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1、果蔬加工中褐变研究进展果蔬加工中褐变研究进展字体: 小 中 大 | 打印 发表于: 2007-10-11 20:02 作者: 猕猴桃基地 来源: 水果帮（FRUIT8.COM） 中国果树病虫原色图鉴 苹果小冠开心形与整形修剪技术葡萄病虫害原色图鉴 果树林木病害生态图鉴 苹果学 果树词典绿色无公害果品生产全编 .。更多书籍敬请浏览果业书屋（农业部茶叶化学工程重点实验室，中国农业科学院茶叶研究所，杭州 310008）摘 要：对果蔬加工过程中酶促褐变与非酶褐变的原理进行了介绍，综述了果蔬加工中酶促褐变与非酶褐变的抑制方法。关键词：果蔬；褐变；抑制Research Advances of Browni
2、ng During Processing of Fruits and VegetablesXU Yong-quan, YIN Jun-feng, YUAN Hai-bo，CHEN Jian-xin, WANG Fang(Key Laboratory of Tea Chemical Engineering of Agriculture Ministry ，Tea Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310008，China)Abstract: It is easy to be browning
3、 during processing of fruits and vegetables, which influences the quality and appearance. Browning includes enzymatic browning and non-enzymatic browning. This paper review the principles and restraining methods of enzymatic and non-enzymatic browning during processing of fruits and vegetables.Key w
4、ords: fruits and vegetables; browning; restrain在果蔬加工过程中，净菜加工和果汁加工极易发生褐变现象，不仅影响产品外观与风味，而且还会造成营养物质的损失，甚至引起食品腐烂变质。褐变包括酶促褐变和非酶褐变两种类型。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。笔者综述了果蔬加工过程中酶促褐变与非酶褐变的原理及其抑制方法。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
5、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。上述生化反应中多酚氧化酶是重要的影响因素和必备条件，多酚氧化酶含有 Cu2+酶。依据酶作用底物的特性，植物中的多酚氧化酶包括三种类型2：第一种是单酚单氧化酶(Monophenol monooxygenase, 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（Diphenol
6、oxidase, E.C.1.10.3.1），亦称儿茶酚氧化酶（Catechol oxidase）、多酚氧化酶（Polyphenoloxidase, PPO）、o-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（Laccase, 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。现在所说的多酚氧化酶一般是双酚氧化酶和漆酶的统称。Coseteng M Y 等研究多酚氧化酶褐变底物浓度同褐变程度的关系时发现，褐变程度同多酚氧化酶活性或底物相互关联程度很小，但如果将其分为两类，这一部分褐变程度同多酚氧化酶活性直
7、接相关（R2=0.827），另一部分总酚同褐变程度的相关度较高（R2=0.986）。2 酶促褐变的抑制影响酶促褐变的主要因素包括温度、pH 值、氧和抑制剂。酶促褐变的抑制一般按照如下的规则：(1)抑制或降低多酚氧化酶活性；（2）去除或隔离底物；（3）去除氧;（4）除掉反应中间产物。目前，关于酶促褐变抑制的研究很多，但实际应用的却很少。2.1 温 度热处理可有效地抑制多酚氧化酶活性，随着温度的升高酶活性降低。这是由于高温造成蛋白质变性而引起的。因此，加热是最彻底的抑制酶促褐变的方法，目前已被广泛应用，烫漂和巴氏杀菌处理均属于此类方法，其处理的关键是要在最短时间内达到钝化酶的目的，否则，易因加热过
8、度而影响产品质量，使产品具有蒸煮味；相反，如果热处理不彻底，破坏了细胞结构，但未钝化酶类，反而会增加酶与底物接触机会进而促进酶褐变。一般来说，在 7595 之间热处理 57 s，可使大部分酶失活3。但是有些水果（如香蕉、苹果、梨等）中多酚氧化酶热稳定性较高，加工时酶活性不易失活。梨、苹果果实组织中多酚氧化酶在沸水中需 45 min 才能失活4。香蕉一般在 90100 热水中处理 10 min 酶的活性才能完全丧失5。百合在加工贮藏过程中，褐变的控制以热烫的影响最为显著，其次是调节 pH 值，再次是加抗氧化剂（异 VC 钠）6。2.2 氧氧是酶促褐变不可缺少的条件，除去氧或降低环境中氧含量可有效
9、地抑制酶促褐变的发生。除去或减少体系中氧气含量常用的机械方法是真空脱气法，另外，较为可行的脱氧方法还有酶法脱氧，例如，在产品中加入适量葡萄糖氧化酶或过氧化氢酶，不但可以去除或减少产品中的氧气，达到抑制褐变的目的，而且还能防止好气菌的生长繁殖，同时由于产生过氧化氢，还能起到杀菌作用7。Gunnes 等（1997）采用气调包装保鲜马铃薯（3%O2 和 9%CO2）也能够很好地控制褐变，Gorny J R 试验表明，氧分压在 0.25 kPa以内可抑制莴苣和桃切片的褐变。然而，低氧或超低氧条件下极易引起果蔬无氧呼吸，产生异味，尤其在温度控制不当时更易发生。相反，高氧包装保鲜能够抑制莴苣、马铃薯和苹果
10、的褐变，而且 100 kPa 高氧处理比 1 kPa 低氧处理对抑制 Spartan 苹果切片褐变更为有效，且无异味产生8。2.3 pH 值钱和研究表明，多酚氧化酶活性在 pH4.5 以上条件下开始增强，pH57 时逐渐达到最高，低于 2.5 时几乎完全失活。香蕉中多酚氧化酶对 pH 值很敏感，在 pH5.86.0 时活力最高9，但是，苹果中多酚氧化酶耐酸性很强，在 pH 3.0 条件下仍可保持最高活力的40。通过使用酸化剂降低 pH 值抑制酶促褐变已得到广泛地应用，酸化剂有葡萄糖酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸等，其中最常用的是柠檬酸。0.2柠檬酸处理可使蚕豆保鲜期达5 周10。不同酸化剂抑制效果
11、不同，张学杰等（1999）认为，高浓度苹果酸对马铃薯丝护色效果比柠檬酸好。酸化剂往往与其他抑制剂混合使用，因为单一的通过调 pH 值抑制酶促褐变不能取得理想的效果。Mohammad A 试验证明，柠檬酸、抗坏血酸与三梨酸钾混合剂对香蕉乳褐变具有更好的抑制效果。王清章（1997）0.05NaHSO3 和 0.2柠檬酸混合使用对抑制莲藕褐变非常有效。Tronc J S(1998)采用复极性离子膜电渗析法调节苹果汁 pH 至 2.0 能有效地抑制褐变，但对苹果浊汁的化学组成和感官品质影响极小。2.4 抗坏血酸抗坏血酸具有还原性，它将醌类物质及其衍生物还原成酚类物质，还可降低体系 pH值，并通过自身氧
12、化来减少体系的含氧量。James P G（2002）用 2抗坏血酸、1乳酸钙和 0.5半胱氨酸混合液（pH 7.0）浸泡梨片，可有效地延长保鲜期，抑制褐变。异抗坏血酸是 L-抗坏血酸同分异构体，具有相同的抗氧化特性；高愿军等（1997）认为，用0.8%-1.0D异抗坏血酸钠浸渍梨片具有较好的护色效果，而且抗坏血酸价格是异抗坏血酸的 5 倍，从节省成本角度考虑，异抗坏血酸优于抗坏血酸。半胱氨酸是一种安全试剂，控制褐变效果好，作为焦亚硫酸钠替代品极有潜力11。增顺德等（2006）在鲜切马铃薯丝褐变抑制剂筛选试验中发现，当抗坏血酸加入量达到 0.40.6 g/L 时，马铃薯 PPO 活性受到显著抑制
13、，加入量达 1.0 时几乎可完全抑制 PPO 活性，0.10 g/100 mL L-Cys 结合0.15 g/100 mL 抗坏血酸可有效地延长马铃薯丝货架期。2.5 鳌合剂与酶鳌合剂通过与铜离子形成配位化合物使 PPO 失活，如 EDTA、柠檬酸等。段杉等（1998）将 EDTA 与茶多酚和柠檬酸共同使用时，可非常有效地抑制板栗预煮褐变。某些蛋白酶对褐变具有抑制作用，通过水解酶测试，发现 3 种植物蛋白酶均有抑制作用（无花果蛋白酶、木瓜蛋白酶、凤梨蛋白酶），3 种酶均是广谱特性的巯基酶。无花果蛋白酶在4 条件下对马铃薯的抑制褐变效果与亚硫酸盐相同，但在 24 条件下抑制效果比亚硫酸盐弱。在
14、4 条件下，木瓜蛋白酶对马铃薯具有一定的抑制作用。在 4 、24 条件下，木瓜蛋白酶抑制苹果褐变效果与亚硫酸盐效果相同12。用漆酶处理苹果汁,可有选择性地消除多酚引起混浊和沉淀的酚类化合物,而对提供营养与风味的酚类物质无影响，从而可较好地减轻果汁褐变程度。另外，Zandrie borneman（2003）报道，将漆酶运用到果汁PES/PVP 膜超滤过程中可减少 65%的多酚，从而有效地降低了苹果汁酶促褐变。多数情况下，混合制剂活性增加是附加的，几种抗褐变剂的混合可起协调作用。南海娟（2006）采用 0.10%D-异 VC 钠+0.12%EDTA-2Na+0.13% L-半胱氨酸共同处理鲜切苹果
15、，浸泡 2 min 可使 PPO 活性、褐变程度、感官品质在 14 天内保持较优水平。复合抑制剂既可抑制褐变底物酚类物质氧化，又可抑制引起酚类物质氧化的酶活性，还可改变反应环境中 pH 值，同时可降低单一褐变抑制剂使用浓度，明显降低生产成本，且抑制效果明显优于单一抗褐变剂。当然，最具吸引力的方法是采用某些天然添加剂。Patricia G 等（1993）发现，菠萝汁是很好的亚硫酸盐潜在替代物，可抑制苹果圈褐变。Essa H A A等（2002）发现，卷心菜、芹菜、葫芦巴的叶子提取物可有效地抑制苹果圈多酚氧化酶活性。胡福良等（2002）研究表明，蜂胶也是很具有发展潜力的天然抗氧化剂和褐变抑制剂31
16、，同时，蜂胶还具有抑菌抗菌作用，不同花粉来源的蜂蜜抗氧化物质含量差异很大；Lei（2000）对几种不同花源的蜂蜜褐变抑制效果进行了比较，发现来源大豆的蜂蜜对多酚氧化酶抑制效果最佳。另外，在果汁生产中采用包埋法也可有效抑制酶促褐变，环糊精在疏水中心可以与酚类物质形成 11 包合物，从而阻止多酚氧化酶对酚类物质的氧化13。3 非酶褐变非酶褐变主要包括美拉德（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。3.1 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。一般而言，在高温、碱性及高糖浓度条件下焦糖化反应易发生。在酸性条件下，由于加热作用使糖分解形成糠醛及 HMF,糠醛及 HMF 含量可作为非酶褐变的评价指标，虽然它们不会直接影响果汁或果蔬风味，但会与果汁或果蔬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14。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。最
