(12)--3.5非酶褐变反应的类型及历程.ppt

3.5“世界上最美味的化学反应世界上最美味的化学反应”-非酶褐变反应的类型及历程非酶褐变反应的类型及历程2定义定义碳水化合物在热的作用下发生的一系列化学反应，产生了大量的有色成分和无色成分、挥发性和非挥发性成分。由于非酶褐变反应的结果使食品产生了褐色，所以将这类反应统称为非酶褐变反应。抗坏血酸褐变焦糖化褐变非酶褐变非酶褐变美拉德反应33.5.1美拉德反应及其反应历程美拉德反应及其反应历程定义定义美拉德反应又称羰氨反应，主要是指还原糖的羰基与氨基酸、蛋白质的氨基经缩合、聚合生成类黑素的反应。自从人类开始烧烤食品以来，食品加工业就一直采用美拉德反应，食物发生该反应能产生可口的风味和诱人的色泽。4图3-24 美拉德反应历程示意图5开始阶段：开始阶段：还原糖和氨基首先会失水缩合形成薛夫碱，Schiffs碱再环化形成N葡萄糖基胺，所形成的N葡萄糖基胺又可以发生分子重排，如果是醛醣发生Amadori分子重排形成1-氨基1-脱氧2-酮糖，如果是酮糖则发生海因斯分子重排形成2-氨基2-脱氧葡萄糖。图3-25 美拉德反应的起始反应6中间阶段：中间阶段：1-氨基1-脱氧2-酮糖根据pH值的不同发生降解，当pH值小于或等于7时，阿莫德瑞产物主要发生1，2-烯醇化，如果糖是戊糖时形成糠醛；如果糖是己糖时形成羟甲基糠醛。图3-26 5-羟甲基糠醛（HMF）形成示意图7中间阶段：中间阶段：当pH值大于7、温度较低时，1-氨基1-脱氧2-酮糖较易发生2，3-烯醇化而形成还原酮类，还原酮较不稳定，既有较强的还原作用，也可异构成脱氢还原酮（二羰基化合物类）。图3-27 二羰基化合物反应历程示意图8中间阶段：中间阶段：当pH值大于7、温度较高时，1-氨基1-脱氧2-酮糖较易裂解，产生包括1-羟基2-丙酮、丙酮醛、二乙酰基在内的很多产物，所有这些产物都是高活性的中间体，将继续参与反应。如脱氢还原酮易使氨基酸发生脱羧、脱氨反应形成醛类和氨基酮类，这个反应称为Strecker反应。图3-28 Strecker反应历程示意图9终期阶段：终期阶段：反应过程中形成的醛类、酮类都不稳定，它们可发生缩合作用产生醛醇类及脱氮聚合物类。在有氨基存在时，都能与氨基发生一系列反应，包括缩合、脱氢、重排、异构化等，进一步缩合，最终形成含氮的棕色聚合物或共聚物，统称为类黑素。图3-29 醛酮缩合作用示意图10定义定义糖类（尤其是单糖）在无水、无氨基化合物存在时，加热至熔点以上的温度（140-170），糖发生脱水与讲解，发生褐变，即焦糖化反应，也成为卡拉蜜尔反应。焦糖化作用所产生焦糖化作用所产生的成分分为两类的成分分为两类 糖在强热的条件下发生发生脱水之后的聚合产物就形成了焦糖或酱色 糖在高温下高温下会发生热降解反应，生成挥发性的醛、酮、酚类等物质 3.5.2焦糖化褐变及其反应历程焦糖化褐变及其反应历程11图3-30 焦糖形成示意图焦糖化作用是以连续的加热失水、聚合作用为主线的反应，所产生的焦糖是一类结构不明的大分子物质。催化剂可加速这类反应的发生。第一阶段第一阶段由蔗糖熔化开始，经一段时间起泡，蔗糖脱去一分子水，生成异蔗糖酐，无甜味而具有温和的苦味，这是焦糖化的开始反应，起泡暂时停止 第二阶段 第三阶段第三阶段持续较长时间的失水阶段，在此阶段由异蔗糖酐脱去一分子缩合为焦糖酐。焦糖酐是一种浅褐色色素，熔点为138，可溶于水及乙醇，味苦。焦糖酐进一步脱水形成焦糖烯，若再继续加热，则生成高分子量的难溶性焦糖素。焦糖烯的熔点为154，可溶于水，味苦。焦糖作为着色剂时应考虑食品的pH值和焦糖的等电点。焦焦糖糖化化作作用用的的历历程程抗坏血酸具有酸性和还抗坏血酸具有酸性和还原性，因此常用作天然原性，因此常用作天然抗氧化剂。抗坏血酸在抗氧化剂。抗坏血酸在对其他成分抗氧化的同对其他成分抗氧化的同时自身极易氧化。时自身极易氧化。3.5.3抗坏血酸褐变抗坏血酸褐变图3-31 抗坏血酸氧化过程示意图食品中酚类成分含量较高，如绿茶中多酚类含量有的可高达30%以上。酚类成分中酚性羟基在空气中容易氧化，尤其是碱性环境中更易氧化。在高温、潮湿条件下容易自动氧化成各种有色物质，虽然酚类不是糖类，但酚类也是造成食品褐变的主要原因之一。3.5.4酚类成分的褐变酚类成分的褐变