許多蔬果類(如:蘋果、桃、梨、香蕉、洋菇、馬鈴薯、牛蒡等)及海產類(如:蝦)食物,於正常狀況下,酚類物質在細胞中與酚酶(phenolase)隔開,並不會發生褐變,但當食物削皮或損傷時,細胞發生破裂,酚類物質與酚酶產生接觸,並暴露於空氣中與氧作用,而使其組織顏色變暗甚至變成褐色,
定義:酵素性褐變反應(enzymatic browning reaction),此現象乃是因為受傷組織中之酵素活化,將組織中的酚類化合物(phenol)氧化成二酚類、再為醌(quinone)最後形成黑色素(melanin)所致。
重點
酵素性褐變反應的必需因子 .基質(反應物) .氧氣(反應物) .酵素(觸媒) .金屬離子(加速)酵素性褐變的反應機制防止酵素性褐變反應的方法 1.基質:多酚化合物(黃酮類跟單寧酸),作為反應物,氧化後聚合呈深色。 酪胺酸(tyrosine)蝦頭、兒茶酚(catechol)茶、咖啡酸(caffeic acid)、漂木酸(chlorogenic acid)、原兒茶酸(protocatechuic acid)
2.氧氣:當作反應物,將多酚化合物氧化。
3.酵素:多酚氧化酶(polyphenol oxidase),催化反應進行。
防止酵素性褐變反應的方法
抑制酵素活性
加熱處理 酵素是蛋白質,加熱使蛋白質變性。蔬果在脫水加工、冷凍儲藏、裝罐或其他處理前之殺菁(blanching)操作或高溫短時間(high temperature short time;HTST)加熱,對抑制多酚氧化酶之活性頗為有效。一般而言,殺菁在沸水中處理2~3分鐘即可,高溫短時間處理則只要在121℃處理數秒鐘即可。在80℃對梨泥熱處理8秒鐘即可抑制50%多酚氧化酶活性;於90℃處理8秒鐘即可完全抑制此酵素活性。由圖9-4可發現,以95℃之加熱處理馬鈴薯,僅需10秒即可抑制90%多酚氧化酶之酵素活性。
降低pH值 降低pH值每種酵素都具有最適的pH值活性,多酚氧化酶其最適pH值為4~7,因此,利用降低pH值,可有效抑制此酵素的活性。在蔬果加工中常用來降低pH值的酸化劑為檸檬酸、蘋果酸、抗壞血酸或醋酸等有機酸。
添加酵素抑制劑 二氧化硫、亞硫酸鹽、氯化鈉及其他二氧化硫(sulfur dioxide;SO2)及亞硫酸鹽(sulfite;SO32-)為多酚氧化酶之抑制劑,廣泛使用於食品工業。二氧化硫及亞硫酸鹽有防腐及保存維生素C之作用,但有異味、破壞維生素B1及引起氣喘之缺點。如:金針在乾燥過程中易發生酵素性褐變,以二氧化硫薰蒸可有效抑制酵素性褐變的發生,但業者仍須遵守「食品添加物使用範圍及用量標準」,其中規定乾燥金針二氧化硫之殘留量應為4.0 g/kg (4,000 ppm)之標準以下。
浸泡食鹽水氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KCl)皆可抑制多酚氧化酶之活性,然可供食品工業使用者,以氯化鈉較合適。0.1%之氯化鈉即可有效抑制酵素性褐變,因此使用相當廣泛。
去除反應基質 二酚類化合物(如:咖啡酸、漂木酸等)以間-O-甲基轉移酶(m-O-methyltransferase)將s-腺嘌呤核苷基甲硫酸胺(s-adenosyl-methionine)轉移至鄰-二酚類化合物,將二酚類化合物轉變成不被多酚氧化酶作用之甲氧基酚衍生物(如:阿魏酸)。此種基質甲基化的方法,雖然抑制酵素性褐變反應的效果頗佳,但因所需成本高,故在業界較少使用。
隔絕氧氣或抗氧化 抽真空、泡水。酵素性褐變為一種氧化反應,當反應產生苯醌之中間產物後,加入還原劑抗氧化(如:抗壞血酸),可使苯醌還原成二酚類化合物,而減少酵素性褐變反應之發生。
添加金屬螯合劑 銅離子為多酚氧化酶之輔基,因此,銅離子的螯合去除,亦可有效的抑制酵素性褐變。常使用的螯合劑(chelating agent)為多元有機酸,如:檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸、酒石酸或乙二胺四乙酸(ethylenediamine tetraacetic acid;EDTA)。
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