract ：The quality of fruit wine is affected seriously by oxidative browning, which is a long-standing problem in wine
production. Therefore, it is important to explore the mechanisms of oxidative browning and study the available techniques for
果汁非酶褐变的反应机制及其影响因素
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 。 糖 类 是 果 汁 中 甜 味 的 主 要 来 源 ，在 苹 果 汁 中 含 量约 占 ７ ％～ １ ％ ，在 柑 桔 汁 中约 占 ５ ～１ ％，在 ４ ％ Ｏ
文章 编号 ：１ ０ ０ ９—１ ０ （０ ２ ９—０ ４ ８ ７ ２ ０ ）０ ０ ６—０ ３
不 良影 响 。
反应 是 指 糖 类 经 直 接 加 热 所 产 生 的 脱 水 及 热 分 解 反
应 。一般 而言 ，焦糖 化反 应 易发 生在 高 温 、碱性 及 高
糖 浓 度情 况下 。在酸性 条 件下 ，由于 加 热作 用使 得 糖 分 解形 成 ｆｒ ｒｌ Ｈ Ｆ ｕｆ ａ 及 Ｍ ，虽 然 它们 不会 直接 影 响果 ｕ 汁 的风 味 ， 是它 们会 与果 汁 中氨 基化 合 物继 续 反应 ， 但
应 、美拉德 反应、抗坏血酸氧化 分解和 多元酚 氧化 缩
舍 反 应 。本 文 分 析 了影 响 非酶 褐 变 的 主要 因素 。
１ 反 应 机 制
非 酶褐 变反 应 的机 制 一般 可分 成 ４种 类 型 ：焦糖
【 关键词】非酶褐变；反应机制；影响因素
中 图 分 类 号 ：Ｔ ２ ５ ４ Ｓ ５ ． 文 献标 识 码 ：Ａ
果蔬的褐变的机理及抑制方法
果蔬的褐变的机理及抑制方法摘要：果蔬贮藏和加工过程中的褐变是影响其品质的一个重要因素。
褐变产生的因素较多，其中酶促褐变是果蔬褐变的最主要原因，也是果蔬贮藏和加工品质保证的主要障碍。
概述褐变产生的原因及其控制的方法。
关键词：褐变；机理；抑制Abstract: Rapid browning during storage was the main problem resulting in restrictions on the fruits and vegetables to long-distant markets. There were many reasons of browning, the enzymetic browning was the mostimportant, and it was the main handicap in processing and storage. The mechanism of enzymatic browning and methods to control browning are summarized Key words: browning; mechanism; control前言大多果蔬具有很强的季节性，为了保证果蔬较长的供应期，各种各样的保鲜及加工方法应运而生。
近年来，随着国内生活水平的不断提高及生鲜连锁超市的快速发展，鲜切果蔬已成为市场的消费热点。
如何进一步保持果蔬产品的品质、延长其货架期，一直是国内外果蔬采后研究的热门课题。
果蔬贮存加工过程中，褐变是普遍存在的难题，往往引起产品品质下降，货架期缩短。
褐变可分为非酶褐变和酶促褐变：非酶褐变是指不需经酶催化而产生的褐变，包括美拉德反应、焦糖化作用及抗坏血酸氧化等;而酶促褐变是组织中的酚类物质在酶的作用下氧化成醌类，经聚合而造成褐变。
果蔬的褐变主要以酶促褐变为主[1]。
我国果蔬的种植面积、果蔬总产量及消费量均居世界之首，但在果蔬采后领域的研究与国外相比存在很大的差距。
非酶褐变
（二）非酶褐变的控制彻底消除果汁和果酱及茶饮料的褐变果汁和啤酒的褐变的原因很多，其中大部分原因由于单宁极其前驱物质引起的，也有是由于阳光引起的光褐变。
有一些厂家果汁中在啤酒中滥用一些抗氧剂，象大量使用VC及亚硫酸钠，任为抗氧剂就可以阻止果汁和啤酒的褐变，最终无济于事。
他们没有想到VC及亚硫酸钠根本没有抗褐变的作用，而且抗氧也只不过在5mgL以下。
因植物体内含有抗坏血酸氧化酶，当果蔬组织破坏，又与空气接触时，能使抗坏血酸迅速被破坏。
而且抗坏血酸本身即可被氧化而造成褐变。
抗坏血酸可分解成脱氢抗坏血酸，最后生成糠醛和二氧化碳。
在中性或碱性溶液中，抗坏血酸很不稳定，易以褐变；在pH＜5.0时，氧化生成脱氢抗坏血酸速度缓慢；但在pH值2.0～3.5范围内，褐变作用与pH 成反比。
大多数厂家在果汁茶饮料中加入了亚硫酸盐和VC作为抗氧剂，且不提亚硫酸盐的毒性大小和食用后的副作用，值得一提的是加入VC的果汁和啤酒的氧化褐变和其它单宁类和酶类的氧化褐变有所不同，它们是由花色苷的的氧化而形成的褐变，其颜色反应不是变黑，而是固有的色素消失了，最终变成砖红褐色的沉淀，尤其对果汁加热使褐变失色的程度更加严重，这是果汁行业至今都没有解决的问题。
厂家在果汁及啤酒中加入VC后，VC会迅速的被氧化而形成中间产物H2O2，H2O2通过对花色苷的C－2位亲核进攻使吡喃环裂解，从而生成一种无色的酯类降解物，这些降解物在加热的条件下会进一步的分解聚合，最终导致果汁中形成棕褐色的沉淀。
这一反应在茶饮料中也非常明显，在茶汁的浸提当中，如果把VC作为抗氧剂添加进去，其反应是当时茶汤的鲜绿颜色立即失去，显得颜色很淡，还显得有些发白，表面看“氧化褐变被抑制住了”，其实不是，这正是VC的迅速被氧化，形成的中间产物过氧化氢和茶汤中的花色苷的C－2结合而形成的无色的酯类降解物，使茶汤失色，在高温的条件下，这种无色的酯类降解物在高温的条件下会分解降解，最终形成一种褐色的沉淀物。
苹果浓缩汁非酶褐变的研究进展
的近一半 。 目前 ， 汁加 工 和 储 运 过程 中不 同程 度 果
的存 在着 四大技 术难 题 ： 汁褐 变 、 混浊 、 果 后 营养 物
件下 ， Ａｍａ ｏｉ或 Ｈｅ ｎ ） 行 裂解 产 生 ｃ ｒｏ ｙｓ ｄ ｒ（ ｙ ｓ进 ａｂ ｎ ｌ
及 ｄｃｒ ｏ ｙｓ 合 物 ，这 些 中 间 阶 段 产 物 会 继 续 ｉ ｂ ｎ ｌ化 ａ
应 ， 成红 色 素 及 黄 色 素 。Ｖｃ的 分 解 在 有 氧 和无 生
氧 的环境 下都 可 进行 ， 般 将 其 分 解 方 式 分 为有 氧 一 性 和厌 氧性 分解 反应 。Ｖｃ的 有 氧 分解 反 应 形 成 去 氢抗 坏血 酸 ， 经 脱 水 、 再 去羧 基 产生 木糖 醛 酮 ， 最终 产生 还原 酮 。还 原酮会 参 与美 拉德 反 应 的 中间及最
质损耗 和芳 香物 质逸 散 ， 中果 汁 褐变尤 为 严 重嘲 。 其 果 汁褐 变 又分为 酶 促 褐 变 和非 酶 褐 变 ， 中酶 促 褐 其 变 已有 较 多的研 究 ， 而非 酶褐 变 的机制 较为 复杂 ， 仍
有许 多问题有 待 于进 一步 的研究 。 １ 苹 果浓 缩汁 非酶 褐变 的机 制
反应 形成 糖胺 ，经过 阿 马都 利 氏重 排 （ Ａｍａ ｏｉ或 ｄ ｒ） Ｈｅ ｎ 转位形 成 Ａｍａ ｏｉ或 Ｈｅ ｎ ） ｙｓ ｄ ｒ（ ｙ ｓ 中间 产 物 。此 类化 合物 在不 同 ｐ 值及 温 度 条 件下 ，以 ３种路 径 Ｈ
进行 反应 ： 在酸性 条 件下进 行 １ ２ ① ， 一烯醇 化 反应 ，
文 章 编 号 ：１０ ３ １ （ ０ ６ ０ — ０ ２ — ０ ０ １ ７７ ２ ０ ） １ ０ ３ ４
苹果浓缩 汁非 酶褐 变 的研究 进展
非酶褐变反应
非酶褐变反应
非酶褐变反应（non-enzymatic browning）是一种化学反应，指的
是在缺乏酶作用的情况下，食物中的糖类和氨基酸发生的一系列反应，导致食物颜色、味道和营养成分的改变。
这种反应通常发生在高温、
低水分或高pH值条件下。
非酶褐变反应主要包括两种类型：糖氨基酸反应和糖氧化反应。
糖氨
基酸反应是指糖类与氨基酸或蛋白质中的游离氨基酸结合形成缩合产物，如美拉德反应和利斯曼反应等。
而糖氧化反应则是指糖类被氧化
后形成羟甲基丙酮等产物，如芝士效应和卡拉梅尔效应等。
非酶褐变反应对食品品质有着重要影响。
它可以改变食品的颜色、味
道和营养成分，使其更具有吸引力。
例如，面包在烘焙过程中会出现
金黄色外皮和棕色内部，这就是由于面粉中的糖类和蛋白质在高温下
发生的非酶褐变反应导致的。
然而，非酶褐变反应也会对食品品质产生不利影响。
在过度加热或储
存时间过长的情况下，食品中的非酶褐变产物会增多，导致食品变得
苦涩、粘稠或硬化。
此外，非酶褐变反应还可能产生一些有害物质，
如丙烯酰胺等。
为了减少非酶褐变反应对食品品质的影响，可以采取一些措施。
例如，在烹调过程中控制温度和时间，避免过度加热；在储存过程中保持适
当湿度和温度；添加抗氧化剂等。
总之，非酶褐变反应是一种普遍存在于食品中的化学反应。
虽然它可
以改善食品的外观和口感，但也会对食品品质产生不利影响。
因此，
在日常生活中我们需要注意控制烹调温度和时间，并合理储存食品以
减少非酶褐变反应对食品的影响。
果汁非酶褐变的机制及控制措施
果汁非酶褐变的机制及控制措施
李慧芸;张宝善
【期刊名称】《食品研究与开发》
【年(卷),期】2005(026)006
【摘要】本文阐述了果汁非酶褐变的机制:焦糖化反应、美拉德反应、抗坏血酸氧化分解和多元酚氧化缩合,并对目前常用的抑制果汁非酶褐变的方法进行了综述.【总页数】3页(P145-147)
【作者】李慧芸;张宝善
【作者单位】陕西师范大学食品工程系,西安,710062;陕西师范大学食品工程系,西安,710062
【正文语种】中文
【中图分类】TS2
【相关文献】
1.野木瓜果汁非酶褐变复配抑制剂的优化 [J], 崔霖芸
2.橙汁非酶褐变机制及控制措施 [J], 苏霞;吴厚玖
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4.蓝莓果汁贮藏中非酶褐变影响因素评价 [J], 王鑫; 魏婧; 马蕊; 马永强
5.野木瓜果汁非酶褐变抑制及营养保全工艺优化 [J], 崔霖芸;罗洪波
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开发研究果汁非酶褐变的反应机制及其影响因素马 霞1 王瑞明1 关凤梅1 贾士儒2(11山东轻工业学院食品工程系 21天津科技大学食品科学与生物工程学院) 【摘要】果汁非酶褐变反应的机制有焦糖化反应、美拉德反应、抗坏血酸氧化分解和多元酚氧化缩合反应。
本文分析了影响非酶褐变的主要因素。
【关键词】非酶褐变;反应机制;影响因素中图分类号:TS25514 文献标识码:A文章编号:1009-1807(2002)09-0046-03在食物烹调、加工及成品贮存过程中往往会伴随着非酶褐变现象的发生。
与酶褐变不同,这些反应不需酶的催化故称非酶褐变。
许多食品工业与这种褐变产物的产生有直接的关系,如对咖啡、焦糖、面包等食物,它们多少提供了这些成品的风味、颜色、香气。
然后在果汁的加工与贮存过程中则必须小心控制,以防止非褐变对果汁色、香、味、营养等方面的不良影响。
1 反应机制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。
糖类是果汁中甜味的主要来源,在苹果汁中含量约占7%～14%,在柑桔汁中约占5%～10%,在果汁加工及贮存过程中,糖类除部分与氨基化合物进行美拉德反应外,也会发生焦糖化反应。
所谓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。
一般而言,焦糖化反应易发生在高温、碱性及高糖浓度情况下。
在酸性条件下,由于加热作用使得糖分解形成furfural及HMF,虽然它们不会直接影响果汁的风味,但是它们会与果汁中氨基化合物继续反应, ③红外光谱分析(图3)可以看出3417cm-1为多糖的O2H的伸缩振动,2935cm-1吸收为糖样的C2 H伸缩振动峰,1746cm-1为C=O的伸缩振动峰; 1619cm-1是C=O的非对称伸缩振动峰,1441cm-1、1267cm-1、1232cm-1为C2H的变角振动峰, 892cm-1是β-D-吡喃糖苷的特征吸收,表明该糖含有β-D-吡喃糖苷键,该糖可能是一活性多糖, 831cm-1为α-半乳糖吡喃吸收峰,759cm-1由吡喃糖对称环伸缩振动所致。
参考文献1 K ada.T.Polysaccharides as additives to Health Food.J PN K okai Tokkyo K oho J P0*******,1996-8-612 Shimizu.N,Tomoda.M,K anari.M et al,An Acidic Polysaccharides having Activity on the Reticuloendotheliad system form the root of As2 tragalus Mongholicas.Chem.Pharm.Bull,1991,(11):2969～297113 Y amaoka.Y,K awakita.T,K aneko.M et al.A Polysaccharide Frac2 tion of Natural K iller Activity By oral administration.Biol.Pharm.Bull,1995,(6):846～8484 Arad.S,Huliheil.M.Antiviral Agents.Israel PCT int APPL WO 5 Jennnings H.Capsular Polysaccharides as human Vaccines.Adv.Car2 bohydr.Chem.BioChem,1983,(41):155～15716 K iho.T,Morimoto.H,K obayashi.T et al.Effect of from the Fruit2 ing Bodies of Tremella Aurantia on G iucose metabolism in mouse liver.Biosci Biotechol Biochem2000,(2):417～419.7 Nagaoka.M,Hashimoto.S,Watanade.T et al.Anti-Ulcer Effects of Lactic bacteria and their Cell Wall Polysaccharides.Biol.Pharm.Bull,1994,(8):1012～101518 Tubaro.AJ,Tragni.E,Delnegro.P et al.Anti-inflammatory activ2 ity of a Polysaccharide fraction of Echinacea angustifolia.J.Pharm.Pharmacol.1987,(7):567～57019 Guo.ZW,Hui.YZ.Isolation and Structure Elucidation of a Polysac2 charide with radiation-Protective activity form Spirulina Plantensis.Chin J.Chem,1996,(3):279～281110 Staub. A.M.Removal of proteins from polysaccharides Methods in Carbohydr.Chem.1965.(5):5111 霍光华,李来生,高荫榆.波谱在多糖结构分析中的应用〔J〕.生命的化学,2002,(2):194～1961收稿日期:2002-05-13作者简介:程霜(1970-),男,湖北大冶人,聊城师范学院食品工程系讲师,硕士,主要从事食品工程研究。
通讯地址:(252059)山东省聊城市开发研究而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 含量高低与果汁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。
美拉德反应是还原糖类与氨基化合物,如游离氨基酸、肽、蛋白质、胺等化合物,先进行反应形成糖胺,经过Amadori 或Heyns 转位形成Amadori (或Heyns )中间产物,此类化合物在不同p H 值及温度条件下,以3种路径进行反应,在酸性下进行1,2-烯醇化反应,形成furural 及HMF ;在碱性条件下进行2,3-烯醇化反应形成还原酮及脱氢还原酮,其中后者会与氨基化合物反应形成strecker 醛类,或继续裂解产生carbonyls 及dicarbonyls 化合物;高温下,Amadori (heyns )进行裂解产生carbonyls 及dicar 2bonyls 化合物,这些中间阶段产物会继续与氨基化合物进行反应形成类黑精色素。
其反应图解见图1。
图1 抗坏血酸是果汁中主要营养成分之一,因其兼具酸性及还原性,故极易氧化分解,可与游离氨基酸反应,生成红色素及黄色素。
其氧化可有2种途径:有氧及无氧分解。
有氧反应形成脱氢抗坏血酸,再脱水形成D KG (2,3-diketogulomicacid ,2,3-二酮古洛糖酸)后,脱羧产生xylosone (酮木糖),最终产生还原酮,还原酮会参与美拉德反应的中间及最终阶段,此时抗坏血酸主要是受果汁中的溶氧及上部气体的影响,分解反应相当迅速。
无氧分解其主要产物为furfural ,当氧气完全消耗或低至某一浓度时便开始进行无氧分解。
果汁在贮存过程中,抗坏血酸含量的降低主要是因为进行无氧分解所致。
反应图解见图2。
多元酚属于酚类化合物,化学性质相当活泼,很易氧化成为quinone (苯醌),而苯醌是非常强烈的亲电子基团,极易与亲核基进行许多不同的反应。
在果图2 抗坏血酸的降解反应图粗线为维生素C 活性的各种主要形式;H 2A 为还原抗坏血酸;HA -为抗坏血酸的一元阴离子;A 为去抗坏血酸;A-为抗坏血酸自由基阴离子;D KG 为二酮古洛糖酸;M n +为金属催化剂;HO 2为氢过氧化根;DP 为3-去氧戊糖醛酮;X 为木糖醛酮;F 为呋喃甲醛;FA 为呋喃甲酸汁系统中,多元酚可能与蛋白质结合而使含量下降,或进行多元酚本身氧化缩合反应或与果汁系统中其他化合物进行共呈色作用,果汁中其他的成分也可能直接或间接地受到多元酚氧化的影响。
非酶褐变诸历程有共同的中间产物,Hodge(1953)将已知诸历程的联系图解表示见图3。
图3 霍氏(Hodge )褐变反应历程综合图①Maillard 反应;②Amadori 分子重排;③糖的脱水作用;④糖的裂解;⑤Strecker 降解作用;⑥醇醛缩合作用;⑦醛胺聚合作用2 影响果汁非酶褐变的因素一般而言,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。
浓缩苹果汁在37℃、120天的贮存过程中,贮存开发研究温度、时间和浓缩苹果汁的浓度与美拉德反应的反应速率呈正相关。
最大褐变反应的A w随食品的种类不同而有差异。
A w增加,会稀释反应物浓度,降低化学反应速率。
而A w下降,也会因粘度增加而降低反应速率。
Toribio等研究指出浓缩苹果汁在A w=0153～0155范围内有最大的非酶褐变反应速率。
一般而言,酸碱值越高,非酶褐变反应越严重。
由于一般果汁酸度较高(p H值210～410),因此,在果汁中糖类与氨基酸作用的美拉德反应较不易发生,但在酸性条件下,还原糖的热分解反应是许多果汁非酶褐变反应的主要成因。
David发现Bramley’s seedling种浓缩果汁贮存期间,影响非酶褐变速率的p H值大小依次为:p H 值210>310>410。
Petriella研究发现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。
陈清泉在混浊番石榴果汁中添加0101%的Fe3+、Fe2+、Cu2+及01015%Sn2+,发现Fe3+、Cu2+会催化非酶褐变,Fe2+效应不显著,Sn2+因其还原能力可抑制非酶褐变。
果汁在浓缩过程中由于高温的影响,会引起香气的损失、色泽的改变以及不良气味的产生。
Toribio 和Losano在探讨贮存期间浓缩苹果汁非酶褐变反应情况,其贮存温度为5℃、20℃、37℃,浓缩果汁的Brix为65℃、70℃、75℃,结果发现颜色随温度及Brix的增加而变深,以高温和高浓度对贮存期间果汁非酶褐变反应的影响较大。
缓冲溶液具有催化非酶褐变反应的能力,当糖类与氨基态化合物反应形成糖胺时,会导致p H值下降而抑制反应的进行。
但缓冲溶液可以防止反应系统的p H值下降。
Johnson和Toledo在浓缩柳橙果汁中,发现H2O2对Vc氧化分解等非酶褐变有非常强烈的催化效应,即使H2O2的浓度很低。