食物的褐變反應可以分為酵素性褐變以及非酵素性褐變
但在這一篇文章主要介紹的是酵素性褐變
大部份的人應該都有一種經驗
就是看過蘋果的果肉變成褐色樣子
(示意圖)
正常的蘋果 放在空氣中一段時間過後的蘋果
正常的蘋果 放在空氣中一段時間過後的蘋果
這個變成褐色的現象我們稱作酵素性褐變
酵素性褐變是食物在儲藏、運輸或加工等等的過程中，因為酵素的關係，使顏色轉變為深褐色的現象
不一定是蘋果才會這樣，只是蘋果變成褐色是我們常見的例子之一
原理說明:
酵素性褐變是酵素加上金屬離子活化後催化基質
再經由一連串的氧化反應，最後產生最終產物---黑色素
我們看到的褐色，其實就是黑色素
這裡先介紹一下幾個酵素性褐變反應中的必須因子
酵素、基質、氧氣還有金屬離子
酵素又稱為酶
最簡單的解釋就是加速反應進行的物質
是具有生物催化功能的蛋白質
基質是會被酶催化的分子
在酵素性褐變中的基質 就是會被酶催化成可以繼續產生黑色素的那個分子
而那個分子通常是酚類化合物
酚的結構是苯環上至少有一個氫被氫氧基所取代
舉幾個在食物中常見的酚類化合物
接下來講到氧氣
會需要氧氣是因為這些參與反應的酶屬於氧化還原酶[註1]
在催化物質時必須要有氧氣的參與
而被催化出的產物會繼續氧化形成黑色素
這裡補充一點 催化某一個物質的酶 名字就會叫做某物質酶
所以催化酚類化合物的酶就叫做酚酶
但是在催化過程中需要氧氣的參與 而最後又會把"酚"氧化
所以這個酶就叫做酚氧化酶
但是為了解說方便，我們還是先稱為酚酶就好
酚酶下面還有細分不同的種類
我們在金屬離子的部分一起介紹
最後介紹金屬離子
金屬離子是做為酵素的輔基(或稱作輔因子)用的
什麼是輔基呢?
有些酶需要與輔基結合才可以成為一個具有催化活性的"全酶"
用我們剛剛說的酚酶來舉例
舉幾個酚酶當作例子
∙酪胺酸酶(tyrosinase)
∙對苯二酚氧化酶(p-diphenol oxidase)
∙多酚氧化酶(polyphenol oxidase；PPO)
∙過氧化酶(peroxidase)
而酪胺酸酶(tyrosinase)、對苯二酚氧化酶(p-diphenoloxidase)、多酚氧化酶(polyphenol oxidase；PPO)是以銅離子作為輔基
過氧化酶(peroxidase)是以鐵離子做為輔基
來統整一下剛剛開頭說的
食物中的酚類化合物 以及與輔基結合後形成全酶的酚酶 暴露在有氧氣的環境之下
我們的酚類化合物會先被酚酶催化成可以繼續氧化形成黑色素的物質
這個物質在繼續氧化形成黑色素
我們來舉個實際的例子
就用蘋果好了
蘋果裡含有酪胺酸
酪胺酸經由酪胺酸酶氧化形成多巴
多巴再經由多酚氧化酶形成多巴醌
多巴醌再氧化成一種無色的分子
這個無色的分子叫做5,6-二羥基-2,3,3a,7a-四氫-1H-吲哚-2-羧酸(5,6-Dihydroxy-2,3,3a,7a-tetrahydro-1H-indole-2-carboxylic acid)
這個無色的分子氧化形成多巴色素
多巴色素再形成5,6-二氫-吲哚
之後氧化成吲哚-5,6-醌
最後再氧化形成黑色素
每個黑色素再互相連接形成一整片的黑色素
這個黑色素就是我們看到的褐色了
以上這就是為什麼蘋果、馬鈴薯等等的食物接觸空氣後會變成褐色的了
至於要怎麼抑制酵素性褐變，就下次再做介紹囉
-
[註1]
在這個世界上有許多種的酵素，通一種酵素可能在不同地方會有不同的名稱
而國際生物化學與分子生物學聯盟制定了一套對酵素分類及命名的系統
一共分為六大類
1.氧化還原酶:催化受質進行氧化或是還原反應
2.轉移酶:催化受質與受質之間進行基團的轉移
3.水解酶:催化受質水解
4.異構酶:催化受質進行解構的改變
5.裂解酶:催化受質移除基團
6.連接酶:催化受質與受質連接成一個物質
[註1]
在這個世界上有許多種的酵素，通一種酵素可能在不同地方會有不同的名稱
而國際生物化學與分子生物學聯盟制定了一套對酵素分類及命名的系統
一共分為六大類
1.氧化還原酶:催化受質進行氧化或是還原反應
2.轉移酶:催化受質與受質之間進行基團的轉移
3.水解酶:催化受質水解
4.異構酶:催化受質進行解構的改變
5.裂解酶:催化受質移除基團
6.連接酶:催化受質與受質連接成一個物質
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==========同場加映小知識==========
食道的起始位置位於呼吸系統和消化系統的交界處
為了避免被吞嚥的物品進入呼吸道
人在吞嚥時舌骨會向上提升
導致一個稱為會厭的軟骨向下蓋住氣管，防止食物掉入氣管內
而位於口中的懸壅垂會向上提升蓋住通往鼻腔的通道，避免食物衝進鼻腔
所以人在吞嚥的時候是完全無法呼吸的