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果蔬加工中褐变研究进展 （农业部茶叶化学工程重点实验室，中国农业科学院茶叶研究所，杭州310008）摘要：对果蔬加工过程中酶促褐变与非酶褐变的原理进行了介绍，综述了果蔬加工中酶促 褐变与非酶褐变的抑制方法。关键词：果蔬；褐变；抑制Research Advances of Browning During Processing of Fruits and VegetablesXU Yong-quan,YIN Jun-feng,YUAN Hai-bo,CHEN Jian-xin,WANG Fang(Key Laboratory of Tea Chemical Engineering of Agriculture Ministry,Tea Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Hangzhou 310008,China)Abstract:It is easy to be browning during processing of fruits and vegetables,which influences the quality and appearance.Browning includes enzymatic browning and non-enzymatic browning.This paper review the principles and restraining methods of enzymatic and non-enzymatic browning during processing of fruits and vegetables.Key words:fruits and vegetables;browning;restrain在果蔬加工过程中，净菜加工和果汁加工极易发生褐变现象，不仅影响产品外观与风味,而且还会造成营养物质的损失，甚至引起食品腐烂变质。褐变包括酶促褐变和非酶褐变两种 类型。非酶褐变又包括美拉德（Maillard）反应、酚类物质氧化变色、焦糖化褐变和抗坏血 酸氧化褐变等几种类型。笔者综述了果蔬加工过程中酶促褐变与非酶褐变的原理及其抑制方 法。1酶促褐变原理在果蔬加工过程中，完整细胞中酚类化合物和醍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醍，然后，在酚 羟基酶作用下进行;次羟基化作用，生成三羟基化合物，邻醍具有较强的氧化能力，可将三 羟基化合物氧化成羟基醍，羟基醍进一步聚合而由红色变为褐色，最后变成黑褐色的黑色素 物质1。上述生化反应中多酚氧化酶是重要的影响因素和必备条件，多酚氧化酶含有Cu2+酶。依据酶作用底物的特性，植物中的多酚氧化酶包括三种类型2：第一种是单酚单氧化酶(Monophenol monooxygenase,E.C.1.14.18.1),亦称酪氨酸酶(Tyrosinase)、单酚氧化 酶(Monophenol oxidase)、甲酚酶(Cresolase),这种多酚氧化酶能催化一元酚氧化成 邻位酚；第二种是双酚氧化酶(Diphenoloxidase,E.C.1.10.3.1),亦称儿茶酚氧化酶(Catechol oxidase)多酚氧化酶(Polyphenoloxidase,PPO)、o-双酚酶(o-diphenolase),这种多酚氧化酶能催化氧化邻位酚，但不能氧化间位酚和对位酚；第三种是漆酶(Laccase,E.C.1.10.3.2),该酶能氧化邻位酚和对位酚，不能氧化一元酚和间位酚。现在所说的多酚 氧化酶一般是双酚氧化酶和漆酶的统称。Coseteng MY等研究多酚氧化酶褐变底物浓度同 褐变程度的关系时发现，褐变程度同多酚氧化酶活性或底物相互关联程度很小，但如果将其 分为两类，这一部分褐变程度同多酚氧化酶活性直接相关(R2=0.827),另一部分总酚同 褐变程度的相关度较高(R2=0.986)o2酶促褐变的抑制影响酶促褐变的主要因素包括温度、pH值、氧和抑制剂。酶促褐变的抑制一般按照如 下的规则：(1)抑制或降低多酚氧化酶活性；(2)去除或隔离底物；(3)去除氧；(4)除 掉反应中间产物。目前，关于酶促褐变抑制的研究很多，但实际应用的却很少。2.1温度热处理可有效地抑制多酚氧化酶活性，随着温度的升高酶活性降低。这是由于高温造成 蛋白质变性而引起的。因此，加热是最彻底的抑制酶促褐变的方法，目前已被广泛应用，烫 漂和巴氏杀菌处理均属于此类方法，其处理的关键是要在最短时间内达到钝化酶的目的，否 则，易因加热过度而影响产品质量，使产品具有蒸煮味；相反，如果热处理不彻底，破坏了 细胞结构，但未钝化酶类，反而会增加酶与底物接触机会进而促进酶褐变。一般来说，在 7595 之间热处理57s,可使大部分酶失活网。但是有些水果(如香蕉、苹果、梨等)中多酚氧化酶热稳定性较高，加工时酶活性不易失活。梨、苹果果实组织中多酚氧化酶在沸 水中需45min才能失活。香蕉一般在90700 热水中处理10 min酶的活性才能完全 丧失5。百合在加工贮藏过程中，褐变的控制以热烫的影响最为显著，其次是调节pH值，再次是加抗氧化剂(异VC钠)62.2 氧氧是酶促褐变不可缺少的条件，除去氧或降低环境中氧含量可有效地抑制酶促褐变的发 生。除去或减少体系中氧气含量常用的机械方法是真空脱气法，另外，较为可行的脱氧方法 还有酶法脱氧，例如，在产品中加入适量葡萄糖氧化酶或过氧化氢酶，不但可以去除或减少 产品中的氧气，达到抑制褐变的目的，而且还能防止好气菌的生长繁殖，同时由于产生过氧 化氢,还能起到杀菌作用7。Gunnes等(1997)采用气调包装保鲜马铃薯(3%02和9%CO2)也能够很好地控制褐变，GornyJR试验表明，氧分压在0.25 kPa以内可抑制葛苣和桃切 片的褐变。然而，低氧或超低氧条件下极易引起果蔬无氧呼吸，产生异味，尤其在温度控制 不当时更易发生。相反，高氧包装保鲜能够抑制葛苣、马铃薯和苹果的褐变，而且100 kPa 高氧处理比1 kPa低氧处理对抑制Spartan苹果切片褐变更为有效，且无异味产生8。2.3 pH 值钱和研究表明，多酚氧化酶活性在pH4.5以上条件下开始增强，pH57时逐渐达到最 高，低于2.5时几乎完全失活。香蕉中多酚氧化酶对pH值很敏感，在pH5.86.0时活力最 高9,但是，苹果中多酚氧化酶耐酸性很强，在pH 3.0条件下仍可保持最高活力的40%。通过使用酸化剂降低pH值抑制酶促褐变已得到广泛地应用，酸化剂有葡萄糖酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸等，其中最常用的是柠檬酸。0.2%柠檬酸处理可使蚕豆保鲜期达5周10。不同酸化剂抑制效果不同，张学杰等(1999)认为，高浓度苹果酸对马铃薯丝护色效果比 柠檬酸好。酸化剂往往与其他抑制剂混合使用，因为单一的通过调pH值抑制酶促褐变不能 取得理想的效果。Mohammad A试验证明，柠檬酸、抗坏血酸与三梨酸钾混合剂对香蕉乳 褐变具有更好的抑制效果。王清章(1997)0.05%NaHS03和0.2%柠檬酸混合使用对抑 制莲藕褐变非常有效。Tronc J S(1998)采用复极性离子膜电渗析法调节苹果汁pH至2.0能 有效地抑制褐变，但对苹果浊汁的化学组成和感官品质影响极小。2.4 抗坏血酸抗坏血酸具有还原性，它将醍类物质及其衍生物还原成酚类物质，还可降低体系pH值,并通过自身氧化来减少体系的含氧量。James P G(2002)用2%抗坏血酸、1%乳酸钙和 0.5%半胱氨酸混合液(pH 7.0)浸泡梨片，可有效地延长保鲜期，抑制褐变。异抗坏血酸 是L-抗坏血酸同分异构体，具有相同的抗氧化特性；高愿军等(1997)认为，用0.8%-1.0%D一异抗坏血酸钠浸渍梨片具有较好的护色效果，而且抗坏血酸价格是异抗坏血酸的5倍，从节省成本角度考虑，异抗坏血酸优于抗坏血酸。半胱氨酸是一种安全试剂，控制褐变效果 好，作为焦亚硫酸钠替代品极有潜力11。增顺德等(2006)在鲜切马铃薯丝褐变抑制剂筛 选试验中发现，当抗坏血酸加入量达到0.40.6 g/L时，马铃薯PPO活性受到显著抑制，加入量达1.0时几乎可完全抑制PPO活性，0.10 g/100 mL L-Cys结合0.15g/100 mL抗坏 血酸可有效地延长马铃薯丝货架期。2.5 鳌合剂与酶鳌合剂通过与铜离子形成配位化合物使PPO失活，如EDTA、柠檬酸等。段杉等(1998)将EDTA与茶多酚和柠檬酸共同使用时，可非常有效地抑制板栗预煮褐变。某些蛋白酶对 褐变具有抑制作用，通过水解酶测试，发现3种植物蛋白酶均有抑制作用(无花果蛋白酶、木瓜蛋白酶、凤梨蛋白酶)，3种酶均是广谱特性的筑基酶。无花果蛋白酶在4 条件下 对马铃薯的抑制褐变效果与亚硫酸盐相同，但在24 条件下抑制效果比亚硫酸盐弱。在 4 条件下，木瓜蛋白酶对马铃薯具有一定的抑制作用。在4、24 条件下，木瓜蛋白 酶抑制苹果褐变效果与亚硫酸盐效果相同12。用漆酶处理苹果汁，可有选择性地消除多酚引 起混浊和沉淀的酚类化合物，而对提供营养与风味的酚类物质无影响，从而可较好地减轻果 汁褐变程度。另外，Zandrie borneman(2003)报道，将漆酶运用到果汁PES/PVP膜超 滤过程中可减少65%的多酚，从而有效地降低了苹果汁酶促褐变。多数情况下，混合制剂活性增加是附加的，儿种抗褐变剂的混合可起协调作用。南海娟(2006)采用0.10%D-异VC钠+0.12%EDTA-2Na+0.13%L-半胱氨酸共同处理鲜切苹果，浸泡2 min可使PPO活性、褐变程度、感官品质在14天内保持较优水平。复合抑制剂既 可抑制褐变底物酚类物质氧化，又可抑制引起酚类物质氧化的酶活性，还可改变反应环境中 pH值，同时可降低单一褐变抑制剂使用浓度，明显降低生产成本，且抑制效果明显优于单 一抗褐变剂。当然，最具吸引力的方法是采用某些天然添加剂。Patricia G等(1993)发现，菠萝汁是很好的亚硫酸盐潜在替代物，可抑制苹果圈褐变。EssaHAA等(2002)发现，卷心菜、芹菜、葫芦巴的叶子提取物可有效地抑制苹果圈多酚氧化酶活性。胡福良等(2002)研究表明，蜂胶也是很具有发展潜力的天然抗氧化剂和褐变抑制剂31,同时，蜂胶还具有 抑菌抗菌作用，不同花粉来源的蜂蜜抗氧化物质含量差异很大；Lei(2000)对几种不同花 源的蜂蜜褐变抑制效果进行了比较，发现来源大豆的蜂蜜对多酚氧化酶抑制效果最佳。另外，在果汁生产中采用包埋法也可有效抑制酶促褐变，环糊精在疏水中心可以与酚类物质形成1:1包合物，从而阻止多酚氧化酶对酚类物质的氧化13。3非酶褐变非酶褐变主要包括美拉德(Maillard)反应、酚类物质氧化变色、焦糖化褐变和抗坏血 酸氧化褐变等几种类型。3.1 焦糖化反应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，在高温、碱性 及高糖浓度条件下焦糖化反应易发生。在酸性条件下，由于加热作用使糖分解形成糠醛及 HMF,糠醛及HMF含量可作为非酶褐变的评价指标，虽然它们不会直接影响果汁或果蔬风 味，但会与果汁或果蔬中氨基化合物继续反应，而参与美拉德反应后阶段的缩合反应形成类 黑精色素14。反应温度越高，时间越长，反应物浓度越高，则非酶褐变反应越严重，且反 应速度也越快。最大褐变反应的水分活度(Aw)也随食品种类不同而存在差异。Aw增加会 稀释反应物浓度，降低化学反应速率。而Aw下降也会因粘度增加而降低反应速率。Toribio 等(1984)研究指出，浓缩苹果汁在Aw=0.530.55范围内有最大的非酶褐变反应速率。3.2 美拉德反应美拉德反应是还原糖类与氨基化合物，如游离氨基酸、肽、蛋白质、胺等化合物，先进 行反应形成糖胺，经过Amadori或Heyns转位形成Amadori（或Heyns）中间产物，此类 化合物在不同pH值及温度条件下，以3种路径进行反应，在酸性条件下1,2-烯醇化反应，形成furural及HMF；在碱性条件下进行2,3-烯醇化反应形成还原酮及脱氧还原酮，其中后 者会与氨基化合物反应形成Strecker醛类，或继续裂解产生carbonyls及dicarbonyls化合 物；在高温条件下，Amadori（或Heyns）进行裂解产生carbonyls及dicarbonyls化合物，这些中间阶段产物会继续与氨基化合物进行反应形成类黑精色素。马霞等（2002）研究报 道，浓缩苹果汁在37、120天的贮藏过程中，贮绰度、时间和浓缩苹果汁浓度与美拉德 反应的速率呈正相关。酸碱值越高，非酶褐变反应越严重。由于一般苹果汁酸度较高（pH=2.04.0）,在苹果汁中糖类与氨基酸作用的美拉德反应不易发生，但在酸性条件下，还原糖的热分解反应是许多果汁非酶褐变反应的主要原因。缓冲溶液具有催化非酶褐变反应 的能力，当糖类与氨基态化合物反应形成糖胺时会导致pH值下降而抑制反应的进行，但缓 冲溶液可以防止反应系统的pH值下降。在香蕉汁贮藏过程中，总糖含量与游离氨基酸含 量均随贮藏温度升高或贮藏时间延长而减少，同时美拉德反应中间产物HMF含量增加，表 明美拉德反应是造成香蕉汁贮藏期间非酶褐变的主要原因，王素雅等（2005）经动力学分 析推测，香蕉汁贮藏期间发生非酶褐变的活化能为80.46 kJ/molo3.3 抗坏血酸氧化反应抗坏血酸是果汁与果蔬中主要营养成分之一，因兼具酸性与还原性，故极易氧化分解，可与游离氨基酸反应生成红色素及素。其氧化可分有氧与无氧分解2种途径。有氧反应形 成脱氢抗坏血酸，在脱水形成DKG（2,3-diketogulomicacid,2,3-1酮古洛糖酸）后，脱竣 产生xylosone（酮木糖），最终产生还原酮，还原酮会参与美拉德反应的中间及最终阶段，此时抗坏血酸主要是受果蔬或果汁中氧气及外界氧气的影响，分解反应相当迅速。无氧分解 其主要产物为糠醛，当氧气完全消耗或低至某一浓度时便开始进行无氧分解。果汁在贮藏过 程中，抗坏血酸含量降低主要是因为进行无氧分解所致。H2O2对VC氧化分解等非酶褐变 有非常强烈的催化效应，陈清泉（1992）在混浊番石榴果汁中添加1 mL/L、10mL/L及100 mL/L H2O2,结果显示，1 mL/L及10 mL/L对果汁非酶褐变并无显著效应,但添加100 mL/L 则对非酶褐变有非常显著的促进效应。3.4 酚类物质氧化反应多酚属于酚类化合物，化学性质十分活跃，很易氧化成为苯醍（quinone）,而苯醍是 非常强烈的亲电子基团，极易与亲核基进行许多不同的反应15。在果汁系统中，多酚能与 蛋白质结合而使含量下降，或进行多酚本身氧化缩合反应或与果汁系统中其他化合物进行共 呈色作用，果汁中其他的成分也可能直接或间接地受到多酚氧化的影响。近年来，花色素甘 在水果褐变中的作用已引起人们关注。庞学群等(2001)认为，荔枝果皮前期迅速可逆褐 变与花色素昔褪色变色有关，后期严重不可逆褐变才是酶促褐变的结果。花色素昔虽是酚类 物质，但不能被PPO催化，花色素甘裂解为花色素基元及糖甘配基两部分后PPO对花色 素基元表现出很高的活力。花色素甘稳定性与pH值和温度有很大关系。荔枝花色素昔随着 pH值的增加，颜色由红变褐，降解速度加快，低温能显著保持花色素昔稳定性，利于荔枝 保鲜。对在不同pH值条件下李子中花色素昔稳定性研究表明，pH 2.95时，花色素甘可保 存77%,而pH 3.45和3.95时，花色素甘仅存29%和8%16。因此，降低pH值是维持 花色素昔稳定的一种重要方法。有时变色并不是自身原因所致，如山梨酸钾被氧化后生成皴 基类化合物也会引起褐变17。彻底消除果汁和果酱及茶饮料的褐变和后浑非酶褐变是指不需要经过酶的催化而产生的一类褐变。如迈拉德反应、抗坏血酸氧化、脱镁 叶绿素褐变等等。非酶褐变，是果蔬产品在制造及贮藏中发生的主要褐变反应。(一)非酶褐变后果蔬制品的变化果蔬游离氨基酸的组成和含量，因果蔬的种类不同而不同。这些氨基酸与果蔬制品中的糖、抗坏血酸和氧化生成物等锻基化合物反应，而发生褐变。氨基酸中，以色氨酸、羟脯氨酸、组氨酸、赖氨酸、天门冬氨酸的褐变活性较强。伴随褐变反应的进行，其中氨基态氮减少。氨基态氮含量的变化，随着温度的高低而变化。以贮存6个月为例*5减少10%以下*20 不超过15%*40。为16%28%,浓缩果汁则为30%60%。氨基态氮减少率因果蔬种类不 同而有差异，蜜柑丁菠萝的减少特别显著。分解作用明显的氨基酸有天门冬酰胺、谷氨酰胺、谷氨酸等。促进非酶褐变的原因，还有有机酸和金属离子。酒石酸比柠檬酸褐变活性强*锡、铁、铝离子都能促进褐变*而糖中以果糖最富于反应性。此外，氧化型抗坏血酸在3 6mg/100ml时也可促进褐变。因此，在生产和贮存中必须尽可能防止上述非酶褐变的条件的 生成。非酶褐变使产品发生如下有害变化*1、营养价值降低水果蔬菜制品发生褐变后，由于维生素C被破坏，将极大地降低其营养价值和生理效 果。通过褐变，饮料中的一些必需氨基酸和糖类被破坏*氨基酸、蛋白质与糖结合后的产物 不能被酶水解，所以人体对氮原和碳原的利用率随之降低。因此，褐变的结果大大降低了果 蔬饮料的营养价值。2、二氧化碳及酸性物质增加a氨基酸与糖或抗坏血酸反应产生的褐变，均能产生二氧化碳。二氧化碳的逸出率与不饱 和二段基化合物的含量成比例。当还原糖与氨基酸反应时，生成种种还原醛酮，它们极易氧 化成酸性物质，逐步引起产品pH值的降低。3、造成产品商品价值的降低甚至报废损失果蔬色泽，是评论果蔬产品品质的主要指标之一。非酶褐变不但使产品的色泽变灰变暗,并在褐变反应中，常产生带有荧光的中间体。这样，使产品的感观造成不可挽回的损失。（二）非酶褐变的控制彻底消除果汁和果酱及茶饮料的褐变果汁和啤酒的褐变的原因很多，其中大部分原因由于单宁极其前驱物质引起的，也有是由于 阳光引起的光褐变。有一些厂家果汁中在啤酒中滥用一些抗氧剂，象大量使用VC及亚硫酸 钠，任为“抗氧剂”就可以阻止果汁和啤酒的褐变，最终无济于事。他们没有想到VC及亚硫 酸钠根本没有抗褐变的作用，而且“抗氧”也只不过在5mg/L以下。因植物体内含有抗坏血 酸氧化酶，当果蔬组织破坏，又与空气接触时，能使抗坏血酸迅速被破坏。而且抗坏血酸本 身即可被氧化而造成褐变。抗坏血酸可分解成脱氢抗坏血酸，最后生成糠醛和二氧化碳。在 中性或碱性溶液中，抗坏血酸很不稳定，易以褐变*在pH*5.0时-，氧化生成脱氢抗坏血酸速 度缓慢*但在pH值2.03.5范围内，褐变作用与pH成反比。那么怎样去消除果汁和啤酒及茶饮料的褐变呢*lo使用单宁酶消除果汁和啤酒及茶饮料的单宁物质。2o去除消除果汁和啤酒及茶饮料的重金属离子，切断其褐变的途径。3。使用VB族抗氧剂。VB的Na盐具有螯和钙镁离子的能力，它能是钙垢在极短的时间内 迅速脱解，变成可溶性的物质。具体应用*山于VB的Na盐可螯和重金属离子，从而切断 了氧化的途径，所以VB的Na盐是非常好的抗氧剂，可使啤酒去除老化味，降低啤酒双乙 铳的回弹。也是啤酒最先进的抗氧剂。Vb-Na抗氧剂是从可食性植物中提取的天然抗氧化因子及其衍生物，属维生素B族，与其 特有的相乘性物质络合而成的新型天然抗氧化保鲜稳定剂。广泛应用于果汁和啤酒及茶饮料 行业，在防止果汁和啤酒及茶饮料氧化、控制啤酒贮存过程中的双乙酰回升、提高非生物稳 定性和风味稳定性、延长果汁和啤酒及茶饮料保鲜期都具有极为显著的效果。产品状态*白色晶状粉末，有吸潮性，易溶于水。主要成分*维生素B族及其它天然物质抗褐变的Vb-Na抗氧剂用法及用量*尽量在原料果粉碎时或在果汁果酱生产的巴氏杀菌前加入Vb-Na抗氧剂，加量5/10000。先 计算一下将要加入的Vb-Na抗氧剂的量，然后用适量的水将Vb-Na抗氧剂溶解，迅速加入 粉碎的果浆中并充分搅拌均匀。压力创造奇迹超高压生物科学与技术100多年前发现超高压可以使蛋白质变性，开启了超高压生物科学与技术的大门，但是作为 一门新兴的学科，超高压生物科学与技术的发展只有20多年，它的产业化只有10几年的时 间。1899年美国化学家Bert Hite首次发现450Mpa超高压能延长牛乳保质期。1914年 Bridgman发现蛋白质在700Mpa下能凝固。但由于当时工艺技术和相关设备条件所限，超 高压生物处理技术没有得到实际应用。1986年日本率先开始研究超高压技术在食品领域的应用。1989年日本京都大学林力丸先生 在科隆召开的第五次国际食品工学学术会议上发表“高压在食品加工储存中的应用-设想及 发展趋势”论文，引起各国学者的强烈反响，从而揭开了超高压生物处理技术产业化的序幕。80年代末，日本政府出资，组织23家研究机构、食品企业和机械制造厂，组成“官、学、研”合作的攻关组织，加速研究超高压低温灭菌技术和设备。1990年4月日本Meidiya食品 公司用超高压设备生产了 3种果酱（草莓、苹果、多维果）投入市场引起业界轰动，94年 发展到18个产品。特别是近几年来，由日本越彳爰制菜生产的超高压大米饭大量投入市场，成为超高压技术产业化的典范。随着美、欧等相继推出超高压牡蛎、橙汁、牛排、熏肉、火腿、鱼糕、鳄梨酱等。99年 超高压食品销售3.5亿美元，2000年达10亿美元。日、美、英正在用该技术研制军用食品。1994年日本宇航员向井千秋带着超高压果羹在太空食用。美国俄勒冈州立大学利用超高压 加工技术，开发了一种包含各种水果的奶油酸奶酪，将600份送到美国国家航空和宇宙航行 局供应给太空中的宇航员食用。超高压属于非热加工技术，与热加工相比较，其最为显著的优势是：1、有效地杀灭有害微生物；2、充分保护生物材料和食品的营养成分和功能成分不被破坏，同时保持食品原有的风味 和口味；3、大幅度节省能源。日本超高压技术基础研究所山崎彬先生形象地比喻，当前超高压技术的意义可以与1万 年前发现火相媲美。国际上称其为“21世纪的技术革命，认为它是极具刺激性、挑战性的 新技术，同时也极具发展潜力、竞争能力和商业化前景。压力创造奇迹，这不仅仅是一种企业文化的理念，而且是超高压技术在各个领域的生动 写照。巴甫洛夫说:“科学是依方法的进步而进步的。”的确，科学技术发展到今天，利用超高压 这一非自然条件，揭示了大量的人类所不曾知晓的秘密，它提出大量的新的研究课题，丰富 了生物学理论，它必将对生物工艺学和食品工程产生巨大的影响。20多年来超高压技术的研究中，发现了很多意想不到的“奇妙”现象，这些现象是热加工 所不具备的，例如：超高压可以使鸡蛋变熟，消除了煮制鸡蛋的硫磺气味，呈现出类似海鲜的海腥口味；超高压可以使淀粉糊化，它形成了混浊的悬浮液，而不是加热糊化的透明液体，同时它 不会“回生超高压加工果汁、果酱，不仅能充分灭菌，延长保质期，而且保持原有的营养成分、风 味和口感，没有加热造成的Vc的损失、褐变和风味的变化；超高压能对热敏水果如西瓜汁、哈密瓜汁等进行冷灭菌，保持原有的口味；超高压加工牛奶，虽然没有了加热时美拉德反应产生的香气，但是它除了能减少牛奶中 的活性蛋白的损失外，还提高了人体对牛奶中的钙的吸收率;超高压加工白酒，减少了冲辣味，有着催陈的效果；超高压加工牡蛎等贝类，不仅有效地灭菌，而且能自动开壳、脱壳，保持肉质鲜嫩和鲜 美的味道；超高压加工海参，一改干参、盐渍参的千百年工艺，冷加工灭活自溶酶，首次实现海参保鲜，避免了传统的加工方法大量营养成分和活性成分的流失；超高压加工火腿，冷冻储存，不会出现析水现象；超高压加工腌渍菜，不仅营养好，而且改变不卫生的传统工艺，实现工厂化生产；超高压灭菌的调味品，保持了发酵产生的香气；超高压加工鲍鱼，改变了其坚硬的口感，变得柔韧可II;超高压加工扇贝，肉质变得柔滑细嫩，贝柱没有加热形成的粗糙的纤维感；超高压加工糙米，不仅能直接食用，而且营养更丰富，其中生成的营养物质GABA能降 血压；超高压能对泡菜、沙拉进行冷灭菌，有效地解决了食用安全的问题；超高压提取中草药的有效成分，不仅工艺简单，时间短，而且得率高；超高压灭活病毒，更好地保护抗原，制取疫苗的效价更高；超高压可以处理血浆，能灭活某些病毒，而不会破坏血浆的活性；超高压冷冻人体器官，能减少对组织的损坏；超高压还能加速某些发酵过程，提高发酵制品的得率；超高压能对细胞进行破碎，更好地提取细胞中的目的物；超高压能诱变育种，改变生物习性；超身压能.我国跟踪国外的技术并不算晚中科院生化所80年代中期就开始了超高压生物技术的研 究，90年代中期吉林大学、哈尔滨商业大学、中国农业大学、浙江工商大学、南京农业大 学、内蒙古农业大学、合肥工业大学、华南理工大学等大专院校开始了该领域的研究，取得 了一系列成果；上海大隆机器厂、兵器部52所等企业在研制超高压实验设备方面做出了贡 献，但是我国在超高压技术的产业化方面与国外仍有着很大的差距。问题在于院校的研究与企业的应用中间存在一条壕沟，这不仅仅是我国存在的问题，而 且是世界普遍存在的问题，只不过我国显得更严重而已。现在亟需搭建一个转化平台，使之 顺利地进行产业化。日本越彳爰制菜可以说是一个典范，他们有自己的技术研发机构，自己设 计和制造生产设备，自己有超高压食品供应市场，已经成为日本，乃至世界有名的超高压食 品生产企业。可喜的是天津市华泰森淼生物工程技术有限公司与清华大学合作，已经组建了跨学科的 技术团队，在科技部和地方政府的支持下，推出了一系列超高压设备产品，并且率先建立了 超高压食品示范生产线。他们利用超高压技术解决了海参不能保鲜的千年难题，首次向市场 提供营养没有流失的海参产品；他们向市场提供了超高压冷灭菌的牡蛎、扇贝；它们建立了 超高压果汁生产线，第一个向市场提供超高压加工的果汁。应该看到，由于成熟的传统技术和设备占据着市场，食品和药品行业有着较高的技术和 法规门槛超高压设备没有实现规模生产，价格昂贵，都不同程度地影响这项新技术的应用。但是，该项技术的不可取代的技术优势，必将会逐渐地凸现出来，超高压生物科学和技术本 质决定了它的生命力，这是一个注定要发展起来的领域。我国是设计成本、材料成本、劳动成本都相对较低的国家，面对着丰富的资源和广大的 市场，超高压技术的产业化一定会后来居上，走在世界的前头。第二节果蔬的化学成分及加工特性,、果蔬的化学成分及与加工的关系果蔬的化学成分十分复杂，按在水中的溶解性质可分为两大类：（1）水溶性成分：糖类、果胶、有机酸、单宁物质、水溶性维生素、酶、部分含氮物质、部分矿物质等。（2）非水溶性成分：纤维素、半纤维素、原果胶、淀粉、脂肪、脂溶性维生素和色素、部分含氮物质、部分矿物质和有机酸盐等。（）碳水化合物主要成分：糖、淀粉、纤维素、半纤维素、果胶等。1、糖类主要是蔗糖、葡萄糖、果糖。仁果和浆果类中还原糖较多，核果类中蔗糖含量较高，坚果类中糖含量较少，蔬菜中（除甜菜之外）糖的含量较少。在较高的pH或较高的温度下，蔗糖会生成羟甲基糠醛、焦糖等，还原糖易与氨基酸和蛋白质发生美拉 德反应，生成黑色素，使果蔬制品发生褐变，影响产品质量。2、淀粉蔬菜中薯类的淀粉含量最高（20%），水果基本不含（除了香蕉）。淀粉糊化，影响淀粉含量高的原料加工成清汁类罐头或果蔬汁（引起沉淀，甚至汁液变成糊状）。糊化的淀粉会进一步老化（凝沉），可利用淀粉酶将淀粉水解。3、果胶物质果胶是构成细胞壁的主要成分，也是影响果实质地的重要因素。果实的软硬程度和脆度与原料中果胶的含 量及存在形式密切相关。果胶溶液粘度较高原果胶原果胶酶或酸果胶果胶酶或酸、碱 果胶酸果实：脆硬 松软 软烂（1）果胶含量高的原料生产果汁时，取汁困难，措施：水解果胶，提高出汁率。（2）对于浑浊型果汁具稳定作用，对果酱具增稠作用4、纤维素与半纤维素纤维素是植物细胞壁的主耍成分，对果蔬的形态起支持作用。不能被人体消化，但能促进肠的蠕动。在加 工中影响产品的口感，使饮料和清汁类产品产生浑浊。(:)有机酸果蔬中主要的有机酸有：柠檬酸、苹果酸、酒石酸，通称为果酸。果蔬原料及果蔬加工中主耍使用有机酸,其中酒石酸酸性最强。酸感的产生与酸的种类和浓度有关，还与体系的温度、缓冲效应和其他物质的含量 有关。体系缓冲效应增大，可增大酸的柔和性(加工过程中同时使用有机酸及其盐类)。糖和酸的含量及 糖酸比影响果蔬制品的风味。酸与加匚工艺的选择和确定关系密切：1、影响酶褐变和非酶褐变；2、影响花色素、叶绿素及单宁色泽的变化；3、与铁、锡反应，腐蚀设备和容器；4、加热时，促进蔗糖和果胶等水解；5、是确定罐头杀菌条件的主要依据之一。(：)含氮物质主要有：蛋白质和氨基酸，果实中的含量较少。蛋白质和氨基酸的存在是美拉德反应的基础。控制措施：pH、还原糖含量、温度、蛋白质和氨基酸含量、亚硫酸盐。酪氨酸不参与美拉德反应，是酶促褐变的重要底物。蛋白质在加工中易发生变性而凝固、沉淀,尤其是在饮料和清汁类罐头加工中。控制措施：适当的稳定剂、乳化剂及酶法改性，蛋白质与单宁物质产 生絮凝。蛋白质和氨基酸与果蔬制品的风味密切相关，尤其对饮料口味的影响。(四)单宁物质单宁(糅质)是具有涩味、能产生褐变及与金属离子产生褐变的物质，属于酚类化合物，其结构单体主要 是邻苯二酚、邻苯三:酚及间苯三.酚。单宁与果蔬极其制品的风味和色泽的变化关系密切。1、主要类型:(1)水解型单宁 单宁酸和绿原酸(2)缩合型单宁 儿茶素2、单宁的加工特性3、涩味含量过高会产生很不舒服的收敛性涩感；适度的单字含量可以给产品带来清凉的感觉，也可强化酸味的作 用。4、脱涩方法：(1)温水浸泡法：40/1015h(2)酒浸泡法：喷洒40%的蒸储酒/密封510d（3）C02脱涩法：置于C02浓度50%的容器中（4）乙烯脱涩法：密闭容器充入乙烯5、变色（1）酶促褐变 单宁作为多酚氧化酶的底物而发生酶促褐变使产品变红（pH中性最适）。常见苹果、香蕉、梨、桃、草莓等；而菠萝、橘、橙、番茄、南瓜等缺乏该酶。护色：果蔬中单宁含量、酶活性、供 氧量三者控制其一。（2）酸性加热条件下的自身氧化缩合 在较低pH（尤其pH4时，金属离 子（如Cu2+）及亚硫酸根可使其降解。3、VA植物性食品中只含有胡萝卜素。VA耐热，仅在有较强氧化剂存在时，或光照时氧化。（七）芳香物质种类很多，含量极少。芳香性成分均为低沸点、易挥发的物质，果蔬的成熟及加工过程中的温度对其风味 的影响很大。（八）矿物质果蔬中含有各种矿物质，以硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐或与有机物结合的的盐类存在，对构成人体组织与 调节生理机能起重要作用。（九）酶1、酶的种类（1）氧化酶类：多酚氧化酶、VC氧化酶、过氧化氢酶及过氧化物酶等；（2）水解酶类：果胶酶、淀粉酶、蛋白酶2、酶与果蔬加工的关系（1）抑制酶的作用（2）利用酶的活性3、防止酶促褐变的方法（1）加热破坏酶活（2）调pH降低酶活（3）加抗氧化剂（4）隔绝氧:、果蔬的成熟与采收1、果蔬成熟过程中化学成分的变化（1）仁果类和香蕉等 淀粉减少，糖分增加；原果胶含量下降，可溶性果胶增加；甜味显著增加，硬度适当降低；酸和纤维素的 含量逐渐减少。核果类 果核硬化，糖分迅速增加，丹宁和维生素降低，酸含量一般降低（酸樱桃例外）。（2）浆果类 还原糖增加（葡萄糖、果糖），酸含量逐渐降低。（3）柑桔类 果实中的糖昔经酶的水解，苦味逐渐减弱或消失；酸减少、糖酸比增大；叶绿素逐渐分解,类胡萝卜素、黄酮类等色素形成。（4）子实类酶的活性由分解趋向合成（糖分含量多淀粉少，淀粉增加糖分减少）（5）果菜类2、果蔬的成熟度与采收水果（1）采收成熟度果实基本完成生长和物质积累，体积停止增长，种子已发育成熟，达到可以采收的程度。果实风味还未达 到最佳，需贮藏一段时间，内含物经过转化，风味才呈现出来。适用于需长期贮存和长途运输果实的采收。（2）食用成熟度果实充分表现出本品种特有的外形、色泽、风味和芳香，化学成分和营养价值达到顶峰。适用于就地销售 加工及近距离运输果实的采收。（3）过熟果蔬在生理上已充分成熟，由于分解作用不断进行，风味物质消失，质地松散，营养价值大大降低。适用 于以种子供食用的干果（栗子、核桃、银杏）和留种的果实的采收。蔬菜（1）乳熟期 采收 刀豆、甜玉米、黄瓜；（2）罐藏成熟期采收 青豌豆、笋类、花椰菜、芦笋；（3）完全成熟期 采收 番茄、莲子、甜椒。彻底消除果汁和果酱及茶饮料的褐变和后浑王健 13901024290,[phone]非酶褐变是指不需要经过酶的催化而产生的一类褐变。如迈拉德反应、抗坏血酸氧化、脱镁 叶绿素褐变等等。非酶褐变，是果蔬产品在制造及贮藏中发生的主要褐变反应。（一）非酶褐变后果蔬制品的变化果蔬游离氨基酸的组成和含量，因果蔬的种类不同而不同。这些氨基酸与果蔬制品中的糖、抗坏血酸和氧化生成物等锻基化合物反应，而发生褐变。氨基酸中，以色氨酸、羟脯氨酸、组氨酸、赖氨酸、天门冬氨酸的褐变活性较强。伴随褐变反应的进行，其中氨基态氮减少。氨基态氮含量的变化，随着温度的高低而变化。以贮存6个月为例：5减少10%以下；20 不超过15%；40为16%28%,浓缩果汁则为30%60%。氨基态氮减少率因果蔬种类不 同而有差异，蜜柑丁菠萝的减少特别显著。分解作用明显的氨基酸有天门冬酰胺、谷氨酰胺、谷氨酸等。促进非酶褐变的原因，还有有机酸和金属离子。酒石酸比柠檬酸褐变活性强；锡、铁、铝离子都能促进褐变；而糖中以果糖最富于反应性。此外，氧化型抗坏血酸在3 6mgl00ml时也可促进褐变。因此，在生产和贮存中必须尽可能防止上述非酶褐变的条件的 生成。非酶褐变使产品发生如下有害变化：1、营养价值降低水果蔬菜制品发生褐变后，由于维生素C被破坏，将极大地降低其营养价值和生理效果。通过褐变，饮料中的一些必需氨基酸和糖类被破坏；氨基酸、蛋白质与糖结合后的产物不能 被酶水解，所以人体对氮原和碳原的利用率随之降低。因此，褐变的结果大大降低了果蔬饮 料的营养价值。2、二氧化碳及酸性物质增加a一氨基酸与糖或抗坏血酸反应产生的褐变，均能产生二氧化碳。二氧化碳的逸出率与不饱 和二埃基化合物的含量成比例。当还原糖与氨基酸反应时，生成种种还原醛酮，它们极易氧 化成酸性物质，逐步引起产品pH值的降低。3、造成产品商品价值的降低甚至报废损失果蔬色泽，是评论果蔬产品品质的主要指标之一。非酶褐变不但使产品的色泽变灰变暗，并 在褐变反应中，常产生带有荧光的中间体。这样，使产品的感观造成不可挽回的损失。（二）非酶褐变的控制彻底消除果汁和果酱及茶饮料的褐变果汁和啤酒的褐变的原因很多，其中大部分原因由于单宁极其前驱物质引起的，也有是由于 阳光引起的光褐变。有一些厂家果汁中在啤酒中滥用一些抗氧剂，象大量使用VC及亚硫酸 钠，任为抗氧剂就可以阻止果汁和啤酒的褐变，最终无济于事。他们没有想到VC及亚硫酸 钠根本没有抗褐变的作用，而且抗氧也只不过在5mgL以下。因植物体内含有抗坏血酸氧化 酶，当果蔬组织破坏，又与空气接触时，能使抗坏血酸迅速被破坏。而且抗坏血酸本身即可 被氧化而造成褐变。抗坏血酸可分解成脱氢抗坏血酸，最后生成糠醛和二氧化碳。在中性或 碱性溶液中，抗坏血酸很不稳定，易以褐变；在pHV5.0时，氧化生成脱氢抗坏血酸速度缓 慢；但在pH值2.03.5范围内，褐变作用与pH成反比。大多数厂家在果汁茶饮料中加入了亚硫酸盐和VC作为抗氧剂，且不提亚硫酸盐的毒性 大小和食用后的副作用，值得一提的是加入VC的果汁和啤酒的氧化褐变和其它单宁类和 酶类的氧化褐变有所不同，它们是山花色昔的的氧化而形成的褐变，其颜色反应不是变黑，而是固有的色素消失了，最终变成砖红褐色的沉淀，尤其对果汁加热使褐变失色的程度更 加严重，这是果汁行业至今都没有解决的问题。厂家在果汁及啤酒中加入VC后，VC会迅 速的被氧化而形成中间产物H2O2,H2O2通过对花色昔的C-2位亲核进攻使毗喃环裂解，从而生成一种无色的酯类降解物，这些降解物在加热的条件下会进一步的分解聚合，最终 导致果汁中形成棕褐色的沉淀。这一反应在茶饮料中也非常明显，在茶汁的浸提当中，如 果把VC作为抗氧剂添加进去，其反应是当时茶汤的鲜绿颜色立即失去，显得颜色很淡，还显得有些发白，表面看“氧化褐变被抑制住了”，其实不是，这正是VC的迅速被氧化，形成的中间产物