美拉德反应及其对食品加工过程的影响论文
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美拉德反应是由法国化学家在1912年发现的，JohnHodge等在1953年时将其命名为美拉德反应。美拉德反应也被叫做羰胺反应，其定义为：还原糖或者是羰基化合物在常温或者加热时与含游离氨基的化合物发生缩合、聚合等化学反应，反应物和中间产物经过一系列复杂的化学变化，最终生成棕褐色的大分子物质——拟黑素（类黑素）。美拉德反应除了生成拟黑素之外，其还有醛、酮、杂环化合物生成，这些化合物为食品增加了色泽和风味。
一、美拉德反应
对于美拉德反应的相关研究已经达到了一个相对成熟的阶段，美拉德反应也成为了现代食品加工过程中应用最为频繁的技术之一。Hodge在1953年首次提出了美拉德反应的流程图，其对美拉德反应的过程进行系统性地阐述。依据现代化学观点，美拉德反应主要可以分为三个阶段，其分别为起始阶段、中间过程、最终阶段。
1、起始阶段。美拉德反应的起始阶段涉及到化学分子或基团的缩合、环化、取代重排等历程。首先，氨基化合物和醛糖缩合成为席夫碱，席夫碱不稳定，其环化生成N-取代醛糖基胺，该化合物又经过重排（Amadori方式）生成Amadori化合物。
2、中间过程。美拉德反应的中间阶段为起始阶段产物Amadori化合物以三种不同形式的分解过程，其分别为：碱性条件下的2，3-烯醇化反应，产物包括了脱氢还原酮类和还原酮类化合物；酸性条件下的1，2-位烯醇化反应，产物包括了含呋喃环的醛类化合物和羟甲基呋喃醛；碱性产物和酸性产物继续发生裂解，生成羰基（单羰基或双羰基）化合物，除此之外，碱性产物和酸性产物也可以发生Strecker分解，与氨基共同作用生成Strecker醛类化合物。
3、最终阶段。最终阶段是美拉德反应生成拟黑素的过程，其主要为低温下胺类和醛类的聚合反应，该反应过程较为复杂，目前尚未完全明确该过程的反应机理。胺类和醛类除了聚合生成高分子以外，其还产生美拉德反应的中间体杂环化合物（具有挥发性）、醛类化合物、还原酮等。
二、美拉德反应对于食品加工过程的影响
美拉德反应的发现与应用对现代食品加工及贮藏过程有着深刻的影响，至今其仍作为一项食品加工技术被广泛应用于食品加工过程中。美拉德反应的反应产物是影响食品口味、色泽、安全、营养等功能性质的主要因素，对于传统烤制食品（北京烤鸭、烤乳猪）、油炸食品（油炸肉卷、炸带鱼）影响尤甚。从营养学的角度分析，美拉德反应对于食品加工过程并非是有利无害的，美拉德反应的反应底物为蛋白质和糖类，蛋白质和糖类是人体所必须摄取的营养成分，食品加工过程中的美拉德反应无疑在一定程度导致了这些影响成分的流失；对于那些食品中含有的人体所不能合成的氨基酸，美拉德反应有可能导致其遭到破坏，进而导致食品的营养价值下降。因此，需要辩证地看待美拉德反应对于食品加工过程的影响。在实际的食品加工过程中，应当合理控制美拉德反应，通过美拉德反应增加食品的色泽、风味和安全性，同时最大程度地保留住食品中的营养成分。
1、对食品风味的影响。美拉德反应对于食品的风味有着重要的影响，例如，享誉全国的名菜“全聚德北京烤鸭”在其放入烤炉进行烤制之前，其会在烤鸭外层涂上一层秘制调料，调料中含有糖和香料物质。在烤制的过程中，调料中的各种化学物质发生相互作用（主要为热降解、美拉德反应、产物的二次和三次反应等），这是“全聚德北京烤鸭”具有独特风味的重要原因。美拉德反应能够产生一些影响食品风味的物质，其主要有含硫杂环，如噻吩类、噻唑类；含氮杂环，如吡嗪类；含氧杂环，如呋喃类，此外，还存在着一些硫化氢和氨类物质。并非所有的物质都能够使食品增加风味（吡嗪类、硫化氢、氨类），这些是在食品加工过程中需要避免的。例如，在烤制面包时，美拉德反应生成的麦芽酚能够使面包具有特殊的香味，而生成的吡嗪类物质或醛类物质则会使得面包有糊味。
2、对食品色泽的影响。美拉德反应经过的一些列复杂的化学变化，其所产生的一系列化合物能够赋予食品不同的色泽。美拉德反应中的温度、反应途径等因素发生变化，能够使得食品依次呈现出浅黄色、金黄色、褐色、棕色直至棕黑色的色泽变化。例如，金黄色面包、红褐色红烧肉、红茶等，这些食品所呈现出的颜色很大程度上与美拉德反应有关。对于食品加工过程而言，其需要控制好美拉德反应的影响因素（原料用量、温度、加工途径），例如，酱油加工过程中，应当控制好温度，防止因为温度过高而导致酱油颜色加深；面包烤制过程中，需要氨基酸和还原糖的用量以及烤制温度，防止其过度反应而导致面包呈焦黑色。
3、对食品营养的影响。上文已经提到，美拉德反应的底物多是糖和氨基酸，这些营养物质会随着反应的进行被转化为其他物质，进而造成食品中营养流失的问题。科学研究表明，糖类在和许多氨基酸作用时，容易使氨基酸失去其原有功能，例如，苏氨酸、赖氨酸、亮氨酸、色氨酸，在与糖类进行美拉德反应时，赖氨酸最易损失。赖氨酸对于人体具有重要的生理意义：其是人体合成各种蛋白质的重要前提。乳制品加工过程中最易受到美拉德反应的影响而导致食品营养降低，而低乳糖食品由于其乳糖含量较低，能够减少美拉德反应的发生，从而最大程度地保留了食品中的`营养成分。值得注意的是，美拉德反应也能够降低食品中矿物质的生物活性，原因是美拉德反应的产物（MRPs）与食品中的矿物质发生螯合反应形成了难溶化合物。
4、对食品安全性的影响。美拉德反应会生成一系列的中间产物，这些中间产物对食品安全性有着不可忽视的影响。这美拉德反应的部分中间产物对食品的色泽和香味等功能特性做出了一定的贡献，但是另一些中间产物，如醛类化合物、杂环胺类化合物等则带来了食品安全隐患。美拉德反应所生成的中间产物具有不稳定性，目前对于糖类和氨基酸反应的中间产物是否存在安全问题尚不清楚；但美拉德反应所产生的丙烯酰胺是公认的致癌物质（有神经毒性）。土豆富含还原糖和天冬氨酸，其在加热（120℃以上）的条件下容易产生丙烯酰胺，但世界卫生组织目前还没有给出明确的丙烯酰胺致癌浓度。
三、结语
美拉德反应是一系列复杂的化学变化过程，美拉德反应的产物对于食品加工过程有着重要影响。在实际的食品加工过程中，应当合理控制美拉德反应，趋利避害，提高食品的功能特性。
参考文献：
[1]周永生，周文娟.美拉德反应及其对食品加工过程的影响[J].安徽农业科学，2010，38（27）：15092-15095.
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[3]龚巧玲，张建友，刘书来，等.食品中的美拉德反应及其影响[J].食品工业科技，2009（2）：330-334.
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[5]美拉德反应产物的抗氧化活性研究[J].鲁伟，黄筱茜，柯李晶，周建武，饶平凡.食品与机械.2008（04）.
果蔬汁加工技术的应用进展
摘要 ：果蔬经过制汁后比原果更容易贮藏，含有丰富的营养成分，且在减少果蔬原料的损失的同时提高其附加值。本文综述了果蔬汁加工过程中破碎榨汁技术、过滤澄清技术、均质技术、浓缩技术和杀菌技术的应用进展。
关键词 ：果蔬汁 加工技术 应用进展
近年来，随着人们生活水平的逐步提高，对日常饮品的“营养、安全、健康”更为关注和重视。果蔬汁在口感及营养方面都接近新鲜果蔬，并且和具有一定的保健价值，受到各年龄阶段人们的喜爱。不同果蔬汁的加工方法不同，但某些关键技术是相似的。本文主要介绍果蔬汁加工技术中破碎榨汁技术、膜分离技术、超高压技术、高压脉冲技术和酶技术的应用进展。
1. 破碎榨汁技术
根据果蔬不同的形状、特性及加工需要，选用合适的破碎设备，并结合相适宜的破碎工艺进行破碎。常用的破碎工艺可分为热破碎和冷破碎。通常情况下，为了生产得到组织形态好、具有一定粘稠度的果蔬汁，可以运用热破碎，通过抑制和破坏某些酶的活力，如果胶分解酶、脂肪氧化酶等，从而达到破碎效果。[1]果蔬汁榨汁过程中，果蔬中所含有的果胶、淀粉、纤维素等物质会影响果蔬的出汁率，导致果蔬出汁率降低。采用酶技术处理果蔬原料， 即可提高产品出汁率， 该技术不仅可提高产品的澄清度， 且能防止果汁产生沉淀。[2]
2. 膜分离技术
传统的澄清方法是对果蔬汁进行酶处理，如果胶酶等，再用明胶、单宁、膨润土、硅溶胶等澄清剂对其进行絮沉降处理，静置、取清液，最后用离心或过滤的方法进一步处理。[3]在传统加工工艺过程中，果蔬汁成品的营养物质和风味物质损失多、成本高、耗能大。膜分离技术在果蔬汁制品的生产加工过程中发挥重要作用，能够有效地克服这些缺陷。膜分离技术主要具备使果蔬汁脱苦、脱酸、澄清和浓缩的功能，并提高果蔬汁的稳定性。
2.1 果蔬汁的脱苦
柑橘类果汁由于含有柚皮苷、柠檬碱等苦味物质，对产品的风味和商业价值造成负面影响。1E. Hernandez等人[4]利用超滤和二已烯基聚苯乙烯树脂吸附的联合过程对葡萄抽汁进行脱苦的实验，表明柚皮苷和柠檬碱可被完全除去，果汁风味得到显著提高。
2.2 果蔬汁的脱酸
根据刘茉娥等人[5]介绍利用电渗析膜，表明电渗析膜可以脱除果汁中的有机酸，能够使果汁酸度降低，从而提高果汁的品质。
2.3 果蔬汁的澄清
果蔬汁中因含有一些胶体物质、单宁、蛋白质等物质，它们在加热和贮存过程中往往使果蔬汁变得混浊，有的甚至产生沉淀，缩短了产品的货架期。应用超滤法澄清番茄汁、苹果汁、菠萝汁、梨汁、柑橘汁等，可获得较好的经济效益和较高的产品质量。
2.4 果蔬汁的稳定性
超滤可提高果蔬汁的稳定性，如苹果汁在超滤前宾透光率为52.8%，经超滤后，透光率为96.8%，在户观上已达到清澈透明，并在常温下贮存四个月，其透光率几乎为一定值，稳定性良好。[6]
3.超高压技术
杀菌是果蔬汁制品生产中的关键技术之一。传统的热力杀菌虽然可以杀灭鲜榨果蔬汁中的微生物， 但果蔬汁中的营养成分仍会受到破坏， 产生热臭、风味劣变， 造成果蔬汁制品产品质量变差。[7]食品超高压技术(ultrahigh pressure processingUHP)，又称为高静压技术(high hydrostatic pressure processing，HHP)，是指将密封于弹性容器内的食品置于水或其他液体作为传压介质的压力系统中，经100MPa以上压力处理，在常温甚至更低的温度下达到杀菌、灭酶和改善食品功能特性等作用口。由于超高压技术只作用于非共价键，能够保证共价键完好无损，因而可以降低鲜榨果蔬汁中的微生物数量， 并保持产品的营养、风味和安全品质， 具有重要的意义。[8]与加热杀菌相比，超高压技术有着无法比拟的优越性， 特别是超高压杀菌可以保持食品原有的色、香、味和营养成分。
3.1 超高压对果蔬汁色泽的影响
经研究发现，与传统的热杀菌相比，超高压技术处理果蔬汁能够较好的保持其色泽，对部分果蔬，如番茄等甚至有改善色泽的作用。其原因在于超高压对果蔬内源酶的钝化作用及高压的均质作用使果蔬组织细胞内的呈色物质溶出。
3.2 超高压对果蔬汁芳香成分的影响
超高压对果蔬汁的香气有不同方面的影响，不仅能够处理过程中会使香气反应前体物的浓度增加还能使香气物质降解降低或激活某些有关香气的酶的活性。因此超高压加工的果蔬汁的风味会呈现出不同的变化。
3.3 超高压对果蔬汁营养物质的影响
超高压对食品中营养成分的影响与各种营养成分的性质有关，由于超高压处理不能破坏共价键，因此认为超高压处理对于食品中小分子化合物一类的营养物质不会有直接的破坏作用，但可能会加速一些食品体系中的生化反应，使部分营养物质间接受到破坏。
3.4 超高压对果蔬汁中酶活性的影响
内源酶易引起果蔬最初的品质变化，，压力在酶的活性中心通过打破稳定分子内和酶蛋白的相互作用间的微妙平衡， 导致酶构象的变化而导酶失活。大量研究表明，超高压技术可钝化果蔬汁中的大部分酶。[9]
4. 高压脉冲技术
高压脉冲电场技术(pulsed electric field，PEF)作为非热加工工艺之一，因其作用时间短、均匀、效率高，且能够最大程度地保持食品新鲜度的优点而成为食品非热处理方式应用的热点之一。此外，在杀菌钝酶、活性物质提取、保持食品原汁原味等方面显示了很大的优势。
4.1 PEF技术在果蔬汁活性物质提取时的应用
由于细胞膜的渗透性功能，PEF技术作用于细胞时能够提高物质传质系数，将低能量PEF应用于不同的植物组织，PEF技术不仅提高果蔬汁提取率，且使果蔬汁中活性成分如酚类物质、VC的保留率更高。 4.2 PEF技术在果蔬汁钝酶方面的应用
经研究表明，PEF技术对果蔬汁酶活性的钝化有很好的作用效果，PEF技术不仅在钝化酶活性及延缓氧化、褐变等不良变化中发挥积极作用，同时对果蔬汁品质影响也较小。
4.3 PEF技术对果蔬汁品质的影响
研究PEF能温和且高效地处理物料，最大程度上保留原料的营养成分。经过PEF处理的果蔬汁，一般最好保存于低温下，如果酸度适宜，也可存于常温。[11]经PEF技术处理后的果蔬汁与热处理及酶处理等传统技术相比，果蔬汁品质更接近于原汁，符合人们对食品原汁、原味、天然营养的需求。
综上所述，随着科学技术的发展，虽然果蔬汁制品加工技术已达到一定的水平，但仍存在着一些问题。目前已有应用生物技术改善饮料加工原料、生产饮料添加剂和功能因子以及去除饮料不良性状的研究， 但生物技术要真正实现大规模地运用于果蔬汁饮料加工还有待进一步研究与完善。总之，果蔬汁饮料的各种加工技术需要相互贯通、相互融合、取长补短、集成发展，这是果蔬汁饮料加工技术的一个必然发展趋势。
参考文献：
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[4] E.Hernandez， R.Couture， R.Rouseffetal. Evaluation of Ultrafiltration and Adsorption to Debitter Grapefruitjuice and Grapefruit pulp wash[J].Journal of Food Science， Vol57， No3. 1992，664-666.
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[6]吴继红. 超滤膜分离技术在澄清果蔬汁加工中的应用[J]. 塔里木农垦大学学报，1996，01：37-41.
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