(二)、非酶褐变

   在食品贮藏及加工中,常发生与酶无关的褐变作用,这种褐变常伴随热加工及较长期的贮存而发生,非酶褐变主要有三种机制。

 1 羰氨反应褐变作用-迈拉德(美拉德)反应

        法国化学家迈拉德于1921年发现,当甘氨酸与葡萄糖的溶液共热时,会形成褐色色素(也叫类黑精),以后这种反应就被称为迈拉德反应,它包括胺基化合物和羰基化合物之间的类似反应在内。由于食品中都含有这二类物质(蛋白质及碳水化合物),所以食品都有可能发生此反应。

    当不希望食品出现麦拉德褐变时,只要使水活性降低至0.2以下就能抑制这种反应的发生,增大液体食品的稀释度或者降低pH和温度,也可达到同样的效果。另外,除去食品中能参与褐变反应的底物也能使褐变程度减弱,这种底物通常是糖类。

  控制食品加工贮藏中的麦拉德褐变有三个方面的重要意义。第一,褐变产生深颜色及强的香气和风味,对许多食品在品质上,特别是感官上可能是需要的或非需要的。例如果汁热加工时为保持其新鲜水果风味,需阻止褐变;第二,为了防止营养成分损失,特别是必需氨基酸如赖氨酸的损失,需要避免发生褐变反应。这种营养损失对于赖氨酸缺乏的食品(例如谷物)是很重要的。大豆粉或大豆离析物与D-葡萄糖一起加热时,大豆蛋白质中的赖氨酸将会大量损失,同样对于谷物焙烤食品、面包和豆类焙烤制品也会引起损失;第三,有报道麦拉德反应会形成某些致突变产物。

 2 焦糖化caramelization)褐变作用

  糖类在没有胺基化合物存在的情况下加热到其熔点以上时,也会变成黑褐色的物质(焦糖或酱色),它是糖的脱水产物,此外还有一些裂解产物(挥发性的醛、酮等)。 在焙烤、油炸食品中,焦糖化作用控制得当,可以使产品得到悦人的色泽及风味。

 糖类化合物发生美拉德反应时会生成多种挥发性风味物质,这些物质均具有强烈的焦糖气味,可以作为甜味增强剂。其中代表性的焦糖化产物是麦芽酚和乙基麦芽酚。麦芽酚可以使蔗糖甜度的检出阈值浓度降低至正常值的一半,并能改善食品质地、使其更可口。据报道,异麦芽酚增强甜味的效果为麦芽酚的6倍。糖的热分解产物还有吡喃酮、呋喃、呋喃酮、内酯、羰基化合物、酸和酯类等。这些化合物总的风味和香味特征使某些食品产生特有的香味。

麦芽酚              乙基麦芽酚   

异麦芽酚  

褐变反应也可以形成挥发性香味剂,这些化合物主要是吡啶、吡嗪、咪唑和吡咯。葡萄糖和氨基酸的混合物(1/1,W/W)加热至100℃时,所产生的风味特征包括焦糖香味(甘氨酸)、黑麦面包香味(缬氨酸)和巧克力香味(谷氨酰胺)。胺-羰基褐变反应产生的特征香味随着温度改变而变化,如缬氨酸加热到100℃时可以产生黑麦面包风味,而当温度升高至180℃,则有巧克力风味。脯氨酸在100℃时可产生烤焦的蛋白质香气,加热至180℃,则散发出令人有愉快感觉的烤面包香味。组氨酸在100℃时无香味产生,加热至180℃时则有如同玉米面包、奶油或类似焦糖的香味。含硫氨基酸和D-葡萄糖一起加热可产生不同 于其他氨基酸加热时形成的香味。例如甲硫氨酸和D-葡萄糖在温度100℃和180℃反应可产生马铃薯香味,盐酸半胱氨酸形成类似肉、硫磺的香气,胱氨酸所产生的香味很像烤焦的火鸡皮的气味。褐变能产生风味物质,但是,食品中产生的挥发性和刺激性产物的含量应限制在能为消费者所接受的水平,因为过度增加食品香味会使人产生厌恶感。

    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。

 3 抗坏血酸褐变作用

 柑桔类果汁在贮藏中色泽变暗,放出CO2,是抗坏血酸自动氧化分解为糠醛和CO2,而糖醛与胺基化合物又可发生羰氨反应。

  食品的褐变往往是以几种方式进行的。

  非酶褐变一般可用降温、加SO2、改变PH值、降低成品浓度、使用较不易发生褐变的糖类(蔗糖)等方法加以延缓及抑制。

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