Поджаривание пищи - Food browning

Воспроизвести медиа

Поджарить яблоко Fuji - 32 минуты за 16 секунд (видео)

Браунинг потемнеет ли процесс еды из-за химические реакции что происходит внутри. Процесс потемнения - одна из химических реакций, протекающих в пищевой химии, и представляет собой интересную тему для исследований в области здоровья, питания и пищевых технологий. Хотя есть много разных способов химического изменения пищи с течением времени, поджаривание, в частности, делится на 2 основные категории: ферментативный по сравнению с неферментативными процессами потемнения.

Браунинг имеет много важных последствий для пищевой промышленности, связанных с питанием, технологиями и экономическими затратами.^[1] Исследователи особенно заинтересованы в изучении контроля (ингибирования) потемнения и различных методов, которые можно использовать для максимального увеличения этого ингибирования и, в конечном итоге, продления срока хранения пищевых продуктов.^[2]

Ферментативное потемнение

Пример общей реакции полифенолов под действием полифенолоксидазы (PPO), которая катализирует ферментативное потемнение. Производство хинонов подвергается большему количеству реакций, которые в конечном итоге образуют коричневые пигменты на поверхности пищи.

Ферментативное потемнение - одна из наиболее важных реакций, протекающих с большинством фруктов и овощей, а также с морепродуктами.^[3] Эти процессы влияют на вкус, цвет и ценность таких продуктов.^[3] Как правило, это химическая реакция с участием полифенолоксидаза (PPO), катехолоксидаза, и другие ферменты которые создают меланины и бензохинон из природные фенолы. Ферментативное потемнение (также называемое окислением пищевых продуктов) требует воздействия кислород. Начинается с окисления фенолы к полифенолоксидаза в хиноны,^[4] чье сильное электрофильное состояние вызывает высокую восприимчивость к нуклеофильной атаке со стороны других белков.^[4] Затем эти хиноны полимеризуются в серии реакций, что в конечном итоге приводит к образованию коричневых пигментов (меланоз ) на поверхности продукта.^[5] Скорость ферментативного потемнения отражается количеством активных полифенолоксидаз, присутствующих в пище.^[1] Следовательно, большинство исследований, посвященных методам подавления ферментативного потемнения, сосредоточены на подавлении активности полифенолоксидазы.^[1] Однако не всегда поджаривание продуктов приводит к негативным последствиям.^[1]

Примеры полезного ферментативного потемнения:

• Развитие цвета и аромата в кофе, какао бобы, и чай.^[6]
• Развитие цвета и аромата в сухофрукт Такие как инжир и изюм.

Примеры нежелательного ферментативного потемнения:

• Свежие фрукты и овощи, в том числе яблоки, картофель, бананы и авокадо.
• Полифенолоксидазы являются основной реакцией в формировании меланоза у ракообразных, таких как креветки.^[7]

Контроль ферментативного потемнения

Желательная ферментативная реакция потемнения участвует в процессе превращения винограда в изюм.

Нежелательная ферментативная реакция потемнения приводит к образованию коричневых пятен на кожуре бананов.

Облученный гуава

Контроль ферментативного потемнения всегда был проблемой для пищевой промышленности. Для предотвращения или замедления ферментативного потемнения пищевых продуктов используются различные подходы, каждый из которых нацелен на конкретные этапы химической реакции. Различные типы ферментативного контроля потемнения можно разделить на две большие группы: физические и химические. Обычно используется несколько методов. Использование сульфиты (мощные химические вещества против коричневого цвета) были пересмотрены из-за потенциальных опасностей, которые он вызывает вместе со своей активностью.^[8] Было проведено много исследований относительно точных типов механизмов контроля, которые имеют место при столкновении с ферментативным процессом. Помимо профилактики, борьба с потемнением также включает меры, направленные на восстановление цвета продукта после его потемнения. Например, ионный обмен фильтрация или ультрафильтрация может использоваться в виноделие для удаления коричневого осадка в растворе.^[9]

Физические методы

• Термическая обработка - Обработка пищи теплом, например побледнение или же жарка, денатурирует ферменты и разрушает реагенты, вызывающие потемнение. Бланширование используется, например, в виноделие,^[10] обработка чая, хранение орехи и бекон, готовим овощи к сохранение замораживания.^[11][12][13]

• Холодное лечение − Холодильное оборудование и замораживание являются наиболее распространенными способами хранения пищи, не допуская ее разложения. Активность ферментов потемнения, т.е. скорость реакции, понижается при низких температурах.^[14] Таким образом, охлаждение помогает сохранить первоначальный вид, цвет и аромат свежих овощей и фруктов. Холодильное оборудование также используется при раздаче и переработке фруктов и овощей.

• Удаление кислорода - Наличие кислорода имеет решающее значение для ферментативного потемнения, поэтому удаление кислорода из окружающей среды помогает замедлить реакцию потемнения. Забор воздуха или замена его другими газами (например, N₂ или же CO₂ ) во время хранения, например, в вакуумной упаковке или упаковка в модифицированной атмосфере,^[14] розлив вина или сока,^[15] с использованием непроницаемых пленок или съедобных покрытия погружение в раствор соли или сахара предохраняет пищу от прямого контакта с кислородом.^[16] Непроницаемые пленки из пластика или других материалов предотвращают воздействие кислорода воздуха на продукты и потери влаги. Растет активность в разработке упаковочных материалов, пропитанных антиоксиданты, противомикробный и противогрибковый вещества, такие как бутилированный гидрокситолуол (BHT) и бутилированный гидроксианизол (ВНА), токоферолы, хинокитиол, лизоцим, низин, натамицин, хитозан, и ε-полилизин.^[17][18] Съедобные покрытия могут быть сделаны из полисахариды, белки, липиды, овощ Оболочки, растения или другие натуральные продукты.^[19]

• Облучение − Облучение пищевых продуктов с помощью УФ-С, гамма излучение, рентгеновские лучи и электронные лучи это еще один способ продлить питание срок годности. Ионизирующего излучения подавляет жизнеспособность микроорганизмов, ответственных за порча пищи, задерживает созревание и прорастание консервирования овощей и фруктов.^[16][20]

Химические методы

• Подкисление - Ферменты потемнения, как и другие ферменты, активны в определенном диапазоне pH. Например, PPO показывает оптимальную активность при pH 5-7 и подавляется при pH ниже 3.^[16] Подкисляющие агенты и регуляторы кислотности широко используются как пищевые добавки для поддержания желаемого pH в пищевых продуктах. Подкислители, Такие как лимонная кислота, аскорбиновая кислота, и глутатион, используются как средство против потемнения. Многие из этих агентов также проявляют другие эффекты против потемнения, такие как хелатирующая и антиоксидантная активность.

В возрасте белое вино с коричневым цветом

• Антиоксиданты - Многие антиоксиданты используются в пищевой промышленности в качестве пищевых добавок. Эти соединения вступают в реакцию с кислородом и подавляют начало процесса бровей.^[16] Также они мешают промежуточным продуктам следующих реакций и ингибируют: меланин формирование. Аскорбиновая кислота, N-ацетилцистеин, L-цистеин, 4-гексилрезорцин, эриторбиновая кислота, цистеина гидрохлорид, глутатион являются примерами антиоксидантов, которые были изучены на предмет их свойств против потемнения.

• Хелатирующие агенты - Полифенолоксидаза требует медь в качестве кофактора его функциональности, таким образом, медь-хелатирующие агенты подавляют активность этого фермента. Многие агенты, обладающие хелатирующей активностью, были изучены и использовались в различных областях пищевой промышленности, таких как лимонная кислота, сорбиновая кислота, полифосфаты, хинокитиол, койевая кислота, EDTA, порфирины, поликарбоновые кислоты, разные белки.^[16][18] Некоторые из этих соединений также обладают другими эффектами против потемнения, такими как подкисление или антиоксидант. Хинокитиол используется в материалах для покрытий для упаковка для еды.

Другие методы

• Натуральные агенты - Различные натуральные продукты и их экстракты, такие как лук, ананас, лимон, и белое вино, как известно, подавляют или замедляют потемнение некоторых продуктов.^[16] Лук и его экстракт проявляют сильные противодействующие потемнению, ингибируя активность PPO. Доказано, что ананасовый сок обладает эффектом против потемнения яблок и бананов. Лимонный сок используется в тесте, чтобы сделать выпечка изделия выглядят ярче. Этот эффект, возможно, объясняется свойствами против потемнения. лимонный и аскорбиновая кислота в лимонном соке.

• Генетическая модификация − Арктические яблоки были генетически модифицированы, чтобы заставить замолчать выражение из PPO, тем самым замедляя эффект потемнения и улучшая вкусовые качества яблок.^[21][22]

Неферментативное потемнение

Корка бриошь хлеб, который имеет золотисто-коричневый цвет из-за реакции Майяра

Второй тип потемнения, неферментативное потемнение, - это процесс, который также вызывает коричневую пигментацию в пищевых продуктах, но без активности ферментов. Двумя основными формами неферментативного потемнения являются: карамелизация и Реакция Майяра. Оба варианта различаются по скорости реакции в зависимости от активность воды (в пищевой химии стандартное состояние активности воды чаще всего определяется как парциальное давление пара чистой воды при той же температуре).

Карамелизация это процесс, включающий пиролиз из сахар. Он широко используется в кулинарии для получения желаемого орехового вкуса и коричневого цвета. По мере того как процесс происходит, летучий выделяются химические вещества, производящие характерные карамель вкус.

Пример карамелизации столового сахара (сахарозы) до коричневого орехового ароматизатора (фуран и мальтол)

Обзор механизма неферментативной реакции Майяра в пищевых продуктах. Основание Шиффа теряет молекулу CO2 и добавляется к воде. Обратите внимание на взаимодействие между аминогруппой аминокислоты (здесь аспарагин) и карбонильным углеродом сахара (глюкозы). Конечный продукт акриламид. Для получения дополнительной информации посетите Реакция Майяра.

Другая неферментативная реакция - это Реакция Майяра. Эта реакция отвечает за появление аромата при приготовлении пищи. Примеры продуктов, которые подвергаются реакции Майяра, включают хлеб, стейки и картофель. Это химическая реакция, которая происходит между аминовая группа бесплатного аминокислота и карбонильная группа из снижения сахара,^[1] обычно с добавлением тепла. Сахар взаимодействует с аминокислотой, создавая различные запахи и вкусы. Реакция Майяра является основой для производства искусственных ароматизаторов для пищевых продуктов, подвергшихся обработке, в ароматизирующей промышленности.^[23] поскольку тип используемой аминокислоты определяет конечный вкус.

Меланоидины представляют собой коричневые гетерогенные полимеры с высоким молекулярным весом, которые образуются, когда сахара и аминокислоты соединяются в результате реакции Майяра при высоких температурах и низкой активности воды. Меланоидины обычно присутствуют в продуктах питания, которые подверглись некоторой форме неферментативного потемнения, таких как ячменный солод (Венский и Мюнхенский), корка хлеба, хлебобулочные изделия и кофе. Они также присутствуют в сточных водах сахарных заводов, поэтому их необходимо очищать, чтобы избежать загрязнения в местах оттока с этих заводов.

Подрумянивание винограда при виноделии

Как и большинство фруктов, виноград различается по количеству содержащихся в нем фенольных соединений. Эта характеристика используется как параметр при оценке качества вина.^[4] Общий процесс виноделия инициируется ферментативным окислением фенольных соединений полифенолоксидазами.^[4] Контакт между фенольными соединениями в вакуоль виноградной клетки и полифенолоксидаза фермент (находится в цитоплазме) запускает окисление винограда. Таким образом, первоначальное потемнение винограда происходит в результате «модификации компартментализации» ячеек винограда.^[4]

Последствия для пищевой промышленности и технологий

Ферментативное потемнение влияет на цвет, вкус и пищевую ценность пищевых продуктов, вызывая огромные экономические потери, если они не продаются потребителям вовремя.^[1] По оценкам, более 50% продукции теряется в результате ферментативного потемнения.^[2] Увеличение населения и, как следствие, истощение наших природных ресурсов побудили многих биохимиков и пищевые инженеры равно как и найти новые и улучшенные методы для более длительного хранения пищевых продуктов, используя методы подавления реакции потемнения и эффективного увеличения срока хранения пищевых продуктов. Лучшее понимание ферментативных механизмов потемнения, в частности, понимание свойств ферментов и субстратов, участвующих в реакции, может помочь технологам в области пищевых продуктов контролировать определенные стадии механизма и препятствовать потемнению.

Яблоки - это фрукты, которые обычно изучаются исследователями из-за их высокого содержания фенолов, что делает их очень восприимчивыми к ферментативному потемнению.^[3] В соответствии с другими выводами, касающимися яблок и активности потемнения, была обнаружена корреляция между высоким содержанием фенола и ферментативной активностью яблок.^[3] Это дает надежду пищевой промышленности в стремлении генетически модифицировать пищевые продукты для снижения активности полифенолоксидазы и, таким образом, уменьшения потемнения. Примером таких достижений в пищевой инженерии является производство Арктические яблоки. Эти яблоки, разработанные Okanagan Specialty Fruits Inc, являются результатом сплайсинг генов, метод, который позволил снизить уровень полифенолоксидазы.

Еще один вопрос, который внимательно изучается, - это потемнение морепродуктов.^[7] Морепродукты, в частности креветки, являются деликатесом, потребляемым людьми во всем мире. Поджаривание креветок, которое на самом деле называют меланоз, вызывает серьезную озабоченность у поставщиков пищевых продуктов и потребителей. Меланоз в основном возникает при патологоанатомическом вскрытии и хранении в холодильнике.^[7] Недавние исследования показали, что растительный экстракт действует как ингибитор полифенолоксидазы антимелатонина и выполняет ту же функцию, что и сульфиты, но без риска для здоровья.^[7]

Смотрите также

• Поджаривание (частичное приготовление)
• Разложение
• Соус
• Активность воды

Рекомендации

1. Корсо-Мартинес, Марта; Корсо, Ньевес; Вилламиэль, мар; дель Кастильо, М. Долорес (01.01.2012). Доктор философии, Бенджамин К. Симпсон (редактор). Пищевая биохимия и пищевая промышленность. Вили-Блэквелл. С. 56–83. Дои:10.1002 / 9781118308035.ch4. ISBN  9781118308035.
2. Kaanane, A .; Лабуза, Т. П. (1989-01-01). «Реакция Майяра в пищевых продуктах». Прогресс в клинических и биологических исследованиях. 304: 301–327. ISSN  0361-7742. PMID  2675033.
3. Холдербаум, Даниэль (2010). «Ферментативное потемнение, активность полифенолоксидазы и полифенолы в четырех сортах яблони: динамика во время развития плодов». HortScience.
4. Macheix, J. J .; Sapis, J.C .; Флерие, А. (1991-01-01). «Фенольные соединения и полифенолоксидаза в отношении потемнения винограда и вин». Критические обзоры в области пищевой науки и питания. 30 (4): 441–486. Дои:10.1080/10408399109527552. ISSN  1040-8398. PMID  1910524.
5. Nicolas, J. J .; Richard-Forget, F.C .; Goupy, P. M .; Amiot, M. J .; Обер, С. Ю. (1994-01-01). «Ферментативные реакции потемнения в яблочных и яблочных продуктах». Критические обзоры в области пищевой науки и питания. 34 (2): 109–157. Дои:10.1080/10408399409527653. ISSN  1040-8398. PMID  8011143.
6. Он, Цзян (2008). «Выяснение механизма ферментативного ингибирования потемнения хлоритом натрия». Пищевая химия. Эль-Севьер. 110 (4): 847–51. Дои:10.1016 / j.foodchem.2008.02.070. PMID  26047269.
7. Нирмал, Нилеш Пракаш; Бенджакул, Соттават; Ахмад, Мехрадж; Арфат Ясир Али; Паничайупакаранант, Pharkphoom (01.01.2015). «Нежелательное ферментативное потемнение у ракообразных: причинные эффекты и его ингибирование фенольными соединениями». Критические обзоры в области пищевой науки и питания. 55 (14): 1992–2003. Дои:10.1080/10408398.2012.755148. ISSN  1549-7852. PMID  25584522. S2CID  22348619.
8. Тейлор, Стив Л .; Higley, Nancy A .; Буш, Роберт К. (1986). «Сульфиты в пищевых продуктах: использование, аналитические методы, остатки, судьба, оценка воздействия, метаболизм, токсичность и гиперчувствительность». Достижения в исследованиях пищевых продуктов. 30: 1–76. Дои:10.1016 / с0065-2628 (08) 60347-х.
9. Macheix, J. J .; Sapis, J.C .; Флерие, А. (1991-01-01). «Фенольные соединения и полифенолоксидаза в отношении потемнения винограда и вин». Критические обзоры в области пищевой науки и питания. 30 (4): 441–486. Дои:10.1080/10408399109527552. ISSN  1040-8398. PMID  1910524.
10. Маше, Жан-Жак; Сапис, Жан-Клод; Флериет, Энни; Ли, К. Ю. (январь 1991 г.). «Фенольные соединения и полифенолоксидаза в отношении потемнения винограда и вин». Критические обзоры в области пищевой науки и питания. 30 (4): 441–486. Дои:10.1080/10408399109527552.
11. Сяо, Хун-Вэй; Пан, Чжунли; Дэн Ли-Чжэнь; Эль-Машад, Хамед М .; Ян, Сюй-Хай; Mujumdar, Arun S .; Гао, Чжэнь-Цзян; Чжан, Цянь (июнь 2017 г.). «Последние разработки и тенденции в области термического бланширования - всесторонний обзор». Обработка информации в сельском хозяйстве. 4 (2): 101–127. Дои:10.1016 / j.inpa.2017.02.001.
12. Гранди, Мириам Мари-Луиза; Лэпсли, Карен; Эллис, Питер Рори (2016). «Обзор влияния обработки на биодоступность питательных веществ и усвоение миндаля». Международный журнал пищевой науки и технологий. 51 (9): 1937–1946. Дои:10.1111 / ijfs.13192.
13. "Национальный центр консервирования домашних продуктов | Как мне? Заморозить". nchfp.uga.edu.
14. Он, Цян; Ло, Ягуан (1 декабря 2007 г.). «Ферментативное потемнение и борьба с ним в свежесрезанных продуктах». Обзор Stewart Postharvest. 3 (6): 1–7. Дои:10.2212 / spr.2007.6.3.
15. Мартинес, М. Виктория; Уитакер, Джон Р. (1 июня 1995 г.). «Биохимия и контроль ферментативного потемнения». Тенденции в пищевой науке и технологиях. 6 (6): 195–200. Дои:10.1016 / S0924-2244 (00) 89054-8.
16. Мун, Кён Ми; Квон, Ын-Бин; Ли, Бонги; Ким, Чун Ён (15 июня 2020 г.). «Последние тенденции в борьбе с ферментативным потемнением фруктов и овощей». Молекулы. 25 (12): 2754. Дои:10.3390 / молекул 25122754.
17. Йылдырым, Сельчук; Рёкер, Беттина; Петтерсен, Марит Квалвог; Нильсен-Найгаард, Джули; Айхан, Зехра; Руткайте, Рамуне; Радусин, Таня; Суминская, Патрица; Маркос, Бегоня; Кома, Вероник (январь 2018 г.). «Применение активной упаковки для пищевых продуктов: Применение активной упаковки для пищевых продуктов…». Комплексные обзоры в области пищевой науки и безопасности пищевых продуктов. 17 (1): 165–199. Дои:10.1111/1541-4337.12322.
18. Л. Броуди, Аарон; Струпинский, Э. П .; Клайн, Лаури Р. (2001). Активная упаковка для пищевых продуктов (1-е изд.). CRC Press. ISBN  9780367397289.
19. Юсуф, Башарат; Кадри, Овайс Шафик; Шривастава, Абхая Кумар (март 2018 г.). «Последние разработки в области продления срока хранения свежесрезанных фруктов и овощей за счет применения различных пищевых покрытий: обзор». LWT. 89: 198–209. Дои:10.1016 / j.lwt.2017.10.051.
20. «Подавление и контроль браунинга». Производство фруктов: 183–215. 2006. Дои:10.1007/978-0-387-30616-2_8.
21. «Глушитель PPO». Okanagan Specialty Fruits, Inc. 2019. Получено 14 ноября 2019.
22. «Соединенные Штаты: арктическое яблоко без поджаривания ГМ расширяется в сфере общественного питания». Портал свежих фруктов. 13 августа 2019 г.. Получено 14 ноября 2019.
23. Таманна, Нахид (2015). «Пищевая промышленность и продукты реакции Майяра: влияние на здоровье и питание человека». Международный журнал пищевой науки. 2015: 526762. Дои:10.1155/2015/526762. ЧВК  4745522. PMID  26904661.