在食品加工与贮存过程中，常发生与酶无关的褐变，称为非酶促褐变，这种褐变常因热加工及较长期的贮存而发生。

非酶促褐变包括美拉德反应、抗坏血酸氧化分解、多元酚氧化缩合反应、焦糖化反应、五色花色素的变色及金属离子引起的褐变等。

比如煮熟的莲藕会变成灰色，高温可促进非酶褐变。金属离子也可促进藕发生变色，主要作用机理是藕中的多酚化合物可与金属离子结合，进而使藕的色泽变成黑褐色。

桔汁储藏实验发现，由于抗坏血酸发生氧化降解导致储藏过程中美拉德反应对其发生非酶褐变作用不显著，同时氨基化合物可促进非酶褐变发生。向果汁中过多添加抗坏血酸会致使褐变程度加重。苹果汁在35℃下储存时，非酶褐变主要与多元酚类化合物有关。香蕉汁在杀菌过程中，颜色变化的主要原因是焦糖化反应。

研究发现在芦荟制品加工和贮存过程中，多酚类物质的浓度是造成非酶褐变的主要原因。

板栗在发生非酶促褐变反应后，类黑精是作为褐变产物生成的。

美拉德反应是广泛存在于食品工业的一种非酶促褐变，是羰基化合物（还原糖类）和氨基化合物（氨基酸和蛋白质）间的反应，经过复杂的历程最终生成棕色甚至是黑色的大分子物质类黑精或称拟黑素，所以又称羰氨反应。

焦糖化反应是糖类尤其是单糖在没有氨基化合物存在的情况下，加热到熔点以上的高温（一般是140-170℃以上）时，因糖发生脱水与降解，会发生褐变反应。

抗坏血酸氧化反应是由于抗坏血酸氧化所致。高温条件下，抗坏血酸氧化生成脱氢抗坏血酸，脱氢抗坏血酸一方面会与氨基酸共同作用按照糖类非酶促褐变的方式转化为褐色的聚合物；另一方面，脱氢抗坏血酸还可以通过自身复杂的降解过程，最终形成褐色物质。