美拉德褐变反应

◎二、美拉德褐变反应

1．美拉德褐变反应

这是以法国化学家美拉德的名字命名的一种羰氨褐变反应，即是指醛、酮及还原糖等羰基化合物与氨基酸、肽及蛋白质等氨基化合物之间的反应。莲藕汁中含有多种氨基酸和碳水化合物，这类反应贯穿于莲藕及莲藕汁饮料生产过程及产品的贮藏过程中。美拉德反应不仅使莲藕及莲藕汁的颜色发生改变，还使其营养成分受到损失。

美拉德反应比较复杂，包含许多中间步骤及中间产物，至今仍存在疑点问题。一般将该反应分为三个阶段。在初始阶段，羰氨缩合反应是可逆的。在酸性条件下薛夫氏碱易水解，而碱性条件则有利于薛夫氏碱的生成，促进美拉德褐变反应。薛夫氏碱经分子重排的反应最后生成果糖基胺。在中间阶段，果糖基胺可以三种方式降解，生成羟甲基糖醛、还原酮及斯特勒克（Strecker）降解产物。终了阶段是果糖基胺的降解产物在反应体系中进行醇醛缩合和随机聚合，最后形成褐色产物。

从美拉德褐变反应过程可以看出，薛夫氏碱是第一个中间产物，其生成量与褐变程度关系密切。又由于酸碱条件左右薛夫氏碱的水解与生成，莲藕汁及莲藕汁饮料的pH值是影响美拉德反应的因素之一。羰基化合物与氨基化合物的结构对于褐变反应也有影响。能够提供游离羰基和游离氨基且在空间结构上便于进行羰氨缩合反应的组分易发生褐变反应。因此，还原性双糖参与褐变反应比单糖缓慢，而蛋白质则比肽和氨基酸反应缓慢。温度对美拉德反应的影响也很显著。褐变反应受温度和时间两个因素的影响。而杀菌温度和时间对褐变反应影响的实质是使参与美拉德反应的物质在数量和质量上发生变化。例如，在同一pH值时，随着温度的升高，蔗糖转化为葡萄糖和果糖的量随之增多。

除上述酶促褐变和美拉德褐变反应外，抗坏血酸氧化褐变反应在莲藕汁生产中也有发生。因抗坏血酸氧化后可进一步转化为羟基糖醛，直接进入美拉德反应的“终了阶段”。此外，糖在高温下生成的糖醛类物质也可进入美拉德反应。因此，美拉德褐变与焦糖化褐变及抗坏血酸氧化褐变通过糖醛类物质而交织在一起，使得藕汁的褐变反应更加错综复杂。

2．美拉德褐变反应的控制

虽然美拉德反应的化学历程十分复杂，但根据其反应机制，抓住几个影响较大的因素加以控制，可以抑制或减缓其褐变反应的发生，使莲藕汁饮料色、香、味俱佳。通过试验验证，下列几点为主要影响因素：

（1）莲藕汁饮料pH值的确定　试验研究及试生产中发现，当pH大于6时，易发生褐变；当pH小于5时虽有良好的抑制褐变效果，但易引起饮料中有机物质的沉淀或絮凝，且味微酸。当pH为5．5时，口感最佳，外观质量也较好。

（2）甜味剂的选择　蔗糖是非还原性双糖，由于没有游离的碳基，不易进行碳氨缩合反应，适用于莲藕汁饮料生产。而葡萄糖等还原性糖有游离的碳基，易与氨基化合物进行碳氨缩合而导致褐变，在莲藕汁饮料配制中应避免使用。

（3）控制杀菌温度和贮藏温度　褐变反应随杀菌温度升高和时间延长而增强。试验表明，在莲藕汁高温瞬时预杀菌的基础上，配制好的莲藕汁饮料在罐装前121℃高温瞬时杀菌，罐装后采用108℃杀菌，可较好地抑制褐变反应，保持莲藕汁饮料的天然风味和良好的外观质量。若能采用超高温瞬时杀菌工艺会取得更好的效果。

莲藕汁饮料成品的贮藏温度应低于30℃，以利于减缓贮藏期间的褐变反应。

（4）控制莲藕汁饮料中莲藕原汁（指净莲藕经压榨所得纯藕汁）的含量　莲藕汁饮料中莲藕原汁含量越高，参与褐变反应的物质越多，褐变反应越容易发生。经试验得知，当莲藕汁饮料中莲藕原汁含量为30%～35%时比莲藕原汁含量50%以上时具有更好的口感和控制褐变反应的效果。

（5）采用合适的包装方法　由于莲藕中天然存在与抑制酶促褐变添加的抗坏血酸，氧化后可进一步变为羟基糖醛，进入美拉德反应历程，产生褐变反应。因此在莲藕汁饮料罐装时应采用真空包装，尽量减少罐中的氧气，这对于保持莲藕汁饮料的品质是十分重要的。

以上措施在莲藕出口生产厂家通过实践都取得了很好的效果，确保了产品质量，为出口创汇提供了可靠的保证。