板栗制品褐变发生原因及控制措施

板栗制品褐变发生的机理及控制措施板栗(Castamea mollissima Blume)是我国著名的“干果之王”又称栗子，在全 国各地均有栽培。板栗果肉营养丰富、香糯可口、风味独特，富含蛋白质、脂肪、碳 水化合物、各种维生素 A、B1、B2、C 以及 Ca 、P 、Fe、K 等多种矿质元素，是一 种较为理想的保健食品原料，深受消费者喜爱，市场需求强劲。而板栗制品褐变是板 栗加工中普遍存在的现象，是板栗加工中亟待解决的一大技术难点，为此探索板栗制 品的褐变机理，找出适宜的控制措施具有重要意义。为此我们结合自己的实践和相关 报道资料介绍了板栗褐变的主导因子和控制途径。1 酶促褐变多酚氧化酶(Polyphenol oxidase ,PPO)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)广泛存在于板 栗果肉中。陶月良等1研究发现：板栗的PPO、POD主要集中于板栗边果肉，而板栗 的褐变也主要出现于板栗果肉的外表。许多研究已证实PPO、POD是引起水果、蔬菜 发生酶促褐变的主要酶类，它与果蔬组织中的内源性多酚类物质如儿茶酚、单宁、花 青素、酪氨酸、绿原酸等在果蔬细胞受到损伤的情况下(破坏了氧化还原偶联反应的 平衡)，使得原来彼此隔离的酚类化合物和多酚氧化酶、过氧化物酶相互接触，在氧 的参预下(由伤口进入)，酚类化合物就氧化形成醌类化合物，醌再聚合形成褐色素 或黑色素，导致褐变现象的发生。如梨黑心病、石榴、荔枝2、香蕉3果皮组织的褐 变，以及蘑菇、桃4加工品的褐变等。板栗果肉中单宁等物质在多酚氧化酶作用下氧 化形成褐色以至黑色物质，严重影响了其外观质量。同时酪氨酸也可在甲酚酶、儿茶 酚酶的共同作用下氧化形成 3、 4-二羟基苯丙氨酸， 3、 4-二醌基苯丙氨酸，再聚合为 多巴色素，后者再发生自身聚合成黑色素，这也是引起褐变的一个因素。2 非酶褐变美拉德反应(Maillard Reaction)由于栗实中含有氨基化合物如胺、氨基酸、肽、 蛋白质和羰基化合物糖类，因此在加工和贮藏过程中易产生美拉德反应，通过交联(斯 特雷克尔降解、醛醇缩合)形成中间产物薛夫碱( Shiffbase )，再同氨基化合物进行 醛基-氨基反应，产生引起食品非酶褐变的主要物质类黑精(Malanoidin)。美拉德反应 十分复杂、反应历程、产物性质、结构等不仅受到氨基酸及糖的种类、性质影响，还 受反应时间、温度、 PH 值、水分等影响，这为我们解决美拉德反应引起的非酶褐变 提供了帮助，茅林春5 和王世锦6认为板栗的褐变主要由此因素引起，而陶月良等1 以及唐茂芝等7认为引起板栗褐变的原因主要是酶促褐变。我们认为板栗的褐变是酶 促褐变(PPO、POD引起)和非酶促褐变(美拉德反应)共同作用的结果。金属离子引起的褐变 研究发现 Fe Sn Cu Pb 等金属离子对果蔬褐变有促 进作用。樊连福8研究证实：栗果实与金属铁作用生成黑色的化合物，与锡长时间加 热共煮时，能生成玫瑰色的化合物，与碱作用易于变黑，由于金属离子引起的褐变是 外部因素造成，所以比较容易解决。3 控制途径3.1 酶促褐变的控制温度处理 由于多酚氧化酶、过氧化物酶等所有酶类均是由蛋白质构成，较高的 温度处理易使酶失活。在板栗加工中应注意防止处理温度过高（100°C）、处理时间 过长造成的果肉脱落和破碎现象，以及制品汁液的混浊和淀粉值的析出，还有美拉德 反应非酶褐变的加剧。采取适宜的方法可达到使酶失活，保持品质完好之目的。如郑 国社等9采取分段升温分段降温预煮法，陶月良等1采用沸水浴可使板栗边果肉的 PPO、POD活性10s降到极低点，20s几乎为零。另外根据不同酶作用的最适温度， 采取不同温度处理进行分段钝化，从而“跨越”酶作用的最适温度线，达到使酶失活 的目的。均是行之有效的方法。酸处理 林植芳等a】认为柠檬酸可抑制酶活性。PH值越低，酶PPO、POD活性 愈低，这同酶作用的最适PH值范围有关，如板栗的PPO最适PH为4.15. 24。同时 柠檬酸、植酸、磷酸等还可作为一种螯合剂，对来自于自来水中的对果蔬褐变有促进 作用的金属离子等有螯合作用，防止了金属离子引起的非酶褐变。亚硫酸盐类处理 亚硫酸盐类如亚硫酸钠、偏二硫酸钠、焦亚硫酸钠以及亚硫酸 氢钠等是一类常用保鲜剂，它可在极小浓度下，大大抑制酶活性从而在很大程度上抑 制酶促褐变， SO2 可与有机过氧化物中的氧化合，使其不生成过氧化氢，则过氧化物 酶POD便失去氧化作用，同时SO2又能与单宁的酮基结合，使单宁不受氧化，使PPO、 POD 失去了作用底物，从而阻止了酶促褐变，另外亚硫酸氢盐产生的稀酸环境，使美 拉德反应的羰氨缩合产物很易水解，从而也抑制了由美拉德反应引起的非酶褐变。但 由于so2具有人们不可知的危害性，探索天然抗褐变抑制剂取代亚硫酸盐类已成必然 之势。天然褐变抑制剂处理 如VC、D-异抗坏血酸钠、二硫苏糖醇（DTT ）、L-半胱 氨酸、谷胱甘肽以及一些蛋白质、肽、氨基酸等。不同来源的 PPO 它们的理化性质 存在差异，同一种物理或化学处理敏感性就存在差异11，应根据不同的对象选择不同 的天然抑制剂。仲飞12】研究发现：L-半胱氨酸可有效抑制苹果PPO的活性，陶月良等 1研究认为： Vc 和二硫苏糖醇对板栗果肉均有很好的抑制作用，但对 POD 抑制一段 时间后有恢复活性的趋势，而对PPO抑制效果相当稳定，Vc及其衍生物可抑制醌类 的生成，但只能起到暂时的作用（因为 Vc 易在微量金属离子催化下降解与氧很快地 发生褐变反应，而L-半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等硫氢化合物能与PPO催化 形成的醌类反应生成稳定的无色化合物，或与Cu2+形成稳定的络合物，另外一些蛋白 质、肽、氨基酸可直接抑制 PPO 催化氧化酚生成醌的反应，因此在板栗制品的褐变防 止上探索天然物质取代亚硫酸盐完全具有可能，我们已在这方面开展了一些工作。 3.2 非酶褐变的控制美拉德反应的控制由于此反应同温度关系密切，研究发现每升高10C，美拉 德反应速度增加 3-5 倍，反应时间愈长呈色越深，因此在板栗加工中应尽量避免高温 长时处理，同时应尽量降低PH值环境，因为美拉德反应随PH值升高而加剧，如在 碱性条件下，氨基酸呈阴离子状态，利于氨基反应。金属离子引起的褐变控制 在加工处理过程中应尽量减少物料同铁铜等工具及 碱类物质的接触机会，加工用水尽量用软水，另外加入金属离子螯合剂EDTA-2Na、 柠檬酸、植酸、磷酸等。结语板栗制品的褐变是困扰板栗加工企业的一大技术难题，目前仍没有适宜的防止 方法，探索其机理及有效控制途径意义重大，实践已证明单独使用一种褐变抑制剂效 果不太理想。通过深入了解不同物质抑制褐变的机理，利用彼此的增效、协效作用进 行抑制剂的复配（在抑制酶促褐变的同时，也抑制非酶褐变）来解决板栗的褐变问题 值得深入研究，同时积极探索天然抗褐变剂在板栗制品上的应用，以满足人们崇尚自 然的健康需求。