Browning Mechanism and Its Control Technology: Research Progress

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0400

Abstract

Abstract:

The causes, influencing factors and prevention and control technologies of foodstuff browning at home and abroad are summarized. According to different conditions, browning can be divided into enzymatic browning and non-enzymatic browning, while non-enzymatic browning can be further divided into Maillard reaction, caramelization, ascorbic acid oxidative decomposition and polyphenols oxidative dimerization. There are many factors affecting browning. The factors affecting enzymatic browning include substrate type and concentration, enzyme activity, oxygen, temperature and pH, etc. The factors affecting non-enzymatic browning vary with different reactions, among which temperature and pH are the most important factors. Based on the occurrence mechanism and influencing factors of browning, the prevention and control technologies of browning include physical and chemical prevention and control technologies and the combination of both. This paper points out current problems in fruit and vegetable storage and browning prevention and control technology development, such as high energy consumption, high cost and low safety. Moreover, it further suggests that the browning prevention and control technology should be mainly physical one, supplemented by necessary chemical technology treatment, and the focus should be on the excavation of new materials and new inhibitors.

Key words: enzymatic browning, non-enzymatic browning, occurrence mechanism, influencing factors, prevention and control technology

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Figures/Tables 6

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鲜切荸荠	高压二氧化碳处理	2、4 MPa的高压CO₂处理均能抑制褐变	[81]
鲜切荸荠	不同温度处理	4℃低温处理在8 d贮藏期内能保持良好的感官品质	[82]
鲜切马铃薯	高压静电场处理	60 kV/m的高压静电场处理能延缓褐变，显著降低PPO、POD等的活性	[83]
橘瓣干制品	超声波协同护色剂浸渍处理	超声功率400 W结合0.20%的亚硫酸钠溶液具有明显的抗褐变效果	[84]
鲜切莲藕	20%的CO₂气调处理	降低了PPO、PAL和POD等的活性，有效抑制了酶促反应的发生	[85]
干制红枣	漂烫结合护色剂处理	蒸汽漂烫3 min，添加1.0%植酸、0.6%L-半胱氨酸有效改善红枣干制过程中的褐变现象	[86]
鲜切菠萝	气调包装结合抗氧化剂处理	气调结合异抗坏血酸和N-乙酰半胱氨酸可降低切片褐变指数，提高总酚含量	[87]
鲜切莲藕	真空包装	对基因NnPPOA、NnPOD1/2/3的表达有抑制效果，进而延缓褐变	[88]
鲜切苹果	冷等离子体处理	明显观察到切片表面的褐变减少	[89]
百合鳞茎	曲酸-海藻酸钠复合包装膜处理	能够抑制微生物生长，抑制PPO、POD及PAL的活性进而抑制褐变，保持百合鳞茎的品质	[90]
苹果果汁	微波和声热技术处理	800 W、140 s处理可显著抑制苹果汁的酶促褐变	[91]
鲜切马蹄	不同温度的热处理	100℃热处理1 min处理能抑制丙二醛的上升，能抑制PPO、POD和PAL等的活性	[92]
即食冬瓜	伽马辐射处理	2 kGy的伽马辐射能有效抑制PPO和PAL的活性，减少醌类物质的形成，进而抑制褐变	[93]
双孢蘑菇	精油熏蒸处理	肉桂精油熏蒸的效果最佳，能抑制PPO和POD的活性，对保持蘑菇品质具有积极作用	[94]
荔枝酒	大孔吸附树脂处理	LSA-900C大孔树脂在发酵完成后处理能有效缓解荔枝酒的褐变，且对其品质影响较小	[95]
甜瓜	月桂油涂膜处理	抑制鲜切甜瓜的表面褐变，延长货架期	[96]

产品	处理方法	处理结果	参考文献
双孢蘑菇	用等离子体改性技术结合胶原蛋白(COL)的包装材料	等离子体改性技术结合1.0% COL可使货架期从7 d延长至21 d	[80]
鲜切荸荠	高压二氧化碳处理	2、4 MPa的高压CO₂处理均能抑制褐变	[81]
鲜切荸荠	不同温度处理	4℃低温处理在8 d贮藏期内能保持良好的感官品质	[82]
鲜切马铃薯	高压静电场处理	60 kV/m的高压静电场处理能延缓褐变，显著降低PPO、POD等的活性	[83]
橘瓣干制品	超声波协同护色剂浸渍处理	超声功率400 W结合0.20%的亚硫酸钠溶液具有明显的抗褐变效果	[84]
鲜切莲藕	20%的CO₂气调处理	降低了PPO、PAL和POD等的活性，有效抑制了酶促反应的发生	[85]
干制红枣	漂烫结合护色剂处理	蒸汽漂烫3 min，添加1.0%植酸、0.6%L-半胱氨酸有效改善红枣干制过程中的褐变现象	[86]
鲜切菠萝	气调包装结合抗氧化剂处理	气调结合异抗坏血酸和N-乙酰半胱氨酸可降低切片褐变指数，提高总酚含量	[87]
鲜切莲藕	真空包装	对基因NnPPOA、NnPOD1/2/3的表达有抑制效果，进而延缓褐变	[88]
鲜切苹果	冷等离子体处理	明显观察到切片表面的褐变减少	[89]
百合鳞茎	曲酸-海藻酸钠复合包装膜处理	能够抑制微生物生长，抑制PPO、POD及PAL的活性进而抑制褐变，保持百合鳞茎的品质	[90]
苹果果汁	微波和声热技术处理	800 W、140 s处理可显著抑制苹果汁的酶促褐变	[91]
鲜切马蹄	不同温度的热处理	100℃热处理1 min处理能抑制丙二醛的上升，能抑制PPO、POD和PAL等的活性	[92]
即食冬瓜	伽马辐射处理	2 kGy的伽马辐射能有效抑制PPO和PAL的活性，减少醌类物质的形成，进而抑制褐变	[93]
双孢蘑菇	精油熏蒸处理	肉桂精油熏蒸的效果最佳，能抑制PPO和POD的活性，对保持蘑菇品质具有积极作用	[94]
荔枝酒	大孔吸附树脂处理	LSA-900C大孔树脂在发酵完成后处理能有效缓解荔枝酒的褐变，且对其品质影响较小	[95]
甜瓜	月桂油涂膜处理	抑制鲜切甜瓜的表面褐变，延长货架期	[96]

产品	处理方式	结果	参考文献
香菇	1-甲基环丙烯(1-MCP)熏蒸	延缓了香菇菇盖的褐变	[97]
花生芽菜	不同浓度氯化钠、柠檬酸和抗坏血酸浸泡	三者浓度各为0.31%、0.93%和0.57%，联合使用褐变抑制率可达73.13%	[98]
马铃薯	反应体系中加入对香豆酸(pCA)	作为竞争性底物抑制褐变的发生	[99]
鲜切生菜	桑叶多酚提取物处理	0.5%的桑叶多酚处理可有效抑制生菜褐变	[100]
鲜切马铃薯	外源脯氨酸处理	用90 mmol/L的脯氨酸30℃下处理1 h可显著抑制鲜切马铃薯的褐变，提高其抗氧化能力	[101]
鲜切苹果片	低分子量的岩藻聚糖处理	作为一种酪氨酸酶竞争性抑制剂，能显著抑制苹果片的褐变	[102]
鲜榨慈姑汁	复合护色剂处理	配比为抗坏血酸钠0.48%、EDTA-2Na 0.15%、Vc 0.60%、柠檬酸0.60%时，护色效果最佳	[103]
鲜切马铃薯	外源绿原酸处理	10 mg/L的绿原酸处理对不同切割方式下马铃薯的褐变抑制效果最好	[104]
苹果汁	谷胱甘肽处理	0.08%谷胱甘肽抑制多酚氧化酶活性达99.8%，显著抑制了果汁贮藏期的褐变	[105]
鲜切梨	次氯酸钠浸泡处理	对PPO活性和组织表面的褐变具有显著的抑制作用	[106]
开心果	NO熏蒸处理	能够抑制PPO、POD和PAL的活性，保持SOD的活性，抑制褐变的同时保持抗氧化性	[107]
鲜切猕猴桃	复合防褐变剂处理	抗坏血酸2%、柠檬酸1.3%、EDTA 1%和4-羟基间苯二酚0.04%的组合具有最佳的抑制褐变效果	[108]
鲜切马铃薯	NaCl溶液处理	切前用5%的NaCl处理3 h，抑制了切后PPO和POD的活性，可延长货架期3 d	[109]
双孢菇罐头	柠檬酸亚锡二钠(DSC)与其他护色剂联用	与其他护色剂相比，DSC具有更显著的褐变抑制效果；复合护色剂的最佳配比为（质量分数）0.03%DSC、0.02%植酸、0.3%CaCl₂和0.1%柠檬酸	[110]

产品	处理方式	结果	参考文献
香菇	1-甲基环丙烯(1-MCP)熏蒸	延缓了香菇菇盖的褐变	[97]
花生芽菜	不同浓度氯化钠、柠檬酸和抗坏血酸浸泡	三者浓度各为0.31%、0.93%和0.57%，联合使用褐变抑制率可达73.13%	[98]
马铃薯	反应体系中加入对香豆酸(pCA)	作为竞争性底物抑制褐变的发生	[99]
鲜切生菜	桑叶多酚提取物处理	0.5%的桑叶多酚处理可有效抑制生菜褐变	[100]
鲜切马铃薯	外源脯氨酸处理	用90 mmol/L的脯氨酸30℃下处理1 h可显著抑制鲜切马铃薯的褐变，提高其抗氧化能力	[101]
鲜切苹果片	低分子量的岩藻聚糖处理	作为一种酪氨酸酶竞争性抑制剂，能显著抑制苹果片的褐变	[102]
鲜榨慈姑汁	复合护色剂处理	配比为抗坏血酸钠0.48%、EDTA-2Na 0.15%、Vc 0.60%、柠檬酸0.60%时，护色效果最佳	[103]
鲜切马铃薯	外源绿原酸处理	10 mg/L的绿原酸处理对不同切割方式下马铃薯的褐变抑制效果最好	[104]
苹果汁	谷胱甘肽处理	0.08%谷胱甘肽抑制多酚氧化酶活性达99.8%，显著抑制了果汁贮藏期的褐变	[105]
鲜切梨	次氯酸钠浸泡处理	对PPO活性和组织表面的褐变具有显著的抑制作用	[106]
开心果	NO熏蒸处理	能够抑制PPO、POD和PAL的活性，保持SOD的活性，抑制褐变的同时保持抗氧化性	[107]
鲜切猕猴桃	复合防褐变剂处理	抗坏血酸2%、柠檬酸1.3%、EDTA 1%和4-羟基间苯二酚0.04%的组合具有最佳的抑制褐变效果	[108]
鲜切马铃薯	NaCl溶液处理	切前用5%的NaCl处理3 h，抑制了切后PPO和POD的活性，可延长货架期3 d	[109]
双孢菇罐头	柠檬酸亚锡二钠(DSC)与其他护色剂联用	与其他护色剂相比，DSC具有更显著的褐变抑制效果；复合护色剂的最佳配比为（质量分数）0.03%DSC、0.02%植酸、0.3%CaCl₂和0.1%柠檬酸	[110]