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第二章 食用花卉原料学(三)

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维生素B1易溶于水,是最容易被破坏的维生素之一。在中性、碱性条件下极易被氧化,加热及用二氧化硫处理均可破坏其结构,但在酸性条件下相当稳定,在pH为3.5时加热到120℃仍有活性。

维生素B2因为其结构中具有D-核酸而得名核黄素。在食品加工中常因热烫而溶于水中,或暴露于空气中而损失。

维生素C是具有抗坏血酸活性的化合物总称,是己糖衍生物,天然存在的且生物效价最高的是L-抗坏血酸,其化学结构是烯醇式己糖酸内酯。其分子中相邻的烯醇式羟基极易离解,释放出氢离子,因此具有很强的酸性和强还原性,在食品中广泛用作抗氧化剂。

人类饮食中90%的维生素C都是从植物性食物中获取的,而维生素C在加工过程中又很容易损失。维生素C是一种水溶性的维生素,在酸性溶液和糖浓度较大的溶液中稳定,在碱性条件下不稳定,受热易破坏,易氧化,在高温和铜、铁离子存在时更易氧化,加工中必须注意忌用铁器和铜器。维生素C在各种酸中的稳定性为:偏磷酸>多元羧酸>一价饱和脂肪酸、某些芳香族羧酸、无机酸>羧基及氯代乙酸。糖类、盐类、氨基酸、果胶、明胶等物质在溶液中均有保持维生素C稳定的作用。

矿物质

构成生物体的元素已知的有50多种,除去C、H、O、N四种构成水分和有机物质的基础元素以外,其他元素统称为矿物质。花卉中含有的矿物质,如钙、磷、铁、硫、镁、钾、碘、钴、铜等大都是以硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐或者与有机物结合的盐类存在,如蛋白质中含有硫和磷,叶绿素中含有镁等,鲜花中矿物质的含量占干重的1%~15%,平均值约为5%。

酶是由活细胞产生的具有催化活性的一类蛋白质和核酸物质。生物体内的代谢反应,几乎全部是在酶的催化作用下进行的,可以说,没有酶,就没有代谢反应,生命将停止运动。

花卉原料中含有丰富的酶类,它们催化花卉中各种各样的生化代谢反应,与花卉的贮藏加工有着密切的关系,是影响花卉食品品质的重要内在因素。

酶是生物催化剂,它有两个最显著的特点,即酶催化的特异性和高效性。按照酶催化反应的类型,可把酶分为六大类:即氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂解酶、异构酶和连接酶。

既然酶是生物催化剂,那么对环境因子就十分敏感。温度、pH、底物浓度、金属离子都能显著改变酶的活性,使酶活性受到抑制或激活。因此,在花卉原料的贮藏加工中,能够很方便地通过改变这些因素来调节酶的活性,达到提高贮藏加工效果的目的。

在原料的贮藏中,降温是抑制各种酶活性最有效和简单易行的措施,对于大多数酶来说,反应的最适温度为30~40℃,在此温度下,酶活性随着温度降低而降低。所以,花卉原料在贮藏时,保持适当的低温,就能够让与原料衰老有关的酶维持在低活性水平,就能够较长时间地贮藏原料。低温状态一旦解除,各种酶的活力便立即恢复,酶促反应会变得更活跃,花卉原料的新陈代谢速度会比以前更快。所以,原料在整个贮藏过程中,必须保持恒定的低温状态,减少温度波动,在解除低温状态后应立即进行加工处理。

在低温贮藏花卉原料时,如果能配合控制环境中的O2和CO2浓度,降低大气压力等,则能够更好地抑制相关酶的活性而延长贮藏的时间。

花卉食品加工中由酶引起的酶促褐变对产品的质量有很大的影响。在完整的细胞中,多酚氧化酶与底物多酚类是被分开的,不会发生褐变反应,但在加工过程中会破坏细胞结构,此时酶与底物的隔离分布被破坏,多酚类底物在多酚氧化酶的作用下会迅速发生褐变。生产中可通过热烫、熏硫、亚硫酸溶液或抗坏血酸溶液浸泡等措施来钝化或抑制酶活,从而防止褐变。

值得指出的是:钝化不同种类的酶所要求的温度和时间各不相同。如:抗坏血酸氧化酶在100℃、1min或75℃、5min条件下钝化,多酚氧化酶在71~74℃、5min条件下钝化,过氧化氢酶在90~100℃、5min条件下钝化。即使是同种酶在不同原料中的钝化条件也不相同。例如:苹果中过氧化物酶的抗热性小,在80~90℃下加热4~5s就失活,而胡萝卜中的过氧化物酶比较耐热,在145℃至少需要30s才失活。一些蔬菜中的过氧化物酶在高温处理后,大部酶活消失,但还有一小部分酶活没有消失,只是处于抑制状态,当温度降低后,酶活又会恢复,这种现象叫做酶活力的再生。加工中要防止这部分酶使食品变质。

在花卉食品的加工中,除了温度、氧气、抗氧化剂等对酶活力的影响外,介质的pH也是一个不可忽视的重要因素,每种酶都有其作用的最适pH,只有在此pH下,酶活才能得到最大的表现。但酶的最适pH范围很窄,pH若超出此范围,酶活就会大大降低,因此,在花卉食品加工中,可以通过调节介质的pH来控制酶的活性,以达到我们的目的。

在花卉食品加工中大多数情况是要抑制酶的活性,但也有许多方面需要利用和激发酶的活性。例如:花汁生产中,为了提高出汁率,促进汁液澄清,常利用纤维素酶、果胶酶或它们的酶制剂对原料进行处理,可以收到较好的效果。含蛋白质多的花汁容易发生沉淀,可以利用木瓜蛋白酶将蛋白质分解而澄清汁液。

色素

花卉之所以会呈现五彩缤纷的色彩,是因为细胞内含有多种色素。在可食花卉原料中最常见的色素物质是叶绿素、类胡萝卜素、黄酮色素、花青素和酯类化合物。花卉呈现不同的颜色,不仅是花卉美观和品质的标志,而且是影响花卉食品品质和感官质量的重要因素。

按照溶解性质,可将花卉中的色素分为两大类,一类是脂溶性色素,一类是水溶性色素。脂溶性的色素为叶绿素和类胡萝卜素,水溶性色素为一大类广义的类黄酮色素。按照化学结构的不同色素可分为六大类:花青素类色素,例如玫瑰茄红色色素;黄酮类色素,例如红花色素、菊花色素;类胡萝卜素类色素,例如胡萝卜素、番茄红素等;叶绿素类色素,例如叶绿素铜钠盐、血红素等;酯类色素,例如紫胶红色素、紫草色素等;其他类色素,例如甜菜红色素。

1.花青素类色素

花青素是一种在植物体中存在非常广泛的一种色素。许多植物的花具有鲜艳的色彩,就是因为含有花青素类色素。1835年马尔夸特首先从矢车菊中提取出一种蓝色的色素,取名为花青素,到目前为止发现的花青素类色素种类达到130多种。

化学结构:

花青素多以糖苷的形式存在,它的结构多包括两部分,花色苷元和糖。花色苷元结构是2-苯基苯并吡喃,形成黄洋盐,自然界常见的是其氯化物。

与苷元成苷的糖有葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖及木糖,除单糖外还可能有双糖或三糖,例如槐糖、龙胆二糖、芸香糖及龙胆三糖等。成苷的位置大多在3、5、7碳位的羟基上。自然界就是由不同的苷元在不同的位置上与不同的糖构成了各种不同的花青素。此外复杂结构的花青素往往还含有香豆酸、咖啡酸等其他成分。

化学性质:

酸碱度对花青素颜色的影响。

花青素色素颜色受介质pH影响很大,随pH变化而改变,其原因是花青素结构中吡喃杂环上的氧原子为4价,使得其表现出某些碱性性质,而本身所含有的酚羟基同时又具有某些酸的性质,因此在酸、碱作用下,花青素化学结构发生了变化,以花青靛为例如下:

1.黄洋盐阴离子在酸性溶液中显红色

2.脱水碱在中性溶液中显紫罗兰色

3.脱水碱阴离子在碱性溶液中显蓝色

pH的改变,影响了花青素的颜色,因而也影响到了花卉加工产品的质量。

花青素的水解和酶解

花青素色素在酸和酶的作用下,会发生分解。一般在1molHCl、温度100℃、时间0.5~1h条件下,花青素的苷键就会完全水解,生成相应的苷元和糖。但是由于它具有带正电荷的氧原子,所以它比黄酮化合物的葡萄糖苷的水解更困难些。这个性质有利于对它进行有控制地部分水解,在1%HCl,温度70℃下,进行水解,苷键会缓慢分解,如果每30min取样分析一次,就能够看出分解的过程。

花青素受到酶的作用苷键也会分解,酶分解的速度会受到本身结构的影响。例如与鼠李糖形成的苷比葡萄糖苷更易酶解,一般的花青靛-3-葡萄糖酶解时间为1~2h,而乙酰的花青靛-3-葡萄糖,可抑制酶解,酶解时间达48h。

温度对花青素稳定性的影响

花青素对温度也很敏感,长时间的加热会使花青素褪色,主要是由于生成无色的查耳酮式。有人认为花青素分解的最高温度是110℃左右,建议在花青素色素加工中,温度低于60℃。花青素大多不耐热,加工花卉食品时要考虑其产品的耐热性和加工过程中产品颜色的变化。以花青靛为例如下:

花青素的氧化作用

花青素溶液自然地放置在空气中,会发生分解和褪色的情况,而且含量明显下降,这是由于空气中氧气作用的结果。如果通入氧化剂,例如H2O2,则会发生激烈的氧化反应。

花青素的加成与缩合反应

花青素色素能和一些化合物发生加成或缩合反应,生成另一种无色的化合物,使花青素褪色。例如亚硫氢酸盐、糠醛、抗坏血酸等,反应过程如下。

亚硫酸氢根可能加成在2位或4位,反应如下。

无机盐对花青素稳定性的影响

各种无机盐对花青素的稳定性有不同的影响,利用测定花青素溶液在添加各种无机盐后,在最大吸收峰处吸光强度的变化可以看出这个影响的趋势。例如玫瑰茄色素溶液在少量NaCl和CaCl2存在时,最大吸收峰处吸光强度会增加,这是由于NaCl和CaCl2的存在使溶液中Cl-浓度增加,反应向有利于氯化物黄洋盐存在的方向进行。

在花青素溶液中添加AlCl3,也会增加吸光度,但是当添加量继续增加时,吸光度增加量也加大,而最大吸收峰位置向右移动,这是由于B环中羟基上的氧原子的弧电子对进入Al+3的空轨道,羟基上电子密度下降,激发能下降,吸收峰向长波方向移动。

FeCl3能和花青素生成空心结构π络合物,色泽鲜艳的红色溶液转变为浓茶状,原最大吸收峰消失,而失去色素的特点,在加工花卉食品时应予注意。

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