果蔬加工工艺学 第一章

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1、果蔬加工工艺学第一章果蔬的化学成分及加工特性第一节 水分一、果蔬中水分的存在状态自由水结合水没有非水物质化学结合，存在于果蔬的组织细胞中，容易结冰，并具有很强的溶 剂能力，如存在于液泡、细胞间隙、导管中的水，对微生物、酶化学反应起作用的就 是自由水。结合水指存在于溶质或其它非水组分附近的，与之通过化学键的结合，如与蛋白 质、碳水化合物等相结合的水，与自由水相比在果蔬加工中较难失去，不易结冰（冰 点约-40。0，不能作为溶剂，不能为微生物所利用，占果蔬水分总量的比例较小。可溶性固形物：其特点是易溶于水，组成植物体的汁液部分，影响果蔬风味。二、水分活度（性）水与各种非水组分缔合的强度用水分活度（W

2、ater act ivate）度量，即食品中水 的蒸汽压和该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值，以Aw表示。Aw=P/P =ERH/100P-食品中水的蒸汽压 P -纯水的蒸汽压ERH-平衡相对湿度大多数新鲜果蔬，Aw=0.99,适宜微生物的生长繁殖，属于易腐食品。三、水的加工特性1. 水对果蔬品质的影响1）水分是影响果蔬嫩度、鲜度和风味的重要成分。2）在果蔬加工过程中,品质的稳定性与水分活度有着密切的关系,果蔬中存在 许多能够引起果蔬品质变化的化学反应,大多数化学反应必须在水中进行或是必须有 水分子参加才能够进行,水分活度还影响淀粉的老化、蛋白质变性以及水溶性色素的分解,降低水分活度能够减少果蔬的

3、化学变化,有利于保持果蔬品质。2. 水对微生物的影响各种微生物的生长繁殖都有最低限度的水分活度，细菌为0990. 94,霉菌为 0.910.80,耐盐细菌为0. 75,耐干燥霉菌和耐高渗透压酵母为0.650.60,在水分 活度低于 0.60 时,绝大多数微生物无法生长, 在果蔬加工期间降低水分活度能够防止 微生物的生长。第二节 矿物质一、存在果蔬中含丰富的矿物质,一般占干重的 1%5%,是人体矿物质营养的主要来源 其中 80%是钾、钙、钠等金属成分,非金属成分为 20%,这些矿物元素以无机态或有 机盐类的形式存在,或者有机物质结合而存在,大部分与有机酸结合在一起,其余的 与果胶物质结合。二、酸

4、碱食品食物经过消化吸收、代谢后灰分所呈的反应为酸性和碱性，硫磷含量高时在人体 内代谢后产生硫酸、磷酸、盐酸和乳酸等，呈酸性反应。钾、钠含量高时在体内代谢 后可变成碱性物质，呈碱性反应，以此为依据划分酸性食品和碱性食品，与与食品自 身的酸味无关，果蔬一般为碱性食品，谷物、肉、奶为酸性食品。三、加工特性1. 矿物质的性质及含量在果蔬加工中常较稳定，其损失往往是通过水溶性物质的浸 出而流失，如热烫、漂洗等工艺，其损失比例与矿物质的溶解度呈正相关，损失并非 皆无益，如硝酸盐的损失。2. 在果蔬的加工过程中，一些正常原料常由于加工过程中的热处理作用导致组织软 烂，影响成品外观及口感，通过加入矿物盐可以起

5、到硬化作用。3. 在果蔬加工中，有些矿物盐可以起到护色作用。第三节 维生素一、维生素C维生素C为己糖的衍生物，共有四种异构体，有还原型和氧化型两种。L-抗坏血酸的生物效价最高，而其异构体中仅D-抗坏血酸有1/20的L-型抗坏血 酸效价，其余两种均无活性。食品工业中利用抗坏血酸的还原性将其作为抗氧化剂，由于D-抗坏血酸的成本 低于L-抗坏血酸，因此多采用D-抗坏血酸。1. 存在形式有还原型与氧化型两种形态，氧化型VC的活性仅为还原型的1/2,两者之间可 以相互转化。2. 转化情况还原型VC在抗坏血酸氧化酶的作用下，氧化成氧化型的VC而氧化型的VC在低 pH条件下和还原剂存在时，能可逆地转变为还原

6、型的VC, VC在pH5的溶液中比较 稳定,当 pH 增大时,氧化型的 VC 可继续氧化,生成无生理活性的 2,3-酮古洛糖酸 此反应不可逆。很多果蔬中VC含量较高，柑橘中的VC大部分是还原型，而苹果你、柿中氧化型 占优势。3. 加工特性VC 为水溶性物质,干态商品非常稳定,水溶液的稳定受温度、 pH 值、金属离子、 紫外光等的影响,高温和碱性环境促进氧化,铜、铁等金属离子、紫外光增加其氧化 速度。在果蔬加工中，VC常常用作抗氧化剂，防止加工产品的褐变。二、维生素 A新鲜果蔬中含大量的胡萝卜素，在人体内可以转变成具有生物活性的维生素A， 理论上一分子卩-胡萝卜素可转化成两分子维生素A,而a -

7、和Y -胡萝卜素却只能形 成一分子维 A。维 A 属脂溶性维生素,较维 C 稳定,但也可因氧化而失去活性,在果蔬一般加工条件下较稳定。第四节含氮物质一、果蔬中含氮物质的种类及特点主要是蛋白质和氨基酸，也含有少量的酰胺、铵盐、硝酸盐及亚硝酸盐等，特点 是含量较少。二、加工特性1. 加工后的果蔬制品，游离氨基酸含量上升（蛋白质水解之故）。2. 氨基酸或蛋白质与还原糖发生美拉德反应，属非酶褐变。另外，酪氨酸在氨基酸酶的作用下，氧化产生黑色素，如马铃薯切片后变黑。3. 蛋白质与单宁结合产生沉淀，可用于果汁、果酒的澄清。4. 蛋白质的存在常使果蔬汁中发生泡沫、凝固等现象，控制不好会影响产品质量。第五节

8、芳香物质一、含义 果蔬特有的芳香物质室友所含的多糖芳香物质所致，此类物质大多为油状挥发物 质，故又称挥发油，由于其含量较少，也称精油。二、主要成分酯、醇、酮、烃以及萜类和烯烃等，也有少量的果蔬芳香物质以糖苷和氨基 酸形式存在的，在酶的作用下分解，生成挥发性物质才具备香气，果蔬中的芳香物质 及其复杂，有的芳香物质是一种成分，也有些芳香物质是有几种成分构成，有的果蔬 可含10 种以上不同挥发性化合物。苹果、梨、桃、李的芳香成分只要为有机酸和醇产生的酯类，柑橘类果实的芳香 物质主要是柠檬醛，含柠檬香味；香蕉的芳香物质主要是醋酸异戊酯和醋酸丁酯；葡萄的芳香物质只要是邻氨基苯甲酸（氨茴酸）甲酯，番茄的芳

9、香物质主要是乙醇、醋 酸丙酯。发香基团：影响呈香香气物质的基团称之为发香基团。常见的发香基团为：羟基（-OH）、羧基（-COOH）、醛基（-COH）、醚基（-C-O-C-）、酯 基（-COO-）、羰基（-CO-）、苯基、硝基（-NO2）、亚硝基（-0N0）、酰胺基（-CONH2）、异硫 氰基（-CNS）、内酯基等。新鲜水果：种类：超过 200多种。含量水平：一般均小于500ppm，香蕉为300ppm，苹果为lOppm。 香气的释放过程：香味前体（糖、蛋白质）经过一系列酶的催化产生香气。香气在成熟和衰老的过程中变化，随着果蔬成熟，果蔬体内香味前体含量逐渐 升高，释放香气能力增大，在衰老的过程中，

10、香味前体逐渐减少，释放能力越来越弱。 蔬菜：种类：以氨基酸或者糖苷的形式存在。含量：相差悬殊，芹菜高达lOOOppm以上，番茄2-5ppm香气释放过程：香气皆为细胞内的各种代谢产物，在成熟和衰老过程中的变 化，随着蔬菜成熟，蔬菜相应器官内香味物质浓度逐渐升高，在衰老过程中， 香味物质略有降低。三、存在部位 芳香物质在果实中存在的部位随种类的不同而异，柑橘类存在于果皮中较多，苹 果等仁果类存在于果皮和果肉中，核果类则在核中较多，但核与果肉的芳香常有一定 差异，许多蔬菜的芳香成分存在于种子中。四、加工特性1. 提取精油 由于许多果蔬含有特殊的芳香物质，故可利用各种工艺技术提取与分离，作为香 料添加

11、到各种香料不足的制品中，在果汁加工中可设置回收装置进行芳香物质的回收。2. 氧化与挥发损失部分果蔬的芳香物质为易氧化物质和热敏物质，果蔬加工中长时间加热可使芳香 物质损失，某些成分会氧化分解，出现其他风味或异味。3. 控制制品中的含量 芳香物质在制品中的含量应在其风味表现的合适值为宜，过高或过低都有损于风味。4. 抑菌作用 某些芳香物质，如大蒜精油、橘皮精油、姜油等具有一定的防腐抑菌作用。第六节 脂质果蔬中所含有的脂质主要包括不挥发的油脂、蜡质和角质。植物的茎、叶和果实 表面常常有一层薄薄的蜡，它的主要成分是由高级脂肪酸和高级一元醇形成的高分子 酯，植物的蜡质与角质是一种保护组织，对于果蔬的健

12、康生长影响很大，加工中一般应除去。第七节 酶一、相关的酶1. 氧化酶 氧化酶的作用是使物质氧化，较重要的有多酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、过氧化 物酶、过氧化氢酶等。多酚氧化酶是导致果蔬褐变的主要酶；抗坏血酸氧化酶使 VC 遭受损失；过氧化物酶可作为烫漂的指标。2. 水解酶：果胶酶类、淀粉酶类、蛋白质酶类。二、酶与果蔬加工的关系酶与果蔬加工的关系主要有两个方面：一方面是抑制酶的作用，另一方面是利用 酶的活性。三、重要酶的加工特性1. 多酚氧化酶（1）酶促褐变 指酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的反应过程。（2）褐变机理植物组织中含有酚类物质，在完整的细胞中作为呼吸传递物质，在酚-醌之间保 持着动态

13、平衡，当细胞破坏以后，氧大量侵入，造成醌的形成和还原之间的不平衡， 于是发生了醌的积累，醌再进一步氧化聚合形成褐色色素。3）（4）褐变底物 邻二苯酚（儿茶酚）、绿原酸、咖啡酸、没食子酸等，酚酶对邻羟基酚型机构 的作用快于一元酚，对位酚也可被利用，但间位二酚不能作为底物，甚至还对酚酶有 抑制作用。可作为酚酶底物的还有其它一些结构比较复杂的酚类衍生物，例如花青素、黄酮 类等，它们都具有邻二酚型或一元酚型的结构。酚酶的最适pH值接近7,比较耐热，依来源不同，在100C下钝化此酶需2 8min。2、过氧化物酶 由于该酶是氧化还原酶系统中最耐热的,常常用作预煮（烫漂）的指标。 过氧化氢酶的反应可对愈创木

14、酚（2-甲氧基酚）及间苯二酚等反应物起作用。 方法：从已热处理的原料中抽取样品,横切,随即放入愈创木酚或联苯胺溶液中然后取出，在切面上滴03%H202，数分钟后，用愈创木酚处理的样品变为褐色，联苯 胺变为深褐色,说明过氧化物酶未被破坏,热处理时间不够,如果均不变色,则表示 热处理效果良好。3、果胶酶 果胶酶主要用于果汁加工,它的作用包括两个方面提高果汁得率和澄清果汁。 造成果汁浑浊的原因是在果酱汁中存在厚细胞器的碎片,它们强烈水合形成水合胶体,颗粒难于沉淀或不沉淀,在添加果胶酶后,果胶酶可以分解这些带正电荷的颗 粒和带负电荷的外壳,引起浑浊物质的凝聚使其澄清。果胶酶是能水解果胶酶类物质的一类酶

15、的总称,它存在于高等植物和微生物中。果胶酶的分类及作用：第八节 有机酸以作用底物的不同分：果胶酯酶、聚半乳糖醛酸酶和果胶裂解酶3种类型。、果蔬中有机酸的存在1 形式 游离或酸式盐类,游离存在的很少,大部分与钾、钠、钙等阳离子或生物碱结合 成盐；或与甘油结合成酯或与一元醇成蜡。2 种类果蔬中的有机酸一般包括苹果酸、柠檬酸、酒石酸,由于在水果中含量较高而通 称为果酸,一些果蔬中还有少量的苯甲酸、草酸、水杨酸、琥珀酸等。生物碱是指一类来源于生物界（以植物为主）的含量有机化合物,多数生物碱分子具有较为复杂的环状结构,且氮原子在环状结构内,大多呈碱性,一般具有生物活性,但有些生物碱并不完全符合上述生物碱的含 义,如麻黄碱的氮原子不在环内,咖啡不显碱性等。3 酸性强弱酒石酸酸性最强,并带有涩味,其次是苹果酸、柠檬酸,再次是草酸、琥珀酸。4 影响酸味强弱的因素不同的酸有不同的酸味感，在口腔中造成的酸感与酸的基因、总酸度、pH值有效酸度）、缓冲效应以及其它物质特别是糖的存在有关。二、有机酸的加工特性1 在加热过程中酸味增强一方面是当温度升高时，H+解离度随温度的升高而加大，另一方面是加热使果蔬 组织内的蛋白质和各种缓冲物质凝固,失去了缓冲作用。