【2017年整理】制麦和啤酒酿造中的氧和氧自由基.docVIP

制麦和啤酒酿造中的氧和氧自由基——综述 2011-07-29 16:04:43???来源：《啤酒科技》??? HYPERLINK /index.php?m=memberc=contenta=publish \t _blank 我要投稿 ???评论： HYPERLINK /show-45-8646-1.html \l comment_iframe#comment_iframe 0 点击：56 制麦和 HYPERLINK \t _blank 啤酒酿造中的氧和氧自由基——综述? 摘要：? ????氧是一种性质相对稳定的分子。在它与其它物质起反应之前必须先转变为其自由基的一种或活化的形态。这种转变可由跃迁金属离子或其它自由基引起。活化也可由酶引起，例如：脂氧化酶（lipoxygenase）。在制麦和酿造氧化作用的来龙去脉中，人们争论着脂氧化酶在制麦时最具活性，而在麦汁制备中氧消耗的主要途径是在糖化时由过氧化酶（peroxidase）催化的多酚物质的氧化和在麦汁煮沸时多酚物质的非酶氧化。氧、氧自由基、氧化作用及相关的保护系统在风味不稳定性的文献中是主要的论述内容。氧和氧自由基与酿造者在有关的其它领域中也有关系，包括酶的钝化：已证明羟基（hydroxyl）能钝化麦芽β-葡聚糖酶。植酸（phytic?acid）能消除金属离子而具有抗氧化作用。? 氧，O2是一不起反应的氧分子。然而它在制麦和酿造中却起非常关键的作用。它在发芽时支持大麦的呼吸作用；在酵母进行麦汁发酵时参予合成酵母繁殖所需的甾醇和不饱和脂肪酸。本文并不涉及这些问题，而是解释为什么对于氧这样一不起反应的物质在其它方面又非常重要所给予的关注。特别是氧在风味不稳定性方面，本文也就一些新的试验观察将在加以论述。? 氧和氧自由基的性质? ????“基态氧”分子（ground?state?oxygen）含有两个对位旋转的不成对电子。氧要和其它分子起作用就必须遇到相反旋转的电子，使基态氧成为单重态氧（singlet?ground?state?oxygen）（36）。? 因此，很明确，氧在能起反应之前，先要通过获取电子“活化”或“敏感化”为一系列具有高能状态的氧（9.36）。（图一）? 图一、氧分子内的结合? 超氧化物（superoxide）? ??? 氧得到一个电子就成为超氧化物自由基。超氧化物具有碱性性质（公式1），同时也具有还原剂性质（公式2）和氧化剂性质（公式3和4）。? ??? 过羟基自由基（Perhydroxyl?radical?HO2-）较超氧化物更具反应性。公式达到平衡的Pka值为4.8，因此在典型的 HYPERLINK \t _blank 啤酒PH值下，更大比例的超氧化物将是质子化的，在在多数醪液中则以非质子化自由基为主。公式4显示超氧化物能直接氧化有机分子，如：儿茶醇（catechol）。? 过氧化物（Peroxide）? ??? 除非超氧化物被其它分子所消耗，任何获得超氧化物的系统都将通过歧化作用（公式5A-5C）产生过氧化氢（hydrogen?peroxide）。? ??? 假如超氧化物是质子化的，歧化作用将显著加速。? ??? 过氧化物含有成对电子（即它不是自由基），它是一种相对较弱的氧化剂，不过仍能通过对主要硫氢基（HS-）的氧化使酶钝化。它的最大影响在于进一步转化羟基（hydroxyl?OH·）。? 羟基? ??? 羟基自由基（OH·）是一种强烈反应的自由基，是由过氧化氢与变价金属离子如：铁或特别是低价铜交互作用产生的（举个例了，公式6）。? ??? 由变价离子的催化作用，从基态氧转化为羟基的顺序如下所示（公式7和8）? ??? 象铜这样的金属离子能够激发产生败坏性氧化物质（7），假设存在一种还原剂（RH2）能够将金属离子重新恢复为低价状态（公式9）（42）。? ?? ?羟基也能通过基态氧的电离化辐射的冲激而产生。? 单重态氧（Singlet?Oxygen）? ??? 电离化辐射也可激发单重态氧的形成。1Σg+态（图1）活能大，很快衰变为1Δg，它本身虽非自由基，但极具反应性。? ??? 羟基和单重态氧都能够从不饱和脂肪酸中吸取一个氢原子，从而诱发自氧化而产生氢过氧化物（hydroperoxide）和最后醛类的形成。这些醛类将导致食品包括啤酒的败坏（图2）（9）。超氧化物和过氧化物本身不能激发自氧化（autoxidation），虽然，Bielski曾设想过羟基能够做到（14）。? ??? 图2：多不饱和脂肪酸（PUFA）的过氧化。过氧基从多不饱和脂肪酸抽取H·，保证了连锁反应的发生，因此中需OH·或O2·的接触作用量。? ??? 单态氧和羟基在其广泛的反应中所起的作用是深远的，这点本文不将深入叙述。这些反应以足够