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1、第第1212章章 食品加工贮藏中的食品加工贮藏中的生物化学生物化学第三篇第三篇第三篇第三篇 专题篇专题篇专题篇专题篇11蛋白质的功能特性及其在食品加工中的应用蛋白质的功能特性及其在食品加工中的应用蛋白质的功能特性及其在食品加工中的应用蛋白质的功能特性及其在食品加工中的应用食品蛋白食品蛋白质质在食品体系中的功能作用在食品体系中的功能作用功能功能机制机制食品食品蛋白蛋白质质种种类类溶解性溶解性亲亲水性水性饮饮料料乳清蛋白乳清蛋白粘度粘度水水结结合，流体合，流体动动力学分子大小和力学分子大小和形状形状汤汤、肉汁、色拉、肉汁、色拉调调味料和甜味料和甜食食明胶明胶水水结结合合氢键氢键、离子水合、离子水合
2、肉、香肉、香肠肠和面包和面包肌肉蛋白肌肉蛋白质质和和鸡鸡蛋蛋白蛋蛋白质质凝胶作用凝胶作用水截留和固定、网状水截留和固定、网状结结构形成构形成肉、凝胶、蛋糕、焙烤食品肉、凝胶、蛋糕、焙烤食品和奶酪和奶酪肌肉蛋白肌肉蛋白质质、鸡鸡蛋和乳蛋白蛋和乳蛋白质质粘粘结结-粘合粘合疏水疏水结结合、离子合、离子结结合和合和氢键氢键肉、香肉、香肠肠和焙烤食品和焙烤食品肌肉蛋白肌肉蛋白质质、鸡鸡蛋和乳清蛋白蛋和乳清蛋白质质弹弹性性疏水疏水结结合和二硫交合和二硫交联联肉和焙烤食品肉和焙烤食品肌肉蛋白肌肉蛋白质质和谷物蛋白和谷物蛋白质质乳化乳化在界面上吸附和形成膜在界面上吸附和形成膜香香肠肠、大、大红肠红肠、汤汤、蛋
3、糕和、蛋糕和调调味料味料肌肉蛋白肌肉蛋白质质、鸡鸡蛋和乳蛋白蛋和乳蛋白质质起泡起泡界面吸附和形成膜界面吸附和形成膜搅搅打起泡的打起泡的浇头浇头、冰淇淋、冰淇淋、蛋糕和甜食蛋糕和甜食鸡鸡蛋蛋白蛋蛋白质质和乳蛋白和乳蛋白质质脂肪和脂肪和风风味物味物的的结结合合疏水疏水结结合和残留合和残留低脂烘焙食品和油炸面包圈低脂烘焙食品和油炸面包圈乳蛋白乳蛋白质质、鸡鸡蛋蛋白蛋蛋白质质和谷物蛋白和谷物蛋白质质蛋白质的功能性质（蛋白质的功能性质（Functionality）一般是指使蛋白质成为人们所需要的食品特征而具有的物理化学性质，即对食品的加工、贮藏、销售过程发挥作用的那些性质，这些性质对食品的质量及风味起着
4、重要的作用。ConceptTextTextText正确使用蛋白质，也利于食品营养成分的保持和利用。正确使用蛋白质，也利于食品营养成分的保持和利用。正确使用蛋白质，也利于食品营养成分的保持和利用。正确使用蛋白质，也利于食品营养成分的保持和利用。蛋白质的蛋白质的蛋白质的蛋白质的功能特性功能特性功能特性功能特性结构结构结构结构形态形态形态形态色、香、味色、香、味色、香、味色、香、味1.11.1蛋白质的水合蛋白质的水合蛋白质的水合蛋白质的水合 水分子能与蛋白质分子的一些基团相结合，这些基团包括带电基团（离子-偶极相互作用）、主链肽基团、Asn和Gln的酰胺基、Ser、Thr和Tyr残基的羟基（偶极-偶
5、极相互作用）和非极性残基（偶极-诱导偶极相互作用、疏水相互作用）。蛋白质与水结合的性质，主要是蛋白质分子中极性基团的含量及极性的强弱决定的，影响蛋白质与水结合的因素包括：蛋白质的氨基酸组成、构象特征、表面性质、PH值、温度、离子的种类和浓度。蛋白质的水和能力部分地与它的氨基酸组成有关，带电的氨基酸残基数目愈多，水合能力愈大。1.21.2蛋白质的溶解度蛋白质的溶解度蛋白质的溶解度蛋白质的溶解度 影响蛋白影响蛋白质质溶解性溶解性质质的因素：的因素：a.a.疏水作用和离子的本疏水作用和离子的本质质 疏水相互作用促疏水相互作用促进进蛋白蛋白质质-蛋白蛋白质质相互作用，相互作用，使蛋白使蛋白质质溶解度降
6、低，而离子相互作用促溶解度降低，而离子相互作用促进进蛋白蛋白质质-水相互作用，使蛋白水相互作用，使蛋白质质溶解度增加。溶解度增加。b.pHb.pH 在低于和高于等在低于和高于等电电点点pHpH时时，蛋白，蛋白质质分分别带别带有有净净的正的正电电荷或荷或负电负电荷荷,带带电电的氨基酸残基的静的氨基酸残基的静电电推斥和水合作用促推斥和水合作用促进进了蛋白了蛋白质质的溶解的溶解。c.c.温度温度 大多数蛋白大多数蛋白质质的溶解度在的溶解度在0 40 范范围围内随着温度的升高而内随着温度的升高而提高。提高。d.离子离子强强度度 在相同的离子在相同的离子强强度下，各种离子度下，各种离子对对蛋白蛋白质质溶
7、解度的相溶解度的相对对影响影响规规律如下：律如下：SO42-F-Cl-Br-Cl4-SCN-,阳离子降低蛋白阳离子降低蛋白质质溶解度溶解度的能力按下列的能力按下列顺顺序：序：NH4+K+Na+Li+Mg2+Ca2+。e.有机溶有机溶剂剂（如乙醇和丙（如乙醇和丙酮酮)可降低水介可降低水介质质的介的介电电常数，提高分子内和常数，提高分子内和分子分子间间的静的静电电作用（推斥和吸引）。作用（推斥和吸引）。蛋白质的起泡性质蛋白质的起泡性质指它在汽指它在汽-液界面形成坚韧的薄膜使大量气泡并液界面形成坚韧的薄膜使大量气泡并入和稳定的能力。蛋白质稳定的泡沫一般是蛋白质溶液经吹气泡、搅打或入和稳定的能力。蛋白
8、质稳定的泡沫一般是蛋白质溶液经吹气泡、搅打或者摇振而形成。者摇振而形成。与起泡性质相关的蛋白质分子性质与起泡性质相关的蛋白质分子性质分子性质影响的结果溶解度快速扩散至界面疏水性（或两亲性）带电、极性和非极性残基的分布促进界面相互作用分子（或链段）的柔性推进在界面的选择具有相互作用活性的链段具有不同功能性链段的配置促进在气、水和界面的相互作用带电基团的配置在邻近气泡之间的电荷排斥极性基团的配置防止气泡的紧密靠近，水和作用、渗透和空间效应1.31.3蛋白质的起泡性质蛋白质的起泡性质蛋白质的起泡性质蛋白质的起泡性质 影响蛋白质起泡性质的环境因素影响蛋白质起泡性质的环境因素1)pH在蛋白质在蛋白质pI
9、时，如果蛋白质的溶解性好，其泡沫的稳定性最好，时，如果蛋白质的溶解性好，其泡沫的稳定性最好，在在pI以外的以外的pH，蛋白质的起泡能力往往是好的，但是泡沫的稳定性是差的。，蛋白质的起泡能力往往是好的，但是泡沫的稳定性是差的。2)盐盐盐对蛋白质形成泡沫的影响取决于盐的浓度。在低浓度时，盐盐对蛋白质形成泡沫的影响取决于盐的浓度。在低浓度时，盐提高了蛋白质的溶解度，在高浓度时产生盐析效应。这两种效应都会影响蛋提高了蛋白质的溶解度，在高浓度时产生盐析效应。这两种效应都会影响蛋白质的起泡性质和泡沫的稳定性。乳清蛋白质的起泡能力和泡沫稳定性随着白质的起泡性质和泡沫的稳定性。乳清蛋白质的起泡能力和泡沫稳定性
10、随着NaCl浓度的提高而降低。浓度的提高而降低。3)糖糖蔗糖、乳糖和其他糖加入至蛋白质溶液往往会损害蛋白质的蔗糖、乳糖和其他糖加入至蛋白质溶液往往会损害蛋白质的起泡能力，却改进了泡沫的稳定性。起泡能力，却改进了泡沫的稳定性。4)脂脂脂类物质，如磷脂，具有比蛋白质更大的表面活性，它们以脂类物质，如磷脂，具有比蛋白质更大的表面活性，它们以竞争的方式在界面上取代蛋白质，于是减少了膜的厚度和粘合性并最终因竞争的方式在界面上取代蛋白质，于是减少了膜的厚度和粘合性并最终因膜的消弱而导致泡沫稳定性下降。膜的消弱而导致泡沫稳定性下降。5)蛋白质浓度蛋白质浓度蛋白质浓度愈高，泡沫愈坚硬。泡沫的硬度是由小蛋白质浓
11、度愈高，泡沫愈坚硬。泡沫的硬度是由小气泡和高粘度造成的。起泡能力是随着蛋白质浓度的提高在某一浓度值达气泡和高粘度造成的。起泡能力是随着蛋白质浓度的提高在某一浓度值达到最高值。到最高值。6)温度温度蛋白质的部分变性能改进蛋白质的起泡性质蛋白质的部分变性能改进蛋白质的起泡性质如乳清分离蛋如乳清分离蛋白在白在70加热加热1min时，它的起泡性质得到改进。时，它的起泡性质得到改进。22食品的变色作用食品的变色作用食品的变色作用食品的变色作用2.12.1食品中色素食品中色素食品中色素食品中色素 人类使用色素的历史：人类使用色素的历史：早在公元早在公元10世纪以前，古人就开始利用植物性天然色素给食品世纪以
12、前，古人就开始利用植物性天然色素给食品着色，最早使用色素的是大不列颠的阿利克撒人。着色，最早使用色素的是大不列颠的阿利克撒人。美洲的托尔铁克人与阿芒特克族人相继从雌性胭脂虫中提取胭美洲的托尔铁克人与阿芒特克族人相继从雌性胭脂虫中提取胭脂红。脂红。我国自古就有将红曲米酿酒、酱肉、制红肠等习惯。西南一带我国自古就有将红曲米酿酒、酱肉、制红肠等习惯。西南一带用黄饭花、江南一带用乌饭树叶捣汁染糯米饭食用。用黄饭花、江南一带用乌饭树叶捣汁染糯米饭食用。食品中能够吸收和反射可见光波进而使食品呈现各种颜色的物质统食品中能够吸收和反射可见光波进而使食品呈现各种颜色的物质统称为食品的色素。称为食品的色素。天然色
13、素天然色素天然色素天然色素原料成分原料成分原料成分原料成分转化产生转化产生转化产生转化产生食品食品食品食品着色剂着色剂着色剂着色剂食品色素来源食品色素来源食品色素来源食品色素来源2.1.12.1.1食品中的色素分类食品中的色素分类食品中的色素分类食品中的色素分类吡咯衍生物（卟啉类色素吡咯衍生物（卟啉类色素）:包括叶绿素和血红素包括叶绿素和血红素异戊二烯衍生物：如：类胡萝卜素异戊二烯衍生物：如：类胡萝卜素多酚类衍生物：花青素、花黄素多酚类衍生物：花青素、花黄素酮类衍生物：红曲色素，姜黄素等酮类衍生物：红曲色素，姜黄素等醌类衍生物：虫胶色素，胭脂虫红色素醌类衍生物：虫胶色素，胭脂虫红色素按来源分类
14、按来源分类植物色素植物色素动物色素动物色素微生物色素微生物色素按溶解性质分类按溶解性质分类水溶性色素水溶性色素脂溶性色素脂溶性色素食食食食品品品品中中中中的的的的色色色色素素素素按结构分类按结构分类天然色素天然色素人工合成色素人工合成色素2.1.22.1.2吡咯色素吡咯色素吡咯色素吡咯色素 吡咯色素由四个吡咯环的吡咯色素由四个吡咯环的-碳原子通过次甲基相连而形成的共碳原子通过次甲基相连而形成的共轭体系，也就是卟啉环。中间通过共价键或配位键与金属元素形轭体系，也就是卟啉环。中间通过共价键或配位键与金属元素形成配合物，而呈现各种颜色。成配合物，而呈现各种颜色。2.1.2.1叶绿素叶绿素吡咯环中间为
15、镁原子。吡咯环中间为镁原子。叶绿素对酸敏感，在酸性条件下，叶绿素中的镁原子叶绿素对酸敏感，在酸性条件下，叶绿素中的镁原子会被氢原子代替而形成暗绿色或绿褐色的去镁叶绿素，但会被氢原子代替而形成暗绿色或绿褐色的去镁叶绿素，但在碱性溶液中叶绿素会被水解为仍为鲜绿色的叶绿酸盐，在碱性溶液中叶绿素会被水解为仍为鲜绿色的叶绿酸盐，且形成的绿色更为稳定，因此在蔬菜技术工艺中可用石灰且形成的绿色更为稳定，因此在蔬菜技术工艺中可用石灰水或氢氧化镁处理，以提高溶液的水或氢氧化镁处理，以提高溶液的pH，保持蔬菜的鲜绿色。而在适当条件下叶绿素中，保持蔬菜的鲜绿色。而在适当条件下叶绿素中的的Mg还可以被其他元素如：还可
16、以被其他元素如：Cu、Fe、Zn等取代或置换，形成的取代物的颜色仍为鲜等取代或置换，形成的取代物的颜色仍为鲜绿色，且稳定性大为提高，尤其以叶绿素铜钠的颜色最为鲜亮。绿色，且稳定性大为提高，尤其以叶绿素铜钠的颜色最为鲜亮。2.1.2.2血红素血红素血红素吡咯环中是铁原子。肉的颜色是由两种物质血红蛋白和肌红血红素吡咯环中是铁原子。肉的颜色是由两种物质血红蛋白和肌红蛋白形成的。蛋白形成的。合，而亚铁原子不被氧化，这种作用被称为氧合作用。合，而亚铁原子不被氧化，这种作用被称为氧合作用。当动物屠宰后，由于组织供氧停止，肉中原来处于还原态的紫红色的当动物屠宰后，由于组织供氧停止，肉中原来处于还原态的紫红色
17、的肌红蛋白受到空气中氧气的作用，形成氧合肌红蛋白和氧合血红蛋白，肉色肌红蛋白受到空气中氧气的作用，形成氧合肌红蛋白和氧合血红蛋白，肉色变的鲜红，当氧合肌红蛋白或氧合血红蛋白继续被氧化形成高铁血红素时，变的鲜红，当氧合肌红蛋白或氧合血红蛋白继续被氧化形成高铁血红素时，则肉的颜色变成棕黑色。在鲜肉中用亚硝酸盐腌制，能保持肉的鲜红色，是则肉的颜色变成棕黑色。在鲜肉中用亚硝酸盐腌制，能保持肉的鲜红色，是因为处于还原态的亚铁血红素能与因为处于还原态的亚铁血红素能与NO形成亚硝基肌红蛋白和亚硝基血红蛋形成亚硝基肌红蛋白和亚硝基血红蛋白，防止血红素白，防止血红素继续被氧化成高铁血红素。血红素中的亚铁与一分子
18、氧以配位键结继续被氧化成高铁血红素。血红素中的亚铁与一分子氧以配位键结2.1.2.3多烯色素多烯色素多烯色素是以多烯色素是以异戊二烯异戊二烯残基为单位的共轭链为基础的一类色素，习惯上又称为残基为单位的共轭链为基础的一类色素，习惯上又称为类胡箩卜素类胡箩卜素，属于脂溶性色素，大量存在于植物体中、动物体中和微生物体中，是一，属于脂溶性色素，大量存在于植物体中、动物体中和微生物体中，是一类使动植物食品显现黄色和红色、橙色的脂溶性色素。类使动植物食品显现黄色和红色、橙色的脂溶性色素。类胡箩卜素能在体内转变形成类胡箩卜素能在体内转变形成VA，所以又称为，所以又称为VA前体。如前体。如-胡箩卜素。类胡胡箩
19、卜素。类胡箩卜素分为箩卜素分为胡箩卜素胡箩卜素和和叶黄素叶黄素两大类，加工条件下会发生降解，原因主要是氧化作用，两大类，加工条件下会发生降解，原因主要是氧化作用，包括酶促氧化、光敏氧化和自动氧化包括酶促氧化、光敏氧化和自动氧化3种历程。大多数水果和蔬菜中的类胡萝卜素在种历程。大多数水果和蔬菜中的类胡萝卜素在一般加工和贮藏条件下是相对稳定的。冷冻几乎不改变类胡萝卜素的含量，热烫通常一般加工和贮藏条件下是相对稳定的。冷冻几乎不改变类胡萝卜素的含量，热烫通常可以增加类胡萝卜素的含量，油脂在挤压蒸煮和高温加热的精炼过程中，类胡萝卜素可以增加类胡萝卜素的含量，油脂在挤压蒸煮和高温加热的精炼过程中，类胡萝
20、卜素不仅会发生异构化，而且产生热降解，当有氧存在时则加速反应进行。因此，精炼油不仅会发生异构化，而且产生热降解，当有氧存在时则加速反应进行。因此，精炼油中类胡萝卜素含量往往降低。类胡萝卜素异构化时，产生一定量的顺式异构体，虽然中类胡萝卜素含量往往降低。类胡萝卜素异构化时，产生一定量的顺式异构体，虽然不会影响色素的颜色，但却降低了维生素不会影响色素的颜色，但却降低了维生素A原的活性。原的活性。2.1.2.4酚类色素酚类色素酚类色素是一类水溶性色素，有花青素、花黄素、儿茶素和鞣酚类色素是一类水溶性色素，有花青素、花黄素、儿茶素和鞣质四大类。花青素多以糖苷的形式存在于生物体中，其基本结构为质四大类。
21、花青素多以糖苷的形式存在于生物体中，其基本结构为2-苯基并吡喃。花黄素主要指类黄酮及其衍生物，其基本结构为苯基并吡喃。花黄素主要指类黄酮及其衍生物，其基本结构为2-苯并苯并吡喃酮。吡喃酮。花青素是一种水溶性色素，可以随着细胞液的酸碱改变颜色。花青素是一种水溶性色素，可以随着细胞液的酸碱改变颜色。细胞液呈酸性则偏红，细胞液呈碱性则偏蓝。细胞液呈酸性则偏红，细胞液呈碱性则偏蓝。光可增加花青素含量；高温会使花青素降解。光可增加花青素含量；高温会使花青素降解。原花色素原花色素无色，结构与花色素相似，在食品处理和加工过程中可转变成有颜色的物质。无色，结构与花色素相似，在食品处理和加工过程中可转变成有颜色
22、的物质。主要存在于苹果、梨、柯拉果、可可豆、葡萄、莲、高梁、荔枝、沙枣、蔓越桔、主要存在于苹果、梨、柯拉果、可可豆、葡萄、莲、高梁、荔枝、沙枣、蔓越桔、山楂属浆果和其他果实中。山楂属浆果和其他果实中。原花青素的主要生物功能原花青素的主要生物功能具有很强的抗氧化活性。具有很强的抗氧化活性。抗癌抗癌清除自由基。清除自由基。抑菌及抗病毒作用。抑菌及抗病毒作用。影响花青素呈色的因素影响花青素呈色的因素影响花青素呈色的因素影响花青素呈色的因素（1）pH花青素分子中的花青素分子中的O为四价，是碱性，而苯基上的酚羟基具有酸性，为四价，是碱性，而苯基上的酚羟基具有酸性，从而使花青素分子具有两性，在不同从而使花
23、青素分子具有两性，在不同pH介质中呈现不同的颜色，如矢车菊色素：介质中呈现不同的颜色，如矢车菊色素：pH3.0为红色，为红色，pH8.5呈紫色，呈紫色，pH11呈蓝色。呈蓝色。（2）结构）结构不同花青素的区别主要为苯基上的取代不一样，并直接影响花青不同花青素的区别主要为苯基上的取代不一样，并直接影响花青素的呈色，羟基越多，颜色越深（蓝色），甲氧基越多，颜色越浅（红色）。素的呈色，羟基越多，颜色越深（蓝色），甲氧基越多，颜色越浅（红色）。（3）金属盐）金属盐花青素与金属盐呈灰紫色，因此含有花青素的蔬菜在加工时要花青素与金属盐呈灰紫色，因此含有花青素的蔬菜在加工时要尽量避免与金属容器的接触。尽量避
24、免与金属容器的接触。（4）二氧化硫）二氧化硫二氧化硫能于花青素形成发生加成反应，使花青素褪色。二氧化硫能于花青素形成发生加成反应，使花青素褪色。（5）在光、热作用下花青素很快变成褐色，在氧或氧化剂的作用下褪色，）在光、热作用下花青素很快变成褐色，在氧或氧化剂的作用下褪色，在糖苷酶的作用下也褪色。在糖苷酶的作用下也褪色。2.22.2食品原料色素的消解和变色食品原料色素的消解和变色食品原料色素的消解和变色食品原料色素的消解和变色 2.2.12.2.1食品中叶绿素的变化食品中叶绿素的变化食品中叶绿素的变化食品中叶绿素的变化 高温影响，在烹制植物食品时，由于温度不当，会使绿叶菜食高温影响，在烹制植物食
25、品时，由于温度不当，会使绿叶菜食物组织的叶绿蛋白变性，细胞中有机酸被释放，镁被脱出，生成黄物组织的叶绿蛋白变性，细胞中有机酸被释放，镁被脱出，生成黄褐色或黑色的脱镁叶绿素。褐色或黑色的脱镁叶绿素。叶绿素对酸性介质也不稳定。叶绿素对酸性介质也不稳定。2.2.22.2.2食品中的类胡卜素的变化食品中的类胡卜素的变化食品中的类胡卜素的变化食品中的类胡卜素的变化 食品中的类胡卜素对酸碱不敏感；对常温也不敏感。食品中的类胡卜素对酸碱不敏感；对常温也不敏感。在加热反应时，虾、蟹甲壳的类胡萝卜素氧化分解成红色或黄色；类在加热反应时，虾、蟹甲壳的类胡萝卜素氧化分解成红色或黄色；类胡萝卜素有对光敏感的特点，是由
26、于含多双键结构，分子的酮环和异戊二胡萝卜素有对光敏感的特点，是由于含多双键结构，分子的酮环和异戊二烯结构（烯结构（CH2=C(CH3)CH=CH2）在）在h氧化作用发生异构化的氧化作用发生异构化的5.6-环氧型环氧型结构，也使食物材料的类胡萝卜素变淡、消解；如新鲜的黄玉米颜色变淡；结构，也使食物材料的类胡萝卜素变淡、消解；如新鲜的黄玉米颜色变淡；仓储中新面粉由于类胡萝卜素氧化作用变白，以及在面粉增白工艺中添加仓储中新面粉由于类胡萝卜素氧化作用变白，以及在面粉增白工艺中添加的过氧化苯甲酰的过氧化苯甲酰(BPO)剂量不当时，也会破坏面粉中极微量的剂量不当时，也会破坏面粉中极微量的VE、VK等，等，
27、同时，同时，BPO还可使类胡萝卜素不饱和的双键处发生氧化，使面粉变白，失还可使类胡萝卜素不饱和的双键处发生氧化，使面粉变白，失去原有的色香味，并将面粉的脂肪酸分解成低级的醛、酮物质。水果，蔬去原有的色香味，并将面粉的脂肪酸分解成低级的醛、酮物质。水果，蔬菜色素消解变化也与光照有关。菜色素消解变化也与光照有关。2.2.32.2.3食品中花青素类色素的变化食品中花青素类色素的变化食品中花青素类色素的变化食品中花青素类色素的变化 由于在花青素中的金属离子可生成多种颜色的配位体。因此在果蔬罐由于在花青素中的金属离子可生成多种颜色的配位体。因此在果蔬罐头中常发生多种颜色变化，导致罐头食品变色。还有试验认
28、为，在面粉中头中常发生多种颜色变化，导致罐头食品变色。还有试验认为，在面粉中加入过量的碱形成的黄色物质，也属于此类色素。不仅如此，花青素也对加入过量的碱形成的黄色物质，也属于此类色素。不仅如此，花青素也对光热表现不稳定，在光热表现不稳定，在h作用下可导致食物的花青素沉淀消失。作用下可导致食物的花青素沉淀消失。2.2.42.2.4动物食品色素的变化动物食品色素的变化动物食品色素的变化动物食品色素的变化 动物食品色素主要是肌红蛋白动物食品色素主要是肌红蛋白(mb)，是一个亚铁的血红素，即一个，是一个亚铁的血红素，即一个结合亚铁原卟啉基团。肉食材料在充氧、缺氧过程颜色变化是可逆的，结合亚铁原卟啉基团
29、。肉食材料在充氧、缺氧过程颜色变化是可逆的，而氧化还原一般是不可逆的。根据而氧化还原一般是不可逆的。根据Mohler(1974)提出的亚硝盐在腌肉提出的亚硝盐在腌肉中的变化机理中的变化机理,可促使酶系统活力将高铁氧化肌红蛋白可促使酶系统活力将高铁氧化肌红蛋白(mmb)还原成鲜还原成鲜红色红色(mbO2)。作为刚刚屠宰的动物胴体颜色。作为刚刚屠宰的动物胴体颜色(mb)并不好看，还需经过短并不好看，还需经过短时发酵时发酵,才能成鲜红色的氧合肌红蛋白才能成鲜红色的氧合肌红蛋白(mbO2)。虽然。虽然CO2储存肉制品可储存肉制品可以阻止微生物生长，但不能阻断氧化反应发生，肉制品的褐变形成似乎以阻止微生
30、物生长，但不能阻断氧化反应发生，肉制品的褐变形成似乎更快。更快。vv褐变：褐变：褐变：褐变：一些食品在加工、贮存过程中，或受到机械损伤时，一些食品在加工、贮存过程中，或受到机械损伤时，一些食品在加工、贮存过程中，或受到机械损伤时，一些食品在加工、贮存过程中，或受到机械损伤时，颜色变褐，有的还出现红、蓝、绿、黄等色泽，这种颜色变颜色变褐，有的还出现红、蓝、绿、黄等色泽，这种颜色变颜色变褐，有的还出现红、蓝、绿、黄等色泽，这种颜色变颜色变褐，有的还出现红、蓝、绿、黄等色泽，这种颜色变化统称为褐变。化统称为褐变。化统称为褐变。化统称为褐变。vv根据食品褐变反应的机理，褐变分为根据食品褐变反应的机理，
31、褐变分为根据食品褐变反应的机理，褐变分为根据食品褐变反应的机理，褐变分为酶促褐变酶促褐变酶促褐变酶促褐变和和和和非酶促褐变非酶促褐变非酶促褐变非酶促褐变两大类。非酶促褐变又可分为两大类。非酶促褐变又可分为两大类。非酶促褐变又可分为两大类。非酶促褐变又可分为:美拉德美拉德美拉德美拉德（MaillardMaillard）反应反应反应反应焦糖化反应焦糖化反应焦糖化反应焦糖化反应抗坏血酸反应抗坏血酸反应抗坏血酸反应抗坏血酸反应2.3食品的褐变食品的褐变2.3.12.3.1酶促褐变酶促褐变酶促褐变酶促褐变v酶促褐变酶促褐变酶促褐变一般发生于水果、蔬菜等新鲜植物性食酶促褐变一般发生于水果、蔬菜等新鲜植物性
32、食物。如上述的削皮的苹果和桃、去皮的香蕉、马铃薯片等，物。如上述的削皮的苹果和桃、去皮的香蕉、马铃薯片等，以及这些食品受机械损伤（如压伤、虫咬、磨浆）或处于异以及这些食品受机械损伤（如压伤、虫咬、磨浆）或处于异常环境（如受冻。受热等），在有氧情况下，经酶的催化，常环境（如受冻。受热等），在有氧情况下，经酶的催化，氧化而呈褐色，这种褐变称酶促褐变。氧化而呈褐色，这种褐变称酶促褐变。v催化产生酶促褐变的酶类：催化产生酶促褐变的酶类：主要是主要是酚酶酚酶，其次是，其次是抗坏血酸氧化酶抗坏血酸氧化酶和和过氧化物酶类过氧化物酶类等氧化酶类。等氧化酶类。2.3.1.12.3.1.1酚酶及其作用酚酶及其作用
33、酚酶及其作用酚酶及其作用 vv酚酶的系统命名是邻二酚。从植物来源分离得到的酚酶是寡聚体，每个酚酶的系统命名是邻二酚。从植物来源分离得到的酚酶是寡聚体，每个酚酶的系统命名是邻二酚。从植物来源分离得到的酚酶是寡聚体，每个酚酶的系统命名是邻二酚。从植物来源分离得到的酚酶是寡聚体，每个亚基含有一个铜离子作为辅基，以氧为受氢体，是一种末端氧化酶。亚基含有一个铜离子作为辅基，以氧为受氢体，是一种末端氧化酶。亚基含有一个铜离子作为辅基，以氧为受氢体，是一种末端氧化酶。亚基含有一个铜离子作为辅基，以氧为受氢体，是一种末端氧化酶。vv酚酶催化两类反应：酚酶催化两类反应：酚酶催化两类反应：酚酶催化两类反应：一类是
34、一类是一类是一类是羟基化作用羟基化作用羟基化作用羟基化作用，产生酚的邻羟基化；，产生酚的邻羟基化；，产生酚的邻羟基化；，产生酚的邻羟基化；第二类是第二类是第二类是第二类是氧化作用氧化作用氧化作用氧化作用，使邻二酚氧化为邻醌。，使邻二酚氧化为邻醌。，使邻二酚氧化为邻醌。，使邻二酚氧化为邻醌。所以酚酶可能是一种复合体酶，一种是酚羟化酶，又称甲酚酶；另一种所以酚酶可能是一种复合体酶，一种是酚羟化酶，又称甲酚酶；另一种所以酚酶可能是一种复合体酶，一种是酚羟化酶，又称甲酚酶；另一种所以酚酶可能是一种复合体酶，一种是酚羟化酶，又称甲酚酶；另一种是多元酚氧化酚（是多元酚氧化酚（是多元酚氧化酚（是多元酚氧化酚
35、（PPOPPO），又叫儿茶酚酶。因而酚酶可分别催化酚的羟），又叫儿茶酚酶。因而酚酶可分别催化酚的羟），又叫儿茶酚酶。因而酚酶可分别催化酚的羟），又叫儿茶酚酶。因而酚酶可分别催化酚的羟基化作用和氧化作用。基化作用和氧化作用。基化作用和氧化作用。基化作用和氧化作用。植物组织中含有酚类物质，植物组织中含有酚类物质，在完整的细胞中作为呼吸作用在完整的细胞中作为呼吸作用中质子中质子H”的传递物质，在酚与的传递物质，在酚与醌之间保持着动态平衡，因此，醌之间保持着动态平衡，因此，褐变不会发生。但当组织、细褐变不会发生。但当组织、细胞受损时，氧气进入，酚类在胞受损时，氧气进入，酚类在酚酶作用下氧化为邻醌，转而
36、酚酶作用下氧化为邻醌，转而又快速地通过聚合作用形成褐又快速地通过聚合作用形成褐色素或黑色素。醌的形成需要色素或黑色素。醌的形成需要酶促和氧气，当醌形成后，以酶促和氧气，当醌形成后，以后的反应就能自动地进行了。后的反应就能自动地进行了。（1 1）酚酶作用的机理）酚酶作用的机理）酚酶作用的机理）酚酶作用的机理v邻二酚和一元酚：是酚酶最丰富的底物。在酚酶作用下，反应最快的是邻二酚和一元酚：是酚酶最丰富的底物。在酚酶作用下，反应最快的是邻羟基结构的酚类，对位二酚类也可氧化，但间位二酚不能被氧化，间邻羟基结构的酚类，对位二酚类也可氧化，但间位二酚不能被氧化，间位二酚对酚酶还有抑制作用。可作为酚酶底物的还
37、有其他一些结构比较位二酚对酚酶还有抑制作用。可作为酚酶底物的还有其他一些结构比较复杂的酚类衍生物，如花青素、黄酮类、鞣质等。红茶加工过程中鲜叶复杂的酚类衍生物，如花青素、黄酮类、鞣质等。红茶加工过程中鲜叶中的儿茶素经过酶促氧化，缩合生成茶黄素和茶红素等有色物质，它们中的儿茶素经过酶促氧化，缩合生成茶黄素和茶红素等有色物质，它们是构成红茶色泽的主要成分。是构成红茶色泽的主要成分。v氨基酸及类似的含氮化合物：与邻二酚作用可产生颜色很深的复合物。氨基酸及类似的含氮化合物：与邻二酚作用可产生颜色很深的复合物。其机理是酚类物质先经酶促氧化形成相应的醌，然后醌和氨基发生非酶其机理是酚类物质先经酶促氧化形成
38、相应的醌，然后醌和氨基发生非酶的羰氨缩合反应。白洋葱、大蒜、大葱等在加工中出现的粉红色就属于的羰氨缩合反应。白洋葱、大蒜、大葱等在加工中出现的粉红色就属于这类型的变化。这类型的变化。v绿原酸：许多水果，特别是桃、苹果等褐变的关键物质。绿原酸：许多水果，特别是桃、苹果等褐变的关键物质。（2 2）酚酶作用的底物）酚酶作用的底物）酚酶作用的底物）酚酶作用的底物2.3.1.2 抗坏血酸氧化酶抗坏血酸氧化酶 抗坏血酸氧化酶催化抗坏血酸的氧化，其作用产物脱氢抗抗坏血酸氧化酶催化抗坏血酸的氧化，其作用产物脱氢抗坏血酸经脱羧形成羟基糠醛后可聚合形成黑色素。抗坏血酸氧化坏血酸经脱羧形成羟基糠醛后可聚合形成黑色素
39、。抗坏血酸氧化酶广泛存在于水果、蔬菜的细胞中。酶广泛存在于水果、蔬菜的细胞中。2.3.1.3 过氧化物酶过氧化物酶 过氧化物酶类可催化酚类化合物的氧化，引起褐变，也可过氧化物酶类可催化酚类化合物的氧化，引起褐变，也可将抗坏血酸间接氧化。将抗坏血酸间接氧化。2.3.1.42.3.1.4酶促褐变的控制酶促褐变的控制酶促褐变的控制酶促褐变的控制 v食品发生酶促褐变，必须具备食品发生酶促褐变，必须具备3个条件：个条件：酚类物质、氧和氧化酶类。这酚类物质、氧和氧化酶类。这3个条件缺一不可。个条件缺一不可。v酶促褐变的程度主要取决于酚类的含量。酶促褐变的程度主要取决于酚类的含量。v比较有效的是抑制氧化酶类
40、的活性，其次是防止与氧接触。比较有效的是抑制氧化酶类的活性，其次是防止与氧接触。常用的控制酶促褐变的方法常用的控制酶促褐变的方法常用的控制酶促褐变的方法常用的控制酶促褐变的方法 vv 1 1、热处理法、热处理法、热处理法、热处理法短时高温处理可使食物中所有的酶都失去活性，是最广泛使用的控制酶促褐变短时高温处理可使食物中所有的酶都失去活性，是最广泛使用的控制酶促褐变的方法。的方法。9095加热加热7s可使大部分氧化酶类失活。可使大部分氧化酶类失活。vv2 2、酸处理法、酸处理法、酸处理法、酸处理法多数酚酶的最适多数酚酶的最适pH为为67，在，在pH30以下，酚酶几乎完全失去活性。一以下，酚酶几乎
41、完全失去活性。一般多采用柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸以及其他有机酸的混合液降低般多采用柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸以及其他有机酸的混合液降低pH。vv3 3、SOSO2 2及亚硫酸盐处理及亚硫酸盐处理及亚硫酸盐处理及亚硫酸盐处理SO2及亚硫酸盐是酚酶的强抑制剂，广泛应用于食品工业中。及亚硫酸盐是酚酶的强抑制剂，广泛应用于食品工业中。vv4 4、驱氧法、驱氧法、驱氧法、驱氧法将去皮切开的水果、蔬菜用清水、糖水或盐水浸渍；或用真空将糖水、盐水将去皮切开的水果、蔬菜用清水、糖水或盐水浸渍；或用真空将糖水、盐水渗入组织内部，驱除空气；也可用浓度较高的抗坏血酸浸泡，以达到除氧目的。渗入组织内部，驱除空气；也可用
42、浓度较高的抗坏血酸浸泡，以达到除氧目的。vv5 5、底物改性、底物改性、底物改性、底物改性利用甲基转移酶，将邻二羟基化合物进行甲基化，生成甲基取代衍生物，可利用甲基转移酶，将邻二羟基化合物进行甲基化，生成甲基取代衍生物，可有效防止褐变。有效防止褐变。vv6 6、添加底物类似物竞争性抑制酶活性、添加底物类似物竞争性抑制酶活性、添加底物类似物竞争性抑制酶活性、添加底物类似物竞争性抑制酶活性在食品加工过程中，可用酚酶底物类似物如肉桂酸、对位香豆酸、阿魏酸等在食品加工过程中，可用酚酶底物类似物如肉桂酸、对位香豆酸、阿魏酸等酚酸竞争性地抑制酚酶活性，从而控制酶促褐变。酚酸竞争性地抑制酚酶活性，从而控制酶
43、促褐变。2.3.1.52.3.1.5酶促褐变在天然食品和加工食品中的作用酶促褐变在天然食品和加工食品中的作用 红茶的制作、葡萄干、枣的晒制红茶的制作、葡萄干、枣的晒制 酶促褐变是其中有益的过程，如酶促褐变是其中有益的过程，如将鲜茶叶变成红茶的发酵过程涉及到多酚氧化酶将鲜茶叶变成红茶的发酵过程涉及到多酚氧化酶PPO PPO 作为主要反应的催作为主要反应的催化剂。化剂。果汁生产水果蔬菜的运输和处理期间的损伤，或当将其以块状、片果汁生产水果蔬菜的运输和处理期间的损伤，或当将其以块状、片状暴露于空气中，或在装罐、干制、冷冻之前，以果肉状态处于空气中状暴露于空气中，或在装罐、干制、冷冻之前，以果肉状态处
44、于空气中时，褐变就会发生。时，褐变就会发生。当食品在冻结后解冻时，酶促褐变非常迅速。当食品在冻结后解冻时，酶促褐变非常迅速。未烫漂的蘑菇，干制后再复水时，也迅速变黑。未烫漂的蘑菇，干制后再复水时，也迅速变黑。酶促脱色在甜菜糖和甘蔗糖的制造上也是不利的，它不仅可影响到酶促脱色在甜菜糖和甘蔗糖的制造上也是不利的，它不仅可影响到终产品的色泽，而且所形成的聚合物使糖结晶发生困难并降低产量。终产品的色泽，而且所形成的聚合物使糖结晶发生困难并降低产量。2.3.22.3.2非酶促褐变非酶促褐变非酶促褐变非酶促褐变 非酶促褐变主要有：非酶促褐变主要有：非酶促褐变主要有：非酶促褐变主要有：羰氨反应、焦糖化作用和
45、抗坏血酸的自动氧化作用。羰氨反应、焦糖化作用和抗坏血酸的自动氧化作用。羰氨反应、焦糖化作用和抗坏血酸的自动氧化作用。羰氨反应、焦糖化作用和抗坏血酸的自动氧化作用。羰氨反应羰氨反应羰氨反应羰氨反应指食品体系中含有氨基的化合物与含有羰基的化合物之指食品体系中含有氨基的化合物与含有羰基的化合物之间发生反应而使食品颜色加深的反应。间发生反应而使食品颜色加深的反应。葡萄糖与甘氨酸溶液共热时，即形成褐色色素，称为类黑精，后来葡萄糖与甘氨酸溶液共热时，即形成褐色色素，称为类黑精，后来就把胺、氨基酸、蛋白质与糖、醛、酮之间的这类反应统称为就把胺、氨基酸、蛋白质与糖、醛、酮之间的这类反应统称为Maillard反
46、应，又称碳（基）氨（基）反应。反应，又称碳（基）氨（基）反应。2.3.2.12.3.2.1羰氨反应羰氨反应羰氨反应羰氨反应(法国化学家Maillard，1912年)（1 1）羰氨反应机理）羰氨反应机理）羰氨反应机理）羰氨反应机理初始阶段初始阶段初始阶段初始阶段中间阶段中间阶段中间阶段中间阶段终了阶段终了阶段终了阶段终了阶段1 1）初始阶段：）初始阶段：）初始阶段：）初始阶段：包括羰氨缩合和分子重排两种作用。包括羰氨缩合和分子重排两种作用。包括羰氨缩合和分子重排两种作用。包括羰氨缩合和分子重排两种作用。分子重排羰氨缩合还原糖的羰基与还原糖的羰基与氨基之间进行加成，氨基之间进行加成，加成物迅速失去
47、加成物迅速失去1分子水转变为希夫分子水转变为希夫碱碱(Shiffbase)，再经环化形成相应再经环化形成相应的的N-取代的醛基取代的醛基胺，经胺，经Amadori重排转成有反应活重排转成有反应活性的性的1-氨基氨基-1-脱脱氧氧-2-酮糖。酮糖。2 2）中间阶段）中间阶段）中间阶段）中间阶段Strecker（斯特勒克）降解作用在氨基酮糖和氨基醛糖在氨基酮糖和氨基醛糖等重要的不挥发性香味等重要的不挥发性香味前驱物形成之后，美拉前驱物形成之后，美拉德反应变得更为复杂，德反应变得更为复杂，经历还原酮路线、还原经历还原酮路线、还原型葡糖醛酮和糠醛路线、型葡糖醛酮和糠醛路线、Strecker降解三条反应
48、降解三条反应路线，产生还原酮、糠路线，产生还原酮、糠醛（醛（HMF）和不饱和羰）和不饱和羰基化合物等，这些不同基化合物等，这些不同的化合物依次反应，开的化合物依次反应，开始形成无氮及含氮褐色始形成无氮及含氮褐色可溶性化合物。可溶性化合物。糠醛路线还原型葡糖醛酮路线3 3）终了阶段）终了阶段）终了阶段）终了阶段 包括两类反应：包括两类反应：一类是两分子醛经缩合脱水生成更不稳定的不饱和醛的醇醛缩合反应。一类是两分子醛经缩合脱水生成更不稳定的不饱和醛的醇醛缩合反应。另一类反应是经过中期反应后，产物中有糠醛及其衍生物、二羰基化合物、另一类反应是经过中期反应后，产物中有糠醛及其衍生物、二羰基化合物、还原
49、酮类、由还原酮类、由Strecker（斯特勒克（斯特勒克）降解和糖裂解所产生的醛类等，这些产物降解和糖裂解所产生的醛类等，这些产物进一步随机缩合、聚合形成复杂的高分子有色物质，称为进一步随机缩合、聚合形成复杂的高分子有色物质，称为类黑精或黑色素类黑精或黑色素等。等。羰羰羰羰氨氨氨氨反反反反应应应应机机机机理理理理（2 2）羰氨反应与食品生产）羰氨反应与食品生产）羰氨反应与食品生产）羰氨反应与食品生产咖啡咖啡风味风味调味料调味料羰氨反应羰氨反应羰氨反应羰氨反应乳品生产乳品生产乳品生产乳品生产酱油酱油酱油酱油豆酱豆酱豆酱豆酱酱香型酱香型酱香型酱香型白酒白酒白酒白酒烘焙烘焙烘焙烘焙制品制品制品制品（
50、3 3）影响美拉德反应的因素）影响美拉德反应的因素）影响美拉德反应的因素）影响美拉德反应的因素 1）温度）温度温度升高，美拉德反应趋于强烈；温度升高，美拉德反应趋于强烈；2）还原糖（葡糖糖、果糖）含量）还原糖（葡糖糖、果糖）含量含量越多，美拉德反应越强烈；含量越多，美拉德反应越强烈；3）pH值值pH值呈碱性，可加快美拉德反应的进程。值呈碱性，可加快美拉德反应的进程。4）糖的种类）糖的种类果糖发生美拉德反应最强，葡萄糖次之，故中性的果糖发生美拉德反应最强，葡萄糖次之，故中性的葡萄糖浆、转化糖浆、蜂蜜极易发生美拉德反应；非还原性的蔗糖葡萄糖浆、转化糖浆、蜂蜜极易发生美拉德反应；非还原性的蔗糖不起美