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非酶促褐變

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在食品加工與貯存過程中，常發生與酶無關的褐變，稱為非酶促褐變，這種褐變常因熱加工及較長期的貯存而發生。 [1] 
食品在加工中經常會出現色澤變化，其中褐變是一種廣泛存在的變色現象，尤其是果蔬經去皮、切分、破碎等預處理的加工過程，最容易導致原有色澤變暗，這就是褐變。例如枸杞乾製過程中會出現一系列的品質變化，最明顯的就是色澤的變化，即產品變為深褐色或黑褐色，這是由乾製中褐變反應引起的。 [2] 
中文名
非酶促褐變 [3] 
外文名
Nonenzymic browning [4] 
實    質
與酶無關的化學反應 [5] 
現    象
食物色澤變化 [3] 
成    因
美拉德反應、酚類物質氧化縮合、焦糖化和抗壞血酸氧化 [1] 
主要影響因素
温度、pH、水活性、金屬離子和反應物性質等 [1] 

目錄

  1. 1 主要影響範圍
  2. 2 主要反應方式
  3. ▪ 美拉德反應
  4. ▪ 焦糖化反應
  5. ▪ 抗壞血酸褐變
  6. 3 主要影響因素

非酶促褐變主要影響範圍

非酶促褐變包括美拉德反應、抗壞血酸氧化分解、多元酚氧化縮合反應、焦糖化反應、五色花色素的變色及金屬離子引起的褐變等。 [6] 
比如煮熟的蓮藕會變成灰色，高温可促進非酶褐變。金屬離子也可促進藕發生變色，主要作用機理是藕中的多酚化合物可與金屬離子結合，進而使藕的色澤變成黑褐色。 [6] 
桔汁儲藏實驗發現，由於抗壞血酸發生氧化降解導致儲藏過程中美拉德反應對其發生非酶褐變作用不顯著，同時氨基化合物可促進非酶褐變發生。向果汁中過多添加抗壞血酸會致使褐變程度加重。蘋果汁在35℃下儲存時，非酶褐變主要與多元酚類化合物有關。香蕉汁在殺菌過程中，顏色變化的主要原因是焦糖化反應。 [7] 
研究發現在蘆薈製品加工和貯存過程中，多酚類物質的濃度是造成非酶褐變的主要原因。 [7] 
板栗在發生非酶促褐變反應後，類黑精是作為褐變產物生成的。 [8] 

非酶促褐變主要反應方式

非酶促褐變美拉德反應

美拉德反應是廣泛存在於食品工業的一種非酶促褐變，是羰基化合物（還原糖類）和氨基化合物（氨基酸和蛋白質）間的反應，經過複雜的歷程最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質類黑精或稱擬黑素，所以又稱羰氨反應。 [2] 

非酶促褐變焦糖化反應

焦糖化反應是糖類尤其是單糖在沒有氨基化合物存在的情況下，加熱到熔點以上的高温（一般是140-170℃以上）時，因糖發生脱水與降解，會發生褐變反應。 [2] 

非酶促褐變抗壞血酸褐變

抗壞血酸氧化反應是由於抗壞血酸氧化所致。高温條件下，抗壞血酸氧化生成脱氫抗壞血酸，脱氫抗壞血酸一方面會與氨基酸共同作用按照糖類非酶促褐變的方式轉化為褐色的聚合物；另一方面，脱氫抗壞血酸還可以通過自身複雜的降解過程，最終形成褐色物質。 [8] 

非酶促褐變主要影響因素

  1. 温度：非酶褐變受温度的影響較大，一般而言，反應温度越高，則非酶褐變反應越嚴重，且反應速度也越快。隨着貯存温度不斷降低，非酶褐變速率不斷下降，但隨着貯藏温度的不斷降低，生產成本也在不斷增加。 [1] 
  2. pH：對美拉德反應影響顯著，值的大小能通過不同的烯醇化途徑和糖碎片的多少來影響Amadori產物的降解。羰氨反應一般來説在鹼性溶液中褐變反應容易進行。因此，降低能有效抑制非酶褐變。抗壞血酸的氧化褐變也受體系酸鹼度的影響，當體系的pH值為2.0時，抗壞血酸氧化褐變反應緩慢而不明顯。抗壞血酸亦在pH=3.0左右時較為穩定，接近鹼性時則不穩定，易褐變。 [1] 
  3. 水活性和金屬離子的影響：水通過控制水相中的粘性來影響美拉德反應,水相中的粘性還會影響反應物的溶解、濃縮和稀釋情況。F Gogus研究了水活度對濃縮桔汁非酶促褐變的影響,認為水活度在0.30-0.75時褐變是最嚴重的。由於金屬離子Li1+、Fe3+、Cu2+等能促進非酶褐變，因此應儘量避免果汁與金屬器具接觸，以降低非酶褐變的發生，但可以用不鏽鋼器具來代替銅鐵等金屬器具。E.-J.Kwak研究了金屬離子Fe3+、Cu2+、Al3+、Zn+、Ca2+、Mg2+對豆豉模型的褐變影響，認為金屬離子的存在可加速褐變，尤其是Fe2+和Cu2+。 [1] 
  4. 氨基化合物：氨基基團在美拉德反應中起着親核試劑的作用，其能夠加速糖的分解繼而形成褐變色素，氨基化合物的性質影響美拉德反應的褐變速率。普遍來説，鹼性氨基酸具有高褐變活性，包括賴氨酸、氨基乙酸、色氨酸和酪氨酸；低褐變活性的氨基酸包括天冬氨酸、穀氨酸和半胱氨酸。賴氨酸因具有兩個氨基，被認為是最具的褐變反應活性的氨基酸。由於氨基酸能促進一生成，加快焦糖化反應和美拉德反應，若將氨基酸除去，會明顯地降低非酶褐變反應速率。 [1] 
參考資料