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》由会员分享，可在线阅读，更多相关《橙汁非酶褐变机制及控制措施（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、橙汁非酶褐变机制及控制措施 *苏霞1， 2 ，吴厚玖21( 西南大学食品科学学院， 重庆， 400715) 2( 西南大学柑橘研究所， 重庆，400712)摘 要 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， 重点综述了在橙汁 加工储藏过程中控制非酶褐变的措施。关键词 橙汁， 非酶褐变， 机制， 控制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

2、业， 尤其是橙汁产业的发 展。橙汁因其色香味营养皆佳， 深受消费者青睐， 是 世界第一大果汁。目前世界橙汁年产量达 2 500 万 t左右， 占世界果汁产量的 2 /3 以上1。鲜榨果汁和浓缩果汁是柑橘汁的 2 种主要加工产品， 吴厚玖等1认 为鲜榨果汁对原料的质量要求较高， 加工、 贮藏、 运输 和销售的条件要求严格， 定位是高档高价， 国内生产鲜榨汁的相关原料和贮运条件有限; 浓缩汁对原料无特殊要求， 生产和贮运销成本相对较低， 是我国主要 的橙汁产品。色泽是橙汁最重要的感官品质指标之一， 是影响消费者选择的最直接因素。因此， 抑制和降低褐变尤其是非酶褐变具有重要的意义。1. 1美拉德反应

3、还原糖类与氨基化合物如游离氨基酸和蛋白质上的氨基发生羰氨反应， 经过一系列重排、 脱水、 缩合及聚合反应生成黑褐色物质的过程， 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。1. 2焦糖化反应糖类经直接加热所产生的脱水及热分解反应。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呋喃醛( 糠醛) 及 5-羟甲基糠醛 ( 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， 而参与美拉德反应后阶段的缩合反应形成类黑精色素。1. 3VC 的降解反应贮藏期内 VC 的降解是导致橙汁褐 变 的 重 要 原因。VC

4、降解的因素有 pH 值、O2 、VC 的浓度、 温度、 光1褐变机制国内外对橙汁酶促褐变的研究几乎没有， 主要可照、 金属离子和柠檬酸等5。V 的 氧 化 降 解 有 2 种C 途径: 有氧 和 无 氧 分 解。有氧反应形成脱氢抗坏血 酸， 再脱水形成 2，3-二酮古洛糖酸后， 脱羧产生木酮糖， 最终产生还原酮， 还原酮会参与美拉德反应的中能是橙汁中多酚氧化酶的含量很少， 并且在正常的杀 菌条件下基本被钝化。在橙汁加工和贮藏过程中发 生的褐变反应主要是非酶褐 变2， 非酶促褐变主要 包括美拉德( Maillard) 反 应、 焦 糖 化 反 应、VC 的 降 解 反应和多酚类化合物的氧化缩合反

5、应。韩燕等3 研 究了类胡萝卜素与橙汁色泽变化的关系: 类胡萝卜素 含量随贮藏时间总体变化呈 逐渐减小的趋 势; 迟 淼 4认为由于类胡萝卜素是橙汁中影响色泽的主要 色素， 将类胡萝卜素的分解反应归为橙汁非酶促褐变 的 类型之一。间及最终阶段， 此时 V 主要是受果汁中的溶氧及顶C 部气体中氧气的影响， 分解反应相当迅速。果汁在贮藏过程中， 当 O 完 全消耗或低至某一浓度时 V 便2C 开始进行无氧分解: 2， 3- 二酮古洛糖酸转化为 3- 脱氧戊酮糖， 进而降解为糠醛和 2- 呋喃甲酸， 其中 3- 脱氧 戊酮糖和糠醛能够和氨基酸发生非酶褐变反应， 形成褐色色素2，4。因 此， 在橙汁贮

6、藏过程中降低 V 的C分解速率， 有助于延缓橙汁的非酶褐变。有研究表明5 6， V 的降解产物主要是 3- 羟基- C 2- 吡喃酮， 糠醛和 2- 呋喃甲酸。3- 羟基- 2- 吡喃酮溶液 在贮藏过程中能够逐渐褐变， 糠醛溶液自身不能发生第一作者: 硕士研究生。* 国 家 十 一 五 支 撑 项 目 ( 2007BAD47B06 ) ; 行 业 科 技 项 目 ( ny- hyzx07 023)综述与专题评论生褐变， 并且加入氨基酸后的糠醛溶液和橙汁模型溶液的褐变模式相似。3- 羟基- 2- 吡喃酮和 糠 醛 可 以 作 为橙汁贮藏过程中褐变的信号因子或指示剂。究和使用的非热杀菌技术的杀菌效

7、果没有热杀菌效果好。相信通过继续研究和改进， 非热杀菌技术可以 部分或全部代替传统热杀菌技术， 生产出品质较高的 橙汁。1. 4多酚类化合物氧化缩合反应多酚属于酚类化合物， 化学性质相当活泼， 很易2. 2改变贮藏方式冷藏和冰冻贮藏是世界应用最广泛的贮藏果汁氧化成为苯鲲， 而苯鲲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。多元酚物质可能 与蛋白质结合而含量下降， 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7。迄今 对 多 酚 类 化合物引起非酶褐变研究较 少，呈色机理不是很清楚。的方式， 冷藏一般是指将果汁贮藏于低于常温环境中的贮藏方式， 常用

8、的贮藏温度一 般 为 4 ; 冰 冻 贮 藏 是指将果汁在冰冻条件下贮藏的方式， 常用温度为 18 。Choi等12研究血橙汁 4 储藏期间对橙汁色 泽品质变化有明显延缓作用。李欣等13对 2 种不同 工艺的菠萝浓缩在贮藏过程中美拉德褐变的动力学做了研究， 结果表明美拉德褐变反应遵循一级反应动 力学; 2 种菠萝浓缩汁在贮藏 ( 40 d) 过程中， 37 储 藏条件下， 菠萝果肉浓缩汁和全果浓缩汁 HMF 积累的速率为 0. 068 3 / d 和 0. 075 8 / d， 分别是 5 储藏条件下 HMF 降解速率的 5. 10 倍和 3. 75 倍， 是 18 降 解速率的 2. 15

9、倍和 2. 02 倍。由此可以看出， 高温加 速了 HMF 的积 累， 而 在 低 温 储 藏 条 件 下， HMF 发 生降解且速率较慢。储藏温度是影响菠萝浓缩汁中导致非酶褐变重要中间产物 HMF 变化的重要因素， 降 低贮藏温度有助于延缓非酶褐变。气调贮藏是指通过改变贮藏环境的气体成分或 比例使之不同于正常空气中的成分或比例的一种贮藏方法。国内一般只将气调贮藏应用于新鲜果蔬的 贮藏和运输过程中， 近年来， 国外有学者开始研究气调贮藏在果汁中的应用。Alklinta14 的 研 究 表 明， 气调贮藏延长胡萝卜汁货架期效果显著。气调贮藏的2应对措施2. 1改变杀菌方式果汁作为一类热敏性食品，

10、 传统的巴氏杀菌技术对其产品的色、 香、 味、 功能性及营养成分等有一定破坏作用。果胶甲基酯酶( PME) 是影响果汁浑浊稳定 性的关键酶， 此酶存在于在水果组织中， 当水果被压 榨取汁后， 果 汁 中 的酶活性降低到 75% 。巴 氏 杀 菌 ( 90 ， 1 min) 就可以将果胶甲基酯酶灭活。栗星等8做了超声波对橙汁杀菌特性的研究， 超声波杀菌的 D 值 低 于 热 杀 菌， 超声波杀菌在保持 橙汁营养和品质方面有着一定的优势。食品超高压杀菌技术是目前商业应用最广泛的 一种非热杀菌技术。它是指将食品以柔性材料包装 后， 置于液体介质中， 用 100 1 000 MPa 的压力在常 温或较

11、低温度( 100 ) 的条件下， 对食品进行灭菌 灭酶处理， 以 达 到常规杀菌效果的一种方法。Nien- aber9认为， 由于 加 工 温 度 低， 高 压加工技术不会引 起果汁加工时的褐变。高压 CO2 加工技术可有效抑制 PME 的活性， 从 而保持新鲜橙汁的浑浊稳定性; 新鲜的橙汁在温度 37 ， 压力 600 MPa 下处理 9 min 后， 在 4和 15 下 分别贮藏 84 d 和 56 d， VC 含量保持在 80% 以上， 颜 色变化不明显， 是替代巴氏杀菌等热杀菌技术的一种 潜在选择10。气体一般由 CO 、 N 及少量特种气体组成， CO 气体222 具有抑制大多数腐败

12、细菌和霉菌生长繁殖的作用， 是保护果汁贮藏品质的气体中的主要抑菌成分; N2 是 惰性气体， 与 食 品 不 起 作 用， 只作为填充气体， 替 代O2 ， 防止了引起褐变的氧化反应。不同的食品， 保鲜气体的成分及比例也不同。Shinoda5等制备 的 模 型 橙 汁， 在没有顶空的情 况下， 橙汁中 V 能 够 存 在 20 d， 而如 果 带 有 15 mLC 顶空的模型果 汁， V 在 贮 藏 3 d 后 就 消 失 了。当 橙Caminiti11 等 采 用 UV ( 紫 外)+PEF ( 脉 冲 电C 汁经过 N2 脱气处理或者将顶空部分用模型溶液填满 时均能够提高果汁的褐变程度;

13、在这些情况下由于 O2 含量的降低，VC 的氧化降解受到了抑制。相对缺 氧 的条件促进果汁褐变的原因还不明了， 但是无氧降 解 产物可能更有利于无气环境下的褐变。因此， 研究 合理 的气调贮藏橙汁的方法， 对平衡 VC 的降解和褐场) 和 HILP( 高强度光脉冲) PEF 对苹果和酸果蔓+的混合果汁的非热处理发现， 总酚和抗氧化活性没有明显的变化， 没有发生明显的非酶褐变， 未影响产品 的颜色。但是非热杀菌技术还没有大规模地运用到果汁 的商业灭菌中去， 这里面有多方面的原因， 如目前研2011 年第 37 卷第 7 期(总第 283 期) 149变程度， 保证橙汁的质量具有重要意义。制由于金

14、属引起抗坏血酸降解 的 活 性， 延 迟 3-羟 基-2- 吡喃酮达到最高浓度的时间， 可以抑制褐变5 6。尚远等15研究了橙汁饮料中 V 的 无 氧 分 解 动C 力学， 得到 了 光 照 条 件 下 VC 无氧分解的动力学模 型， 可定量计算在特定温度和光照强度下橙汁中 VC的降解速率常数， 为进一步研究橙汁中 VC 的降解机 理和改进橙汁饮料包装和贮藏提供技术基础。2. 3. 4控制 pH 值羰氨反应一般来说在 pH 值 6 7 条件下最易进行。在 pH 值 3. 0 时， 非 酶 褐 变 反 应 速 度 随 pH 值 的升高而加快， 抗坏血酸亦在 pH 值 3. 0 左右时较为 稳定，

15、 接近碱性时则不稳定， 易降解引起褐变， 所以降 低橙汁的 pH 值是控制褐变的方法之一7。2. 3. 5 自由基清除剂的添加醇类物质如乙醇和甘露糖醇是羟基清除剂，Shi- noda6等将醇类加入到模型橙汁溶液中来 观 察 醇 类 物质对 VC 降 解 产 物 的 影 响。乙醇的加入延迟了 3- 羟基- 2- 吡喃酮浓度最大值的出现， 并 且 抑 制 了 糠 醛 和 2-呋喃甲酸的生成。甘露醇的加入虽然不及乙醇 的抑制效果明显但是也抑制了糠醛的形成。结果表 明，自由基能够促进 3- 羟基- 2- 吡喃酮， 糠醛和 2- 呋喃 甲酸的形成， 但是还不清楚自由基是怎样促进这些化 合物的合成的。如果

16、要确定为什么自由基清除剂可 以抑制糠醛的形成， 还需要进行深入的研究。2. 3. 6 抗褐变剂的综合使用许鹏丽等17研究了巴西甜橙汁的抗 褐 变 剂， 因 抗坏血酸将邻醌还原为相应的酚， 延迟了有色化合物 的产生， 抗坏血酸的添加量比较得当时，不会引起其 被氧化或自身氧化而导致的褐变， 起到了抑制作用; 亚硫酸钠( 0. 000 8% ) 和抗坏血酸 ( 0. 050% ) 对橙汁 褐变有明显抑制作用; 柠檬酸对褐变抑制作用有随着 浓度增大而增强的趋势。2. 4 吸附树脂的应用采用大孔吸附树脂脱去果汁的色素， 可以提高果 汁的色值。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， 因此， 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， 从而基本上控制 了果汁的非酶褐变， 避免了果汁在贮藏过程中色泽加 深， 保持了果汁的色值。Sh