褐变

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褐变(英文:Food browning)褐变是由于食物内部发生的化学反应而变成褐色的过程。 褐变过程是食品化学中发生的化学反应之一，是有关健康、营养和食品技术的一个有趣的研究课题。 尽管食物随时间发生化学变化的方式多种多样，但褐变尤其分为两大类： 酶促与非酶促褐变过程。 褐变对食品工业有许多重要影响，涉及营养、技术和经济成本。[1]研究人员特别感兴趣的是研究褐变的控制（抑制)以及最大限度地抑制褐变并最终延长食品保质期的不同方法。[2]

酶促褐变

多酚氧化酶（PPO）催化酶促褐变的多酚一般反应示例。 产生的醌类物质会发生更多反应，最终在食物表面形成棕色色素。

酶促褐变是大多数水果、蔬菜和海鲜中发生的最重要的反应之一。[3]这些过程会影响这些食品的味道、颜色和价值。[3]一般来说，这是一种涉及多酚氧化酶（PPO）、儿茶酚氧化酶和其他酶的化学反应，它们从天然酚中生成黑色素和苯醌。 酶促褐变（也称食物氧化）需要接触氧气。 首先是多酚氧化酶将酚氧化成醌，[4]其强亲电状态导致极易受到其他蛋白质的亲核攻击。[4]然后，这些醌会在一系列反应中聚合，最终在食物表面形成棕色色素（黑变病）。[5]酶促褐变的速度取决于食物中活性多酚氧化酶的含量。因此，对防止酶促褐变方法的研究大多针对抑制多酚氧化酶的活性。不过，并非所有的食物褐变都会产生负面影响。[1]有益酶促褐变的例子

• 使咖啡、可可豆和茶增色增香。[6]
• 使干果（如薜荔和葡萄干）的颜色和风味发生变化。

无益酶促褐变的例子：

• 新鲜水果和蔬菜，包括苹果、马铃薯、香蕉和牛油果。
• 多酚氧化是虾等甲壳类动物黑色素沉着症的主要原因。[7]

控制酶促褐变

物理方法

化学方法

其他方法

非酶促褐变

布莉欧面包的外皮，由于美拉德反应而呈金褐色

第二种褐变，即非酶褐变，也是一种在食物中产生棕色色素的过程，但没有酶的活性。 非酶褐变的两种主要形式是焦糖化和美拉德反应。 这两种反应的反应速率随水活性（在食品化学中，水活性的标准状态通常被定义为相同温度下纯水的部分蒸气压）的变化而变化。 [焦糖化]]是一种涉及糖热解的过程。 它被广泛用于烹饪，以获得所需的坚果香味和棕色。 在这个过程中，挥发性化学物质会释放出来，产生特有的焦糖味道。

食糖（蔗糖）焦糖化为棕色坚果风味物质（呋喃和麦芽酚）的实例

希夫碱失去一个 CO₂ 分子并加入水。 注意氨基酸（此处为天冬酰胺）的胺基和糖（葡萄糖）的羰基碳之间的相互作用。 最终产物是丙烯酰胺。 更多信息，请参见美拉德反应。

另一种非酶反应是美拉德反应。这种反应是烹饪食物时产生香味的原因。 发生马氏反应的食物包括面包、牛排和土豆。 这是游离氨基酸的胺基和还原糖的羰基之间发生的化学反应，[1]通常需要加热。 糖与氨基酸相互作用，产生各种气味和风味。 美拉德反应是调味品行业为加工食品生产人工香料的基础[8]因为氨基酸的种类决定了所产生的味道。

类黑精是糖和氨基酸在高温和低水活度条件下通过美拉德反应结合形成的棕色高分子量异质聚合物。 类黄褐素通常存在于经过某种非酶促褐变的食物中，如大麦芽（维也纳麦芽和慕尼黑麦芽）、面包皮、烘焙食品和咖啡。 它们还存在于制糖厂的废水中，因此必须对其进行处理，以避免这些制糖厂的废水受到污染。

参见

• 焦糖化反應
• 梅納反應

参考文献

1. Corzo-Martínez, Marta; Corzo, Nieves; Villamiel, Mar; del Castillo, M Dolores. Ph.D, Benjamin K. Simpson , 编. Food Biochemistry and Food Processing. Wiley-Blackwell. 2012-01-01: 56–83. ISBN 9781118308035. doi:10.1002/9781118308035.ch4 （英语）. 
2. Kaanane, A.; Labuza, T. P. The Maillard reaction in foods. Progress in Clinical and Biological Research. 1989-01-01, 304: 301–327. ISSN 0361-7742. PMID 2675033. 
3. Holderbaum, Daniel. Enzymatic Browning, Polyphenol Oxidase Activity, and Polyphenols in Four Apple Cultivars: Dynamics during Fruit Development. HortScience. 2010 [2024-04-04]. （原始内容存档于2021-10-12）. 
4. Macheix, J. J.; Sapis, J. C.; Fleuriet, A. Phenolic compounds and polyphenoloxidase in relation to browning in grapes and wines. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 1991-01-01, 30 (4): 441–486. ISSN 1040-8398. PMID 1910524. doi:10.1080/10408399109527552. 
5. Nicolas, J. J.; Richard-Forget, F. C.; Goupy, P. M.; Amiot, M. J.; Aubert, S. Y. Enzymatic browning reactions in apple and apple products. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 1994-01-01, 34 (2): 109–157. ISSN 1040-8398. PMID 8011143. doi:10.1080/10408399409527653. 
6. He, Quiang. Elucidation of the mechanism of enzymatic browning inhibition by sodium chlorite. Food Chemistry (El Sevier). 2008, 110 (4): 847–51 [2024-04-04]. PMID 26047269. doi:10.1016/j.foodchem.2008.02.070. （原始内容存档于2017-01-12）. 
7. Nirmal, Nilesh Prakash; Benjakul, Soottawat; Ahmad, Mehraj; Arfat, Yasir Ali; Panichayupakaranant, Pharkphoom. Undesirable Enzymatic Browning in Crustaceans: Causative Effects and Its Inhibition by Phenolic Compounds. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2015-01-01, 55 (14): 1992–2003 [2024-04-04]. ISSN 1549-7852. PMID 25584522. S2CID 22348619. doi:10.1080/10408398.2012.755148. （原始内容存档于2020-06-23）. 
8. Tamanna, Nahid. Food Processing and Maillard Reaction Products: Effect on Human Health and Nutrition. International Journal of Food Science. 2015, 2015: 526762. PMC 4745522 . PMID 26904661. doi:10.1155/2015/526762 .