果蔬的褐变的机理及抑制方法
果蔬的褐变的机理及抑制方法

果蔬的褐变的机理及抑制方法果蔬的褐变指的是果蔬在加工、切割或保存过程中,由于酶的作用而导致颜色变暗、变褐的现象。
褐变不仅给果蔬带来观感上的不美观,还对食品的营养品质和口感产生不利影响。
因此,了解果蔬褐变的机理,并采取相应的抑制方法,对于保持果蔬的品质至关重要。
1.酶类作用:果蔬中含有一些酶类物质,如多酚氧化酶、过氧化物酶等,它们在氧气存在的条件下可以催化多酚类物质的氧化反应,从而引起颜色的变化。
2.多酚类物质:果蔬中含有丰富的多酚类物质,如酚酸、黄酮类化合物等,它们是果蔬颜色的主要成分。
多酚类物质在加工、切割或保存过程中易氧化变质,从而引起褐变。
3.酸碱度:果蔬的酸碱度对褐变的程度也有一定影响。
酸性条件下,果蔬中铁离子的溶解度较高,易与多酚类物质形成络合物,从而加快褐变的速度。
为了抑制果蔬的褐变,可以采取以下几种方法:1.降低酶活性:通过加热、冷冻、短时高温处理等方法,可以有效降低果蔬中的酶活性,从而减缓酶催化引起的褐变反应。
2.酸碱调节:通过控制果蔬的酸碱度,可以改变铁离子的溶解度,减少与多酚类物质的络合反应,从而减缓褐变的速度。
3.氧气限制:果蔬的褐变反应需要氧气存在,因此可以通过采取真空包装、气调包装等方法,减少果蔬与氧气的接触,从而减缓褐变反应。
4.添加抑制剂:可以向果蔬中添加一些抑制剂,如抗氧化剂、酶抑制剂等,来抑制酶的活性,减缓褐变的发生。
5.温湿度控制:果蔬的保存温度和湿度对褐变也有一定影响。
通常来说,较低的温度和较高的湿度可以减缓果蔬的褐变速度。
总之,了解果蔬褐变的机理,并采取相应的抑制方法,可以有效延缓果蔬的褐变,保持其营养品质和口感。
在果蔬加工和保存过程中,需要根据不同的果蔬种类、加工方式和保存条件来选择合适的抑制方法,并加以实施和调控。
引起果蔬及其产品变色的主要原因与控制措施

引起果蔬及其产品变色的主要原因与控制措施引起果蔬及其产品变色的主要原因与控制措施如下:果蔬在加工过程中颜色的变化主要是由于其中化学成分的变化,其变化分为两类:酶褐变和非酶褐变(美拉德反应、焦糖化反应)。
酶褐变:参加褐变反应的酶属于氧化酶类。
果实中含有的单宁物质,绿原酸、酪氨酸等是氧化酶起作用的基质,氧化后生成的有色物质,形成褐变,影响加工品的外观和风味,并破坏维生素C和胡萝卜素等营养物质。
防止酶褐变可从以下三方面着手:(1)选择单宁、酪氨酸含量少的加工原料酶褐变与原料中的单宁、酪氨酸含量成正比。
甜瓜、番茄、莓果类、柑桔类均不易变色,因为反应基质和酶含量少。
桃品种中有些易变色,有些不易变色。
(2)钝化酶是防止酶褐变的重要措施热烫处理这是最简单的方法,将去皮、切分的原料迅速用沸水或蒸汽热烫(果品2~10分种,蔬菜2~5分钟),然后捞出,迅速用冷水或冷风冷却,可以破坏氧化酶的活性,使酶钝化,从而防止酶褐变,以保持水果蔬菜鲜艳的颜色。
氧化酶在71~74℃,过氧化酶在90~100℃,约5分钟左右失去活性。
此外,热处理还有利于使干制品呈透明状态,有利于水分蒸发,除去某些果蔬(菠萝、芦笋等)的不良味道。
另外,热烫处理还有一定的杀菌作用。
热处理的最大缺点是可溶性物质易损失,通常达10%~30%,其次是时间长了会煮烂果肉,影响风味。
食盐溶液浸泡法食盐能减少水中溶解的氧,从而能抑制氧化酶的活性。
食盐还有高渗透压的作用,也能使酶细胞脱水而失去活性,在1%~2%的溶液中,能抑制酶3~4小时,在2.5%的溶液可抑制酶20小时,一般采用1%~2%的食盐溶液即可。
在生产上也有用氯化钙溶液处理果实原料,既能护色,又能增加果肉的硬度。
亚硫酸盐溶液的浸泡利用亚硫酸的强还原作用,破坏果实组织内氧化酶系统的活性,可防止氧化变色。
也可用熏硫法.按每吨原料燃烧硫磺2~3公斤。
(3)控制氧的供给在加工或保藏果蔬产品时,创造缺氧条件,如用抽空的方法把原料周围及原料组织中的空气排除出去,抑制氧化酶的活性,也可防止酶褐变。
果蔬褐变的机制及防止初探实验报告

果蔬褐变的机制及防止初探实验报告标题:果蔬褐变的原因及防止初探实验报告引言:果蔬褐变是指果蔬在切割、加工或储存过程中表面颜色变为褐色的现象。
这种变色不仅影响了果蔬的外观美观,还可能降低其营养价值和口感。
为了探究果蔬褐变的机制,本文进行了一系列实验,并提出了一些防止果蔬褐变的方法。
一、果蔬褐变的机制1. 酶促反应果蔬中存在一种叫做多酚氧化酶的酶类物质,它在果蔬受到切割或损伤后会被激活,进而催化多酚类物质的氧化反应,导致果蔬表面产生褐色物质。
2. 多酚类物质的存在果蔬中富含多酚类物质,如鞣质、类黄酮等,这些物质在受到氧化作用后会生成褐色产物,导致果蔬表面变色。
3. 氧化反应果蔬与空气中的氧气接触,会引发氧化反应,产生氧化产物,进而导致果蔬表面发生褐变。
二、防止果蔬褐变的实验方法及结果1. 酶活性抑制剂实验本实验选取了苹果和香蕉作为实验材料,通过在切割后分别浸泡在酶活性抑制剂溶液和普通水中进行对比观察。
实验结果显示,浸泡在酶活性抑制剂溶液中的果蔬褐变程度较轻,表面颜色更加鲜亮。
2. 酸碱性调节实验本实验选取了土豆和洋葱作为实验材料,通过在切割后分别浸泡在酸性溶液和碱性溶液中进行对比观察。
实验结果显示,浸泡在酸性溶液中的果蔬褐变程度较轻,表面颜色接近原色。
3. 抗氧化剂实验本实验选取了番茄和柠檬作为实验材料,通过在切割后分别喷洒抗氧化剂和普通水进行对比观察。
实验结果显示,喷洒抗氧化剂的果蔬褐变程度较轻,表面颜色更加鲜亮。
结论:通过以上实验结果可以得出以下结论:1. 果蔬褐变是由酶促反应、多酚类物质的存在以及氧化反应共同作用导致的。
2. 在实验中,酶活性抑制剂、酸性溶液和抗氧化剂的使用可以有效抑制果蔬的褐变现象,保持其外观的鲜亮。
展望:本文只进行了初步的实验探索,未来还可以进一步研究果蔬褐变的机制,并探索更多有效的防止果蔬褐变的方法。
此外,还可以结合真实的果蔬加工和储存场景,进行更加细致和实用的实验研究。
果蔬的褐变的机理及抑制方法

果蔬的褐变的机理及抑制方法
褐变是果蔬因空气中温度高和湿度大,使果蔬内阳离子、脂肪和氧化酶失去平衡而出
现的褐变,也就是褐变中的黄到咖啡色的出现,是影响果蔬质量和保鲜期的一个重要因素,所以,人们一直在研究延长果蔬保鲜期的方法,以便可以将市场供给分散到更多的时间。
果蔬褐变的机理主要是氧化反应,氧化反应发生在果蔬细胞壁和水果皮上,它使低分
子物质失去早已存在于果蔬细胞内的顺应性分子结构,影响显色物质,使果蔬被氧化,出
现黄到咖啡色的褐变,同时也使果蔬变软、萎缩,最终导致果蔬损伤。
氧化反应可以通过调节温度和湿度,减少果蔬的氧化,从而延长果蔬的保鲜期,例如:将果蔬放入低温、低水分环境中或加入水杨酸类物质,可以降低果蔬的氧化过程,从而抑
制褐变。
此外,为了抑制果蔬褐变,有些果蔬还可以熏蒸或用有机酸来处理;此外,可以
使用连续性冷藏法,在合理的温度、湿度和/或低氧水平下将果蔬进行暂时的冷藏,以减
少果蔬吸收氧化剂,以抑制果蔬的褐变。
最后,还可以利用保鲜剂或灭菌剂来抑制果蔬褐变,例如:使用含有阿奇西林和氰化
物等有效成分的溶剂体系来包裹果蔬,能有效地抑制果蔬阳离子和氧化酶的氧化,从而抑
制果蔬褐变。
总之,褐变是果蔬保鲜期一个重要因素,可以通过调节温度和湿度,减少果蔬的氧化,通过熏蒸或用有机酸来处理,以及使用含有有效成分的溶剂体系来包裹果蔬来抑制果蔬褐变,以达到延长果蔬保鲜期的目的。
抑制果汁褐变方法

如何防止和抑制果蔬制品的酶褐变?问题:我们应如何防止和抑制果蔬制品在生产和储存过程中酶褐变的发生?回答:通过《健鹰食品科技问答(三十四)》,我们已经知道,果蔬发生酶褐变必须同时具备三个条件:即多酚类、多酚氧化酶和氧,这三个条件缺一不可。
防止酶褐变,必须消除多酚类、多酚氧化酶和氧三者中任何一个因素。
而消除多酚类是不现实的,比较有效的是抑制多酚酶的活性,其次是防止果蔬原料与氧的接触。
1.加热处理法适当加热可使酚酶及其他所有的酶类失去活性,故生产中常采用原料的烫漂和高温短时间迅速杀菌等方法灭酶。
来源不同的多酚氧化酶对热的敏感性不同。
然而,在70~95℃加热约7秒钟,可使大部分多酚氧化酶失活;而使多酚氧化酶完全失活,需要在80℃时10~20分钟,或沸水中2分钟。
但加热处理也有缺点:因水果和蔬菜经加热后,会影响原有风味。
所以必须严格控制加热灭酶的温度和时间,尽可能达到灭酶目的而又不影响产品风味。
如采用微波加热法,能达到较好效果。
2.抑酶剂处理法二氧化硫及亚硫酸盐,如亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和偏亚硫酸钠等,都是多酚氧化酶的强抑制剂。
它们被广泛应用于对果蔬的喷洒、浸渍处理抑酶。
10PPm的二氧化硫几乎可完全抑制酶的活性。
气态的二氧化硫渗入果蔬中较快,所以是一种较好的抑制酶方法。
果蔬中酶活性愈高,组织愈致密,需要二氧化硫的剂量越大。
应注意,只有游离的二氧化硫和亚硫酸盐才能有效地抑制酶。
加到原料中的药剂有大部分和醛、酮作用,而起不到抑制酚酶的作用,所以在加入这些抑酶剂时,应考虑到这方面的抵消作用。
采用亚硫酸及其盐类,不仅不需加热以免破坏果蔬的风味,并可避免维生素C的氧化,同时有一定防腐效果。
但其对色素有漂白作用,故含花青素的水果不能用此法;它对硫胺素(维生素B1)也有破坏。
其一般使用量以SO2计不超过0.7毫克/公斤。
添加健鹰牌护色剂-F(果蔬抑酶防褐剂)可以有效地抑制酶褐变。
其成本低廉,使用方便,而又不影响食品的感官品质。
果蔬褐变的机制及防止初探实验报告

果蔬褐变的机制及防止初探实验报告以果蔬褐变的机制及防止初探实验报告为标题,本文将从果蔬褐变的机制和防止措施两个方面进行探讨。
果蔬褐变是指果蔬在贮藏或加工过程中,由于氧化酶的作用,导致色素发生变化,从而使果蔬变成褐色或黑色。
果蔬褐变的机制主要有以下几个方面:1. 酶促氧化:果蔬中的酶促氧化酶在空气中与氧气接触,会使果蔬中的酚类化合物氧化,从而产生褐色物质。
2. 酸碱反应:果蔬中的酸碱度会影响果蔬的颜色,当果蔬的酸度过高或过低时,会使果蔬变色。
3. 金属离子:果蔬中的金属离子会与果蔬中的色素结合,从而影响果蔬的颜色。
防止果蔬褐变的措施为了防止果蔬褐变,我们可以采取以下措施:1. 降低果蔬的酸碱度:可以通过加入适量的酸或碱来调节果蔬的酸碱度,从而防止果蔬褐变。
2. 加入抗氧化剂:抗氧化剂可以抑制果蔬中的氧化酶的活性,从而减少果蔬的褐变。
3. 降低果蔬的温度:将果蔬存放在低温环境中,可以减缓果蔬中的酶促氧化反应,从而防止果蔬褐变。
实验过程为了验证以上措施的有效性,我们进行了以下实验:实验材料:新鲜的苹果、柠檬汁、维生素C、冰箱。
实验步骤:1. 将苹果切成两半,其中一半涂上柠檬汁,另一半不涂。
2. 将两半苹果放在室温下贮藏24小时。
3. 取出两半苹果,观察其颜色变化。
4. 将另一批苹果切成两半,其中一半涂上维生素C溶液,另一半不涂。
5. 将两半苹果放在冰箱中贮藏24小时。
6. 取出两半苹果,观察其颜色变化。
实验结果:经过24小时的贮藏,未涂柠檬汁的苹果变成了褐色,而涂柠檬汁的苹果仍然保持了原来的颜色。
涂维生素C溶液的苹果也没有发生褐变,而未涂维生素C溶液的苹果变成了褐色。
结论:通过实验可以得出,涂柠檬汁和加入维生素C溶液可以有效地防止果蔬褐变。
同时,将果蔬存放在低温环境中也可以减缓果蔬中的酶促氧化反应,从而防止果蔬褐变。
总结:果蔬褐变是由于氧化酶的作用导致的,可以通过调节果蔬的酸碱度、加入抗氧化剂和降低果蔬的温度来防止果蔬褐变。
果蔬褐变的名词解释
果蔬褐变的名词解释近年来,越来越多的人开始关注食品安全和健康饮食的重要性。
在这个背景下,“果蔬褐变”这个名词逐渐走入了人们的视野。
那么,什么是果蔬褐变呢?果蔬褐变是指新鲜果蔬在加工和保存过程中失去鲜艳颜色,变成褐色的现象。
下面将从果蔬褐变的原因、影响以及预防措施等方面展开探讨。
首先,我们来了解一下果蔬褐变的原因。
果蔬褐变是由于果蔬内部酶类的活性,以及酶与氧气和金属离子的相互作用引起的。
当果蔬被切割、破坏或者受到氧气的作用时,酶会与氧气结合产生有机物质,这些有机物质与果蔬中的多元酚类物质反应,形成氧化产物,使果蔬的颜色变为褐色。
其次,果蔬褐变会对食品质量和口感产生一定的影响。
首先,果蔬褐变会导致维生素C和抗氧化物质的流失。
维生素C是人体必需的营养物质,具有抗氧化作用,可以预防人体内的自由基对细胞的损害。
而褐变过程中,维生素C会因为氧化而流失,从而降低果蔬的营养价值和抗氧化能力。
其次,果蔬褐变也会影响食品的口感。
通常新鲜果蔬会带来清脆、多汁的口感,但褐变后的果蔬往往变得松软、水分流失,口感变得欠佳。
针对果蔬褐变,我们可以采取一系列的预防措施。
首先,酶抑制剂的使用是比较常见的一种预防手段。
酶抑制剂能够抑制果蔬内部的酶活性,延缓果蔬褐变的进程。
其次,采取适当的加工方法也可以降低果蔬褐变的风险。
比如,切割果蔬之后应尽快进行加工,避免果蔬长时间暴露在空气中。
此外,控制氧气的暴露也是重要的一环。
可以利用真空、包装等方法,减少果蔬与氧气的接触。
最后,存储条件的控制也十分关键。
果蔬应保存在适当的温度和湿度下,避免暴露在高温和干燥的环境中,以免加速果蔬的褐变进程。
果蔬褐变不仅是食品加工和保存过程中常见的问题,也直接影响着人们的饮食健康。
因此,对果蔬褐变进行深入的研究和有效的预防措施是非常重要的。
通过理解果蔬褐变的原因和影响,并采取相应的措施,可以有效地保护果蔬的营养价值和口感,提高人们的饮食质量和健康水平。
综上所述,果蔬褐变是指果蔬在加工和保存过程中失去鲜艳颜色,变成褐色的现象,与果蔬内部酶类的活性、氧气和金属离子的相互作用密切相关。
酶促褐变机理和酶促褐变的控制措施
.';. 酶促褐变食品发生酶促褐变需要有3个条件,酚酶、氧、适当的酚类物质,在某些瓜果中如柠檬、橘子、香瓜、西瓜等由于不含有酚酶,不能发生酶促褐变。
在控制酶促褐变的实践中,除去底物的可能性极小,现实的方法主要从控制酶和氧两方面入手,主要措施有:钝化酶的活性;改变酶作用的条件;隔绝氧气;使用抑制剂等。
常用的控制酶促褐变方法有:(1)加热处理因为酶是蛋白质,加热能使酚酶及其它的酶失活,加热处理时间必须严格控制,要求在最短时间内,既能达到钝化酶的要求,又不影响食品原有的风味。
如蔬菜在冷冻保藏或在脱水干制之前需要在沸水或蒸汽中进行短时间的热烫处理,以破坏其中的酶,然后用冷水或冷风迅速将果蔬冷却,停止热处理作用,以保持果蔬的脆嫩。
(2)调节pH 多数酚酶最适宜的pH范围是6~7之间,在pH为3以下时已无明显活性,降低pH来防止果蔬褐变是果蔬加工常用的方法,常用的酸有柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸等。
柠檬酸对抑制酚酶氧化有双重作用,既可降低pH,又可与酚酶辅基的铜离子络合而抑制其活性,通常与抗坏血酸或亚硫酸联用。
苹果酸是苹果汁中的主要有机酸,它在苹果汁中对酚酶的抑制作用比柠檬酸强得多。
抗坏血酸是十分有效的酶抑制剂,无异味,对金属无腐蚀性,同时又有营养价值,它不仅能降低pH,同时还具有还原作用,能将醌还原成酚从而阻止醌的聚合。
(3)用二氧化硫及亚硫酸盐处理二氧化硫、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、连二亚硫酸钠(低亚硫酸钠)都是广泛使用的酚酶抑制剂。
在蘑菇、马铃薯、桃、苹果加工中常用二氧化硫及亚硫酸盐溶液作为护色剂。
二氧化硫气体处理水果蔬菜,渗入组织快,但亚硫酸盐溶液使用更方便。
二氧化硫及亚硫酸盐溶液在弱酸性(pH=6)条件下对酚酶的抑制效果最好。
二氧化硫和亚硫酸盐对褐变的抑制机理有几种观点,有的认为是抑制了酶,有的认为是二氧化硫把醌还原成了酚,还有认为二氧化硫和醌的加合防止了醌的进一步聚合。
用二氧化硫和亚硫酸盐处理不仅能抑制褐变,还有一定的防腐作用,并可避免维生素C的氧化,但其特点是对色素(花青素)有漂白作用,腐蚀铁罐内壁,破坏维生素B1,有不愉快的味感和嗅感,浓度高时有碍健康。
果蔬汁加工中常见的问题褐变
果蔬保鲜与加工学
第七章 果 蔬 制 汁
7.4果蔬汁加工中常见的问题 褐变
想一想
为什么会变色?
什么是褐变?
食品在加工、贮藏或受损后, 色泽变暗或变褐色的现象。
根据发生机制,褐变作用划分 为: 1、酶促褐变(生化褐变)
2、非酶褐变
酶促褐变
果蔬汁中的 多酚类物质 在 多酚氧化酶 (酚酶)及 氧 的作用下产生褐色素。
使必须氨基酸、 糖类、维生素C等
物质被破坏
02
降低果蔬汁的 营养价值
03
增加二氧化碳及 酸性物质
04
引起产品pH值的 降低
05
感官品质劣变
非酶褐变控制途径:
避免过度的热力杀菌 01 防止长时间受热
低温(10°C以下) 03 避光贮藏
推迟非酶褐变
05 避免长时间的高温处理
将pH值调整到3.5-4.5 02 有效抑制非酶褐变
褐变的 利用 与 避免
利用出现褐变:
✓ 生产酱油 ✓ 生产咖啡 ✓ 生产红茶 ✓ 面包烘烤
避免出现褐变:
➢ 不良的反应 ➢ 食品风味和营养
价值降低 ➢ 产生有害成分
实践任务
制作苹果酱时, 该如何保证苹果的
色泽不变呢?
用蔗糖做甜味剂,不宜用 04 还原性糖类
以防止美拉德反应的发生
避免使用铁、锡、铝、铜等 工具和容器 06 使用不锈钢、玻璃、搪瓷等 材料的设备和容器
还有哪些还果有蔬哪加些工果制蔬品加会工发制生品会褐发变生呢褐?变呢?
果蔬 罐藏 品
果蔬 速冻 制品
褐变是食品中存在的一种比较普遍的现象。
多酚类物质 1
2 酚酶
3 氧
1 钝化酶的活性
在果蔬加工中减少褐变的方法
在果蔬加工中减少褐变的方法
果蔬加工中的褐变会影响人们对食品质量的认可度,给消费者的食品安全带来威胁。
因此,有必要采取措施减少果蔬加工过程中的褐变。
首先,果蔬应在收获到酒窖前就进行加工,以保持其中的营养元素,否则容易受到被荧光素侵蚀影响,导致褐变。
其次,果蔬加工中运用新型烟雾剂和抗酸性抑菌剂,以降低食物中过氧化物的形成,避免食物中抗氧化成分被氧化而产生褐变现象。
此外,在果蔬加工中尽量控制加工温度和湿度,以减少褐变。
下料前,应该把果蔬泡入热水中使之开枝,这有助于增加果蔬中的抗氧化成分,并且可以减少被氧化的机会。
另外,果蔬加工中还可以运用抗氧化剂,可以有效的阻止果蔬的氧化过程,以防止褐变。
还可以采取包装方式,确保果蔬加工过程中,食物的新鲜度和品质完整。
此外,下料以后,应该及时对加工的果蔬进行水洗消毒,以除去非果蔬类杂质。
总之,褐变是一个以抗氧化剂、温湿控制、抑菌剂以及新型烟雾剂来解决的问题,以及合理的采收和及时的交付,这些手段均可有效减少果蔬加工时的褐变现象。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
果蔬的褐变的机理及抑制方法摘要:果蔬贮藏和加工过程中的褐变是影响其品质的一个重要因素。
褐变产生的因素较多,其中酶促褐变是果蔬褐变的最主要原因,也是果蔬贮藏和加工品质保证的主要障碍。
概述褐变产生的原因及其控制的方法。
关键词:褐变;机理;抑制Abstract: Rapid browning during storage was the main problem resulting in restrictions on the fruits and vegetables to long-distant markets. There were many reasons of browning, the enzymetic browning was the mostimportant, and it was the main handicap in processing and storage. The mechanism of enzymatic browning and methods to control browning are summarized Key words: browning; mechanism; control前言大多果蔬具有很强的季节性,为了保证果蔬较长的供应期,各种各样的保鲜及加工方法应运而生。
近年来,随着国内生活水平的不断提高及生鲜连锁超市的快速发展,鲜切果蔬已成为市场的消费热点。
如何进一步保持果蔬产品的品质、延长其货架期,一直是国内外果蔬采后研究的热门课题。
果蔬贮存加工过程中,褐变是普遍存在的难题,往往引起产品品质下降,货架期缩短。
褐变可分为非酶褐变和酶促褐变:非酶褐变是指不需经酶催化而产生的褐变,包括美拉德反应、焦糖化作用及抗坏血酸氧化等;而酶促褐变是组织中的酚类物质在酶的作用下氧化成醌类,经聚合而造成褐变。
果蔬的褐变主要以酶促褐变为主[1]。
我国果蔬的种植面积、果蔬总产量及消费量均居世界之首,但在果蔬采后领域的研究与国外相比存在很大的差距。
本文通过果蔬褐变研究的最近进展,为国内果蔬保鲜加工研究与生产实践提供参考。
1.酶促褐变的物质条件1.1.酚类化合物植物组织内酚类物质含量丰富,主要是由碳水化合物代谢衍生的产物。
除了类黄酮外,多数酚类物质均来自共同的前体-苯丙氨酸,其它部分由乙酰-CoA经聚酮酐途径产生。
酚类物质即是酶促褐变的重要底物,其种类繁多,包括邻苯二酚(儿茶酚)、绿原酸、咖啡酸、没食子酸等。
例如Xiaolin Zheng等[1]对荔枝果皮褐变的研究表明,褐变的主要底物是类黄酮和花色素苷,氧化成醌后通过聚合浓缩而生成褐色的产物。
在针对香蕉褐变底物的研究中发现,其褐变的主要底物是多巴胺[2]。
另一项研究表明,绿原酸是鲜切荸荠的主要褐变底物[3]。
1.2.与褐变相关的酶多酚氧化酶(PPO)催化酚类物质的氧化。
它在果蔬内以结合态和可溶态两种形式存在,在酶促褐变中起主要作用的是可溶态。
过氧化氢酶(POD)在H2O2存在下催化某些酚类氧化。
Xiaolin Zheng等[1]研究发现,荔枝果皮中POD活性较高,在采后褐变中具有关键作用。
苯丙氨酸解氨酶(PAL)是催化酚类合成的关键酶。
抑制PAL活性,降低酚类合成,抑制果蔬褐变[4]。
多酚氧化酶包括漆酶(Laeemse)、二酚氧化酶和酪氨酸酶(Tyrosinase),广泛存在于植物、动物和微生物中.多酚氧化酶具有加氧酶和脱氢酶两种活性,能催化酚类化合物选择性的羟基化生成邻苯二酚并进一步氧化脱氢生成邻苯醌[5].醌类物质是合成某些重要生物物质的中间体,如动物的黑色素(melanin)、植物的木多糖(1ignopolysaccharide)以及昆虫的壳硬蛋白(scleritin)等.由于多酚氧化酶廉价易得,作用底物范围广,因而在有机合成上具有重要应用价值.在有机合成中,不但可以利用多酚氧化酶选择性羟基化的能力,对含有苯酚结构的化合物进行定向修饰;也可以利用多酚氧化酶催化反应生成的邻醌结构作为活泼中间体合成新的化合物[6-9]。
1.3.氧正常的果蔬是完整的有机体,具有天然氧的屏障系统,多余的氧气被排斥在组织以外,机体不发生褐变。
果蔬受机械伤后,接触到氧的部位即出现褐变。
2.酶促褐变的机理对酶促褐变机理的研究,目前国内外比较接受的是酚、酚酶的区域性分布假说。
酚类物质和酶在细胞内通过一系列膜系统实现区域化分布而不能直接接触。
切分、高温等胁迫条件引起膜系统的破坏,从而打破了区域化分布,使酶和底物相互接触而引起果蔬褐变[10]。
褐变多发生在较浅色的水果和蔬菜中,如苹果、香蕉、杏、樱桃、葡萄、梨、桃、草莓和土豆等,在组织损伤、削皮、切开时,细胞膜破裂,相应的酚类底物与酶接触,在有氧情况下,发生酶促褐变。
催化酶促褐变的酶类主要为多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)。
PPO活性的最适PH值为5.0~7.0,有较强的耐热性,可被有机酸、硫化物、金属离子螯合剂、酚类底物类似物所抑制。
POD在H2O2存在下能迅速氧化多酚物质,可与PPO 协同作用加剧果蔬褐变。
含有多酚类的果蔬在多酚氧化酶的催化下,首先氧化成邻醌;然后邻醌或未氧化的邻二酚在酚羟基酶催化下进行二次羟基化作用,生成三羟基化合物;邻醌再将三羟基化合物氧化成羟基醌;羟基醌易聚合而生成黑色素。
酶促褐变主要取决于果蔬中丹宁的含量,果汁中丹宁含量0.045%以下时,在空气中静置3H~4H时并不变色,而当其含量超过0.11%时,在空气中变色迅速。
酶促褐变必须同时具备3个条件,即酚类物质、多酚氧化酶和氧。
如柠檬、柑橘、菠萝、葡萄柚、西瓜、番茄等,因缺少诱发褐变的酶,故不易发生酶促褐变[6]。
3.酶促褐变的控制途径为防止果蔬酶促褐变,必须消除酚类物质、酶和氧三者中任何一个因素,即破坏或抑制酶的活性、隔离氧、减少酚类物质含量。
3.1.抑制或破坏酶的活性3.1.1.热处理法热烫处理是抑制酶活性最简单最直接的方法。
在70℃~95℃下加热约7s,即可使大部分多酚氧化酶失活;在80℃加热10min~20min或在沸水中保持2min 可使多酚氧化酶完全失活。
但是,果蔬组织不耐热,必须严格控制灭酶的温度和时间。
实验表明,采用微波加热法,效果较理想。
低温贮藏。
低温下有效降低PPO活性,延缓呼吸高峰的出现,控制果蔬褐变,延长货架期。
AntonioMarrero[11]等在10℃下菠萝货架期为4 d,而在0℃下延长到14 d。
Shi-PingTian等[1]实验证明3℃储藏荔枝在降低总酚含量、抑制褐变方面有很好的效果。
3.1.2.化学药品处理法SO2及亚硫酸盐被广泛应用于果蔬的喷洒、浸渍处理,对多酚氧化酶有显著的抑制作用。
质量分数为10×10-6的SO2几乎可完全抑制酶的活性。
采用亚硫酸及其盐类既可避免Vc的氧化,还有防腐作用,且成本低、方便有效。
但对色素有漂白作用,对Vb1有破坏作用,对机械有腐蚀作用,还会使组织软化并产生异味,且对人体健康有害,使用时要严格控制其浓度,果蔬残留SO2可用抽空热烫和加双氧水等方法除去。
美国自1983年发生亚硫酸盐中毒事件后,由于其残留毒性和对环境的污染,FDA已禁止亚硫酸及其盐类在鲜切果蔬上使用[12]。
柠檬酸作为螯合剂和酸化剂,都有抑制PPO的作用。
Weller等[13]发现在包装前将阳桃用质量分数为2.5%的柠檬酸和0.25%的抗坏血酸水溶液处理对抑制褐变十分有效。
4-己基间苯二酚(4-HR)作为新型抗褐变剂,是获得专利的芳香族抗氧剂,已证实无系统性毒性。
大量实验发现可抑制微生物生长与果蔬褐变,延长贮藏期。
Monsalve等[14]使用0.025%的4-HR浸渍苹果片,可保持30 d不明显褐变。
但4-HR 浓度达到0.05%时将会有苦味产生1-甲基环丙烯(1-MCP)是乙烯受体的竞争性抑制剂,延缓了组织软化、衰老和褐变,且无毒、用量低。
EduardoV.de B.等[15]研究证明10℃使用(1μL/L)1-MCP 熏蒸6 h可延缓芒果和柿子的褐变。
3.1.3.调节pH值酚酶作用最适宜H,值在5~7,pH值在3以下时,酚酶的活性几乎完全丧失。
降低pH值是生产果蔬饮料最常用的一种控制褐变的方法,一般多采用柠檬酸、苹果酸及其混合溶液。
3.2.气调组织含有较多氧的果蔬,可浸入水或糖浆中,进行真空脱气处理,由于隔离了氧,很好地抑制了褐变变。
所以易褐变的果蔬采用涂糖浆&添加少量抗氧化剂:抗坏血酸、柠檬酸-方式销售。
果蔬汁饮料一般进行真空脱气处理。
可食性被膜能减少水分散失、限制氧气摄入,对鲜切果蔬的褐变有较强的抑制作用;壳聚糖被膜能有效抑制鲜切马蹄的褐变,酪蛋白或乳清蛋白制作的被膜能有效抑制苹果、土豆的褐变,被膜中加入抗氧化剂和螯合剂等可使抗褐变能力显著增强。
Thi Bich ThuyNguyen等[16]发现在10℃下,气体比例为12%O2、4%CO2可抑制香蕉中PPO和PAL的活性,抑制褐变。
V.H.Escalona等[17]使用厚度为35μm的气调包装在0℃下贮藏茴香14 d,后转为15℃贮藏3 d(气体成分6~7 kPaO2+10~12 kPaCO2),不仅冷藏条件下茴香不发生褐变,在转入较高温度贮藏后也有很好的延缓褐变的效果。
3.3.可食膜使果蔬内部维持相当于气调的高CO2低O2状态,抑制褐变。
它具有无色、无味和可食等优点,一般采用蛋白质、油脂和多糖等材料,如纤维素基质、支链淀粉、乳蛋白。
LitaoPeng等[18]使用藻酸盐∶果糖∶水=1∶0.4∶71.5涂膜,可显著抑制鲜切苹果片的褐变,延长货架期2周。
3.4.品种改良水果含酚多少,取决于成熟阶段以及自然环境的各种因素,如土壤、气温、降雨量等,这种特点可以说由每个品种的遗传性决定的。
目前,利用基因工程改良法,如反义RNA或正义共抑制的手段控制PPO的表达,从而培育出抗褐变品种。
将土豆的PPO反义基因转入土豆中,转基因土豆的PPO活性下降。
Coetzer等将番茄PPO的正义和反义基因转入土豆中,均能延缓土豆的褐变[19]。
这表明运用基因工程手段研究PPO不仅具有理论价值,而且在生产上可以加以利用。
另外,通过改善栽培管理技术,减少采收、贮运、加工过程的机械损伤,降低对苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的诱导,从而控制酚类底物的形成。
酚类物质主要包括肉桂酸、咖啡酸、绿原酸、儿茶酚、表儿茶酚及其聚合物、酯化物等,一般在果蔬生长发育中合成,但若在采收期间或采收后处理不当而造成机械伤,或在受热或受冻等异常环境中,也能诱导酚类物质的合成。
苯丙氨酸解氨酶能催化苯丙氨酸向酚类物质转化,是酚类物质合成的关键酶。
外界刺激如伤害、病虫侵入、乙烯等均可导致该酶活性增加。
因此,乙烯诱导活性的高低已作为判断鲜切果蔬货架期的重要指标[20]。