壳寡糖_氨基葡萄糖非酶褐变研究进展_步芬
壳寡糖/氨基葡萄糖非酶褐变研究进展
步芬1，李博1，徐光富2，王岁楼1*
1. 中国药科大学食品科学与安全系（南京 210009）；
2. 中国药科大学理学院（南京 210009）
摘要壳寡糖和氨基葡萄糖在功能性食品和医药领域应用广泛, 但不当的生产工艺会引起非酶褐变, 严重影响产品外观及其生物活性。研究对壳寡糖及氨基葡萄糖非酶褐变程度表征、非酶褐变机理、影响因素、非酶褐变抑制进行了综述。褐变降解途径主要有羰氨反应, 反醇醛缩合, 分子间脱水和烯醇化反应; 壳寡糖和氨基葡萄糖非酶褐变主要受温度, pH, 加热时间的影响; NaBH4, NaHSO3等还原剂能够有效抑制壳寡糖和氨基葡萄糖非酶褐变。
关键词壳寡糖; 氨基葡萄糖; 非酶褐变
The Research on Progress of Nonenzymic Browning of
Chitooligomers and Glucosamine
Bu Fen1, Li Bo1, Xu Guang-fu2, Wang Sui-lou1*
1. Department of Food Science and Safety, China Pharmaceutical University (Nanjing 210009);
2. College of Basic Science, China Pharmaceutical University (Nanjing 210009)
Abstract Chitooligomers and glucosamine have broad application in health food and medical domain. However, improper manufacture technology could lead to nonenzymic browning. Nonenzymic browning severely affected the appearance and bioactivity. The research progress of chitooligomers and glucosamine on degree of nonenzymic browning, mechanism, in? uencing factors, and inhibition of browning are reviewed in this study. The degradation pro? le of chitooligomers and glucosamine mainly includes aminocarbonyl reaction, retro-aldol condensation, dehydration and
enolization; Nonenzymic browning are mainly affected by temperature, pH and heating time; NaBH
4, NaHSO
3
can
effectively inhibit the nonenzymic browning of chitooligomers and glucosamine. Keywords chitooligomers; glucosamine; nonenzymic browning
壳寡糖是氨基葡萄糖和乙酰氨基葡萄糖β-1,4糖苷键连接的聚合度小于20的壳聚糖，通常由甲壳类动物外壳中的甲壳素脱乙酰化后得到[1]，壳寡糖完全水解后即得氨基葡萄糖。壳寡糖和氨基葡萄糖水溶性良好、无毒[2]，具有丰富的生物活性，在功能性食品及医药领域有着广泛的应用。壳寡糖能增殖双歧杆菌、乳酸菌等人体有益菌群[3]，促进矿物质的吸收，对降血糖、降血脂、降血压、保护肝功能等有辅助治疗作用[4]。同时，壳寡糖有抗癌、免疫增强作用[5]、抑菌活性[6]、神经保护[7]、增强肠通透大分子亲水复合物[8]、促进神经元分化及轴突的外向生长[9]等，还可以弱化过氧化氢介导的内皮细胞损伤[10]。氨基葡萄糖则具有抗菌、抗癌[11]、治疗关节炎和刺激蛋白多糖合成等功能[12]，还可诱导K562细胞向巨噬细胞方向分化[13]。
导期和晶核生成速率的添加剂至关重要。添加剂的加入，影响了形成的碳酸钙晶体的形状。添加不同的添加剂对碳酸钙晶体形状的影响不一样，但都没有改变碳酸钙晶体的类型。
参考文献：
[1] Peter G, Koustoukos. Precipitation of Calcium Carbonate in
Aqueous Solutions[J]. Chem Soc Faraday Trans I, 1984, 80: 1181-1192.
[2] 程伶. 天然钙及其在加工食品中的应用[J]. 四川粮油科技,
1997, 2: 41-43.
[3] 陈维钧, 许斯欣, 沈参秋, 等. 蔗汁清净[M]. 北京: 中国轻
工业出版社, 2001: 136-146.
[4] 司合芸, 李记明. 葡萄酒化学降酸方法的研究[J]. 食品工
业科技, 2000, 21(5): 11-13.
[5] Francisco Espínola, Manuel Moya, Diego G. Fernández.
Improved extraction of virgin olive oil using calcium carbonate as coadjuvant extractant[J]. Journal of Food Engineering, 2009, 92: 112-118.
[6] 姜鲁华, 杜芳林. 纳米碳酸钙的制备及应用进展[J]. 中国
粉体技术, 2002, 8(2): 28.
[7] Nielsen A E. Kinetics of Precipitation[M]. London:
Perganoon Press, 1964: 1-19.
[8] 李广兵, 方健, 徐敬, 等. 水垢成垢诱导期机理研究[J]. 同
济大学学报, 2000, 28(5): 555-559.
[9] 姚允斌. 物理化学手册[M]. 上海:上海科学技术出版社,
1985: 1-23.
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但是，壳寡糖和氨基葡萄糖含氨基，属带电糖类，制备、存储过程中很容易发生美拉德反应引起非酶褐变[14]。壳寡糖褐变后颜色加深，水溶性变差，褐变严重时甚至难溶于强酸性溶液，同时褐变还会引起
壳寡糖热稳定性下降[15]。氨基葡萄糖降解会产生多种褐变产物[16-18]，对氨基葡萄糖纯度、生物活性及安全性评价造成严重影响，大大影响了其在功能性食品和医药领域的应用。本研究综述壳寡糖和氨基葡萄糖非酶褐变研究方面的相关进展，为其更深入的研究和质量控制提供基础资料和依据。
1 褐变程度的表征
壳寡糖和氨基葡萄糖的褐变程度与温度、pH、加热时间、还原剂等条件密切相关，并且褐变程度对壳寡糖和氨基葡萄糖的安全性、有效性的影响程度也存在差异，因此常采用一些指标来表征褐变程度。对于
壳寡糖、氨基葡萄糖褐变程度表征，有的采用褐变溶液整体的吸光度来表示，有的采用产生的具体褐变产物来表征。1.1 吸光度
目前考察褐变程度时，由于褐变溶液中有色物质的产生，大多采用280 nm处的吸光度来进行表征[15,19]，以描述褐变程度随着时间的变化趋势；也有用420 nm 处的吸光度表征的[18]。这些都有效地反映了褐变溶液整体随影响因素改变的情况，现象比较直观，但是却未能指出具体是哪一类物质导致了褐变的产生。1.2 羟甲基糠醛
5-羟甲基糠醛(5-Hydroxymethylfurfural，5-HMF)在酸性或弱酸性条件下，是非酶褐变反应产生的最重要也是最主要的中间产物之一，其生成量的大小决定了整个褐变的反应速度，因此常作为评价非酶褐变程[20][17]1.3 脱氧果糖嗪
脱氧果糖嗪（dexoyfructosazine，DOF）是一种多羟基烷基吡嗪类化合物，早在1963年就被确证为葡萄糖和氨水在弱酸条件下的反应产物之一[24]，呈褐色，同时也是类黑精的水解产物之一[25-26]。氨基葡萄糖在水溶液中能转化成脱氧果糖嗪和果糖嗪[21,23]。在氨基葡萄糖水溶液100 ℃降解条件下和氨基葡萄糖固体40 ℃，湿度75%的降解过程中都发现了2，5-脱氧果糖嗪[17]。在碱性条件下（1.00 g，25 mmol/L NaOH）合成脱氧果糖嗪[27]，以苯基硼酸为催化剂，使得氨基葡萄糖褐
变转化成脱氧果糖嗪。
2 非酶褐变的机理
壳寡糖和氨基葡萄糖非酶褐变的机理尚无定论，目前比较认可的褐变机理主要有分子内羰氨反应、反醇醛缩合反应、分子间脱水缩合和烯醇化反应。这些机理的提出主要是基于壳寡糖和氨基葡萄糖上的活性氨基和半缩醛羟基，正是有这两种基团的存在才使得壳寡糖和氨基葡萄糖容易发生非酶褐变，导致产品颜色加深。
2.1 分子内羰氨反应
壳寡糖和氨基葡萄糖结构中均含有氨基和羰基，容易发生羰氨缩合反应而形成希夫碱，并随后环化成为N-葡萄糖基胺，再经阿美多分子重排生成果糖胺，果糖胺脱水生成羟甲基糠醛，羟甲基糠醛积累后导致褐变[28]。氨基葡萄糖脱水脱氨后形成3-脱氧邻酮醛己糖，成环后再脱水即可形成5-羟甲基糠醛（5-HMF）[17]
。果糖胺重排形成还原酮，还原酮不稳定，进一步脱水后与氨类化合物缩合，最终羟醛缩合与聚合形成褐色素。
2.2 反醇醛缩合反应
在pH 8.5条件下氨基葡萄糖发生反醇醛缩合产生了中间产物α-氨基乙醛和α-丙醛，α-氨基乙醛的自身缩合形成了吡嗪，α-氨基乙醛和α-丙醛结合形成了甲基吡嗪；此外，氨基葡萄糖脱氨基，呋喃醛开环形成5-氨基-2-酮基-3-戊烯醛，氨基和羧醛羟基发生分子内缩合，形成了3-羟基吡啶和吡咯-2-羧醛。同时，Shu等[16]将呋喃醛和氨基源 (NH 4)2HPO 4在同样条件下反应，产生了以3-羟基吡啶和吡咯-2-羧醛为主的一系列反应产物，进一步确证了形成机理并为此提供了物质基础。
2.3 分子间脱水缩合
在加热反应中，两分子氨基葡萄糖脱去两分子水自身缩合形成吡嗪杂环，形成多羟基二氢吡嗪[29]。中间体二氢吡嗪发生氧化作用形成了2,5-果糖嗪，接着脱水和芳香化，形成了2,5-脱氧果糖嗪。2,5-脱氧果糖嗪可能也是由二氢吡嗪中间体通过脱氢吡嗪环发生芳香化和脱水作用发生去质子化进一步使得双键转移而形成的。氨基葡萄糖在pH 7.4磷酸缓冲盐中37 ℃温孵，除了有2,5-果糖嗪和2,5-脱氧果糖嗪，还有一未知结构（色谱峰B）[30]。另一方面，在氨基葡萄糖水溶液pH 8.5，100 ℃降解反应中确证有2-（四羟基丁基）-5-（3’,4’-二羟基-1’-反式-正丁巴比妥）-吡嗪[17]，而在氨基葡萄糖固体40 ℃，湿度75%就没有该物质。2-（四羟基丁基）-5-（3’,4’-二羟基-1’-反式-正丁巴比妥）-吡嗪与2，5-脱氧果糖嗪结构相似，只是2，5-脱氧果糖嗪发生了进一步脱水作用。温度更高，更利于脱水反应的发生，利于从2,5-脱氧果糖嗪
*通讯作者；基金项目:国家自然科学基金项目(项目批准号:81202491)
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产生2-（四羟基丁基）-5-（3’,4’-二羟基-1’-反式-正丁巴比妥）-吡嗪。
2.4 烯醇化反应
美拉德反应中的阿美多重排反应产物在pH 4时发生1，2-烯醇化后脱水[31]，但在pH 7～9时则发生2,3烯醇化[32]。美拉德反应中，游离氨基在弱碱性下生成，美拉德反应在强碱性条件下不发生。因此，壳寡糖的吸光度在pH 2～7（除了pH 4）时只有轻微的增加，当pH 7～9时就迅速增加，酸碱对形成类黑精色素至关重要[15]。
3 影响非酶褐变的因素
目前市场上所售壳寡糖和氨基葡萄糖一般采用的是化学制备法，经历了酸脱钙、碱脱蛋白、碱脱乙酰度、高温或辐照灭菌的过程[33]，酸、碱、高温、辐照等工艺都会引起褐变。用碱液微波法脱乙酰度后，经真空干燥得到的产品呈微黄色粒状[34]。温度升高、加热时间延长、水分活度、pH、C/N以及不饱和度都是影响褐变的重要因素[35]。3.1 温度
壳寡糖褐变程度与加热温度呈正相关[15]，壳寡糖水溶液随着加热温度的升高，热诱导的抗氧化剂越多，褐变越严重。此外，温度还能增加反应速率、诱导自由基反应，从而进一步使得壳寡糖褐变加深。陈伟珠等[18]对不同温度下的硫酸氨基葡萄糖溶液的褐变指数进行了考察，发现褐变指数与加热温度及时间呈正相关，符合零级反应动力学规律。在干燥条件下，氨基葡萄糖热降解会产生吡嗪，吡啶，吡咯和呋喃类化合物。氨基葡萄糖热降解（200 ℃，30 min）产生的主要产物是2-（2-呋喃基）-6-甲基吡嗪和2-乙酰呋喃。有报道称，延长加热时间（200 ℃，4 h）会产生不同的主要降解产物，如2-甲基吡嗪和2,5-二甲基吡嗪[36-37]。3.2 pH
pH与壳寡糖和氨基葡萄糖的褐变降解密切相关，美拉德反应pH在4～9范围内，随着pH上升，褐变加剧；当pH≤4时，氨基质子化，其反应活性降低，褐变反应程度较轻微；pH在7.8～9.2范围内，褐变较严重。褐变产物发生1，2-烯醇化和脱水作用，形成了美拉德反应的阿美多中间产物[31]。一般认为这种互变异构在较低pH下更易发生[32]，但是2，3-烯醇化更依赖于高pH。Yamaguchi等[29,38]提出，氨基葡萄糖在中性pH条件下不稳定，会转化成二氢吡嗪一类的中间体，产生碳正离子自由基。
先前的报道[39]主要研究了氨基葡萄糖在不同pH条件下的稳定性，使用较多的pH调节剂为HCl，NaOH和氨水。Shu等[16]研究了氨基葡萄糖盐酸盐的水溶液在不同pH条件下150 ℃加热5 min，当pH 4和7
时，呋喃醛是主要的产物，pH 8.5时，产生了包括吡嗪、3-羟基吡啶、吡咯-2-羧醛、呋喃、羟基酮和几种其他的化合物。在强酸性条件下（3 mol/L HCl），氨基葡萄糖未检测到有降解产物。氨基质子化产生了某一中间体抵抗酸催化的烯醇化反应、异构化反应和消除反应，这样使得氨基葡萄糖在酸性条件下是稳定的。另一方面，又有报道[25]指出，在弱酸性条件下（＜0.5 mol/L HCl，有甘氨酸的存在）氨基葡萄糖会发生严重的降解。
初始溶液的pH对褐变降解有重要影响，同时，褐变降解过程中，体系的pH也会发生改变。陈伟珠等[18]测定了不同温度下的pH变化，随着加热时间的延长，体系的pH先急剧下降，再趋于平缓；随着温度的升高，体系的pH逐渐降低。3.3 加热时间
Zeng等[15]将壳寡糖置于60 ℃条件下加热不同时间，发现壳寡糖溶液的吸光度与加热时间呈正相关。Kim等[19]研究表明，氨基葡萄糖（0.01 mol/L）在105 ℃下加热10 h，随着反应的进行，溶液的浅黄色渐深，吸收值渐大。
4 褐变的抑制
氧能促进壳寡糖的褐变[15]，主要的抑制褐变的思路是氧化还原反应，为了防止氧对褐变的作用，壳寡糖不能暴露在空气中敞开放置。另外添加还原剂也是个很好的选择，常用的还原剂有NaBH 4，NaHSO 3等。4.1 NaBH 4
还原剂NaBH 4对壳寡糖的褐变有抑制作用[15]，发现在NaBH 4存在的情况下，壳寡糖褐变速率显著降低，颜色也较浅。NaBH 4能与壳寡糖的还原端基团反应，阻止了-C=N-的形成，进一步阻止有色化合物的产生。虽然NaBH 4能与初始的反应物与中间产物发生反应，但这种反应发生不完全，因此仍然存在能够进一步发生反应形成有色化合物。4.2 NaHSO 3
NaHSO 3对非酶褐变有较强的抑制作用[18]，随着添加NaHSO 3浓度的增加，褐变速率逐渐降低。NaHSO 3抑制非酶褐变的机理是加成反应，亚硫酸根可以和反应物的羰基结合形成加成化合物，其加成产物能与氨基化合物缩合，但缩合产物不能进一步生成希夫碱和N-葡萄糖基胺，阻止了美拉得反应的进一步发生；此外亚硫酸根还能与中间产物的羰基结合形成加成产物，这些加成产物的褐变活性远远降低，使得后面生成类黑精的反应难以发生，从而抑制了非酶褐变。
5 结语
壳寡糖和氨基葡萄糖具有多种生物活性，在功能
性食品和医药领域应用非常广泛，但是它们在储藏、加工等工艺中容易发生褐变降解，影响其有效性、安全性和生物活性。因此，褐变程度表征就尤为必要，常采用褐变溶液的吸光度以及5-羟甲基糠醛、脱氧果糖嗪等褐色物质的产量来衡量褐变程度，使之量化并为进一步的研究提供参考，而这些褐变产物的降解途径和机理目前推测较多，尚无定论，进一步探讨研究的空间很大。影响褐变降解途径的主要因素有温度、pH、加热时间等，温度主要影响褐变速率，pH能改变褐变产物的种类，加热时间则对褐变产物的数量有明显影响。为了抑制产生褐变产物，降低褐变程度，常在工艺过程中采用NaBH4、NaHSO3等还原剂。非酶褐变对于壳寡糖和氨基葡萄糖的质量控制是不可忽略的一部分，有关降解途径及降解产物的研究有待进一步深入研究，终极目标是严格控制非酶褐变条件，制备出颜色较浅乃至完全无色的产品，以最大程度保证产品品质。
参考文献:
[1] FRANCA EF, LINS RD, FREITAS LCG, et al.
Characterization of Chitin and Chitosan Molecular Structure in Aqueous Solution[J]. Journal of Chemical Theory and Computation, 2008, 4(12): 2141-2149.
[2] KIM HM, HONG SH, YOO SJ, et al. Differential Effects
of Chitooligosaccharides on Serum Cytokine Levels in Aged Subjects[J]. Journal of Medcinal Food, 2006, 9(3): 427-430.
[3] 罗佳捷, 张彬, 王洁. 功能性寡糖在动物生产中的应用研
究进展[J]. 广东畜牧兽医科技, 2011, 36(2): 6-8.
[4] 罗福文. 壳寡糖经肠道吸收效率以及与肝癌细胞结合特
点和抗肿瘤机制[D]. 大连: 大连医科大学, 2009.
[5] KIM SK, RAJAPAKSE N. Enzymatic production and
biological activities of chitosanoligosaccharides (COS): a review[J]. Carbohydrate Polymer, 2005, 62(4,14): 357-368. [6] FERNANDES JC, TAVARIA FK, et al. Antimicrobial effects
of chitosans and chitooligosaccharides upon Staphylococcus aureus and Escherichia coli, in food model systems[J]. Food Microbiology, 2008, 25(7): 922-928.
[7] JIANG Maorong, Zhuge Xiaoming, YANG Yumin, et
al. The promotion of peripheral nerve regeneration by chitooligosaccharides in the rat nerve crush injury model[J].
Neuroscience Letters In Press, Uncorrected proof, 2009, 453(3,1): 239-243.
[8] GAO Yang, HE Lin, KATSUMI H, et al. Improvement
of intestinal absorption of insulin and water-soluble macromolecular compounds by chitosan oligomers in rats[J].
International Journal Pharmaceuticals, 359(1-2): 70-80. [9] YANG Yumin, LIU Mei, GU Yun, et al. Effcet of
chitooligosaccharide on neuronal differentiation of PC-12
cells[J]. Cell Biology International In Press, 2009, 33(3): 352-356.
[10] LIU Hongtao, LI Wenming, Xu Gang, et al. Chitosan
oligosaccharides attenuate hydrogen peroxide-induced stress injury in human umbilical vein endothelial cells[J].
Pharmacological Research, 2009, 59(3): 167-175.
[11] ZHANG Li, LIU Wanshun, HAN Baoqin, et al. Antitumor
activities of D-glucosamine and its dericatives[J]. Journal of Zhejiang University-Science B, 2006, 7(8): 608-614.
[12] VICHORECAA G, BANNIKOVAB G, STOLBUSHKUNAA
P. Preparation and anticoagulant activity of a lowmolecular-weight sulfated chitosan[J]. Carbohydrate Polymer, 2005, 62(4): 327-332.
[13] 董宝侠, 王哲, 梁蓉, 等. 氨基葡萄糖硫酸盐抑制白血病
细胞HL60增殖并诱导其分化[J]. 第四军医大学学报, 2004, 25(5): 424-427.
[14] KRAEHENBUEHL K, DACIDEK T, DEVAUD S, et al.
Basic and acidic sugars as flavour precursors in the maillard reaction[J]. Expreesion of Multidisciplinary Flavour Science, 2008: 267-270.
[15] ZENG Lintao, QIN Caiqin, CHI Weilin, et al. Browning
of chitooligomers and their optimum preservation[J].
Carbohydrate Polymers, 2007, 67(4,19): 551-558.
[16] SHU CK. Degradation products formed from glucosamine
in water[J]. Agriculture Food Chemistry, 1998, 46(3): 1129-
1131.
[17] JUN M, SHAO Y, HO CT, et al. Structural Identification
of Nonvolatile Dimerization Products of Glucosamine by Gas
Chromatography Mass Spectrometry,Liquid Chromatography
Mass Spectrometry, and Nuclear Magnetic Resonance
Analysis[J]. Journal Agriculture Food Chemostry, 2003, 51(21):
6340-6346.
[18] 陈伟珠, 封明艳, 易瑞灶. 硫酸氨基葡萄糖非酶褐变的初
步研究[J]. 食品科学, 2009, 30(5): 36-39.
[19] KIM D, PETRISOR IG, YEN TF. Geopolymeri zation of
biopolymers: a preliminary inquiry[J]. Carbohydrate Polymers,
2004, 56: 213-217.
[20] 张宝善, 陈锦屏, 李慧芸. 热风干制对红枣非酶褐变的影
响[J]. 食品科学, 2006, 27(10): 139-142.
[21] SUMOTO K, IRIE M, MIBU N, et al. Formation
of pyrazine derivatives from D-glucosamine and their
deoxyribonucleic acid(DNA) strand breakage activity[J].
Chemistry Pharmaceutical Bulletin, 1991, 39, 9(3): 792-794.
[22] EITELMAN S, FEATHER MS. The alkaline degradation of
2-amino-2-deoxy-D-glucose[J]. Carbohydrate Research,
1979: 213-217.
[23] EITEOMAN S, FEATHER MS. Decomposition reactions
of amino sugars: The dehydration of 2-amino-2-deoxy-D-
184
glucose[J]. Carbohydrate Research, 1979: 205-211.
[24] JEZO I. Aminolyza sacharozy[J]. Chemistry Investigation,
1963, 17: 126-139.
[25] CANDIANO G, GHIGGERI GM, GUSMANO R, et al.
Reaction of 2-amino-2-deoxy-D-glucose and lysine: isolation and characterization of 2,5-bis(tetrahydroxybutyl) pyrazine[J]. Carbohydrate Research, 1988, 184: 67-75. [26] TSUCHIDA H, KOMOTO M, KATO H, et al. Formation
of deoxy-fructosazine and its 6-isomer on the browning reaction between glucose and ammonia in weak acidic medium[J]. Agriculture Biological Chemistry, 1973, 37: 2571-2578.
[27] ROHOVEC J, KOTEK J, PETER JA, et al. A clean
conversion of D-gluocosamine hydrochloride to pyrazine in the presence of phenylboronate or borate[J]. Europe Journal Organic Chemistry, 2001: 3899-3901.
[28] LEDL F, SCHLEICHER E. New Aspects of the Maillard
Reaction in Foods and in the Human Bodym[J]. Angewandte Chemie International Edition. English, 1990, 29: 565-594. [29] KASHIGE N, YAMAGUCHI T, MISHIRO N, et
al. Possible involvement of dihydrofructosazine in the DNA breaking activity of D-glucosamine[J]. Biological Pharmaceutical Bulletin, 1996, 19: 1261-1265.
[30] TOMOKO S, STSUKO T, HIROYUKI U, et al.
Reduction Mechanism of tetrazolium salt XTT by a glucosamine derivative[J]. Bioscience Biotechnology and Biochemistry, 2003, 67(2): 295-299.
[31] MEYNIER A, MOTTRAM DS. The effect of pH on
the formation of volatile compounds in meat-related model systems[J]. Food Chemistry, 1995, 52: 361-366.
[32] AMES, GUY, KIPPING. Effect of pH, temperature,and
moisture on the formation of volatile compounds in glycine/ glucose model systems[J]. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 2001, 49(9): 4351-4323.
[33] 王爱勤. 甲壳素化学[M]. 北京: 科学出版社, 2008: 127-
145.
[34] 郭国瑞, 钟海山. 半干法微波处理制备壳聚糖[J]. 天然产
物研究与开发, 1994, 6(4): 103-106.
[35] MANZOCCO L, MALTINI E. Physical changes induced
by the Maillard reaction in a glucose-glycine solution[J].
Food Research International, 1999, 32(4): 299-304.
[36] CHEN J, HO C. Volatile compounds formed from thermal
degradation of glucosamine in a dry system[J]. Agriculture Food Chemistry, 1998, 46: 1971-1974.
[37] WANG PS, ODELL GV. Formation of pyrazines from
thermal treatment of some amino-hydroxy compounds[J].
Agriculture Food Chemistry, 1998, 21: 868-870.[38] YAMAGUCHI T, KASHIGE N, MATSUMOTO S, et
al. A carboncentered radical as a reaction species in the DNA strand-breakage by D-glucosamine[J]. Biological Pharmaceutical Bulletin, 1998, 21: 205-209.
[39] LEA CH, RHODES DN. Studies of the reaction between
proteins and reducing sugars in the“dry”state: V. The reactions of D-galactose, 2-deoxy-D-galactose,D-glucosamine and N-acetyl-D-glucosamine with casein[J]. Biochimica et Biophysica Acta, 1952, 9: 56-60.
信 息
2月出版的《食品添加剂与污染物》杂志刊登一项研究植物产品农药残留的文章，对农残分析提取和纯化步骤的不确定度进行了分析。文章指出，提取和纯化是农残分析过程的重要环节，当对分析结果不确定度进行评估时，应考虑提取和纯化步骤的不确定度以正确分析结果。
据报道，在研究过程中，用带有碳-14标记的毒死蜱处理西红柿、橘子、苹果、绿豆、黄瓜、榴莲、木瓜、桃的待测部分，以研究不确定度。每一步结束后，采用液体闪烁计数器进行重复测量。采用实验室内再现性标准偏差以分别评估每种基质和方法组合在萃取和净化环节中的不确定度，并通过回收率变异系数进行描述。
研究发现，乙酸乙脂提取农药残留的变异系数在0.8%-5.9%之间变化。采用分散型固相萃取法进行纯化，番茄、苹果、青豆的变异系数约为1.5%，黄瓜的变异系数最高为4.8%；采用凝胶渗透色谱法进行纯化的变异系数高于分散型固相萃取法，变化范围为5.3%-13.1%。
各项学家研究农残分析步骤的不确定度
2月出版的《食品控制》杂志（Food Control）刊登了一项挪威研究。研究人员审查了与食品可追溯性通用理论框架相关的研究，讨论了建立食品可追溯性通用理论框架的必要性。食品可追溯性通用理论框架可以使得所有可追溯研究变得更加一致，实施起来目标更明确，效率更高。
目前对食品可追溯性的定义和原则没有一致的看法，也不存在合理的实施食品可追溯性的通用理论框架，这影响了食品行业可追溯系统的实施。可追溯性问题属于跨学科研究领域，横跨自然科学与社会科学两大学科，实施食品可追溯性的理论仍有待进一步完善。
中国食品报 2013-3-25
挪威科学家审查食品可追溯性通用理论框架
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酶促褐变的影响
酶促褐变的影响因素 一、实验目的 1.了解水果蔬菜切分后酶促褐变的机理和影响因素； 2.了解亚硫酸盐、温度、pH值、酸度、还原剂等因素对反应速度的影响； 3.理解酶促褐变的控制方法。 二、实验原理 果蔬材料中的酚酶催化多酚类第五产生醌类物质，并进一步聚合成黑色素。很多因素可以影响酶促褐变，其影响的机理也各不相同。 非酶促褐变:非酶褐变又可分为以下三种类型 1、当还原糖与氨基酸混合在一起加热时会形成褐色“类黑色素”，该反应称为羰氨反应，又称“美拉德反应”。非还原糖在不发生水解的条件下不会发生美拉德反应。 2、糖类在无氨基化合物存在下加热到其熔点以上，也会生成黑褐色的色素物质，这种作用称为焦糖化作用。 3、柑桔类果汁在贮藏过程中色泽变暗，放出二氧化碳，抗坏血酸含量降低，这是由于抗坏血酸自动氧化而产生的褐变。 酶促褐变：酶促褐变是发生在水果、蔬菜等植物性食物中的由酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的反应过程。果蔬发生酶促褐变后，产品颜色发暗。为保护果蔬原有色泽，往往先在弱碱性条件下进行短时间的使酶钝化的热烫过程，从而达到护色的目的。除热烫外，也可通过控制酸度、添加抗氧化剂(如异抗坏血酸钠)、亚硫酸盐类物质(如二氧化硫、焦亚硫酸钠)来抑制酶活性和隔绝氧等方法来防止和抑制酶促褐变。 三、实验材料与试剂 马铃薯、苹果、将马铃薯和苹果去皮后切成豌豆大小的碎块。 0.5%维生素C溶液、0.5%维C-2%柠檬酸混合液、0.5%亚硫酸氢钠溶液 四、实验过程 1、温度对果蔬酶促褐变的作用 用不锈钢刀切取苹果、马铃薯各4小片，各分成两份，一份放在室温下，另一份切好后立即投入沸水中，热处理5~ 10min,取出置于室温下，每隔20min观
浅析酶促褐变如何发生及如何抑制
浅析酶促褐变如何发生及如何抑制 摘要：我们知道，在果蔬在贮藏和加工过程中，会因为酶促褐变的原因，使得果蔬的颜色变化直接或间接的导致了营养的损失，对口感、质地也有所影响。随着人们认识水的不断提高，如何控制果蔬的酶促褐变，提高果蔬的营养价值和外观品质逐渐成为人们越来越关注的问题。因此，对果蔬的酶促褐变机理的研究具有重要的实际意义。 关键词：酶促褐变；抑制；途径；条件。 食品工艺学，它是指是应用化学、物理学、生物学、微生物学、食品工程原理和营养学等各方面的基础知识，研究食品的加工、保藏、包装、运输等因素对食品质量、营养价值、货架寿命、安全性等方面的影响。一方面是为开发新型食品，探讨食品资源利用；另一方面实现食品工业生产合理化、科学化和现代化的一门应用科学。而在食品保藏的过程中，因酶促褐变导致的食品品质上的下降的问题也受到越来越多的人的关注，通过查阅相关文献，接下来我将简单的谈一下如何防止酶促褐变对食品造成影响。 一、酶促反应的相关介绍 1定义： 酶促褐变是指果蔬在受到机械损伤或处于异常环境（受冻、受热）下，在氧化酶作用下将酚类物质氧化形成醌，醌的多聚化以及它与其他物质的结合产生黑色或褐色的色素沉淀，从而导致果蔬的营养丢失。 2酶促褐变的机制： 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-醌中保持着动态平衡，当细胞组织被破坏后，氧就大量侵入，造成醌的形成和其还原反应之间的不平衡，于是发生了醌的积累，醌再进一步氧化聚合，就形成了褐色色素，称为黑色素或类黑精。酚酶的系统名称是邻二酚：以氧化还原酶以铜为辅基，必须以氧为受氢体，是一种末端氧化酶。可以用一元酚和二元酚作底物。酶促褐变是在有氧条件下,由于多酚氧化酶的作用,邻位的酚氧化为醌,醌很快聚合成为褐色素而引起组织褐变。 3酶促褐变的条件： 从定义中我们不难看出，酶促褐变的发生需要三个条件：适当的酶和底物，以及氧气的参加。首先让我们来看看酶促反应的底物是什么吧？酶促反应的底物主要是酚类物质。根据酚羟基的数目可将其分为一元酚、二元酚、三元酚及多元酚。通过了解相关信息，我们知道了酚类物质的合成途径主要有两条：一条是由苯丙氨酸脱氨基而形成，另一条由莽草酸或与之一个的环己烷生物直接芳香化而形成。其中，第一条途径是高等植物中最主要的途径。酚类物质的氧化是引起果蔬褐变的主要因素，这些酚类一般是伴随在果蔬生长过程中自身合成的，但是人们发现当对果蔬造成了机械损伤，或在胁迫环境
(新)果汁非酶褐变的反应机制及其影响因素
开发研究 果汁非酶褐变的反应机制及其影响因素 马 霞1 王瑞明1 关凤梅1 贾士儒2 (11山东轻工业学院食品工程系 21天津科技大学食品科学与生物工程学院) 【摘要】果汁非酶褐变反应的机制有焦糖化反 应、美拉德反应、抗坏血酸氧化分解和多元酚氧化缩 合反应。本文分析了影响非酶褐变的主要因素。 【关键词】非酶褐变;反应机制;影响因素 中图分类号:TS25514 文献标识码:A 文章编号:1009-1807(2002)09-0046-03 在食物烹调、加工及成品贮存过程中往往会伴随着非酶褐变现象的发生。与酶褐变不同,这些反应不需酶的催化故称非酶褐变。许多食品工业与这种褐变产物的产生有直接的关系,如对咖啡、焦糖、面包等食物,它们多少提供了这些成品的风味、颜色、香气。然后在果汁的加工与贮存过程中则必须小心控制,以防止非褐变对果汁色、香、味、营养等方面的不良影响。1 反应机制 非酶褐变反应的机制一般可分成4种类型:焦糖化反应;美拉德反应;抗坏血酸氧化分解;多元酚氧化缩合反应。 糖类是果汁中甜味的主要来源,在苹果汁中含量约占7%～14%,在柑桔汁中约占5%～10%,在果汁加工及贮存过程中,糖类除部分与氨基化合物进行美拉德反应外,也会发生焦糖化反应。所谓焦糖化反应是指糖类经直接加热所产生的脱水及热分解反应。一般而言,焦糖化反应易发生在高温、碱性及高糖浓度情况下。在酸性条件下,由于加热作用使得糖分解形成furfural及HMF,虽然它们不会直接影响果汁的风味,但是它们会与果汁中氨基化合物继续反应, ③红外光谱分析(图3)可以看出3417cm-1为多糖的O2H的伸缩振动,2935cm-1吸收为糖样的C2 H伸缩振动峰,1746cm-1为C=O的伸缩振动峰; 1619cm-1是C=O的非对称伸缩振动峰,1441cm-1、1267cm-1、1232cm-1为C2H的变角振动峰, 892cm-1是β-D-吡喃糖苷的特征吸收,表明该糖含有β-D-吡喃糖苷键,该糖可能是一活性多糖, 831cm-1为α-半乳糖吡喃吸收峰,759cm-1由吡喃糖对称环伸缩振动所致。 参考文献 1 K ada.T.Polysaccharides as additives to Health Food.J PN K okai Tokkyo K oho J P0*******,1996-8-61 2 Shimizu.N,Tomoda.M,K anari.M et al,An Acidic Polysaccharides having Activity on the Reticuloendotheliad system form the root of As2 tragalus Mongholicas.Chem.Pharm.Bull,1991,(11):2969～29711 3 Y amaoka.Y,K awakita.T,K aneko.M et al.A Polysaccharide Frac2 tion of Natural K iller Activity By oral administration.Biol.Pharm. Bull,1995,(6):846～848 4 Arad.S,Huliheil.M.Antiviral Agents.Israel PCT int APPL WO 5 Jennnings H.Capsular Polysaccharides as human Vaccines.Adv.Car2 bohydr.Chem.BioChem,1983,(41):155～1571 6 K iho.T,Morimoto.H,K obayashi.T et al.Effect of from the Fruit2 ing Bodies of Tremella Aurantia on G iucose metabolism in mouse liver. Biosci Biotechol Biochem2000,(2):417～419. 7 Nagaoka.M,Hashimoto.S,Watanade.T et al.Anti-Ulcer Effects of Lactic bacteria and their Cell Wall Polysaccharides.Biol.Pharm. Bull,1994,(8):1012～10151 8 Tubaro.AJ,Tragni.E,Delnegro.P et al.Anti-inflammatory activ2 ity of a Polysaccharide fraction of Echinacea angustifolia.J.Pharm. Pharmacol.1987,(7):567～5701 9 Guo.ZW,Hui.YZ.Isolation and Structure Elucidation of a Polysac2 charide with radiation-Protective activity form Spirulina Plantensis. Chin J.Chem,1996,(3):279～2811 10 Staub. A.M.Removal of proteins from polysaccharides Methods in Carbohydr.Chem.1965.(5):51 11 霍光华,李来生,高荫榆.波谱在多糖结构分析中的应用〔J〕. 生命的化学,2002,(2):194～1961 收稿日期:2002-05-13 作者简介:程霜(1970-),男,湖北大冶人,聊城师范学院食品工程系讲师,硕士,主要从事食品工程研究。 通讯地址:(252059)山东省聊城市
实验四 果蔬酶促褐变的控制及护色实验
实验四果蔬酶促褐变的控制及护色实验 一、实验目的 1.熟悉果蔬酶促褐变的原理。 2.通过果蔬加工中热烫等处理方法和加抗坏血酸等护色实验，初步掌握果蔬加工中护色的常用方法。 二、实验原理 大多数浅色果蔬，在加工过程中易引起酶促褐变，使产品颜色发暗。为保护果蔬原有色泽，往往先在弱碱性条件下进行短时间的使酶钝化的热烫处理，从而达到护色的目的。 果蔬加工中，往往采用热烫钝化酶、控制酸度（柠檬酸、草酸、乙酸）、加抗氧化剂（如抗坏血酸）：加化学药品（亚硫酸氢钠）来抑制酶的活性等方法来防止和抑制酶促褐变。 三、实验材料、试剂和仪器 1、实验材料：马铃薯、红薯 2、试剂：1.5%愈创木酚、3%过氧化氢、1%邻苯二酚、0.4%亚硫酸氢钠、0.4%抗坏血酸、1%柠檬酸、1%草酸、1%抗坏血酸和1%乙酸。 3、仪器：电炉子、石棉网、镊子、刀、菜板、烧杯、滴管。 四、操作步骤 1、观察酶褐变的色泽： （1）马铃薯人工去皮，切成3mm厚的圆片，取一片切面滴上2～3滴1.5%的愈创木酚再滴上2～3滴过氧化氢，由于马铃薯中过氧化物酶的存在，愈创木酚与过氧化氢经酶作用，脱氢而产生褐色的络合物。 （2）红薯人工去皮，切成3mm厚的圆片，滴1%邻苯二酚2～3滴，由于多酚氧化酶存在，而使原料变成茶褐色或深褐色的络合物。 2、防止酶褐变： （1）热烫、高温可以使氧化酶类丧失活性，生产中利用热烫防止酶褐变，将马铃薯片投入沸水中，待再次沸腾计时，每隔0.5分钟，取出一片马铃薯用1.5%愈创木酚和3%过氧化氢滴在切面上，观察0.5 1.0、1.5、2.0min后其变色的速度和程度，直到不变色为止，记录各时间段其变色程度和速度。
酶促褐变
青岛农业大学 果蔬加工新进展课程论文 酶促褐变在果蔬加工中的研究进展Research Advances of Enzymatic Browning During the Processing of Fruits and Vegetables 姓名：董立君 学号：200707109 专业：农产品加工及贮藏工程 中国·青岛 2008年1月
酶促褐变在果蔬加工中的研究进展 董立君200707109 (青岛农业大学266109) 摘要：介绍了酶促褐变的机理和发生酶促褐变的物质条件，综述了在果蔬加工中控制酶促褐变的方法。 关键词：酶促褐变；机理；物质条件；控制方法 Abstract: This paper introduces the principles and the physical conditions of enzymatic browning, then reviews control methods of enzymatic browning during the processing of fruits and vegetables. Key words: enzymatic browning; principles; physical conditions; control methods 果蔬褐变是果蔬成熟老化生理衰退的特征之一。由于发展快，造成果蔬品质变化，贮藏期缩短，成为贮藏保鲜的主要障碍，也成为果蔬采后研究的热点。Smock 等人在苹果的贮藏研究中发现有八类生理失调反应，包括冻害、冷害、组织衰老、缺钙、高二氧化碳、低氧、机械伤等均能引起果实褐变，由此可见造成果实褐变的原因是多方面的。果蔬的褐变从本质上可分为两大类，即非酶褐变和酶促褐变。其中酶促褐变是组织中的酚类物质在酶的作用下氧化成醌类，醌类聚合形成褐色物质从而导致组织变色。果蔬褐变以酶促褐变为主，一直是采后生理研究的重点。一、酶促褐变的机理 在果蔬加工过程中，完整细胞中酚类化合物和醌类化合物之间的动态平衡被破坏，由于空气中氧的侵入和原果蔬中多酚氧化酶的催化作用，多酚类物质被氧化成邻醌，然后，在酚羟基酶作用下进行二次羟基化作用，生成三羟基化合物，邻醌具有较强的氧化能力，可将三羟基化合物氧化成羟基醌，羟基醌进一步聚合由红色变为褐色，最后变成黑褐色的黑色素物质[1]。 1.1酚、酶的区域分布假说 质膜是活细胞与环境之间的界面和屏障，能有效保证膜内外物质交换有效的进行。在正常发育的植物组织中，由于多酚类物质分布在细胞液泡内，而PPO分布在各种质体或细胞质内，因此即使它们与氧同时存在也不会发生褐变。一旦细胞壁和细胞膜的完整性被破坏，酶与PPO接触，在氧的参与下使酚类物质氧化成醌，进行一系列的脱水、聚合反应，最后形成黑褐色物质，从而引起褐变[2]。
食品褐变机理与控制
酶褐变是指多酚类物质在多酚氧化酶（ E.C1.14.18.1）的作用下氧化，而呈现褐色。 1 反应条件 多酚类物质：邻苯二酚(儿茶酚)、绿原酸、咖啡酸、没食子酸等； 多酚氧化酶(polyphenoloxidase,PPO)； 氧气。 2 反应原理 反应过程为：邻苯二酚类物质（PPO+O2）→邻苯醌类化合物多巴(dopa:L-B-(3、4-dihydroxy-phenine)-alanine) （PPO+O2）→多巴醌(dopaquininone) （PPO+O2）→复杂聚合物—黑素(melanin)。 3 控制方法 3.1 加热钝化酶活性 75～95℃、5～7S的加热处理，可使大部分酶活性丧失。加热温度过高，加热时间过长，可抑制酶褐变，但会影响食品品质；加热不足，不能抑制酶褐变。 3.2 驱氧 通过费水烫漂、抽真空（93kPa，5～15min）、高浓度抗坏血酸溶液浸泡、气调包装设计等均可达到驱除食品内氧气的目的，从而抑制酶褐变的发生。 控制氧气含量用抽空处理技术或添加去氧剂等方法：用2%食盐+0.2%柠檬酸+0.06%偏重亚硫酸钠溶液作抽空液，在500mmHg的真空度抽空5～10min,可取得良好的护色效果。 3.3 螯合酶促作用的金属离子 金属（铁、铜、锡、铝等）离子是多酚氧化酶的激活剂。Fe+3、Fe+2、Cu+2能促进褐变主要是因为铁和铜不仅能和酚类化合物反应形成褐色物质，而且能催化还原酮类的氧化。 柠檬酸对Cu2+有螯合作用。 EDTANa2是一种金属离子螯合剂，可阻止金属离子对褐变反应的促进作用，但其作用作用对象有关，有的效果则不明显。 3.4 调pH PPO酶最适pH=6～7，随着pH的下降，多酚氧化酶的活性直线下降，特别是pH在3.0以下时，高酸性环境会使酶蛋白上的铜离子解离下来，导致PPO逐渐失活，酶活性趋于最低。加有机酸（柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸）调pH≤4～5可降低酶活性，减少偶联褐变。 3.5 酶活抑制剂 3.5.1 二氧化硫、亚硫酸盐 二氧化硫、亚硫酸盐等在酸性（pH=6）的条件下对PPO酶活性有抑制作用，兼有漂白、杀菌性能，可阻止黑色素的形成。亚硫酸盐可能有致癌用，可能会导致某些消费者呕吐、下痢、过敏克、急性哮喘、失神等不良反应，也会加速罐壁蚀，破坏维生素，产生不愉快的嗅感和恶臭味，食品中残留量如果超过0.01×10-5即可感知，因此在使用时必须注意用量"我国有关食品法规规定残留量不得超过10mg/kg。 处理条件：游离SO2量为0.7mg/kg，但对人体有害，被限制使用。
果蔬酶促褐变的控制及护色实验
实验蔬菜加工中护色实验与果蔬酶促褐变的防止 一、实验目的 1.熟悉果蔬酶促褐变的原理。 2.通过果蔬加工中热烫等处理方法和加异抗坏血酸钠等护色实验，初步掌握果蔬加工中护色的常用方法。 二、实验原理 新鲜绿色蔬菜如果在酸性条件下加工，由于脱镁反应的发生，发色体结构部分变化，绿色消失，变成褐色的脱镁叶绿素。如果在弱碱性条件下热烫，则叶绿素的酯结构部分水解生成叶绿酸（盐）、叶绿醇和甲醇，叶绿酸盐为水溶性，仍呈鲜绿色，而且比较稳定。 绿色果蔬或某些浅色果蔬，在加工过程中易引起酶促褐变，使产品颜色发暗。为保护果蔬原有色泽，往往先在弱碱性条件下进行短时间的使酶钝化的热烫处理，从而达到护色的目的。 果蔬加工中，往往采用热烫钝化酶：用控制酸度：加抗氧化剂（如异抗坏血酸钠）：加化学药品（如二氧化硫、焦亚硫酸钠）来抑制酶的活性和隔绝氧等方法来防止和抑制酶促褐变。 三、实验材料、试剂和仪器 1、实验材料：绿色青菜、苹果、马铃薯 2、试剂：1?5%愈疮木酚（或联苯胺）、3%过氧化氢、1%邻苯二酚、焦亚硫酸钠、异抗 坏血酸钠柠檬酸氢氧化钠盐酸 3、仪器：烧杯微波炉电热鼓风干燥箱 四、操作步骤 1 、观察酶褐变的色泽： （1）马铃薯人工去皮，切成3mm厚的圆片，取一片切面滴上2?3滴1. 5%滴愈疮木酚（或联苯胺）再滴上2? 3 滴过氧化氢，由于马铃薯中过氧化物酶的存在，愈疮木酚与过氧化氢经酶作用，脱氢而产生褐色的络合物。 （2）苹果人工去皮，切成3mm 厚的圆片，滴1%邻苯二酚（或用邻苯三酚2?3滴，由于多酚氧化酶存在，而使原料变成茶褐色或深褐色的络合物。 2、防止酶褐变： （ 1 ）热烫、高温可以使氧化酶类丧失活性，生产中利用热烫防止酶褐变，将马铃薯片投入 沸水中，待再次沸腾计时，每隔一分钟，取出一片马铃薯用 1.5%愈疮不酚和3%过氧化氢滴 在切面上，观察其变色的速度和程度，直到不变色为止，将剩余马铃薯投入冷水中及时冷却。
酸性电解水对鲜切马铃薯酶促褐变抑制效果
食 品 科 技FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY 食品开发 · 35 ·2012年 第37卷 第10期收稿日期：2012-03-15 *通讯作者 基金项目：国家自然科学基金项目(31071553)。 作者简介：邓清云(1988—)，女，四川内江人，硕士研究生，研究方向为农产品加工及贮藏工程。 邓清云，刘海杰*，张 芊 (中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083) 摘要：研究了酸性电解水对鲜切马铃薯酶促褐变的抑制效果，并进一步探究了影响酸性电解水抑制酶促褐变效果的外因。通过比较几种方式处理的马铃薯切片在不同贮藏期的褐变度，结果表明，与无处理相比，3种指标的酸性电解水均能够显著(P<0.05)抑制鲜切马铃薯的酶促褐变，其抑制效果与草酸(20 mg/L)、柠檬酸(20 mg/L)相当。同时研究发现，处理时间、酸性电解水的温度、处理方式(静止浸泡、流水冲洗、振荡)对酸性电解水的褐变抑制效果均产生影响，而料液比变化对酸性电解水的褐变抑制效果影响不大。处理时间为15 min ，酸性电解水温度为40 ℃，振荡处理酸性电解水的褐变抑制效果好，且振荡速度越大，效果越好。 关键词：酸性电解水；褐变；抑制效果；影响因素 中图分类号：TS 255.3 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2012)10-0035-04 Inhibition effects of enzymatic browning in fresh-cut potatoes by using acidic electrolyzed oxidizing water DENG Qing-yun, LIU Hai-jie *, ZHANG Qian (College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083) Abstract: This investigation was conducted to determine the effect that acidic electrolyzed oxidizing water (AEOW) inhibit enzymatic browning in fresh-cut potato slices and which factors affected its efficiency. Through the comparison of several treatments on △L% values of fresh-cut potato slices after different storage time, the results showed that compared to no treatment, AEOW could significantly (P<0.05) inhibit the enzymatic browning of potato slices and its effect was equal to oxalic acid (20 mg/L) and citric acid (20 mg/L). This study also found that processing time, the temperature of AEOW, processing methods (soaking, flushing, oscillating) would influenced the effect of AEOW on enzymatic browning, besides the volume of AEOW. When the processing time was 15 min, AEOW was 40 ℃, and the processing method was oscillating, AEOW had a better inhibition effect on browning. Also the speed of oscillating was higher, the effect was better.Key words: acidic electrolyzed oxidizing water; browning; inhibition effects; influence factors 酸性电解水对鲜切马铃薯酶促褐变 抑制效果研究
酶促反应的特点与作用机制
20 ～ 20 学年度第学期 教师课时授课教案 学科系：医学院授课教师： 专业：科目：生物化学 教研室主任签字：学科系系办主任签字：年月日年月日
第二节酶促反应的特点与作用机制 一、酶促反应的特点 酶是一类催化剂，具有一般催化剂的特征:在化学反应前后没有质和量的改变;只能催化热力学上允许进行的反应;只加速可逆反应的进程，不改变平衡点;对可逆反应的正反应和逆反应都具有催化作用。但酶的化学本质是蛋白质，又具有一般催化剂所没有的特征。 (一）高度的催化效率 酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一般催化剂高107-1013倍。例如蔗糖酶催化蔗糖水解的速率是H+催化作用的2.5×1012倍，脲酶催化尿素的水解速率是H+催化作用的7×1012倍，且不需要较高的反应温度。研究表明，酶能更有效地降低反应的活化能，使参与反应的活化分子数量显著增加，从而大大提高酶的催化效率。 (二)高度的专一性 一种酶只能催化一种或一类化合物，或一种化学键，发生一定的化学反应，生成一定的产物，这种特性称为酶的专一性或特异性。根据酶对底物选择的严格程度不同，酶的专一性可分为三种类型。 1.绝对专一性酶只作用于某一特定的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定的产物，称为绝对专一性。例如，尿酶只催化尿素水解成NH3和CO2，而对尿素的衍生物如甲基尿素没有催化作用。 2.相对专一性有些酶能作用于一类化合物或一种化学键，这种不太严格的选择性称为相对专一性。如磷酸酶对一般的磷酸键都能水解，不论是甘油磷酸酯，还是葡萄糖磷酸酯;蔗糖酶不仅水解蔗糖，
也能水解棉子糖，使之生成蜜二糖和果糖。 3.立体异构专一性有些酶对底物的立体构型有要求，仅作用于底物的一种立体异构体，这种特性称为酶的立体异构专一性。如L-氨基酸氧化酶只作用于L-氨基酸，对D-氨基酸则没有催化作用;淀粉酶只能水解淀粉中的α-1，4-糖苷键，而不能水解纤维素中的β-1，4-糖苷键。 (三)酶具有不稳定性 酶所催化的反应都是在比较温和的条件下进行的，如常温、常压、接近中性的环境等。由于酶的化学本质是蛋白质，任何能引起蛋白质变性的理化因素，如强酸、强碱、重金属盐、高温、紫外线、X射线等均能影响酶的催化活性，甚至使酶完全失活。 (四)酶促反应具有可调节性 酶促反应受多种因素的调控，以适应内外环境变化和生命活动的需要。例如在细胞内酶的分布具有区域化;酶原的激活使酶在合适的环境被激活和发挥作用;代谢物对关键酶、变构酶的抑制与激活和酶的共价修饰等调节;酶的含量受到酶蛋白合成的诱导、阻遏与酶降解速率的调节。 二、酶的作用机制 (一)酶能更有效地降低反应活化能 在任何一种热力学允许的反应体系中，底物分子所含能量各不相同，只有那些能量达到或超过一定水平的过渡态分子(即活化分子)オ有可能发生化学反应，底物分子达到活化分子所需要的最小能量称为
实验三 非酶褐变与果蔬酶促褐变的防止
实验三非酶褐变与果蔬酶促褐变的防止 陈曼韵11食品营养3班201130600802 一、实验目的 通过焦糖的制备及羰氨反应来了解非酶褐变以及焦糖的性质与用途。 通过蔬菜加工中热烫等前处理方法和加异抗坏血酸钠等护色实验，初步掌握蔬菜加工中护色的常用方法。 二、实验原理 褐变反应是食品加工中最普遍存在的一种变色现象，按其发生机制分为酶促褐变和非酶褐变两大类。 非酶促褐变：非酶褐变又可分为以下三种类型 1．当还原糖与氨基酸混合在一起加热时会形成褐色“类黑色素”，该反应称为羰氨反应，又称“美拉德反应”。非还原糖在不发生水解的条件下不会发生美拉德反应。 2．糖类在无氨基化合物存在下加热到其熔点以上，也会生成黑褐色的色素物质，这种作用称为焦糖化作用。 3．柑桔类果汁在贮藏过程中色泽变暗，放出二氧化碳，抗坏血酸含量降低，这是由于抗坏血酸自动氧化而产生的褐变。 酶促褐变：酶促褐变是发生在水果、蔬菜等植物性食物中的由酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的反应过程。果蔬发生酶促褐变后，产品颜色发暗。为保护果蔬原有色泽，往往先在弱碱性条件下进行短时间的使酶钝化的热烫过程，从而达到护色的目的。除热烫外，也可通过控制酸度、添加抗氧化剂（如异抗坏血酸钠）、亚硫酸盐类物质（如二氧化硫、焦亚硫酸钠）来抑制酶活性和隔绝氧等方法来防止和抑制酶促褐变。 三、操作步骤及实验现象 （一）非酶褐变 1．1焦糖的制备：称取蔗糖25g放入蒸发皿中，加入1ml水，在电炉上加热到150℃左右，关去电源，温度上升至190～195℃，恒温10min左右，呈深褐色，稍冷后，加入少量蒸馏水溶解，冷却后移入250ml容量瓶中，定容。 1.2 比色：分别吸取上述10％焦糖溶液5ml，分别稀释至50ml，成为1％焦糖溶
果蔬酶促褐变的控制及护色实验
实验一蔬菜加工中护色实验与果蔬酶促褐变的防止 一、实验目的 1.熟悉果蔬酶促褐变的原理。 2.通过果蔬加工中热烫等处理方法和加异抗坏血酸钠等护色实验，初步掌握果蔬加工中护色的常用方法。 二、实验原理 新鲜绿色蔬菜如果在酸性条件下加工，由于脱镁反应的发生，发色体结构部分变化，绿色消失，变成褐色的脱镁叶绿素。如果在弱碱性条件下热烫，则叶绿素的酯结构部分水解生成叶绿酸（盐）、叶绿醇和甲醇，叶绿酸盐为水溶性，仍呈鲜绿色，而且比较稳定。 绿色果蔬或某些浅色果蔬，在加工过程中易引起酶促褐变，使产品颜色发暗。为保护果蔬原有色泽，往往先在弱碱性条件下进行短时间的使酶钝化的热烫处理，从而达到护色的目的。 果蔬加工中，往往采用热烫钝化酶：用控制酸度：加抗氧化剂（如异抗坏血酸钠）：加化学药品（如二氧化硫、焦亚硫酸钠）来抑制酶的活性和隔绝氧等方法来防止和抑制酶促褐变。 三、实验材料、试剂和仪器 1、实验材料：绿色青菜、苹果、马铃薯 2、试剂：1～5%愈疮木酚（或联苯胺）、3%过氧化氢、1%邻苯二酚、焦亚硫酸钠、异抗坏血酸钠柠檬酸氢氧化钠盐酸 3、仪器：烧杯微波炉电热鼓风干燥箱 四、操作步骤 1、观察酶褐变的色泽： （1）马铃薯人工去皮，切成3mm厚的圆片，取一片切面滴上2～3滴1．5%滴愈疮木酚（或联苯胺）再滴上2～3滴过氧化氢，由于马铃薯中过氧化物酶的存在，愈疮木酚与过氧化氢经酶作用，脱氢而产生褐色的络合物。 （2）苹果人工去皮，切成3mm厚的圆片，滴1%邻苯二酚（或用邻苯三酚2～3滴，由于多酚氧化酶存在，而使原料变成茶褐色或深褐色的络合物。
2、防止酶褐变： （1）热烫、高温可以使氧化酶类丧失活性，生产中利用热烫防止酶褐变，将马铃薯片投入沸水中，待再次沸腾计时，每隔一分钟，取出一片马铃薯用 1.5%愈疮不酚和3%过氧化氢滴在切面上，观察其变色的速度和程度，直到不变色为止，将剩余马铃薯投入冷水中及时冷却。 （2）不同化学试剂防止酶褐变：各种不同的化学试剂可降低价质中的PH值和减少溶解氧均可抑制氧化酶类活性，将切片的苹果分别取3～5片块投入到0.4%柠檬酸溶液、0.4%亚硫酸氢钠溶液、0.4%抗坏血酸溶液中护色20分钟，取出滴干，另取50ml水作对照用。用1.5%愈疮不酚和3%过氧化氢滴在切面上，观察其变色的速度和程度。3、比较不同pH值条件下，蔬菜热处理后的色泽变化 绿色青菜洗净后分成3份，分别编号I、II、III，于沸水中（pH为4、7、9的不同酸碱度条件下），各热烫1~2min。分别捞起沥干，在微波炉中进行干燥。取出自然冷却后，放在滤纸上。观察不同PH条件下，脱水青菜的色泽。 4、隔氧试验 用不锈钢刀切取苹果、马铃薯6小片，4片浸入一杯清水中，2片置于空气中，10min 后，观察记录现象，之后，又从杯中取出2片置于空气中，10min后再观察比 五、注意事项 产品加工过程防止抗氧剂残留超标。 六、讨论题 1．土豆变色原因？护色有哪些方法？护色机理？ 七、参考文献 1．石彦国任莉编着,大豆制品工艺学,中国轻工出版社,1993. 2．天津轻工业学院,食品工艺实验[M],天津:院内教材,2000.6.
鲜切果蔬酶促褐变之控制
鲜切果蔬酶促褐变之控制 鲜切果蔬又名轻度加工果蔬或最少加工处理果蔬，半加工果蔬，切割果蔬等，是指新鲜果蔬原料经清洗、去皮、修整、切分等工序，最后用塑料薄膜袋或将塑料托盘装外覆塑料膜包装，供消费者立即食用或餐饮业使用的一种新型果蔬加工产品。 随着现代生活节奏加快和生活水平提高，以及对自身健康的关注，人们消费模式正发生变化，传统果蔬加工品，因缺乏果蔬加工前原有的新鲜感，开始被消费者冷落，而新鲜、营养、方便、卫生、快捷的鲜切果蔬日益受到消费者的青睐，因而具有广阔的市场潜力。 但鲜切果蔬在加工过程中，由于细胞组织受到损伤，容易发生褐变，同时产生不良风味和营养成分损失，因此，在鲜切果蔬加工中，控制褐变一直是研究的热点。 1、鲜切果蔬褐变原因 鲜切果蔬发生的褐变，有酶促褐变和非酶促褐变。其中主要是酶促褐变，它是多酚类物质在酶的催化下，发生氧化造成的。酶促褐变反应的发生需要三个条件，即酚类物质(底物)、酶和氧气。 酶促褐变过程中，参与酚类物质氧化的酶主要有多酚氧化酶(PPO)。目前对多酚氧化酶研究一致认为：多酚氧化酶几乎存在于所有植物中，它是果蔬发生酶促褐变的主要酶；其次，是过氧化酶(POD)在有过氧化氢存在时，可催化酚类、类黄酮的氧化和聚合，参与酚类物质的代谢，导致组织褐变； 此外，苯丙氨酸解氨酶(PAL)与酶类物质生成有关，鲜切果蔬加工时，切割可诱导苯丙氨酸解氨酶的mRNA增加，使PLA活性增加，催化酶类物质合成和累和，为PPO提供催化底物，从而促进酶促褐变。 2、酶促褐变的控制 酶促褐变是影响鲜切果蔬品质重要原因之一。随着果蔬酶促褐变发生，造成产品变色外，往往还会产生不良的风味以及造成其营养成分的损失。因此，为了保持鲜切果蔬品质和延长其货架期，探讨控制酶促褐变的方法，国内外科研工作者进行大量广泛研究，并提出了许多方法，大体上可分为物理方法、化学方法、生物方法等。 1）物理方法 ①低温处理 低温能有效抑制果蔬的呼吸强度和酶的活性，降低体内的各种生理生化反应速度，延缓衰老和抑制褐变，延长果蔬保鲜期。 ②热处理 热处理是近年来发现控制鲜切果蔬褐变的新方法。热处理可减轻褐变，与加热能导致PPO 失活有关。因此PPO对热稳定性不高，一般当温度高于40℃会使其钝化。 ③气调包装(MAP) 主要控制包装环境中氧气的浓度，达到有效控制鲜切果蔬产品在贮藏和流通期间酶促褐变发生。如传统采用低氧(适宜氧气浓度为2%～10%)和高二氧化碳(适宜浓度为10%～20%)气凋包装。鲜切莲藕在2%氧气和6%二氧化碳，5℃及相对湿度为85%环境下储存20d，能明显降低呼吸速率，减少水分损失和抑制褐变的发生。鲜切甘蓝采用5%～10%的氧气和5%～15%的二氧化碳气调包装，可以推迟其褐变的发生。 但要抑制大多数鲜切产品褐变，需要将氧气分压控制在1kpa以下，如抑制莴苣和桃切片褐变的氧气分压应控制在0.25kpa以内。但气调包装要控制好气体中各成分含量，氧气过低或二氧化碳过高，会导致无氧呼吸，产生不利的代谢反应和生理紊乱。近几年研究表明，超大气高氧气调包装对抑制一些鲜切果蔬的酶促褐变也有较好作用。 ④可食性涂膜处理
壳寡糖_氨基葡萄糖非酶褐变研究进展_步芬
壳寡糖/氨基葡萄糖非酶褐变研究进展 步芬1，李博1，徐光富2，王岁楼1* 1. 中国药科大学食品科学与安全系（南京 210009）； 2. 中国药科大学理学院（南京 210009） 摘要壳寡糖和氨基葡萄糖在功能性食品和医药领域应用广泛, 但不当的生产工艺会引起非酶褐变, 严重影响产品外观及其生物活性。研究对壳寡糖及氨基葡萄糖非酶褐变程度表征、非酶褐变机理、影响因素、非酶褐变抑制进行了综述。褐变降解途径主要有羰氨反应, 反醇醛缩合, 分子间脱水和烯醇化反应; 壳寡糖和氨基葡萄糖非酶褐变主要受温度, pH, 加热时间的影响; NaBH4, NaHSO3等还原剂能够有效抑制壳寡糖和氨基葡萄糖非酶褐变。 关键词壳寡糖; 氨基葡萄糖; 非酶褐变 The Research on Progress of Nonenzymic Browning of Chitooligomers and Glucosamine Bu Fen1, Li Bo1, Xu Guang-fu2, Wang Sui-lou1* 1. Department of Food Science and Safety, China Pharmaceutical University (Nanjing 210009); 2. College of Basic Science, China Pharmaceutical University (Nanjing 210009) Abstract Chitooligomers and glucosamine have broad application in health food and medical domain. However, improper manufacture technology could lead to nonenzymic browning. Nonenzymic browning severely affected the appearance and bioactivity. The research progress of chitooligomers and glucosamine on degree of nonenzymic browning, mechanism, in? uencing factors, and inhibition of browning are reviewed in this study. The degradation pro? le of chitooligomers and glucosamine mainly includes aminocarbonyl reaction, retro-aldol condensation, dehydration and enolization; Nonenzymic browning are mainly affected by temperature, pH and heating time; NaBH 4, NaHSO 3 can effectively inhibit the nonenzymic browning of chitooligomers and glucosamine. Keywords chitooligomers; glucosamine; nonenzymic browning 壳寡糖是氨基葡萄糖和乙酰氨基葡萄糖β-1,4糖苷键连接的聚合度小于20的壳聚糖，通常由甲壳类动物外壳中的甲壳素脱乙酰化后得到[1]，壳寡糖完全水解后即得氨基葡萄糖。壳寡糖和氨基葡萄糖水溶性良好、无毒[2]，具有丰富的生物活性，在功能性食品及医药领域有着广泛的应用。壳寡糖能增殖双歧杆菌、乳酸菌等人体有益菌群[3]，促进矿物质的吸收，对降血糖、降血脂、降血压、保护肝功能等有辅助治疗作用[4]。同时，壳寡糖有抗癌、免疫增强作用[5]、抑菌活性[6]、神经保护[7]、增强肠通透大分子亲水复合物[8]、促进神经元分化及轴突的外向生长[9]等，还可以弱化过氧化氢介导的内皮细胞损伤[10]。氨基葡萄糖则具有抗菌、抗癌[11]、治疗关节炎和刺激蛋白多糖合成等功能[12]，还可诱导K562细胞向巨噬细胞方向分化[13]。 导期和晶核生成速率的添加剂至关重要。添加剂的加入，影响了形成的碳酸钙晶体的形状。添加不同的添加剂对碳酸钙晶体形状的影响不一样，但都没有改变碳酸钙晶体的类型。 参考文献： [1] Peter G, Koustoukos. Precipitation of Calcium Carbonate in Aqueous Solutions[J]. Chem Soc Faraday Trans I, 1984, 80: 1181-1192. [2] 程伶. 天然钙及其在加工食品中的应用[J]. 四川粮油科技, 1997, 2: 41-43. [3] 陈维钧, 许斯欣, 沈参秋, 等. 蔗汁清净[M]. 北京: 中国轻 工业出版社, 2001: 136-146. [4] 司合芸, 李记明. 葡萄酒化学降酸方法的研究[J]. 食品工 业科技, 2000, 21(5): 11-13. [5] Francisco Espínola, Manuel Moya, Diego G. Fernández. Improved extraction of virgin olive oil using calcium carbonate as coadjuvant extractant[J]. Journal of Food Engineering, 2009, 92: 112-118. [6] 姜鲁华, 杜芳林. 纳米碳酸钙的制备及应用进展[J]. 中国 粉体技术, 2002, 8(2): 28. [7] Nielsen A E. Kinetics of Precipitation[M]. London: Perganoon Press, 1964: 1-19. [8] 李广兵, 方健, 徐敬, 等. 水垢成垢诱导期机理研究[J]. 同 济大学学报, 2000, 28(5): 555-559. [9] 姚允斌. 物理化学手册[M]. 上海:上海科学技术出版社, 1985: 1-23. 181
酶促褐变
果蔬在采后，由于组织衰老、失水、低温冷害、高CO2伤害、机械损伤、病原微生物浸染或其他逆境胁迫会引起褐变，从而影响了其外观、食用和销售［1］。本文就果蔬酶促褐变的形成条件、褐变机理以及抑制方法进行了综述。 1 酶促褐变的条件 酶促褐变是指果蔬在受到机械损伤或处于异常环境（受冻、受热）下，在氧化酶作用下将酚类物质氧化形成醌，醌的多聚化以及它与其他物质的结合产生黑色或褐色的色素沉淀，从而导致果蔬的营养丢失。酶促褐变反应的发生需要三个条件：底物、酶类物质和氧。 1.1 底物 底物，即酚类物质。酚类物质按酚羟基数目分为一元酚、二元酚、三元酚及多元酚。 酚类物质的合成途径有两条：其一是由苯丙氨酸脱氨基而形成，其二由莽草酸或与之一个的环己烷生物直接芳香化而形成。其中，第一条途径是高等植物中最主要的途径［2］。 酚类物质的氧化是引起果蔬褐变的主要因素［1］，在果蔬贮存过程中随贮存时间的延长含量下降，一般认为是多酚氧化酶氧化的结果。这些酚类物质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损伤，或在胁迫环境中也能诱导酚类物质的合成。 1.2 酶类物质 催化酶促褐变反应的酶类主要为多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）。 在果蔬细胞组织中PPO存在的位置因原料的种类、品种及成熟度不同而有差异。PPO在大多数果蔬中存在，如马铃薯、黄瓜、莴苣、梨、番木瓜、葡萄、桃、芒果、苹果、荔枝等，在擦伤、割切、失水、细胞损伤时，易引起酶促褐变［1，3，4］。 PPO 催化的酶促褐变反应分两步进行：单酚羟化为二酚，然后二酚氧化为二醌。PPO以铜离子为辅基［3］，其活性的最适pH值范围为5～7，有一定耐热性，其活性可以被有机酸、硫化物、金属离子螯合剂、酚类底物类似物质所抑制［6］。POD在H2O2存在条件下能迅速氧化多酚物质，可与PPO协同作用引起苹果、梨、菠萝等果蔬产品发生褐变［7］。 1.3 氧 氧是果蔬酶促褐变的必要条件。正常情况下，外界的氧气不能直接作用于酚类物质和PPO 而发生酶促褐变。这是因为酚类物质分布于液泡中，PPO则位于质体中，PPO与底物不能相互接触。在果蔬贮存、加工过程中，由于外界因素使果蔬的膜系统破坏，打破了酚类与酶类的区域化分布，导致褐变发生［5］。 2 酶促褐变的机理 2.1 酚、酶的区域分布假说 质膜是活细胞与环境之间的界面和屏障，能有效保证膜内外物质交换有效的进行。在正常发育的植物组织中，由于多酚类物质分布在细胞液泡内，而PPO分布在各种质体或细胞质内，因此即使它们与氧同时存在也不会发生褐变。一旦细胞壁和细胞膜的完整性被破坏，酶与PPO接触，在氧的参与下使酚类物质氧化成醌，进行一系列的脱水、聚合反应，最后形成黑褐色物质，从而引起褐变［2，3］。 2.2 自由基伤害假说 自由基袭击生物大分子和膜脂，会导致膜脂过氧化加剧，膜系统结构和功能的破坏，膜透性增大，进而导致代谢障碍和膜系统的破坏和解体。正常情况下，由于机体内存在防御系统，故自由基代谢保持平衡。但在干旱、高盐分、SO2、O3、低温或水分亏缺时，由于自由基产生过多，此时活性氧的产生和清除平衡体系被打破，会导致植物细胞受到伤害，从而引起褐变的发生。 2.3 保护酶系统假说 通常情况下，植物组织中有较高的还原势，正常的氧化还原代谢平衡使氧化形成的醌类物质通过还原氧化或转化而未聚和。保护酶系统包括两类物质：一是氧化酶系统，主要有超