食品风味化学（第二版） 课件 第七章 食品加工中风味的产生与变化

食品加工中风味的产生与变化第七章加工风味受控形成加工风味形成的基本理论焦糖化反应加工风味形成的基本理论美拉德反应加工风味形成的基本理论脂肪氧化降解加工风味形成的基本理论脂肪氧化降解加工风味形成的基本理论脂肪氧化降解加工风味形成的基本理论氨基酸降解加工风味形成的基本理论氨基酸降解肉类风味料肉类风味料制备原理蛋白氮源（氨基酸和肽类）的热降解反应碳水化合物的热降解反应硫氨素（维生素B1）降解脂类物质的降解美拉德反应与Strecker降解反应脂质与美拉德反应的相互作用肉类风味料肉类风味料制备技术肉类风味前体物质及风味料组成蛋白氮源碳水化合物硫源酸脂类酵母自溶提取物（AYE）溶剂肉类风味料肉类风味料制备技术反应条件加热的时间和温度对加工风味料的风味特征有着很大的影响。一般认为100°C会产生煮或焖肉的风味，120°C会产生烤肉风味。如果系统温度不超过沸水温度，可以在敞开的锅中加热并允许挥发性物质挥发，需要的话也可以在密闭容器中以便保留系统中的挥发性物质或采用更高的温度。由于已经形成的挥发性风味物质的逸失会影响产品的风味特征，因此在有些加工中，生产企业会选择部分组分在某一条件下加热，再加入其他组分进一步加热。虽然加热时的pH值一般都选在5.2左右，IOFI和FEMA的指南规定pH值应在3～8之间。加热后pH值一般要调至中性。表7-5列举了几个肉类风味料配方与加工条件。烟熏风味成分烟雾是空气、二氧化碳、二氧化碳、水蒸气、甲烷等气体以直径为0.08～0.15μm的液体和固体成分组成的多分散混合物。烟雾的成分可变，这取决于烟雾产生的程序和温度、木材的来源、种类和成分以及木材中的含水量等条件。目前，已在烟雾样本中鉴定出1100多种不同的化合物，并已广泛发表。熏制处理本身基于诸如苯酚衍生物、羰基化合物、有机酸及其酯、内酯、吡嗪、吡咯和呋喃衍生物等化合物在食物表面上的连续沉积，并随后迁移到食物中。木材烟雾的主要化合物，可以分为四大类：羧酸化合物、酚类化合物、羰基化合物和多环芳烃。硬木由三种主要材料组成：纤维素、半纤维素和木质素。纤维素和半纤维素是糖分子的聚集体，当热解时会产生羰基，这是主要颜色成分的原因。木质素是一种复杂排列的互锁酚类分子，它提供了大部分风味成分。正是在不同木材来源（基于树种）中这四种成分组中存在的差异，导致了肉和其他食品在颜色、风味、保鲜、保质期等方面的质量差异。烘烤焦香风味（一）羧酸类木头在没有足够空气下加热至250°C以上时，就会分解为木炭和挥发性组分，冷却时挥发性组分冷凝，此冷凝物的水溶液成为木炭酸。其主要组成是水，含有约10%的酸，主要有蚁酸、醋酸和丙酸。木烟中存在的主要的羧酸是乙酸。烟液中的酸浓度范围为0～16%，pH值范围为2.5～7.0。（二）酚醛树脂木烟中的酚类化合物是与熏制肉产品相关的典型“烟”味的主要贡献者。这类成分的风味特征差异很大。这些酚类物质具有强烈、醇厚的风味特征（三）羰基化合物木烟的羰基化合物有助于在肉制品表面形成熏色。典型的熏肉颜色的主要反应是烟气中的羰基化合物与肉蛋白质的氨基之间的褐变反应，这些羰基化合物源自纤维素和半纤维素的燃烧。（四）芳烃在天然木材烟雾中发现的第四种成分是多环芳烃（PAH）。一些芳烃类化合物被报道为致癌物，例如苯并(a)芘。Charsol天然烟熏香精在制造过程中，从天然烟熏香精中去除了含有多环芳烃的焦油和树脂。烟熏食品加工风味配料的制备方法（一）食品的烟熏加工食品烟熏加工方法分为直接烟熏和间接烟熏两大类。直接烟熏法主要采用直接热降解木材以产生烟雾的传统技术，根据熏制温度又可以分为传统冷薰和传统热熏两种方式。冷熏法主要将木材燃烧并产生烟雾，肉类产品挂在熏烟炉上方的架子上，当燃烧结束时，烟雾会冷却且烟熏室中的冷薰温度应低于30℃。生火腿、意大利腊肠、和其他填充肉制品（如香肠）通常是通过冷熏生产的。传统热熏需要维持130℃的烟雾温度和80℃的肉类温度，肉制品放入熏制室中，肉就会被烧焦的木头的余烬加热和干燥。传统烟熏加工主要是在熏烟炉中进行的，对烟熏过程几乎不加控制，因而适用于可控加工且安全的间接烟熏方法受到了人们的关注。间接烟熏包括许多有助于减少肉制品多环芳烃污染的新方法，主要有摩擦发生器产生的烟雾、液体烟雾、静电烟熏及其他发烟技术等。烘烤焦香风味（二）烟熏风味配料制备方法1.摩擦发生器产生的烟雾摩擦发生器产生的烟雾的技术最初是由Rasmussen（1961）作为现代技术开发的。如今，烟熏腔室的设计主要用于控制所有的加工步骤，包括预热和发红、摩擦产生烟、排烟和干燥等。这些步骤循环重复，其数量和持续时间取决于肉制品的类型。随着摩擦烟雾的产生，操作时间和木材需求减少，生产得到控制和优化。此外，由于PAH产量非常低，提高了肉类行业的安全性，通过防止火灾隐患改善了工人的健康，减少了产品重量损失，并且使产品标准化成为可能。2.液体烟雾近年来，被称为“烟液”的水性木烟冷凝物的开发导致在许多食品中广泛使用天然烟熏调味剂。烟用调味剂的开发旨在取代传统的烟熏过程。如今，液态烟雾是由受控的最小氧气热解形成的木烟冷凝产生的锯末或木屑。木材被放置在大型蒸馏器中，在其中施加强烈的热量，导致木材焖烧（不燃烧），释放出普通烟雾中的气体。这些气体在冷凝器中迅速冷却，从而液化烟雾，然后液体烟雾被强制通过精炼桶，随后过滤以去除含有PAH的有毒和致癌杂质。最后，将液体陈化至醇厚。最终的天然烟气冷凝物为肉制品提供颜色和风味，而没有与传统烟熏工艺相关的不一致和危害。烘烤焦香风味图7-27天然液体烟雾冷凝物生产过程烘烤焦香风味3.静电烟熏及其他烟熏技术静电烟熏主要将产品放置在20～60kV的带电电线之间的连续隧道中。通过该系统的烟雾根据其相带电（烟雾是两相系统，颗粒和蒸汽），烟雾成分可以沉淀在带相反电荷的食物表面。尽管静电烟熏被广泛采用，但几乎没有研究过烟熏室中气体和液体的运动。为确保烟雾成分在产品表面的沉淀，熏制步骤后通常进行红外线照射，这有助于避免食品中的PAH污染。其他常见的烟雾产生技术包括蒸汽、流化、接触和阴燃烟雾发生器。蒸汽烟雾是通过将过热蒸汽通过切碎的木材产生的，从而引起热解。流化烟雾发生器能够热解悬浮在300～400℃空气中的木屑，产生的烟雾通过烟熏室，被冷却到80℃。蒸汽烟气产生温度在450～650℃之间变化。电饭煲烹饪米饭风味的形成与调控（一）烹饪参数对米饭风味品质的影响吸水阶段：温度相对较低，内源酶加速脂质氧化，形成风味前体物质浸泡阶段：最关键步骤；加强风味释放，提升米饭香气；包括常温常压浸泡、热浸泡、高静液压浸泡、真空浸泡等焖饭阶段：电饭煲蒸煮过程中的最后一个阶段；米粒内部的淀粉继续糊化，风味物质缓慢向外释放电饭煲烹饪米饭风味的形成与调控（二）米饭风味的类型清香型：大米本身的风味释放以及蒸煮过程中新生成的风味成分柴火香型：合理调控烹饪参数，使其重现清淡温和的柴火风味焦香型：调整浸泡阶段与焖饭阶段的参数，对焦香风味进行调控与强化，形成更多吡嗪、噻唑、糠醛等具有焦香、烤香、焦糖香气的产物电饭煲烹饪米饭风味的形成与调控（三）电饭煲对米饭风味品质的改良应用保温香气散失出现异味颜色变黄质构劣化品质劣变水分迁移、结合能力降低、破坏了质构均一性5-羟甲基糠醛累积，导致米饭出现异味和黄变调整保温条件调控温度和水分改善米饭品质陈化品质下降产生糠酸味储藏过程中的脂肪氧化调整烹饪参数抑制脂肪酶活性减少脂肪氧化产物生成微波烹饪肉类食品风味的形成与调控（一）微波烹饪的原理及特点微波加热快速高效方便清洁易于操作影响微波加热的因素大小形状介电特性温度分布微波能量（二）微波烹饪对肉类品质的影响微波的波长在1nm和1mm之间激发特定分子肌原纤维结构降解和破坏微波与脂肪相互作用促进脂肪氧化总醛含量增加烹调时间短且表面温度低无法充分进行美拉德反应缺少表面褐变微波烹饪肉类食品风味的形成与调控（三）微波烹饪对肉类风味的影响及其调控措施微波烹饪实际肉类食品体系：存在问题感官品质差加热时间短不利于热反应发生感官品质不佳加热不均匀调控措施：前体类品质改善核心基料：有助于加工后的菜肴产生理想的脂肪和肉香风味改变微波炉中的传热方式：促进脂肪氧化和美拉德反应等热反应的进行电炖锅、压力锅等烹饪肉类风味的形成与调控电炖锅方便清洁醛类、酮类等含量增加调控升温速率汤汁鲜美压力锅异味成分含量降低风味改善节约时间提高温度肉汤风味的形成调控炖煮压力、温度、时间营养成分的溶解提升肉汤食用品质生物加工形成的食品风味酶法修饰风味制品酶催化反应的性质生物加工形成的食品风味酶法修饰风味制品酶催化反应的性质生物加工形成的食品风味酶法修饰风味制品具有风味修饰作用的酶脂肪酶（EC3.1.1.X）糖苷酶（EC3.2.1.X）风味蛋白酶马肝醇脱氢酶（EC1.1.1.1）脂肪氧合酶过氧化物酶（EC1.11.1.X）漆酶（EC1.10.3.2）微生物胺氧化酶（EC1.4.3.X）香草醇氧化酶（EC1.1.3.38）环糊精葡聚糖转移酶（EC2.4.1.19）D-果糖-1,6-二磷酸醛缩酶（EC4.1.2.13）倍半萜烯合成酶（EC4.2.3.9）生物加工形成的食品风味发酵风味产品面包的加工风味酸面团是面粉和水的混合物，由乳酸菌（主要是异型发酵菌株）发酵，在混合物中产生乳酸和乙酸，最终产品的酸味令人愉悦、提升食欲。酸面团工艺被用作发酵的一种形式，是食品烹饪、加工中最古老的生物技术工艺。在传统的馒头或者面包制作工艺中，为了便于连续化生产制作，保留一部分熟酸面团作为后续的种子面团（老面、面头、酵子）。酸面团的典型特征主要归因于其微生物群落，基本上以乳酸菌和酵母为代表。由于微生物群落的存在，这种面团具有代谢活性，可以被重新激活。这些微生物确保在添加面粉和水后产酸和发酵。生物加工形成的食品风味发酵风味产品酸奶的加工风味酸奶是以牛羊乳或乳粉为原料，经过巴氏杀菌等处理，再以嗜热链球菌与保加利亚乳杆菌等乳酸菌作为发酵剂接种于乳中，由于乳酸菌降低乳中pH值使酪蛋白在等电点处形成的凝乳。乳酸菌发酵可分为同型乳酸发酵和异型乳酸发酵。前者发酵机制乳糖只产生乳酸，后者乳糖除产生乳酸外，还生成乙醇、二氧化碳等物质。乳制品发酵产生乳酸，从而降低乳中pH值，使产品具有特定的酸味并且形成凝胶状态，不仅如此，在酸性环境中，腐败微生物的生长可得到有效抑制。生物加工形成的食品风味发酵风味产品酸奶的加工风味乳糖发酵机制1：乳糖通过透膜酶的作用进入细胞，并被β-半乳糖苷酶分解为葡萄糖和半乳糖，葡萄糖进入磷酸戊糖酮解酶途径，生成丙酮酸等中间产物以及代谢终产物，如CO2、乙酸和乳酸等。半乳糖可以经Leloir途径转化为磷酸葡萄糖，并返回磷酸戊糖酮解酶途径。乳糖发酵机制2：主要分布于乳酸乳球菌乳酸亚种、干酪乳杆菌干酪亚种（干酪乳杆菌）等菌属中，乳糖通过磷酸转移酶在细胞膜上的作用，磷酸化后进入细胞，随后在酶的作用下将其水解成葡萄糖和6-磷酸半乳糖。生物加工形成的食品风味发酵风味产品酸奶的加工风味酸奶的风味物质是一些羰基化合物和C2～C8的挥发性的脂肪酸，主要有乳酸、乙醛、丁二酮、乙酸等。乳酸、乙酸、丙酸等酸类赋予酸奶爽口的酸味，某些醇类、酯类等物质也相辅相成，共同构成酸奶所特有的风味。酸奶的香气是牛奶中最初存在的挥发物和发酵过程中产生的化合物的叠加，其加工风味的形成是通过一系列生化过程积累所得，主要途径有柠檬酸盐发酵、糖酵解过程、脂解和蛋白质水解过程。生物加工形成的食品风味发酵风味产品酸奶的加工风味乙醛是构成酸奶特征风味的物质之一。它主要是保加利亚乳杆菌（L.bulgaricus）在酸奶生产的前发酵过程中由乳糖产生的。但酸奶生产的另一发酵菌种——嗜热链球菌（Str.theromophilus）影响着保加利亚乳杆菌的生长代谢。发酵初期，乳体的pH在6.5～5.5，嗜热链球菌活跃且控制了发酵，杆菌虽然生长很快，但杆菌的发酵产物（肽、氨基酸等）能刺激嗜热链球菌的生长。发酵中期，乳体的pH在5.5～4.2，球菌生长逐渐减慢直至pH4.2时基本停止。但嗜热链球菌产生的甲酸、丙酸等又会促进保加利亚乳杆菌的生长。发酵后期，乳体的pH<4.2，主要是保加利亚乳杆菌生长。生物加工形成的食品风味发酵风味产品酒的加工风味白酒大曲是一种对产品风味有重大影响的糖化剂和发酵剂。根据最高孵化温度，大曲可分为高温、中高温、中温和低温型，而中温大曲通常被用于酿造浓香型白酒。大曲通常由小麦、大麦和/或豌豆按一定比例混合制成，经研磨、混合、成型后以固态发酵的方式培育和熟制。大曲原料含有丰富的淀粉及其他营养物质可作为微生物生长基质。泥池被用作发酵反应器，里面含有一层泥浆。窖池是适合浓香型白酒酿造的固体生物反应器。窖泥中的微生物群落对中国白酒的质量和产量有很大影响。窖泥中的微生物以梭状芽孢杆菌为主。同时，原核生物16SrRNA的丰度也不同。梭状芽孢杆菌可以合成己酸，而己酸是形成浓香型白酒关键风味成分己酸乙酯的前体物质。生物加工形成的食品风味发酵风味产品酒的加工风味黄酒黄酒中的风味主要是通过酶促生化反应和微生物代谢产生的。酒曲不仅决定了黄酒酿造的主要微生物群及其酶，而且对黄酒的风味配方也有重要贡献。酒曲中的酶可以将原料中的碳水化合物和蛋白质转化为糖、肽、氨基酸，用于细菌、霉菌、酵母和其他微生物的生长和发酵。酒曲中的微生物在黄酒风味形成中起着关键作用。红曲黄酒是中国黄酒的典型代表之一，通常由糯米酿造，加入两种传统的葡萄酒发酵剂红曲和白曲。红曲主要由人参芽孢杆菌、泛菌属、伊丽莎白菌属、链球菌属、红曲霉、黑曲霉和双孢干酵母组成。生物加工形成的食品风味发酵风味产品酒的加工风味啤酒麦芽所产生的挥发性化合物可分为四类：来自脂肪前体氧化的挥发性化合物、在美拉德反应或褐变反应中形成的挥发性化合物、各种脂肪族硫化物和酚类。在发芽过程中，大麦脂肪被特定的脂氧合酶氧化成中间体氢过氧化物，然后在麦芽烘干到啤酒储存的后续加工阶段分解为有风味的醛。如果还原酶较为活跃，相应的醇也会产生。

醛类是绿麦芽和绿麦芽汁含有青草味的原因，但它们在烘干麦芽中的含量要低得多，因为烘干后一部分脂肪氧合酶会失活。除了己醛和2,4-癸二烯醛外，更多颜色的麦芽（如水晶麦芽、焦香麦芽或烤麦芽）几乎没有醛。酵母菌在发酵过程中通过还原作用将醛还原为饱和醇来完全去除这些醛。然而，众所周知，青草、豌豆般的味道并不会完全消失，并且还会在绿麦芽啤酒的味道中占主导地位，主要原因为其中含有由己醛和2-己烯醛还原产生的高浓度的L-己醇。生物加工形成的食品风味发酵风味产品酒的加工风味啤酒酒花酸是软树脂馏分的一部分，由相关系列组成：α-酸（葎草酮、类葎草酮和加葎草酮）和β-酸（酒花酮、类酒花酮和加酒花酮）。这些化合物在纯净物状态下以淡黄色固体形式出现。异α酸是啤酒中苦味的主要来源，集中在啤酒泡沫中。生物加工形成的食品风味发酵风