食品添加剂 香精香料 增香剂教材PPT课件

Chapter4调味剂香精香料增香剂 1 教学要求 1掌握三类物质的概念及使用方法2掌握增香机理3了解它们的使用方法及发展趋势 2 第一节 概述 一食品的味 风味和分类食品的味是指人体对食品的成分在口腔内的刺激而产生的感觉和反应 即通常所说的口味 食品的风味是指食物在入口之后 人的味觉器官 嗅觉器官和触觉神经等对其的综合感觉 风味是食品的性质和特色 而口味则是对这一特性的感觉和反应 3 一 食品味的特征 人的口腔对食品味的感觉 受视觉 嗅觉 听觉 触觉的影响 其中嗅觉对味觉的影响更直接 更大 人对食品的味觉感觉与气味密切相关 因而有食品风味一说 4 食品气味因感觉器官的不同而分为香气和香味 香气 aroma 是用鼻子嗅到的 香味 taste 则指在口内咀嚼时所感受到的 在一些特殊场合 风味一词有时特指咀嚼时感到的气味 为的是区别于鼻腔直接感受到的香气 触觉对味觉的作用也非同一般 它包括食物的温度 软硬度 粘性 弹性及舌感等 这种感觉对食品风味的影响是重要的 5 二 食品味的分类 1食品味以感官刺激的分类由于食品引起人体器官反应的因素是不同的 可以将其分为以下几类 物理性刺激 包括温感 舌感 甚至听觉的感受 也将这种感觉称为物理味 化学刺激 如甜味 酸味 咸味 苦味等物质刺激味觉神经 也称为化学味 心理味觉 包括视觉的感受 色泽 形状和光泽等 日本人称为心理味 6 食品味的感官刺激分类和特点 7 由于甜味 酸味 咸味 苦味等化学刺激是最基本的 也更明显 所以狭义的认为食品风味就是指这些风味 而广义的说 食品的味应包括物理味和化学味 但是都主要指口腔和鼻腔对食品的感受 8 2食品味以成分分类人们根据食品中的化学成分引起感觉器官的反应特点对食品味进行分类 通常将其分为甜 酸 苦 咸等4种基本味 中国和日本认为还有鲜味 而在欧美又加进金属味和碱味 在印度又增加涩味 辣味 淡味和不正常味 9 但目前认为 辣味是辣味成分刺激口腔黏膜 鼻腔黏膜 皮肤和三叉神经而引起的疼痛感觉 涩味则是触觉神经对口腔蛋白受到刺激后发生的凝固产生的收敛感的反应 与甜 酸 咸 苦等不同 不应将起列为基本味 德国人海宁依据用红蓝黄3种基本色可以调出任意色调的原理 提出用甜酸咸苦4种基本味可构成一切其他滋味 10 食品味以成分分类方法 11 三 隐昧 模糊味和厚昧的概念日本调味界提出了隐味包括 调味原料的某种味对食品整体风味的影响 食品本身品质对风味的影响 与人的主观概念和周围环境有关 12 因此 隐味也是指一种味感 是在主味占主导地位时刚刚可以被感觉到的 起烘托作用的味感 特点是似无似有 模糊不清 不认真体会往往会将其忽略 故称之为隐味 鱼酱油 动植物浸出液和香辣粉等被日本调味业认为是常用的隐味原料 13 我国不存在与隐味一词 宋刚先生根据隐味的特点称其为模糊味 并认为隐味就是我国烹调界常说的提味 在我国提味是指使用极少量某种辅料却使整体风味变强和突出 更多的是表示实现这一目的的操作和技术 并不是指味感 14 厚味是指使风味在口味和香气上有更大的厚度和宽度 日本厚味调味品都是以大豆为原料 通过水解大豆蛋白得到相对分子量为1000一5000的多肽 并干燥成粉末 再与一般加热方法制取的猪 牛 鸡等动物浸取物粉末 其中富含美拉德反应生成的吡嗪等肉味香气成分 混合 适当加入食盐 糖类 核甘酸 味精 甘氨酸 DL 丙氨酸和酵母粉等 利用大量肽和吡嗪等成分赋予食品厚味 功能特点是可以使较短时间的烹调具有长时间烹调的风味效果 15 二味的定量评价 常用的有以下数值 一 阈值 CT 是指可以感受到的特定味的最小浓度 16 各种物质的阈值 17 不同的测定方法获得的阈值不同 采用由品评小组品尝一系列以极小差别递增浓度水溶液而确定的阈值称为绝对阈值或感觉阈值 这是一种从无到有刺激的感觉 将一给定刺激量增加到显著刺激时所需的最小值 就是差别阈值 而当在某一浓度在增加也不能增加刺激强度时则是最终阈值 可见绝对阈值最小 最终阈值最大 若没有特殊说明 则是指绝对阈值 18 阈值的测定仍然依靠人的味觉 这就不可能不产生差异 阈值中最常用的是辨别阈 DL 辨别阈是指能感觉到某呈味物质的浓度变化的最小变化值 即能区别出的刺激差异 也称为差阈或最小可知差异 JND 19 不同浓度的呈味物质 其辨别阈不同 一般当一种呈味物质为较高浓度时 能辨别的最小浓度变化量增大 即辨别阈有变大的现象 所以一般浓度越高或刺激RO越强 辨别阈 R也越大 Weber提出 能辨别的刺激增值 R与其刺激量成正比 因此为避免刺激量 R增加的影响 用 R RO表示辨别阈 称为Weber比或相对辨别阈 20 二 等价浓度 PSE 指对共同属性达到相同感觉时的浓度称为PSE 又称为主观等价值 甜度的测定称取蔗糖2g 加水100ml 制成2 的蔗糖溶液 另取甜菊糖甙 2 n g 加水100ml溶解 对比品尝两种溶液 当甜菊糖甙溶液与2 蔗糖溶液甜度相当时 n值即甜菊糖甙为蔗糖甜度的倍数 21 三影响味的因素 一 食品味之间的各种作用1对比作用 是指一个味感显出比另一个的刺激强 两个同时的味感称同时对比 在已有的味感之上再感受新的一个称继时对比 如加入一定量的食盐使味精的鲜味增强 在15 的砂糖溶液在中添加0 001 奎宁 所感到的甜味比不加奎宁时的甜味强 22 味的对比现象 23 2变调作用 两种味感的相互影响会使味感改变 特别是先摄入的味给后摄入的味造成质的变化 又称为阻碍作用 如在吃了很咸的事物后 马上喝普通的水会感受到甜 喝了涩感很强的硫酸镁溶液后在喝普通的水 也同样会有甜感 24 3相乘作用 因另一种呈味物质的存在使味感显著增强的作用 也称为协调作用 5 肌甘酸和5 鸟甘酸等动物性鲜味剂 与谷氨酸并用使鲜味明显加强 如在1 食盐溶液中分别添加0 02 谷氨酸钠和0 02 肌甘酸钠 两者只有咸味而无鲜味 但是将其混合在一起就有强烈的鲜味 麦芽酚对甜味的增强效果 25 4消杀作用 因一个味的存在而使另一味明显减弱的现象 如热带植物匙羹藤所含的匙羹藤素可以抑制苦味和甜味 而对酸味和咸味没有消杀作用 26 二 味觉与温度4种基本味的味感因温度而异 苦味在40 显示最高 甜味在30 40 味感最高 咸味15 为最高 27 烹调调味时也要掌握食品的饮食温度 以期达到最佳的效果 咖啡 各种靓汤 牛奶 各色粥食 热面条等热食液体食物 在热时不能一口吃完 全部吃完需要有一段时间 品温逐渐降低的影响大 28 食品的最适温度 29 一般来说 咖啡应在65 以上饮用 品温在58 以下就不好喝了 供应温热的食品时 品温应略高 以留有适当的余地 若冲咖啡的温度在80 左右 加上砂糖和牛奶后会下降到72 以后自然下降的速度约为l min左右 30 液体食品的饮用特点 31 除环境因素外 液体食品的品温下降速度与品质和容器有关 浓度高 黏度大 含油脂或淀粉高的温度下降得慢 容器的影响在于容器的容积和是否带盖 一般加盖不加盖l0min后有9 的差别 32 冷食食品中 冷水在15 左右最好 爽快感也强 加冰的咖啡约6 应在2 3min内喝完 既适温又适口 冰淇淋一般适温为 6 冰淇淋从冷藏箱取出后 品温逐渐上升 表面迅速变软 因此冰淇淋最好在3min内吃完 33 气温与啤酒的最适品温 德国啤酒商早就发现了啤酒销量与天气的关系 并不是天气越热销量越高 34 三 味觉与溶解度和浓度呈味物质的浓度不同则味感不同 只有适合的浓度才有愉快的味感 溶解快的味感产生的就快 除了以上影响味的因素外 年龄对味道也有很大的影响 35 四味的产生与机理 一 味的产生 味是由有味成分刺激味蕾 在经过味觉神经达到大脑的味觉中枢 经过大脑分析而产生 味细胞膜表面的蛋白质 脂质 糖类 无机离子 分别接受不同的味感物质 蛋白质是甜味受体 脂质是酸味 咸味受体 有人认为苦味物质可能与蛋白质有关 味道的感受有快慢和是否敏感之分 其中咸味的感觉最快而苦味最慢 但人们对苦味的敏感性要大 36 37 二 味觉机理学说关于味觉和嗅觉机理的研究尚处于探索阶段 当前已有定味基和助味基理论 生物酶理论 物理吸附理论 化学反应理论等 38 现在普遍接受的机理是 呈味物质分别以质子键 盐键 氢键和范德华力形成4类不同化学键结构 对应酸咸甜苦4种基本味 在味细胞膜表层 呈味物质与味受体发生一种可逆的结合反应过程 刺激物与受体彼此诱导相互适应 通过改变彼此构象实现相互匹配锲合 进而产生适当的键合作用 形成高能量的激发态 此激发态是亚稳态 有释放能量的趋势 从而产生特殊的味感信号 39 不同的呈味物质的激发态不同 产生的刺激信号也不同 就甜味而言 由于甜味受体是由按一定顺序排列的氨基酸组成的蛋白质 如刺激物极性基的排列次序与受体的极性不能互补 则受到排斥 就不可能有甜感 40 在20世纪80年代初期 中国学者曾广植在总结前人研究成果的基础上 提出了味细胞膜的板块振动模型 认为构型相同或互补的脂质和蛋白质按结构匹配结为板块 味感始于呈味物质与味受体的结合 引起受体构象改变 产生量子交换 受体所处板块的振动受到激发 跃迁到某特殊频率的振动 而后通过其他相似板块的共振传导 成为神经所能接受的信息 按此理论 不同结构的呈味物质之所以会产生相同的味感 在于他们能产生相同的振动频率 41 曾广植计算出 在食物入口的温度范围内 食盐咸味的初始反应的振动频率为213S 1 甜味剂约在230S 1 苦味剂低于200S 1 而酸味剂则超过230S 1 此学说对于一些味感现象作出了满意的解释 42 1镁和钙离子产生苦味 是它们在溶液中水合程度远高于钠离子 从而破坏了味细胞膜上蛋白质 脂质间的相互作用 2神秘果能使酸变甜和朝鲜蓟使水变甜 则是因为它们不能全部进入甜味受体 但能使味细胞膜发生局部相变而处于激发态 酸和水的作用只是触发味受体改变构象和启动低频信息 一些呈味物质产生后味 是因为它们能进入并激发多种味受体的原因 43 3味盲是一种先天性变异 甜味味盲的甜味受体是封闭的 甜味剂只能通过激发其他受体而产生味感 少数几种苦味剂难于打开苦味受体上的金属离子桥键 所以苦味盲感受不到苦味 44 第二节调味剂 condiment 一般的食品中的各种风味都是一定物质的信号 和一定的生理过程相联系 甜味是补充热量的反映 酸味是新陈代谢加速的反映 咸味是帮助 保护体液平衡的反映 苦味是有害物质的反映 鲜味是蛋白营养源的反映 45 调味剂的作用 改善食品的感官性质 使食品更加美味可口 促进消化液的分泌增进食欲 有一定的营养价值 46 一酸味剂 以赋予食品酸味为主要目的添加剂 作用 1酸味剂能给以爽快的刺激 增进食欲 2一般都具有一定的防腐效果 3有助于溶解纤维素及钙 磷等物质 4可以帮助消化 增强营养素的吸收 具有一定的杀菌解毒的功效 47 一 酸味与酸味剂分子结构的关系 酸味是味蕾受到H 刺激的一种感觉 一般地 具有酸味的食品添加剂在溶液中都能解离出H 无机酸的阈值在pH3 4 3 5 有机酸在pH3 7 4 9 酸味感的时间长短并不与pH成正比 解离速度慢的酸味维持时间久 48 几种常用酸味剂在相同pH下酸味强度的差异 乙酸 甲酸 乳酸 草酸 盐酸 如在相同浓度下把柠檬酸的酸味强度定为100 则酒石酸的比较强度为120 130 磷酸为200 230 延胡索酸为263 L 抗坏血酸为50 49 二 酸味产生的机制 1酸味强度的评价方法A品尝法 以主观等价值来表示 指感受到相同酸味时该酸味剂的浓度 一般地 PSE越小 表示酸味剂在相同条件下酸性越强 B测定腮腺分泌唾液的平均速度 常以每一腮腺在10min内流出唾液的毫升数来表示 流量越大表示其酸性越强 50 2影响酸味的主要因素 AH 浓度 一般地 在相同条件下H 浓度大的酸味剂的酸味也强 但两者之间没有函数关系 如酸味强度接近的苹果酸和醋酸溶液相比 醋酸的H 浓度要低得多 B总酸度和缓冲作用 通常情况下 pH相同而总酸度较大的酸味剂溶液 其酸味也强 51 C酸根负离子的性质 酸味剂的负离子对酸味强度和酸感品质都有很大的影响 在pH相同或相近的情况下 有机酸均比无机酸的酸味强度大 对于有机酸 若按唾液流速法评价 在其H 浓度相同时 一元酸的酸味强度随着烃链的增加而减小 与品尝法结果不一致 按品尝法顺序为丁酸 丙酸 乙酸 甲酸 更长链的则对酸味产生抑制 52 在负离子的结构上增加了疏水性的不饱和键 酸味比相同碳数的羧酸增加 若在负离子结构上增加了亲水的 OH 其酸性比相应的羧酸减弱 D其他物质 在酸味溶液中加入糖或食盐时 都会降低其酸味 53 3酸味产生的模式 普遍认为 H 是酸味剂的定味基 负离子是助味基 定味基H 在受体的磷脂头部相互发生交换反应 从而引起酸味感 在pH相同时有机酸的酸味感之所以大于无机酸 是由于有机酸的助味基在磷脂受体表面有较强的吸附性 能减少膜表面正电荷密度 也就减少了对H 的排斥力 54 55 二元酸的酸味随着碳链增加而增强 主要是由于其负离子能形成吸附于脂膜的内氢环状螯合物或金属螯合物 减少了膜表面的正电荷密度 若在负离子结构上增加 COOH或 OH等亲水性基团 将减弱负离子的亲脂性 使酸味减弱 56 另外品尝法和测定唾液流速法得出的酸强度次序并不完全一致 表明这两种反应出自不同部位的刺激 曾广植认为酸味受体有可能不是在磷脂的头部 而是在磷脂烃链的双键上 因为双键质子化合形成的络合物有较强的静电斥力 才能引起局部脂膜有较大的构象改变 目前仍存在的问题 AH 负离子及HA中哪一个对酸感影响最大 B酸味剂的分子量 分子的空间结构和极性对酸味的影响仍有待于探索 57 三 酸味剂的使用 酸味剂分子根据 OH COOH NH2的有无 数目的多少 在分子结构中所处的位置而产生不同的风味 可分为 具有令人愉快感的酸味剂 如柠檬酸 Vc 葡萄糖酸 L 苹果酸 伴有苦味的酸味剂 如dl 苹果酸伴有涩味的酸味剂 如磷酸 乳酸 酒石酸 延胡索酸等 有刺激性气味的酸味剂 如乙酸 有鲜味 异味的酸味剂 如谷氨酸 琥珀酸 58 酸味剂与其他调味剂的关系 与甜味剂有消杀现象 所以食品加工中要控制一定的糖酸比 与涩味物质混合会使酸味增强 与咸味关系复杂 少量的食盐使酸味减少 而在食盐中加少量酸则可增强咸味 在柚柑中添加盐 酸味减少 甜味增强 59 1酸味剂的作用 A在食品中用于控制体系的酸碱性 如用于凝胶 干酪 果冻等产品中 可以得到产品的最佳性状和韧度 B酸味剂降低了体系的pH 可抑制许多有害微生物的繁殖 C在食品中可作香味辅助剂 广泛用于调香 60 D在食品加工中可做螯合剂 许多酸味剂可以螯合金属离子 提高抗氧化效果 E遇到碳酸盐可以产生CO2气体 是化学膨松剂产气的基础 F具有还原性 在水果 蔬菜制品的加工中可以做护色剂 在肉类加工产品中可作为护色助剂 G酸味剂有缓冲剂作用 在糖果生产用于蔗糖的转化 并抑制褐变 61 2酸味剂使用时的注意事项 A酸味剂大都电离出H 它可影响食品的加工条件 可与纤维素 淀粉等食品原料作用 和其他食品添加剂也相互影响 所以工艺中一定要有加入的程序和时间 B当使用固体酸味剂时 要考虑它的吸湿性和溶解性 以便采用适当的包装和配方 62 C阴离子除影响酸味剂的风味外 还能影响食品风味 如盐酸 磷酸具有苦涩味 会使食品风味变坏 而且阴离子常使食品产生另一种味 一般有机酸具有爽快的酸味 而无机酸一般酸味不很适口 D酸味剂有一定刺激性 能引起消化功能疾病 63 四 食品中常用的酸味剂 柠檬酸磷酸乳酸其他酸 64 1柠檬酸 柠檬酸 citricacid 又名拘椽酸 学名为3 羟基 羧基戊二酸 相对分子质量210 14 65 性状与性能 无色半透明结晶或白色颗粒 或白色结晶性粉末 无臭 2 水溶液pH值为2 1 柠檬酸酸味纯正 温和 芳香可口 其刺激阈的最大值为0 08 最小值为0 02 易与多种香料混用 适用于各类食品的酸化 66 柠檬酸有较好的防腐作用 特别是抑制细菌的繁殖效果较好 整合金属离子的能力较强 作为金属封锁剂 作用之强居有机酸之首 能与本身质量的20 的金属离子整合 可作为抗氧化增强剂 延缓油脂酸败 可作色素稳定剂 防止果蔬褐变 67 毒性 小鼠经口LD50为5040 5790mg kg 大鼠经口LD50为11700m kg ADI不需要规定 在人体中 柠檬酸为三羧酸循环的重要中间体 无蓄积作用 但多次内服大量含高度柠檬酸的饮料 可腐蚀牙齿珐琅质 68 使用 各种汽水和果汁 在各种饮料中的用量可按原料含酸量 浓度 倍数 成品酸度指标等因素来掌握 一般用量为1 2 1 5g kg 浓缩果汁为1 3g kg 糖水水果罐头和蔬菜罐头 一般用量为桃0 2 0 3 橘片0 1 0 3 梨0 1 荔枝0 15 糖液宜现用现配 加酸后的糖液要在2h内用完 水果硬糖 一般用量为4 14g kg 在糖膏冷却时加入 69 果酱和果冻 其用量以保持制品的pH值2 8 3 5较为合适 作用为 有利于改进风味和防腐 促进蔗糖转化和果胶物质的胶凝 有助于防止储藏时由于蔗糖晶析而引起的返砂现象 70 水产品 在贝 蟹 虾等罐装或急冻工艺中添加柠檬酸 可减少退色 变味 并避免铜 铁等金属杂质将产品变为蓝色或黑色 在加工前 可将水产品浸入0 25 1 的柠檬酸液中 其他用途 如酒类加入柠檬酸可调节pH值 防止氧化 防止或溶解鞣酸或磷酸与铁生成络合物所引起的混浊 71 2磷酸 磷酸 phosphoricacid 相对分子质量98 结构式 72 性状与性能 无色透明状液体 无臭 若加热到150 时则成为无水物 200 时缓慢变成焦磷酸 300 以上 则变成偏磷酸 本品通常以含量为85 左右的商品出售 磷酸属强酸 酸味强度比柠檬酸大2 3 2 5倍 有强烈的收敛味和涩味 磷酸是酵母的营养成分 可加强其发酵能力 酿酒时可作为酵母的磷酸源 而且还能防止杂菌生长 73 毒性 用含0 4 0 75 磷酸的饲料喂养大鼠 经90周3代试验 结果发现对生长和生殖没有不良影响 在血液及病理学上也没有发现异常 ADI为0 70mg kg 74 使用 我国规定磷酸可用于调味料 罐头 可乐型饮料 干酪 果冻中 一般认为磷酸风味不如有机酸好 所以应用较少 但常用做传统可乐饮料的酸味剂 磷酸酸味强度大 用量通常为0 6g kg左右 在方便面和肉制品中常用磷酸盐作为添加剂以提高制品的保水性 吸油性等 75 磷酸还可用做螯合剂 抗氧化增效剂和pH值调节剂及增香剂 用做酿造时的pH调节剂时 其用量在0 035 以下 啤酒糖化时用磷酸代替乳酸调节pH值 用量为0 004 作为酵母营养剂 用量按干酵母计为0 53 76 3乳酸 乳酸 lacticacid 学名为2 羟基丙酸 分子式C3H6O3 相对分子质量90 08 结构式 77 性状与性能 无色或微黄色的液体 是乳酸和乳酸酐的混合物 一般乳酸的浓度为85 92 几乎无臭 味微酸 有吸湿性 可与水 乙醇 丙酮任意混合 具有较强的杀菌作用 可防止杂菌生长 抑制异常发酵 具有特异收敛性酸味 使用范围不如柠檬酸广泛 78 毒性 大鼠经口LD50为3730mg kg 乳酸异构体有DL 型 D 型和L 型三种 L 型为哺乳动物体内正常代谢产物 在体内分解为氨基酸及二羧酸物 在胃中即可大部分分解 几乎无毒 但3个月以下婴儿不宜用DL 及D 乳酸 以用L 乳酸为好 79 使用 乳酸在自然界广泛存在 是世界上使用最早的酸味剂 香料香精行业 消费约占我国乳酸总消费量的40 主要用于生产乳酸乙酯作为香料用于调制各种酒类用于果酱 果冻时 其添加量以保持产品的pH为2 8 3 5合适 用于乳酸饮料和果味露时 一般添加量为0 4 2 0g kg 并且多和柠檬酸共用 此外还可应用于果酒等产品中 80 4其他酸 醋酸苹果酸酒石酸延胡索酸抗坏血酸等 81 五 酸味剂的生产开发及应用前景 酸味剂在食品工业中应用极为广泛 据报道 近年来世界酸味剂需求量已经达到59万吨 其中柠檬酸32万吨 可见柠檬酸是世界上用量最大的酸味剂 我国目前常用的几乎只有柠檬酸 其他品种还处于开发阶段 82 就柠檬酸而言 国外柠檬酸厂主要在原料来源方面作努力 美国利用谷物淀粉或水解玉米淀粉获得的果葡糖浆发酵法生产 此外还有利用农产品原料和木材加工废料制取 日本利用石蜡 法国以醋酸来制取 这些方法生产费用低 原料来源充足 最有发展前景的是利用固相化菌种生产 我国柠檬酸发酵工艺是独特的 利用黑曲霉直接深层发酵薯干粉生产 83 在美国磷酸用量仅次于柠檬酸 几乎只用于可乐型碳酸饮料 苹果酸的酸味柔和 持久性长 从理论上可以全部或部分取代柠檬酸 但由于柠檬酸应用历史悠久 柠檬酸已经公认为许多食品酸的标准 所以苹果酸在市场上很难超过柠檬酸 苹果酸和柠檬酸获得同样效果的情况下 苹果酸的用量比柠檬酸少8 12 在一些低热量饮料生产中已经用苹果酸代替柠檬酸 因为苹果酸能掩盖一些蔗糖代替物产生的后味 84 二甜味剂 以赋予食品甜味为主要目的添加剂 说道甜味 人们很自然的就联想到糖类 它是最有代表性的天然甜味物质 但甜味剂除了糖及其衍生物外 还有许多非糖的天然化合物及合成化合物具有甜味 85 一 甜味特性 1甜度 甜味的强度用甜度来表示 目前只能凭借人的味感来判断 通常以水中较稳定的非还原糖蔗糖为基准 用以比较其他甜味剂在同温同浓度下的甜度 此相对甜度称为比甜度或甜度倍数 86 2影响甜味的因素 甜度与化学结构A糖的甜度与差向异构 葡萄糖 型是 型的0 67倍 果糖 型是 型的0 33倍 结晶果糖是 型 溶解于水中一部分变成 型 两者形成动态平衡 温度越高 型越增加 随着温度的上升 型含量急剧减少 甜度迅速下降 50 果糖溶液比砂糖的甜味还差 87 葡糖苷 型比 型甜 D 甘露糖和 D 半乳糖分别是 D 葡萄糖的C2和C4差向异构体 但其甜度仅有葡萄糖的一半 而 D 甘露糖只有苦味无甜味 蔗糖没有差向异构体 但它是由葡萄糖和果糖的最甜构型组成 所以甜度很高 88 B甜味与官能团甜味与某些官能团有关 但甜味和化学结构无规律性关系 C多羟基化合物的味感与碳 羟基比当分子中碳原子与羟基数的比值小于2时呈甜味 在2 7范围内产生苦味或甜带苦 大于7则味淡 此外糖苷键的类型也与甜度有关 两个葡萄糖分子通过 1 4糖苷键形成的麦芽糖有甜味 但以 1 6糖苷键结合而成的龙胆二糖只有苦味 89 甜味物质和官能团 90 糖的甜度与主要外部因素A浓度 Fechner认为甜味强度R与甜味剂浓度C的n次方成正比 即 R kCn对大多数天然糖类n 1 3 合成甜味剂如糖精环己胺基磺酸钠等n 10 B温度C溶解度D不同甜味剂的混用 具有相乘效果 91 甜味与其他味的关系甜味与酸味 相互抑制的关系是非线性的 与pH有关 与两者的质量无关 如醋酸浓度在0 3 以上时酸味的消失不受蔗糖添加量的影响 甜味与苦味 相互抑制 苦味的抑制作用比酸味强 甜味和咸味 添加少量食盐能增加甜味 在5 7 的蔗糖中加入0 5 的食盐可使甜度增高 但1 食盐其甜度下降 咸味因蔗糖而降低 92 二 甜味学说 1AH B生甜团学说 由Shallenberger提出 0 3nm 0 25 0 4nm 93 94 此学说的问题A忽视了疏水和亲水基团的作用 只注意到了分子中AH和B两类基团 所以不能解释具有相同AH B结构的各种单糖如半乳糖和果糖间甜度的差异 B对于某些分子虽然具有AH B结构而产生苦味的原因 该学说归结为这些分子遇到了空间障碍而不能适应甜味受体的空间专一性 实际上此种解释也碰到了许多困难 95 2三点接触学说 由Kier提出 是对AH B生甜团学说的补充和发展 认为在甜味剂分子中除了AH和B两个基团外 还可能存在着一个具有适当立体结构的亲脂区域 即在距离AH基团质子约为0 35nm和距离B基团约为0 55nm的地方有一个疏水基团X时 它能与味受体的亲脂部位通过疏水键结合 使两者产生第三接触点 形成了一个三角形的接触面 96 97 98 99 优点 对甜味分子在结构上或立体化学上发生了改变而造成的甜味下降 丧失 甚至产生苦味的现象作了一定程度的解释 100 三 甜味剂的分类 1按其营养价值可分为 营养型 非营养型 2根据来源可分为天然甜味剂 糖与糖醇 天然物的衍生物甜味剂 合成甜味剂 糖精 甜蜜素等 101 四 食品中常用的甜味剂 1糖与糖醇2肽类甜味剂3蛋白质类甜味剂4糖苷甜味剂5人工合成甜味剂 102 在自然界中只有少数几种能形成结晶的单糖和寡糖具有甜味 其它糖类的甜度一般随聚合度的增大而降低以至丧失 在单糖中 葡萄糖的甜味有凉爽感 适合食用 也可用于静脉注射 果糖的吸湿性特别强 很难结晶 容易被消化 不需要胰岛素的作用 适合幼儿和病患者食用 木糖在人体内不容易被吸收 是不产生热能的甜味剂 可供糖尿病和高血压患者食用 1糖与糖醇 103 在双糖中 蔗糖的甜味纯正 甜度大 是用量最多的甜味剂 麦芽糖在糖类中营养价值最高 比较爽口 乳糖有助于人体对钙的吸收 对气体和有色物质的吸附性较强 可用作肉类食品风味和颜色的保护剂 添加于烘烤食品中容易形成诱人的金黄色 104 在多糖中 淀粉糖浆由淀粉经不完全水解糖化而得 它由葡萄糖 麦芽糖 低聚糖以及糊精等组成 糖醇 由相应的糖经过加氢制取 主要有赤藓糖醇 木糖醇 甘露醇 乳糖醇等 105 多元糖醇属于功能性甜味剂 原因为 1 在人体中代谢途径与胰岛素无关 不会引起血糖和胰岛素大幅度波动 可用于糖尿病人食品 2 不是口腔微生物的适宜作用底物 不会引起龋齿 3 部分多元糖醇代谢特性类似于膳食纤维 具备膳食纤维的部分生理特性 106 相对于糖类甜味剂 多元糖醇的特点是 1 甜度较低 2 黏度较低 3 吸湿性大 但乳糖醇和甘露醇例外 4 不参与Maillard反应 5 能量值较低 107 塔格糖 是稀有糖的一种 在自然界存在但含量极少的一类单糖及其衍生物 塔格糖是一种罕见的天然己酮糖 108 性质 纯品为白色晶体 熔化温度133 137 玻璃化温度15 易溶于水但并不吸热 不会产生清凉口感 在pH3 7范围内均可稳定存在 易发生美拉德反应 在较低温度下即可发生焦糖化反应 甜味类似于蔗糖 而热量值只有1 5kcal g 相当于蔗糖的30 10 w w 甜度为蔗糖的92 没有后味也不会产生任何不良风味 是FDA批准的5种低能量甜味剂中唯一一个口感 甜度和蔗糖最相似的甜味剂 塔格糖的甜味刺激较蔗糖快 和果糖相似 109 安全性Kruger实验证明D 塔格糖不会造成慢性和遗传毒理性病变 2001年 被美国食品与药物管理局 FDA 确定为普遍公认安全食品 GRAS 并正式批准D 塔格糖作为甜味剂用于食品饮料业以及医药制剂中 JECFA第57次会议批准D 塔格糖作为食品添加剂 推荐ADI值0 80mg kg 欧盟也于2005年12月批准D 塔格糖在欧洲上市 110 应用目前D 塔格糖在美国已被大量用于健康饮料以及酸奶 果汁等产品中作为白糖的代用品 D 塔格糖产品目前已获得美国 澳大利亚 日本 韩国 新西兰等食品卫生部门批准使用 在我国仍未获得产业化 尚未列入我国食品添加剂名单中 111 AA具有AH B生甜团 为潜在的甜味物质 氨基酸的多官能团与多种味受体同时作用产生丰富味感 所以氨基酸的味感是多样性的 一般的 除了环亚胺氨基酸外 D 氨基酸多以甜味为主 L 氨基酸因R基的碳数和所带基团的性质不同 引起味感较大变化 2二肽甜味剂 112 R基碳数n3 并带碱基 NH2 时 通常以苦味为主 如Leu Ile Phe Tyr Trp His Lys Arg等 113 当R基的碳数中等大小时 甜兼苦味 有Val 鸟氨酸 Orn 等 若R基属疏水性不强的基团时 苦味不强但也不甜 如谷酰胺 Gln 半胱氨酸 Cys 甲硫氨酸 Met 等 114 氨基酸R基的结构特点和味感 115 研究表明 低聚肽的味感变化也有一定的规律性 人们认为寡肽特别是二肽的味感取决于其组成氨基酸的原有味感 其规律如下 1 1类氨基酸与V类氨基酸形成的中性肽和 类氨基酸自相结合而生成的中性肽一般呈味浅淡 2 1类氨基酸自相结合 1类与 类氨基酸相互结合形成的多元酸钠盐呈鲜味 如Glu Glu Glu Asp Glu Ser Glu Thr Glu Gln Gln Ser Gl l Gln等 3 1类和 类氨基酸结合没有苦味而有酸味 116 2 1甜味素 Aspartame 天冬氨酰苯丙氨酸甲酯 物化性质 是无味白色结晶状粉末 具有清爽的甜味 微溶于水 难溶于乙醇 分子式为C14H18N2O5 相对分子量为294 31 PI为5 2 117 稳定性 Aspartame在潮湿环境中会发生分解作用 干燥的甜味素稳定性很好 只有在极端高温条件下才会发生分解现象 分解率可用甜味素转化成DKP 二酮基哌嗪 的数量表示 在食品 饮料中的稳定性 在固体粉末和点心之类干燥产品中 甜味素的稳定性很好 高温环境中甜味素发生水解和环化作用 118 119 由于水分 pH和温度的综合影响导致甜味素的分解 会引起甜味的逐渐丧失 但不会产生怪味 有人进行软饮料实验结果证明甜味素的损失对产品的可接受性能的影响很小 有实验是依次减少甜味素的使用量以模拟贮藏过程中甜味素的逐渐损失 当甜味素数量减少至只有使用蔗糖的饮料甜味的55 时 可发现使用甜味素的饮料的品质要比使用糖精的好 120 甜味特性 A甜度 甜味素具有清爽类似蔗糖一样的甜感 没有人工甜味剂通常所具有的苦涩味或金属后味 在食品和软饮料中 甜味素的甜度是蔗糖的160 220倍 B风味增效特性 对某些食品饮料风味具有增效作用 特别是对酸型水果风味 感官评定认为 它对天然香料的增效作用比对合成香料好 另外它还可满足口香糖之类产品的某些特殊需要 使用甜味素的口香糖持续时间比使用蔗糖的长4倍 121 C与其他甜味剂的协同增效作用 可与强力甜味剂或碳水化合物型甜味剂混合使用 产品能量降低很多而甜味却没有变化 与强力甜味剂 如糖精 甜蜜素 安赛蜜 混用时 产品有时略带苦涩味 可通过加大混合物中甜味素比例来改善 122 现状与未来 1974年 FDA最早批准甜味素用作食品甜味剂和风味增强剂 但遭到了反对 直到1981年 FDA重新复查了甜味素毒理问题并最终批准了其食品添加剂地位 另外JECFA也声称它是一种安全可靠的甜味剂 美国FDA提出ADI为50mg kg 123 2 2阿力甜 Alitame 天冬氨酰丙氨酰胺 1979年 美国Pfizer公司中央研究所合成出一种新二肽甜味剂阿力甜 用酰胺键代替甜味素分子中不稳定酯键 使其化学稳定性得以提高 其甜度是甜味素的10倍 化学结构 由L 天冬氨酰 D 丙氨酸 C 端酰胺三部分组成 124 甜味特性 是无异味 非吸湿性的结晶性粉末 50 g ml的阿力甜水溶液与10 蔗糖溶液甜度相等 其甜味品质好 甜味特性类似于蔗糖 没有强力甜味剂的苦后味或金属后味 甜味刺激来得快并且甜味觉略有绵延 125 稳定性 阿力甜分子比甜味素分子稳定得多 随着pH增加 阿力甜稳定性急剧增加 如在中性环境 pH5 8 中非常稳定 室温下可贮存1年以上不发生任何变化 此稳定性足于用在硬糖 软糖 需要高温杀菌处理的食品及烘烤食品中 126 配伍性 在各种食品配料系统中的配伍特性很好 可与食品的部分成分发生化学反应 特别是高浓度的还原糖 在高温的液体或半液体系统中 如烘烤食品 可于阿力甜发生Maillard反 用阿力甜增甜的部分酸性饮料 经长时间贮存后会出现不配伍现象 经感官分析有轻微的异味 通过调整饮料配方 可改变此现象 127 纽甜 甜皇 Neotame 纽甜由美国FDA批准 是阿斯巴甜的衍生物 其甜味比蔗糖甜7000 13000倍 比阿斯巴甜甜30 60倍 但它能量值几乎为零且甜味纯正 纽甜不仅可以广泛用于食品和饮料中 而且可以单独使用或与其他强力甜味剂或多糖混合使用 它在干燥或中性的条件下都十分稳定 尤其在含水的食品体系中比阿斯巴要相对稳定 128 属于高分子量的天然聚合物 共同点是甜味刺激来得慢 消失的也慢 甜味持续时间长 味觉绵延 关于蛋白质化合物的生甜机理及甜味与结构相互关系的基础理论 目前尚存在许多疑难之处 129 T1R2 T1R3甜味受体的活化位点 T1R3 T1R2 Pro TMdomain 130 Fig T1R2 T1R3受体的代表模型 蓝色的为T1R3原体 灰白色的为T1R2原体 甜味蛋白为红色 131 3 1索马甜 Thaumatin 很多世纪以前 非洲西部就种植一种能结鲜红色 金字塔形状果实的植物 这种果实紧挨皮层以下的组织具有强烈的甜味 它的使用甚至比蔗糖引入非洲西部还早 然而这种果实直到19世纪才在较大范围内被人们认识 132 物化性质 呈白色或奶油色无定形粉末 甜味爽口 甜刺激持续时间长 极易溶于水 100ml60 的水溶液可使30t水变甜 在含水有机溶剂 如乙醇 异丙醇 甘油等 中的溶解性很好 所以可把液体Thaumatin产品直接混合于香精油或香精中而不产生分层现象 133 A稳定性 Thaumatin是一种蛋白质 但它对热相当稳定 这与pH 温度 其他可溶性物质有关 pH较低时 Thaumatin的稳定性提高 当pH 5 5 即使在100 加热数小时其甜度也不降低 蔗糖和谷氨酸的存在可提高Thaumatin的稳定性 酸性多糖如角叉胶可使之甜度降低 但明胶可提高其稳定性而不降低甜度 经过较长时间高温杀菌或高温水处理后 其甜味常被破坏 但用于饼干中却仍保留一部分 134 机理 Thaumatin分子上带有强阳离子电荷 能与形状合适 带阴离子电荷的食品组分 如食用胶及合成色素 发生反应生产盐或聚合物 这可使Thaumatin分子发生单聚合 二聚合或多聚合作用 从而使其甜度降低甚至沉淀析出 因为Thaumatin分子能与食品或饮料中的阴离子组分发生反应 所以在不降低分子总体甜度的前提下 人们正致力于降低Thaumatin分子总电荷量的研究 阿拉伯胶及其微酸性聚合物能阻止Thaumatin分子与合成色素反应 最佳比为9 1 135 应用 Thaumatin的不寻常特性如甜度很大 具有增强产品风味及掩盖不良味觉等 使其在食品和饮料工业上得到广泛的应用 若在甜味阈值浓度以下加入食品中 则主要起风味增强剂的作用 136 日本大阪调治出了许多索马甜产品如San SweetT 100甜味剂以及其他的咖啡风味增强剂 在日本人们将Thaumatin添加于冰淇淋及冰冻乳制品中 使牛奶香味得以提高 137 Thaumatin甜味持续时间长 特别适合于口香糖之类产品中 只需添加100 150mg kg 即可增强其清凉的薄荷风味 若添加量较大150 500mg kg 则可在风味增强作用的同时还能提供甜味 在饮料中索马甜的甜味因迟于柠檬酸的酸味容易造成味觉的不平衡 并且其甜味持续时间长 在饮料中不需要 所以只有与其他甜味剂混合后才能用于饮料中 138 现状与未来 Thaumatin为天然蛋白质结构 安全可靠 甜度大 甜味爽口 没有任何不良后味或苦涩味 溶解性好 唯一的缺点是甜味来得慢 持续时间过长 但这可通过化学改性或混合使用来加以克服 139 3 2奇异果素 Miraculin 140年前 英国外科医生Daniell报道西非一种热带植物浆果可以掩盖医药物品的苦后味 1919年美国Fairchild发现此浆果加入啤酒会带来一种强烈的甜味刺激 人们将此浆果命名为奇异果 140 奇异果自身没有什么特别的味觉 但可将任何食品或饮料中的酸味转变成明显的甜味 并且这种甜味还可持续很长时间 对某些敏感者甚至可持续数小时 还可改变产品整体的风味特性 如将醋酸风味转变成葡萄酒风味 将酸柠檬汁风味转变成带有甜味的柠檬汁风味 这种奇异果素从化学结构上看是一种糖蛋白 141 结构 由于Miraculin在果实中含量很低 它本身对温度和pH变化很敏感 所以给分离提纯带来很大困难 但实际应用时1kg的浆果可提供数倍重量蔗糖的甜味 目前关于其化学结构还没有统一的认识 142 作用机理 具体情况有许多不明之处 在酸性环境中 Miraculin糖蛋白分子形状发生变化 使得多糖部分的阿拉伯糖 木糖能有效的接近并刺激甜味受体 Miraculin掩盖了酸味受体 使酸分子阴离子基团产生甜味觉 Miraculin在酸存在下可提高甜味 是由于产生混合抑制效果降低酸味觉可感知性 目前人们正在研究糖苷酶或糖羟基团的化学改性时对Miraculin活性的影响 143 商业化开发进程 美国成立了Miraculin合作开发公司 但由于其安全毒理评价方面未能满足FDA要求 1974年停产 Miraculin糖蛋白分子中所隐含的神秘变味机理 使不少科学工作者仍继续进行研究 144 3 3莫奈林 Monellin 1895年 就有文献记载西非防己科植物的浆果带有强烈的甜味 直到1968年 才将它列入能产生不寻常味觉刺激的热带植物后 它才引起人们的兴趣 并根据它未曾预料的甜味特性 取名为 serendipityberry 锡兰莓 即偶然发现的贵重浆果 145 物化性质 Monellin分子量测定值为10700 11500 计算值为11069 pI为9 0 9 3 甜度通常认为是蔗糖的2000 2500倍 也有报道为3000倍 甜味特性与索马甜相似 甜味刺激来得慢 去得也慢 甜味持续时间长 味觉绵延 146 因为Monellin为蛋白质分子 所以对热 pH敏感 水溶液加热至55 65 就会丧失甜味 室温下pH9时也会丧失甜味 相对而言 它对酸还比较稳定 用胰蛋白酶 糜蛋白酶 菠萝蛋白酶处理后 甜味丧失 用羧肽酶进行有限的蛋白质水解 仍会保持部分甜味 147 研究价值 人类都能感觉到Monellin强烈的甜味刺激 而各种哺乳动物对Monellin的反应 其差异程度非常大 研究发现 Monellin甜味刺激对猪兔狗等都不起作用 猴Sanguinusmidastamarin也没有反应 但所有这些动物都能感受到蔗糖的甜味刺激 这说明Monellin有自己独特的甜味受体 某些动物由于缺乏这些受体 所以感觉不到强烈的甜味刺激 148 人们对Monellin的兴趣仍在继续 但这主要是出于学术理论上的重要价值 因为Monellin是研究甜味理论及甜蛋白相互关系理论的一种极好的材料 但商业化生产及在食品中的实际应用 可能性并不大 主要由于该植物的栽种量不多 栽培困难 甜蛋白本身的物化性质不稳定 缺乏系统的安全毒理数据等原因 149 4 1甜菊苷 Stevioside 4 2甜菊双糖苷 4 3二氢查耳酮 4糖苷甜味剂 150 4 1甜菊苷 Stevioside 是从甜叶菊的叶子中提取出来的一种糖苷 甜叶菊原产巴拉圭东北部与巴西接壤的阿曼拜山脉 早在40多年前就被巴拉圭居民用来制作甜菜等 70年代末我国许多地方都在积极进行甜叶菊的栽培利用研究 目前我国已经成为甜叶菊的最大出口国 151 甜味特性 甜菊苷主要有3种基本形式 粗提物 50 纯品 90 或更高的纯品 纯品为白色粉末状 次纯品 50 呈淡棕色 溶液溶于水 空气中会迅速吸湿 带有轻微的类似薄荷醇的苦味及一定程度的涩味 随着纯度提高 其苦涩味有所减轻 它在酸或盐溶液中性质稳定 不发生褐变 不含热量 152 甜菊苷的甜味特性除了有苦涩味外 其他的类似于蔗糖 153 4 2甜菊双糖苷 甜菊双糖苷A的甜度大约是蔗糖的450倍 甜味特性比甜菊苷更接近于蔗糖 含甜菊双糖苷A的甜叶菊粗提取物也因此比纯净的甜菊苷更甜 风味更好 虽然甜菊双糖苷仍带有轻微的苦涩味 但比甜菊苷要弱多了 154 4 3二氢查耳酮 DihydrochalconeDHC 30多年前 人们首次从柑橘黄烷酮 柚苷和新橙皮苷中获得具有甜味的DHC 目前唯一应用较广泛的是新橙皮苷二氢查耳酮 155 156 157 甜味特性 甜味来得慢 消失得也慢 后味持续时间长 主要优点是甜味清爽 愉快 能降低人体对饮料或医药品中可能带有的苦味敏感程度 与蔗糖和糖精相比 DHC的甜味来得太慢 后味绵长 有时带有类似甘草甜味和薄荷醇之类的苦后味 所以需要对其甜味特性改进 158 改进的方法有两种 A对其分子结构改性 如丝氨酸DHC甜味持续时间缩短 并且甜味基本不变 B添加味觉改良剂 如添加 葡萄糖酸内酯 AA和核苷酸能缩短DHC甜味持续时间 提高甜味质量 159 现状与未来 由于甜味来得太慢 后味太长 及轻微的甘草或薄荷醇类苦后味 同时水溶性差 所以对其研究历史虽有30多年 但至今仍未广泛应用 FDA认为已有的毒理实验尚不能确立它的食品甜味剂地位 根据推测 如果其安全性问题得到确认后 DHC可能在欧洲有些市场 但是要在世界甜味剂市场上占一席之地有困难 160 5人工合成甜味剂 目前人工合成甜味剂占据了庞大市场 在美国 保持每年10亿美元的规模 天然甜味剂的缺点 A受环境 生产季节 土壤和病虫害等诸多因素的影响 成本较高 B有的化学性质不稳定 在经济效益上无法与合成甜味剂相竞争 本部分的人工合成甜味剂指的是纯粹的人工合成品 就连其合成原料都不是食品或食物的天然成分 161 人工合成甜味剂优点 化学性质稳定 耐热酸碱 不容易出现分解失效现象 所以使用范围较广泛 不参与机体代谢 大多数人工合成甜味剂经口摄入后原原本本排出体外 不提供能量 适合糖尿病人 肥胖病人和老年人特殊营养消费群使用 甜度较高 一般在蔗糖甜度的50倍以上 价格便宜 等甜度条件下价格均低于蔗糖 不引龋齿 162 缺点 甜味不够纯正 带有苦后味 或金属异味 甜味特性与蔗糖有一定差距 不是食物天然成分 或多或少存在着食用安全性方面的疑问 163 5 1糖精 Saccharin 物化性质 学名为邻磺苯甲酰亚胺 市售糖精实际是糖精钠 容易溶于水 呈无色至白色斜方晶系板状结晶或白色结晶性风化粉末 无臭或有轻微气味 阈值0 00018 水溶液浓时有苦味 164 糖精作为一种食用甜味剂已经有90年的历史 其成功之处在于 价格便宜 等甜度条件下大约是蔗糖价格的1 20 不参与代谢 不提供能量 不会引起人体发胖 不影响人们的口腔卫生 不引起龋齿 性质稳定 用途广 最大缺点 带有不良苦后味 165 致癌和致突变实验 A白鼠实验结果 1983年评价结果认为 白鼠摄入大量糖精后会出现各种明显的生理生化特性变化 但这些异常变化在人体正常摄入范围内不会出现 白鼠身上所发生的肿瘤病变似乎与种属及特异性有关 目前无法解释 国际研究发展联合会指出 能明显引起身体变化的糖精最小摄入量为3 B人体实验 没有证据表明它与癌症有关 166 现状与未来 糖精经历了最严峻的80年代 现在人们对它的指责有所减少 美国 英国 欧共体约80多个国家仍在使用 其中美国每年糖精销售额达1000万美元 约消耗糖精3000t 由于发现了白鼠中癌变现象 所以JECFA将ADI由0 5mg kg降为0 2 5mg kg 由于一些新型甜味剂如Aapartame Acesulfame k的产生 对糖精具有很大的威胁 167 5 2甜蜜素 Cyclamate 环己基氨基磺酸钠 是美国伊利诺的研究生于1937年偶然发现 于1945年申请到美国专利 位于芝加哥的abbott实验室进行了安全毒理分析 美国FDA于1949年批准其钠盐为公认安全物质 投放市场 到1969年 美国国家科学院研究委员会收到有