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切片的生菜变成了红色

什么是Enzymes促褐变,如何预防?

一旦你剥了香蕉皮,你最好把它吃掉. 把它放在一边几个小时,你又会得到一根没有食欲的棕色香蕉. 苹果、梨、牛油果和大量其他水果(还有一些蔬菜)也是如此。. 剥了皮也挺好的, 但一个去皮切片, 它们在几分钟或几小时内就会变成棕色.

它们都受到Enzymes促褐变的影响, 食物中最常见的褐变之一, 特别是新鲜的, 未煮过的, 生产. 那么什么是Enzymes褐变呢? 更重要的是,十大网赌排行榜能做些什么来防止它发生?

三种褐变

当食物变色时,一定会发生某种化学反应. 以前没有的棕色分子已经形成了.

发生这种情况的常见方式有三种. 前两种是非Enzymes促褐变反应: 焦糖化美拉德反应. 它们使糖、面包或一块牛排变成棕色. 它们在高温下加速,速度很慢(在室温下甚至不存在).

另一方面,十大网赌排行榜的新鲜农产品不会因高温而加速褐变. 而且,它不会发生在高(e.g. 100°C / 212°F)温度! 相反,这种褐变机制依赖于活性Enzymes的存在,并被恰当地命名为:Enzymes褐变.

Enzymes

顾名思义,Enzymes促褐变是一种需要 Enzymes. Enzymes是一种特殊类型的蛋白质,通常结构相当复杂. Enzymes自然存在于十大网赌排行榜周围. 十大网赌排行榜的身体里充满了它们,大多数生物体也是如此, 它们对十大网赌排行榜正常工作至关重要.

在生物体中,化学反应一直在发生. Enzymes是这些反应的催化剂. 这意味着它们有助于反应的发生并加快反应的速度, 而不用自己参与其中. 如果没有Enzymes,世界上许多重要的反应就不会发生.

多酚氧化Enzymes(PPO)

多酚氧化Enzymes是很多农产品中的一种Enzymes. 这种Enzymes催化一种化学反应,使酚转化为多酚(详见下文)。. 在农产品中,这些Enzymes有几种有用的功能. 一个不幸的副作用是,这种Enzymes也会导致苹果切片/剥皮, 香蕉, 梨, 更多的是变成棕色!

破坏细胞释放Enzymes

对于一个完好无损的苹果或香蕉来说,Enzymes催化的褐变是不会发生的. 只有当你切、剥或以其他方式损坏一块农产品时,它才会开始. 通过破坏产物的细胞,这些细胞的内容物被释放出来. 它们不再受到细胞的保护. 结果,分子和Enzymes可以找到对方并开始反应!

Enzymes促褐变反应机理

那么反应过程中发生了什么呢? 总的来说,多酚氧化Enzymes将小分子(酚)转化为大分子(多酚). 这是通过一系列化学反应来实现的. 在现实中, 许多不同的反应同时发生, 确切的反应机理还没有被完全了解.

十大网赌排行榜确实很清楚最初的几个步骤, 在那之后, 它变得如此复杂, 化学家们还不能完全确定何时会发生什么. 幸运的是, 了解最初的几个步骤可以让你对发生的事情有足够的了解,从而帮助你防止它的发生.

苯酚
基本酚结构.

第一步:酚羟基化

一旦农产品中的Enzymes和分子被释放出来, 单酚和多酚氧化Enzymes会相互寻找.

单酚是含有一个苯环和一个羟基(也称为羟基)的分子。. 苯环是由6个碳原子和3个交替双键相连的环

最简单的苯酚是由苯环和羟基组成的, 但它也可以包含环上的其他原子.

因此,一旦单酚和多酚找到对方,Enzymes就会催化一个反应,将单酚转化为二酚. 这种反应被称为羟基化反应,只有在氧气存在的情况下才会发生! 但十大网赌排行榜周围的空气充满氧气, 所以一旦农产品被损坏, 氧气很容易进入损伤区域.

Enzymes促褐变步骤1羟化
第一步:单酚羟基化成双酚.

第二步:氧化二酚

接下来,氧化反应发生,同样是由多酚氧化Enzymes催化的. 在这一步中,两个oh基团转化为两个双键氧(见下文). 由此产生的分子称为醌. 同样,反应发生需要氧气.

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Enzymes促褐变第2步氧化
第二步是PPO催化的Enzymes促褐变,二酚氧化成醌.

第三步:颜色的形成

醌是非常活泼的分子,它们不需要Enzymes的帮助就能进一步反应. 经过一系列反应后,醌将形成多酚. 这些多酚是大分子,有红色,棕色,甚至黑色. 你的水果或蔬菜一旦形成就会变成棕色.

剥了皮的香蕉,开始布朗宁
刚剥皮的香蕉,几分钟内就开始变黄.

农产品种类的差异

尽管很多水果和蔬菜在被切开或剥皮后会变成棕色, 它们各自的做法略有不同. 不同的水果和蔬菜含有不同的多酚氧化Enzymes. 有些人非常擅长催化第一步,而另一些人则专注于第二步. 作为一个结果, 尽管潜在的机理是相同的,但不同产品的褐变机理,特别是褐变速率可能是非常不同的.

防止Enzymes促褐变

为了防止Enzymes促褐变,你有以下几种选择:

  1. 拿走反应发生所需要的一个分子(PPO,酚或氧)
  2. 阻止Enzymes的工作(或减慢它的速度)

十大网赌排行榜将首先讨论几种方法,以确保反应所需的“成分”不会相互相遇. 接下来,十大网赌排行榜来看看停止或减缓Enzymes的作用.

选项1:防止反应物“相遇”

不损害

在一块完好无损的水果或蔬菜中,不会发生褐变. 只要细胞是完整的, PPOEnzymes, 酚和氧彼此分离,因此不能发生反应. 只有当细胞受损时,它们才能找到彼此并发生反应,使产物变成棕色.

所以,只要你不切片、去皮、切或以其他方式损坏农产品,就不会发生褐变.

也就是说,农产品的持续成熟和变质也会破坏细胞结构. 因此,即使你没有故意损坏它,随着时间的推移,它仍然可能会翻.

消除氧

为了使第一步和第二步发生氧气的存在是至关重要的. 像这样, 如果你将产品储存在没有氧气的环境中, Enzymes促褐变不会发生.

由于氧气是十大网赌排行榜周围空气的一部分,这并不容易. 如果你有一个直的平面, 你可以把产品放在一个平坦的表面上,以减少进入的氧气量. 或者,你也可以把它浸在水里. 水取代了空气,因此把氧气拒之门外.

制造商可能会使用包装技术来防止氧气接触到他们刚切好的产品. 例如,他们可以在一个容器中注入氮气,以去除大部分氧气. 然而, 因为在完全没有氧气的情况下,农产品会更快地腐烂, 这是一种微妙的平衡保持农产品的活力和. 保持它的颜色.

新鲜水果和蔬菜 呼吸 即使在收获之后,它也是保持新鲜和活力的必要条件. 它们需要氧气呼吸.

切片的生菜变成了红色
切好的卷心莴苣暴露在氧气中很容易变色. 它通常不会变成棕色,而是会变成红色. 这是相同的机制,由多酚的形成引起. 它确实大大缩短了切好的生菜的保质期,消费者将不再觉得它有吸引力. 这就是为什么制造商在包装卷心莴苣时氧气很少.
去除水

为了使反应发生,所有的分子需要能够四处移动以找到彼此. 通过移除水, 烘干你的产品, 这可能会变得非常困难,勃朗宁可以被减慢.

但要记住,产品需要非常干燥才能起作用. 事实上, 当只除去一些水时,反应甚至可能加快,因为剩下的液体只会更加浓缩!

选项2:减慢/停止Enzymes

为了理解你是如何影响Enzymes的,记住Enzymes是蛋白质. 它们是一长串氨基酸,它以一种非常特殊的结构卷曲起来,从而能够催化反应. 如果一种蛋白质被迫以一种稍微不同的方式“卷曲”起来,它可能就不能再发挥作用了.

改变pH值(酸碱度)

影响此配置的第一个因素是其环境的ph值. 的 ph值 是测量液体酸度的一种方法吗. A low value (<7) indicates an acidic environment, a high value (>7) indicates an alkaline environment.

不同类型的PPOEnzymes更喜欢ph值不同的环境, 他们所谓的最佳价值. 这可能取决于Enzymes所在产物的ph值. Most don’t perform well at very low ph值s (<4) though. 

这就是为什么苹果派食谱通常要求在刚切好的苹果上挤一些柠檬汁. 柠檬汁很酸,会降低ph值. 因此,它可以减缓(甚至停止)皮肤变褐.

延缓苹果Enzymes褐变
一个苹果,切成四份,用不同的方法处理. 照片是在治疗后几个小时拍摄的. 上:参考,什么也没做. 底, 从左到右:1)这个作品的右侧被放在一个盘子上,以保护它不受氧气的影响, 你可以看到它的棕色比右边稍微浅一些. 2)右侧蘸柠檬汁,颜色明显比参考品浅. 3)把整个苹果浸入柠檬酸溶液中. 它一点也没有变黄! 酸起作用了.
降低温度

Enzymes不仅有一个最佳的ph值,在这个ph值下它们的工作速度最快. 它们也有催化速度最快的最佳温度.

对不同品种的农产品,PPO的最佳温度差异很大. 例如,黄瓜的含量可能比苹果高得多. 一般来说,在较低的温度下储存农产品.g. 在冰箱里)减慢Enzymes的褐变.

但要记住,你可能会引起其他意想不到的副作用,因为不是所有的农产品都能承受低温! 也要远离结冰的地方. 冷冻会破坏细胞,大多数新鲜农产品会因为冷冻而发生变化! 此外,即使在冷冻条件下,Enzymes促褐变仍然可以发生,只是速度很慢.

2周的冷冻香蕉
这些香蕉片已经冷冻两周了. 它们几乎没有变成褐色. 然而, 它们的质地受损了,所以现在不好吃了, 最好把它们用在需要香蕉泥的菜里.
增加温度

Enzymes是蛋白质,它们的3D结构对它们的功能至关重要. 和大多数蛋白质一样,PPO的3D结构对热非常敏感. 在过高的温度下,蛋白质会变性,导致3D结构瓦解. 这个变性过程是永久性的,一旦冷却就无法恢复.

因此,热可以用来灭活PPO. 记住,不是所有的水果和蔬菜都能经得起热处理, 但对于那些可以, 这是一个很好的解决方案.

这种方法在冷冻蔬菜时非常常用. 冷冻前要焯水. 焯水包括快速的热处理,意在停止任何Enzymes活性. 这不仅阻止了PPO,还阻止了其他Enzymes,确保了冷冻后更长的保质期.

二氧化硫(所以2)

的原因 金色或黄色的葡萄干 还没有变为棕色? 因为添加了这种成分:二氧化硫(SO2). 人们还不完全了解它是如何工作的, 但很明显,添加这种成分可以完全防止Enzymes促褐变.

添加抗氧化剂

最后,但并非最不重要的是,你可以添加另一种干扰化学反应的成分. Enzymes促褐变的第二步是氧化反应. 通过添加抗氧化剂,你可以逆转这一步骤. 这样醌就不能与那些有色分子发生反应.

一个常用的例子是 抗坏血酸(维生素C). 这种酸的另一个优点是它也降低了ph值, 通过两种方式作用于勃朗宁系统!

这应该会给你很多工具来减缓或防止Enzymes促褐变的发生. 请在评论中告诉十大网赌排行榜你计划使用哪种方法!

来源

植物多酚氧化Enzymes的理化性质和功能研究进展 & 莫里斯·R. 马歇尔,2003,链接(给出反应机理.)

超声和抗坏血酸同时处理对鲜切苹果多酚氧化Enzymes和过氧化物Enzymes活性的抑制作用, Ji-Hyun张成泽, Kwang-Deog月球, 2011, link (防止褐变的方法)

γ和电子束辐照对蘑菇理化和营养特性的影响, 安吉拉·费尔南德斯, 米尔卡·L. 安东尼奥,M. Beatriz P.P. 奥利维拉,安娜贝拉·马丁斯,伊莎贝尔·C.F.R. 费雷拉,2012, link (以蘑菇为例.)

改性气氛包装可抑制香蕉皮衰老斑点, Rujira Choehoma, Saichol Ketsa, Wouter G. 范·多尔恩,2004, link (更多十大网赌软件香蕉上棕色斑点形成的信息.)

抗坏血酸组合抗褐变作用的研究, 柠檬酸, 氮和二氧化碳对香蕉冰沙品质的影响, 王思远等., 2013, link (以香蕉冰沙为例!)

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8的评论

  1. Hi! 我是一名学生,今年秋天开始要上化学课! 我感到既兴奋又不安.. 我过去在化学课上的表现低于平均水平.. 我相信这可能是我缺乏热情,我无法“得到”材料——就是这样, 因为所有的东西都那么小,我又缺乏化学知识, 我没有任何例子(或者更确切地说是有意义的类比)或材料来比较我所学的东西(这就是你的网站发挥作用的地方)。!

    除了扫描这个"Enzymes褐变 & 十大网赌软件香蕉的文章,我刚刚读了你十大网赌软件发酵剂的文章. 一切都看起来很有前途, 我很感激你花时间写这些文章, 解释化学在烹饪中的作用. 我现在可以运用我的化学知识,并把它与日常生活联系起来! 谢谢你!!

    • 你好,Amy,问得好!
      是的,它也适用于未开封的香蕉皮,尤其是在香蕉皮某处受损的情况下. 也就是说虽然, 香蕉上大量棕色斑点的形成也可能是由稍微不同的机制引起的(尽管Enzymes也会起作用).

  2. 你没有讨论二氧化硫和褐变. 我认为这一点值得补充. 这是非常有用的. 我真的很欣赏和喜欢你的网站. 当我在构建家庭学校的食品科学十大网赌排行榜时,我经常提到它. 谢谢你.

    • 嗨Kidumetsi,

      一旦你加热了食物,就不再有Enzymes促的褐变! 热量会分解Enzymes. 如果不加热的话, Enzymes促褐变是无法完全停止的, 但是你可以通过在食物上洒一些酸来减缓它的速度.g. 一些柠檬汁).

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