脈動變色理論研究與試驗分析(定稿)

1、工廠：樂百氏（武漢）食品飲料有限公司 （WH Plant）姓名：余勝龍（Yu Shenglong）職位：質(zhì)量工程師（QA）脈動變色理論研究與試驗分析Theoretical and experimental analysis of Mizone Browning1.1.脈動脈動變色的本質(zhì)變色的本質(zhì)2.2.焦糖化反應簡介焦糖化反應簡介3.3.脈動的成份與變色脈動的成份與變色4 4. .美拉德反應美拉德反應5 5. .抗壞血酸的氧化抗壞血酸的氧化6 6. .多元酚的氧化縮合多元酚的氧化縮合7 7. .試驗分析不同因素對脈動變色的影響試驗分析不同因素對脈動變色的影響目錄Catalog1.1變色的本質(zhì)E

2、ssence of Browning2微觀宏觀電子 軌道躍遷 吸收光能反射吸收光的補光1.2引起變色的物質(zhì)Substance of Browning3變色含有某些金屬離子的溶液絡合物聚合物分子量大電子軌道多更易躍遷更易顯色共同特點：分子量大4褐變（Browning）酶促褐變非酶褐變焦糖化反應美拉德反應抗壞血酸的氧化分解多元酚的氧化縮合1.3導致變色（褐變）的反應Chemical reactions of Browning酶的活性已被高溫鈍化2.1焦糖化反應簡介Intro of Caramelization定義：定義：糖類尤其是單糖在存在的情況下，因糖發(fā)生脫水與降解，會發(fā)生褐變反應，這種反應稱為

3、焦糖化反應，又稱卡拉密爾作用(Caramelization)。影響因素：影響因素：一般而言，焦糖化反應易發(fā)生在高溫、堿性及高糖濃度情況下。在酸性條件下，由于加熱作用使得糖分解形成furfural（糠醛）及HMF，它們會與飲料中的氨基繼續(xù)反應，而參與美拉德反應后階段的縮合反應形成類黑精色素。產(chǎn)物：產(chǎn)物：一類是糖的脫水產(chǎn)物，即焦糖或醬色（caramel)；另一類是裂解產(chǎn)物，即一些揮發(fā)性的醛、酮類物質(zhì)，它們進一步縮合、聚合，最終形成深色物質(zhì)53.1脈動的成份與變色反應Ingredients of Mizone水、香精、冰醋酸、飲料用復合維生素飲料用酸度調(diào)節(jié)劑S15-1MZA（一水檸檬酸）飲料用酸度調(diào)

4、節(jié)劑S16-1MZA（檸檬酸鈉）63.2導致脈動變色的反應Interactive chemical reactions of Browning 抗壞血酸的氧化分解多元酚的氧化縮合美拉德反應784.1美拉德反應Mail-lard Reaction定義定義：由與引起的褐變反應稱為美拉德反應，也稱為羰氨反應（也就是糖類的羰基與氨基化合物的氨基的反應）。葡萄糖、果糖等還原性糖氨基 化合物美拉德反應94.1美拉德反應Mail-lard Reaction不含氨基化合物104.1美拉德反應Mail-lard Reaction不含氨基化合物5.1抗壞血酸簡介Intro of Vitamin C11此結(jié)構(gòu)為二烯

5、醇結(jié)構(gòu)，此處的2個H原子極不穩(wěn)定，易被氧化脫氫，生成脫氫抗壞血酸5.2抗壞血酸的氧化褐變Oxidation of Vitamin C12抗壞血酸氧化的兩種途徑繼續(xù)參與美拉德反應5.3抗壞血酸氧化的影響因素Influencing factors of VC Oxidation13光的影響數(shù)據(jù)引用自維生素C對濕熱和光的穩(wěn)定性的的研究作者：天津醫(yī)科大學 馮淑華 李薇 張彥文6.1多元酚的氧化縮合Oxidation of Polyhydric phenol14茶多酚被氧化變色7.1試驗分析冷道出口溫度對脈動變色的影響Experimental analysis - Cooling temperature

6、1. 試驗目的試驗目的：驗證冷道出口溫度對脈動變色的影響2. 試驗方案試驗方案：采用人工冷卻的方式對灌裝出口產(chǎn)品進行冷卻，將恒溫水浴鍋溫度分別控制在30、32、37、42四個梯度；以及一組不經(jīng)過冷卻的樣品（即冷卻溫度82）。儲存不同的時間后分別檢測其吸光度、溶解氧以及Vc的含量，并觀察其變色情況。3. 試驗結(jié)果試驗結(jié)果：見附表157.2試驗結(jié)果分析-吸光度Experimental analysis - Cooling temperature161(30)2（32）3（37）4（42）5（82）檢查周期檢查周期吸光度吸光度檢查周期檢查周期吸光度吸光度檢查周期檢查周期吸光度吸光度檢查周期檢查周期吸

7、光度吸光度檢查周期檢查周期吸光度吸光度當班0.127 當班0.133 當班0.134當班0.135當班0.2262個月0.5582個月0.5732個月0.5952個月0.6062個月0.6554個月1.0144個月0.9884個月1.0994個月1.1344個月1.0926個月1.2216個月1.216個月1.2926個月1.3436個月1.2970.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 1.600 當班2個月4個月6個月3032374283吸光度（吸光度（Absorbance）7.2試驗結(jié)果分析-溶解氧Experimental analy

8、sis - Cooling temperature171(30)2（32）3（37）4（42）5（82）檢查周期檢查周期溶解氧溶解氧檢查周期檢查周期溶解氧溶解氧檢查周期檢查周期溶解氧溶解氧檢查周期檢查周期溶解氧溶解氧檢查周期檢查周期溶解氧溶解氧當班0.70 當班0.88 當班0.90當班0.68當班0.751個月1個月1個月1個月1個月2個月0.68 2個月0.67 2個月0.602個月0.612個月0.570.400.500.600.700.800.901.00當班2個月3032374283溶解氧（溶解氧（O2）7.2試驗結(jié)果分析-Vc含量Experimental analysis - Co

9、oling temperature181(30)2（32）3（37）4（42）5（82）檢查周期檢查周期VC檢查周期檢查周期VC檢查周期檢查周期VC檢查周期檢查周期VC檢查周期檢查周期VC當班444.84 當班461.85 當班461.84當班461.11當班453.472個月427.41 2個月427.87 2個月425.442個月421.122個月421.94400.00 410.00 420.00 430.00 440.00 450.00 460.00 470.00 當班2個月3032374283Vitamin C7.2試驗結(jié)果分析-變色圖片Experimental analysis -

10、 Cooling temperature1930 32 37 42 8230 32 37 42 8230 32 37 42 8230 32 37 42 8230 3 2 37 42 82不同冷卻溫度下的產(chǎn)品均未變色！8.1試驗分析灌裝回流量對脈動變色的影響Experimental analysis - Quantity of reflux1. 試驗目的試驗目的：驗證灌裝回流量對脈動變色的影響2. 試驗方案試驗方案：采用降低灌裝速度的方式調(diào)整灌裝回流量，分別在13%、20%、30%回流量下生產(chǎn)并取樣，在不同的儲存時間后分別檢測其吸光度、Vc、5-HMF3. 試驗結(jié)果試驗結(jié)果：見附表208.2試驗

11、結(jié)果分析Experimental analysis - Quantity of reflux2113%回流量回流量檢查檢查 周期周期檢測日期檢測日期 吸光度吸光度VC5-HMF顏色顏色當班12月12日 0.048 462.10 0.365 正常4個月4月12日0.208 正常5個月5月12日0.505 正常7個月7月17日1.070 365.141.579 輕微變色8個月8月23日1.388 339.262.185 輕微變色20%回流量回流量檢查檢查 周期周期檢測日期檢測日期 吸光度吸光度VC5-HMF顏色顏色當班12月12日0.044 468.24 0.370 正常4個月4月12日0.201

12、 正常5個月5月12日0.501 正常7個月7月17日1.063 349.461.699 輕微變色8個月8月23日1.389 340.592.189 輕微變色30%回流量回流量檢查周期檢查周期檢測日期檢測日期吸光度吸光度VC5-HMF顏色顏色當班12月12日0.047468.530.351正常4個月4月12日0.208正常5個月5月12日0.506正常7個月7月17日1.089374.431.805輕微變色8個月8月23日1.379339.462.224輕微變色8.2試驗結(jié)果分析Experimental analysis - Quantity of reflux220.0000.2000.40

13、00.6000.8001.0001.2001.4001.600當班4個月5個月7個月8個月13%回流量20%回流量30%回流量吸光度（吸光度（Absorbance）0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 當班 7個月 8個月13%回流量20%回流量30%回流量5-HMF300.00320.00340.00360.00380.00400.00420.00440.00460.00480.00當班 7個月 8個月13%回流量20%回流量30%回流量Vitamin C不同回流量下的產(chǎn)品各參數(shù)變化幾乎完全一致！9.1試驗分析儲存環(huán)境對脈動變色的影響Experimental

14、 analysis - The storage environment1. 試驗目的試驗目的：驗證儲存環(huán)境對脈動變色的影響2. 試驗方案試驗方案：將同一個批號的產(chǎn)品分別儲存于不同的環(huán)境（一批儲存于常溫常濕的室內(nèi)，一批儲存于陽光暴曬的室外），儲存不同的時間后（2個月、3個月、4個月）分別檢測其Vc、5-HMF的含量及吸光度。3. 試驗結(jié)果試驗結(jié)果：見下表23樣品信息儲存環(huán)境存放時間VC(mg/L） 5-HMF(mg/kg） 吸光度（310nm）正常樣 常溫、常濕、室內(nèi)2個月412.332.820 0.735 3個月379.313.325 1.154 4個月351.643.903 1.484 光照

15、樣 室外、高溫、光照2個月279.672.551 0.968 3個月143.354.191 1.226 4個月68.614.305 1.273 9.2試驗結(jié)果分析Experimental analysis - The storage environment242 MonthsIndoorOutdoor3 Months4 MonthsOutdoorOutdoor未變色輕微變色9.3試驗結(jié)果分析Experimental analysis - The storage environment250.6000.7000.8000.9001.0001.1001.2001.3001.4001.5001.60

16、02個月3個月4個月正常樣光照樣吸光度（吸光度（Absorbance）2.0002.5003.0003.5004.0004.5002個月3個月4個月正常樣光照樣5-HMF50.00100.00150.00200.00250.00300.00350.00400.00450.002個月3個月4個月正常樣光照樣Vitamin C從以上圖表可明顯看出：光照產(chǎn)品Vc含量隨時間的降低速率比正常產(chǎn)品快得多，存放2個月時光照產(chǎn)品的Vc含量僅為正常產(chǎn)品的67.8%，存放3個月時僅為37.8%，存放4個月時僅為19.5%；由此可以判定：10.1結(jié)論-變色機制Conclusion1. 多元酚類的氧化縮合多元酚類的氧

17、化縮合：影響程度極輕微。脈動飲料中的蘋果汁和香精中含有極微量的酚類物質(zhì)。2. 美拉德反應美拉德反應：影響程度輕微。受脈動飲料中氨基化合物含量（一般小于0.02mg)的限制。還原性單糖（如葡萄糖和果糖）的分解作用受反應條件（需要較高溫度）限制。3. Vc的氧化（無氧反應階段）的氧化（無氧反應階段）：影響程度較大。Vc含量豐富（600ml產(chǎn)品中約含有300mgVc）。反應條件簡單，無氧分解生成糠醛，聚合后呈色。2610.2結(jié)論-影響因素Conclusion1. 貯存時間貯存時間：影響程度大。反應時間越長，產(chǎn)生的有色的反應物越多，從而脈動變色越來越嚴重。Vc的氧化時刻在發(fā)生，只能抑制，無法從根源上杜

18、絕，只要時間足夠長，脈動一定會變色。2. 后期貯存環(huán)境（溫度及光照量）后期貯存環(huán)境（溫度及光照量）：影響程度大。試驗證明，持續(xù)多光照及高溫的貯存環(huán)境會加速Vc的氧化進程從而加速脈動的變色程度。另外，分析變色投訴樣品，環(huán)境溫度較高的南方變色投訴更多。3. 加工過程的溫度加工過程的溫度：影響程度較小。試驗證明，不同的冷卻溫度及重復加熱時間對脈動變色的影響較小。但仍要注意，過高的溫度（超過臨界溫度）仍會加速美拉德反應的進程從而影響脈動變色。（原因：加工過程的高溫作用時間短。）2710.2結(jié)論-影響因素Conclusion2898.2%1.3%0.4%2012年各投訴地點變色投訴產(chǎn)品數(shù)量分布年各投訴地點變色投訴產(chǎn)品數(shù)量分布廣東山西北京11建議整改措施Corrective measures291. 倉儲環(huán)境改善夏天高溫環(huán)境下，可以考慮在倉庫靠窗的位置安裝遮陽簾等防曬隔熱裝置。安裝數(shù)量適宜的換氣扇11建議