褐變反應

褐變是食品中普遍存在的一種變色現象，尤其是新鮮果蔬原料進行加工時或經貯藏或受機械損傷后，食品原來的色澤變暗，這些變化都屬於褐變。

在一些食品加工過程中，適當的褐變是有益的，如醬油、咖啡、紅茶、啤酒的生產和麵包、糕點的烘烤。而在另一些食品加工中，特別是水果蔬菜的加工過程，褐變是有害的，它不僅影響風味，而且降低營養價值，因此了解食品褐變的反應機理，尋找控制褐變的途徑有著重要的實際意義。

褐變按其發生的機理分為酶促褐變（生化褐變）和非酶促褐變（非生化褐變）兩大類。

酶促褐變多發生在水果蔬菜等新鮮植物性食物中，是酚酶催化酚類物質形成醌及其聚合物的結果。植物組織中含有酚類物質，在完整的細胞中作為呼吸傳遞物質，在正常的情況下，氧化還原反應之間(酚和醌的互變)保持著動態平衡，當組織破壞后氧就大量侵入，打破了氧化還原反應的平衡，於是發生了氧化產物醌的積累和進一步聚合及氧化，形成黑色。

催化酶促褐變的酶有酚酶、抗壞血酸脫氫酶、過氧化物酶等。

酚酶是以氧為受氫體的末端氧化酶，是兩種酶的複合體，其一是甲酚酶（又稱酚羥化酶），作用於一元酚，另一是兒茶酚酶（又稱為多元酚氧化酶），作用於二元酚。也有人認為酚酶是既能作用一元酚，又能作用於二元酚的一種特異性不強的酶。

酚酶屬氧化還原酶類中的氧化酶類，能直接催化氧化底物酚類，它最適pH為7，較耐熱，在100℃可鈍化。

馬鈴薯切開后在空氣中暴露，切面會變黑褐色，是因為其中含有酚類物質——酪氨酸，在酚酶作用發生了褐變。醬油在發酵時變褐色，這也是原因之一。

（1）熱處理：熱燙、巴氏殺菌和微波加熱90-95℃，維持幾秒鐘

（2）酸處理：多數酚酶的最適pH為6-7，pH<3.0基本失活，所以降低pH就可以抑制酶促褐變，常用

VC、檸檬酸、蘋果酸來降低pH。一般檸檬酸與亞硫酸鈉混用，0.5%檸檬酸+0.3%VC

（3）二氧化硫及亞硫酸鈉：在pH=6時，效果最好，10ppm的二氧化硫足以使酚酶失活，但考慮到揮

發，反應損失等，一般增加為300ppm，殘留低於20mg/kg。添加此類試劑會造成食品褪色和維生素

B1被破壞

（4）驅氧法；使用抗壞血酸，浸塗在果蔬表面，其可螯合Cu，還原醌，它比醌更容易氧化

（5）底物改性：使酚形成甲基取代物。

（1）顏色

（2）營養價值：氨基酸、蛋白質和抗壞血酸。

美拉德（Maillard）反應又稱為羰氨反應，指食品體系中含有氨基的化合物與含有羰基的化合物之間發生反應而使食品顏色加深的反應。羰氨反應的過程複雜，可分為3個階段。

（1）初始階段：包括羰基縮合與分子重排，羰氨反應的第一步是含氨基的化合物與含羰基的化合物之間縮合而形成Schiff並隨後環化成為N-葡萄糖基胺，再經Amadori分子重排生成果糖胺，果糖胺進一步與一分子葡萄糖縮合生成雙果糖胺。

（2）中間階段：重排后地果糖胺進一步降解的過程。A果糖胺脫水生成羥甲基糠醛，羥甲基糠醛積累后導致褐變，B果糖胺重排形成還原酮，還原酮不穩定，進一步脫水后與氨類化合物縮合。C氨基酸與二羰基化合物作用。

（3）終止階段：羥醛縮合與聚合形成褐色素。

焦糖化作用是指在沒有含氨基化合物的情況下將糖類物質加熱到其熔點以上溫度，使其發焦變黑的現象。在高溫作用下糖類形成兩類物質，一類是糖的脫水產物，另一類是糖的裂解產物，焦糖化作用有三個階段：（1）從蔗糖熔融開始，有一段時間的起泡，蔗糖脫去一分子水形成異蔗糖酐，起泡暫時停止，形成的產物無甜味有溫和的苦味

（2）繼續加熱，第二次起泡，持續時間更長，失水量約為9%，形成焦糖酐，平均分子式為C24H36O18，熔點為138℃，有苦味

（3）焦糖酐進一步脫水生成焦糖烯，繼續加熱形成難溶性的深色物質焦糖素。焦糖素有一定的等電點，pH3.0-6.9。

抗壞血酸氧化形成脫氫抗壞血酸，再水合形成2，3-二酮古洛糖酸，脫水，脫羧后形成糠醛，再形成褐色素。

（1）降溫：溫度相差10℃，褐變反應的速度相差3-5倍。釀造醬油溫度每升高5℃，著色度提高35.6%。

（2）水分含量：10-15%的含水量最容易發生褐變，奶粉要求含水量低於3%。

（3）pH：羰氨反應中縮合物在酸性條件下易於水解，降低pH就可以防止褐變。

（4）原料選擇：對於羰氨反應的速度而言：還原糖>非還原糖；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；在雙糖中乳糖>蔗糖>麥芽糖>海藻糖。在胺類化合物中：胺>氨基酸>多肽>蛋白質，而在氨基酸中，鹼性氨基酸>酸性氨基酸，氨基在ε位或末端的比α位的快。