现实常用的抑制酶的活性、控制酶促褐变的方法主要有以下几种:热处理法。酚酶对热很敏感,在高温条件下就会失活,所以烹饪中广泛采用加热处理方法,如焯水、过油来防止褐变。热烫的温度和时间是达到钝化酚酶的关键,过度加热会影响烹饪成品的质量。相反,如果热烫处理不彻底,未能钝化酶,反而会强化酶和底物的接触而促进褐变。一般在70~95℃加热7秒钟,食物中大部分酶就会钝化而失去活性。当然,加热处理也有缺点。果蔬经过加热后,会影响它们原来的风味,所以必须严格控制加热时间,以达到既能制止酶的活性又不影响产品原有风味的目的。微波加热为热力钝化酶活性提供了新的有力手段,可使食物组织内外迅速一致受热,对质构和风味的保持极为有利。
酸处理法。酚酶最适宜的pH值在6~7,pH值低于3时已明显地无活性,所以利用酸处理控制酶促褐变也是广泛使用的方法。常用的有柠檬酸、苹果酸、磷酸及抗坏血酸等。在烹饪中一般使用食醋或使用有机酸较多的物料,如番茄酱、果酱等来调节pH值,以使酚酶的活性下降。
隔绝空气法。最简单的方法是将果蔬浸入水、糖水或盐水中,与空气隔绝来抑制酶促褐变,需要注意的是浸泡时间过长,存在于食物组织中的氧也会引起缓慢的褐变,而且还会造成水溶性营养成分的损失较多。
化学物质处理法。二氧化硫及常用的亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠等都是广泛用于食品工业中的酚酶抑制剂,它们还是还原性漂白剂,对变色有很好的抑制作用,同时还有一定的防腐作用,并可保护维生素C不被氧化。但对色素有漂白作用,对硫胺素有破坏作用,并在浓度较高时,有碍人体健康。
保持组织结构的完整性。对于新鲜果蔬,如不马上食用,应尽量不要损伤其组织,不要让微生物、昆虫等侵蚀,也不要放在高温条件下。冷藏时注意合适的温度,烹饪加工时,尽量缩短其生鲜状态的加工时间,做到即食即做。
(二)非酶褐变
食品在烹饪加工和贮藏过程中发生的与酶无关的褐变反应,称为非酶褐变。如奶粉、脱水蔬菜、肉干、鱼干等在长期贮存中的褐变;果汁在长期贮存和热加工中的褐变;烹饪过程中在强热作用下,食品也会产生褐变等。非酶褐变主要有羰氨反应、焦糖化反应和抗坏血酸氧化反应三种类型。
1.羰氨反应
羰氨反应又称为美拉德(Mailard)反应,因法国化学家L·G·Mailard(美拉德)于1912年首先报道而得名。羰氨反应是指羰基化合物与氨基化合物之间的反应,凡是含有氨基(-NH2)的化合物与含有羰基(CO)的化合物共同存在时就可能发生此类反应。含有氨基的化合物包括蛋白质、多肽、游离氨基酸、胺类等;含有羰基的化合物包括醛类、酮类、单糖和因多糖分解或脂质氧化生成的羰基化合物。几乎所有的食物都含有以上成分,因此都可能发生羰氨反应。
羰氨反应在烹饪中非常常见,它能使食物生色生香,反应结束后形成的黑色素分子结构非常复杂。在食品加工或烹饪过程中,适当的褐变是形成色泽和风味物质的最好方法,如在煎、炸、烘、烤等烹调方法的运用过程中、面点的制作过程中等。但在有些加工过程中,有时要设法防止羰氨反应,以确保食物的新鲜度。
影响羰氨反应的因素很多,糖的种类、温度、浓度、pH值等,都会对其产生影响。
羰氨反应的速度受温度影响较大,温度相差10℃,其反应速度增加3~5倍。同时在室温情况下,氧也能促进反应速度加快,但在80℃以上时氧对反应无促进作用。
水分对羰氨反应也有较大的影响,食物含水量在10%~15%时反应最易发生,在干燥的情况下就难以进行。在水分较大的情况下加热,如炖、煨、煮等方法,由于反应物浓度过低,反映缓慢,颜色不会产生很大变化。
羰氨反应在pH为4~9时才会发生,如果酸度越高,反应速度就会降得越快。如酸泡菜中褐变反应的速度很小,反应进行就很慢。
羰氨反应最终使食品生色,由于不饱和羰基化合物和糖醛类化合物发生氧化、失水缩合及聚合等反应,生成褐色素。含氮化合物的参与,生成黑褐色的含氮色素也称作类黑精,使食品的色泽加深。同时,由于聚合物的产生,食品外表形成一层坚硬的外壳。
此聚合物的化学性质很稳定,能使食品的贮存期延长。羰氨反应的产物随反应物的种类而变,不同的原料发生羰氨反应后产生的香气不同,主要是由于原料中所含的成分不同而形成的。在食品加工过程中,应注意控制加热温度和时间,不要使反应过度,产生大量黑色素,造成食品焦黑、发苦。
2.焦糖化反应
焦糖化反应是糖类在没有氨基酸存在的情况下,受熔点以上高温作用,发生降解、缩合、聚合等反应,生成黑褐色焦糖的反应。糖类经焦糖化反应生成两类物质,一类是糖的脱水产物,称焦糖或糖色;另一类是糖的裂解产物,即一些挥发性的醛、酮类物质。
焦糖化反应多用于深色菜肴的着色,有的是先用蔗糖熬成糖色,再进行调配;有的是将糖色涂于原料表面,经高温(炸、烤等)作用,使菜肴产生诱人的色泽和香味。但如果温度过高或反应时间过长,会使反应过度,生成过多的焦糖而使成品为焦苦味和黑色。
酸对焦糖的形成有一定的促进作用,所以糖醋汁的醋能促进糖色的形成。铁能强化焦糖的色泽,但碱会使焦糖风味变劣。
3.抗坏血酸氧化反应
抗坏血酸很容易在酶的作用下与空气中的氧接触发生氧化反应而使富含抗坏血酸的食物发生褐变。主要发生在果汁中,如柑橘汁、苹果汁、柠檬汁等。常用隔绝空气和加热的方法来防止此类褐变。
抗坏血酸氧化反应的速度与浓度成正比,适当降低成品的浓度可降低反应的速度。
褐变的程度还与溶液的pH值有关。在碱性溶液中,抗坏血酸不稳定,易发生氧化和褐变作用。金属离子如铜、铁、铅、锰等对抗坏血酸褐变有促进作用。
非酶褐变对食品质量会产生较大的影响,非酶褐变可产生相应的风味物质和色素物质,如果控制和利用得好,食品就会有良好的风味与色泽,利用不当或反应过度,就会产生不良气味、滋味和色泽,大大降低食用价值。
非酶褐变还会使食物中的营养物质(如氨基酸和糖类)造成一定的损失。在组成蛋白质的所有氨基酸中,又以赖氨酸的损失为最大。形成的色素聚合物,不易消化,降低了食物中氮原和碳原的利用率。
二、植物呈色物质在烹饪中的变化
(一)蔬菜的色泽变化
植物性原料中,蔬菜(如紫茄子、胡萝卜等)中的花青素受热会发生分解而褪色;水果中的花青素主要存在于果皮和果肉中,它使水果色泽鲜艳,花青素的不稳定性常使水果在加工时失去原有的色泽。
类胡萝卜素常与叶绿素同时存在而不显色,当叶绿素分解消失后,其颜色才显现出来,如未成熟的西红柿呈绿色,在贮存过程中逐渐变红、变黄,就是因为叶绿素分解后显现出来类胡萝卜素的红色、黄色。水果与蔬菜一样,贮存时其中的叶绿素在酶、酸、氧的作用下逐渐变为无色的物质,使水果从绿色变成黄色和红色,这是水果完全成熟的标志。
绿色蔬菜在加热时,由于与叶绿素共存的蛋白质受热凝固,使叶绿素游离于植物体中,处在酸性条件下,加速了叶绿素转变为脱镁叶绿素,从而使绿色蔬菜失去鲜绿色而变成褐色。但如果在碱水中加热,则可使叶绿素保持原有的颜色,这是因为叶绿素受碱作用会分解成水溶性的叶绿酸,仍能保持绿色。
蔬菜在腌制过程中,由于水分渗出,细胞内有机酸浓度升高,使叶绿素转变成脱镁叶绿素,也会失去原来的绿色而呈现褐色。有的瓜菜在腌制时(如腌黄瓜)为了保持脆度而加石灰水,由于叶绿素在碱液中生成叶绿酸钠而使之保持原来的颜色。蔬菜在干制时,类胡萝卜素、花青素损失较大。叶绿素在光照下由于脱镁而使蔬菜呈橄榄色。
(二)水果的色泽变化
水果中含有多种色素,其中以花青素为主,还有叶绿素、类胡萝卜素、单宁等,它们赋予果品鲜艳的色泽。
水果与蔬菜一样,在贮存时其中的叶绿素在酶、酸、氧的作用下,逐渐变为无色,使水果由绿色变成黄色和红色,此种现象叫做水果“变黄”,也是水果成熟的标志。
花青素主要存在于果皮和果肉的细胞中,它使水果色泽鲜艳,可用作菜肴的陪衬。
花青素是不稳定的,常使水果在加工时失去原有的色泽。水果中的单宁是水果切开后酶促褐变的主要因素,褐变的结果是使水果变为褐色。但水果中的类胡萝卜素比较稳定,它能使橘子罐头中的橘子保持原色,可用作菜肴配色。
有的水果罐头、果脯、果酱、果冻常用食用色素,使之成为各种鲜艳的色泽或保持原色。如红、绿樱桃罐头,用于菜肴的点缀。
三、动物呈色物质在烹饪中的变化
(一)畜禽肉的色泽变化
畜、禽肉的色泽主要来自肌红蛋白,约占肉色的70%~90%,其次为血红蛋白,约占10%~20%,其含量的多少、性质的变化直接影响着肉色的变化。肌(血)红蛋白可发生氧合、氧化等反应,在空气中,紫红色的肌(血)红蛋白与氧分子结合,形成氧合肌(血)红蛋白,使肉色呈鲜红色,但若存放时间过长,会被氧气继续氧化形成变肌(血)红蛋白,肉色将转变为褐色;加热时,变肌(血)红蛋白的产生也使肉色变褐。
肉在存放时,在细菌的作用下,肌肉中的含硫蛋白质分解产生H2S,而H2S与肌红蛋白反应,生成硫肌红蛋白,使肉呈现绿色。
多数鱼类的肌肉中主要含肌红蛋白。由于鱼肉中的微血管少,血红蛋白含量少,同时鱼肉中肌红蛋白含量也少,使鱼肉几近白色。但在鱼身靠近椎骨的地方,有一段狭长的暗红色“血合肉”,这部分肉中肌红蛋白含量高,因此其变化与畜、禽肉相似,在冷藏时也可能出现绿色。
(二)水产品的色泽变化
水产动物的外皮和外壳中含有的类胡萝卜素不稳定,易于氧化和转移。水产品中的类胡萝卜素主要是虾黄素、叶黄素和玉米黄素,它们使水产动物呈红色、黄色等鲜艳的色泽。例如红鲤鱼表皮中橙红色很鲜艳,可是加热后由于蛋白质变性,类胡萝卜素游离出来,其脂溶性和对热的不稳定性使鱼失去了红色;生虾、生蟹的外壳中含虾青素,它是由虾黄素和蛋白质结合成的色素蛋白,使生虾蟹壳呈青灰色,当加热时,蛋白质变性,虾黄素被氧化成虾红素而使熟虾、蟹呈红色。菜肴中常利用此特点为热菜和冷菜配色。
类胡萝卜素还可以通过水产组织中的油脂渗透到肌肉的内部,使原来白色的肉变成橙黄色。例如牡蛎水煮罐头在室温下长期存放,牡蛎肝脏中的类胡萝卜素能转移到肌肉中,使原来白色的肉部分变成橙黄色。在细菌的作用下,脂肪被氧化破坏,胡萝卜素游离出来,使鱼色加深。因此,贮存的鱼体色泽的变化也标志着鱼的新鲜程度。
鱼、贝类死后,在贮存时除了会由于羰氨反应而发生褐变,也会由于脂肪氧化产生醛、酮类物质促进鱼肉褐变,降低它们的商品价值。
复习思考题三
1.食品色素如何进行分类?
2.常见的植物色素种类有哪些?
3.叶绿素和类胡萝卜素各有什么性质?
4.红曲色素与其他食用天然色素相比具有哪些特点?
5.四种允许使用的食用合成色素各自允许摄入量及最大使用量分别是多少?
6.酶促褐变的主要机理是什么?
7.控制酶促褐变的方法有哪些?
8.试说明羰氨反应和焦糖化反应。
9.试说明蔬菜在烹饪中的色泽变化。
10.试说明水果在烹饪中的色泽变化。
11.试说明畜禽肉在烹饪中的色泽变化。
12.试说明水产品在烹饪中的色泽变化。