食品中香味化合物的生成

學習目標1.認識呈味物質及其呈味機制。2.了解香味化合物的種類和分析與鑑定。3.明白食品中香味物質的生成途徑。4.清楚食品中對風味具有決定性的化合物。前言顏色(color)、氣味(odor)和質地(texture)等的交互作用組成食品的風味(flavor)。風味是食品非常重要的特性之一，也是食品品質的一項重要指標。風味的研究包括：分析能刺激嗅覺及味覺的食品成分，以及這些化合物與感官之交互作用。由於不同化合物對於感官的刺激程度不同，所以並非化合物濃度愈高，其對食品風味的影響就愈大。風味物質可分成二大類，一大類提供食品的滋味(taste)，另一大類則提供食品的氣味。雖然風味主要由滋味及氣味所組成，其他如：質地（包括：平滑和粗糙程度、顆粒程度、黏度等）、顏色和聲音等，都會影響食品的風味，進而影響食品的整體接受度。第一節食品的滋味食品的滋味在食品的風味上扮演著非常重要的角色，因此研究物質的化學結構對味覺的影響亦非常重要。目前世界各國對味覺的分類並非一致，然而就目前所知的呈味機制而言可分為酸味(sourtaste)、甜味(sweettaste)、苦味(bittertaste)、鹹味(saltytaste)及鮮味(umamitaste)等五個基本味覺和其他非特異性味覺包括：澀味(astringenttaste)、辛辣味(pungency)和清涼風味(coolingtaste)。味覺呈味物質味覺味覺(gustation)是指食物中的呈味物質在口腔內刺激味蕾受器細胞，經由神經系統傳導至大腦的味覺中樞，最後由大腦的綜合神經中樞系統分析所產生的一種感覺。酸味、甜味、苦味、鹹味是一般認定的四個基本味覺，除此之外，鮮味也逐漸被認為是第五個味覺，以上的味覺是食物直接刺激味蕾所產生。其他非特異性味覺包括：澀味、辛辣味和清涼風味是由呈味物質刺激皮膚所產生之感覺。呈味物質一般而言，呈味物質意即提供滋味的化合物(tastecompound)，其有以下幾個特點：(1)室溫下為非揮發性；(2)溶於水；(3)其閾值(threshold)比提供氣味的物質(odorcompound)高。甜味苦味鹹味酸味鮮味澀味辛辣味清涼風味甜味呈味機制甜味物質呈味機制Shallenberger與Acree(1967)提出的AH/B理論認為，甜味物質的分子結構中存在一個能形成氫鍵的基團(AH)，如：羥基(-OH)、胺基(-NH2)和亞胺基(=NH)等基團，同時還必須含有一個陰電性強的基團(B)，如：氧(O)和氮(N)等，這二類基團在空間上必須距離3Å，才能與甜味受體結合。由葡萄糖和糖精（圖7-1）的結構可知，具甜味之化合物必須以氫鍵之鍵結方式，正確的接上味蕾上的接受體，才能感知甜味。甜味物質分子中除含有AH和B基團外，還可能存在著一個疏水基團，稱為γ基團（-CH2、-CH3、-C6H6等），以疏水相互作用與甜味受體的疏水部分結合，此基團也必須在空間上滿足一定的立體化學要求，才能與甜味受體結合，即γ基團與AH基團距離約3.14Å，其與B基團距離約5.25Å（圖7-2）。甜味物質甜味劑可分營養性甜味劑及非營養性甜味劑。食品中常見的營養性甜味劑有：葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、麥芽糖醇、山梨醇和木糖醇等。非營養性甜味劑有：糖精、阿斯巴甜、甘草精和甜菊精等。苦味呈味機制苦味物質呈味機制呈苦味的化合物一般具有如：亞硝酸根(-NO2)、硫氫基(-SH)、硫基(-S)、雙硫基(-S-S-)和磺酸基(-SO3H)等基團，而且和甜味物質相似，一般也有AH和疏水基團，且二類基團在空間上必須滿足一定的立體化學要求，才能與接受體結合（如圖7-3）。當糖分子的結構和立體結構的改變會導致甜味消失，或抑制甜味，甚至產生苦味。苦味物質苦味是許多食品的風味特性，苦味可由各種不同之有機或無機化合物提供。食品中的苦味物質一大部分來自植物性食材，如：1.咖啡因(caffeine)：普遍存在於茶與咖啡中，常被用作品評試驗苦味標準品。2.奎寧(quinine)：也常被用作品評試驗苦味標準品和苦味添加劑。3.可可鹼(theobromine)：是可可中主要的生物鹼，其賦予巧克力苦味與澀味。4.啤酒中的苦味物質：主要源於啤酒花(hop)中的蛇麻酮(humulone)的衍生物（α-酸和β-酸），α-酸有強烈的苦味和防腐能力，久置空氣中可自動氧化，其氧化產物的苦味增強；β-酸具有抑菌、防腐的作用。5.柑橘中的苦味物質：主要有柚皮苷(naringin)、新橙皮苷(neohesperidin)及苦味劑，為風味改良劑，其可用於食品及飲料之添加劑。鹹味呈味機制鹹味物質呈味機制目前描述鹹味感覺機制最被接受的模式為，水合陽離子和陰離子生成的錯化物和AH/B接受器之間的相互作用產生鹹味的感覺。複合物各自的結構是不相同的，因而產生的味道也不相同。一般而言，隨著鹽離子直徑的增大，鹽的苦味逐漸增強，當鹽的原子量增大，苦味也有增大的傾向。鹹味物質氯化鈉(sodiumchloride；NaCl)是典型具鹹味的化合物，也是日常生活最常使用的調味料之一，從化學結構來看：1.鹵化鹽類之陽離子產生鹹味，陰離子則修飾鹹味。2.鈉離子與鋰離子產生鹹味，鉀離子與其他陽離子則產生鹹味和苦味。3.氯離子本身無味，對鹹味抑制最小，其他的陰離子不但抑制陽離子的味道，且其本身也會提供特殊的味道，如：磷酸鹽和檸檬酸鹽的陰離子對鹹味有抑制的作用，其中，檸檬酸根離子之抑制作用較大，又脂肪酸鈉鹽產生的肥皂味是由陰離子所引起，這些味道可以完全掩蔽陽離子的味道。酸味呈味機制酸味物質呈味機制酸味是由於氫離子刺激舌黏膜所引起，因此凡是在水溶液中能夠解離出氫離子的物質都具有酸味。酸味的強度與其酸度不呈正相關，即酸溶液的強度似乎不是酸味感覺的主要決定因素。食品的酸味與其氫離子濃度、可滴定酸度、緩衝效應、極性和陰離子有關。有機酸陰離子結構上增加親水性基團（如：羥基或羧基），則親脂性減弱，酸味減弱，增加疏水性基團，酸味增強。酸味物質酸味物質在食品中除可賦予食品的酸味、增進或改善食品的風味外尚有防腐的功能。食品中常用的酸味劑有：醋酸、乳酸、檸檬酸、蘋果酸和酒石酸等。鮮味呈味機制鮮味物質呈味機制有一類化合物可以增進或改善食品的風味，且無特定味道，一般將此類化合物稱為增味劑(flavorenhancer)。證據顯示，鮮味來自胺基酸或核苷酸刺激味覺接受器，一般認為其有以下特點：1.味覺接受器與其他酸、甜、苦、鹹等味覺接受器不同。2.有獨特的味覺。3.味覺無法由其他四個基本味覺的呈味物質或其混合物產生。4.呈味物質不會改變其他基本味覺。5.相同類型的鮮味劑並存時，與味覺接受器結合有競爭作用。6.不同類型的鮮味劑並存時，有加乘作用(synergisticeffect)。鮮味的呈味機制與甜味和苦味類似，均為分子機制，即呈鮮味物質在口腔內對味蕾的受器細胞刺激所產生的感覺。鮮味物質麩胺酸鈉(monosodiumglutamate；MSG)即一般俗稱的味精，為長久以來最常被使用的增味劑或鮮味劑。L-型麩胺酸鈉是肉類鮮味的主要成分，而D-型麩胺酸鈉則無鮮味。最常見的核酸鮮味劑是5‘-核糖核苷酸類(5’-ribonucleotides)，如：柴魚的5‘-次黃嘌呤核苷酸鹽(5’-inosinemonophosphate；5‘-IMP)，呈肉類的鮮味和香菇的鳥嘌呤核苷酸鹽(5'-guanosinemonophosphate；5'-GMP)，有菇類的鮮味。澀味呈味機制澀味物質呈味機制澀味是一種口腔組織乾澀的感覺，通常是由澀味物質與唾液中的蛋白質形成凝集而產生沉澱或聚集體，使口腔組織粗糙收縮而引起。澀味經常伴隨著苦味，這是為何許多酚或單寧都可以產生澀味和苦味感覺。澀味物質澀味是食品重要的風味之一，常見於茶品、紅酒和未成熟水果，是因為具澀味的食品通常都含有單寧或酚類化合物(phenoliccompound)。適當的澀味可提供食品特殊的風味，但是過多的澀味會降低食品的品質而不為消費者所接受。辛辣味呈味機制辛辣味物質呈味機制辣味刺激的部位在舌部的表皮，因為接觸後會產生一種灼熱的感覺，故應屬觸覺。有些辛辣食品如：紅辣椒(capsicum)、黑胡椒和薑中的辣味成分於常溫下為低非揮發性或非揮發性，這類化合物作用於口腔產生熱辣味(hotness)。辛辣味物質紅辣椒主要的辣味成分稱為辣椒素化合物(capsaicionids)；胡椒主要辣味成分是異胡椒(chavicine)；鮮生薑的辣味是由一類名為薑酚(gingerol)的化合物所產生。另外，一些調味料和辛辣食品如：芥末、蔥、蒜、洋蔥、芥菜和丁香，其中所含的辣味成分具有揮發性，其對味覺和嗅覺器官刺激而產生辛辣味。清涼風味當某些化學物質刺激鼻腔或口腔專門的味覺接受器時，會產生清涼感覺，如：薄荷和樟腦等。與薄荷有關的化合物所產生的清涼作用和結晶多元醇甜味劑（如：木糖醇）所產生的清涼味機制有些許不同，一般認為結晶多元醇甜味劑的涼味是物質吸熱溶解所產生。第二節香味化合物的分析與鑑定食品中的風味物質其組成相當複雜，雖然已有相當多先進之儀器及分析技術，至今食品中之香味化合物之分析鑑定及特性描述(characterization)仍具有相當之挑戰性。由於食品中之風味化合物濃度通常相當低（ppm或ppb），而且有著不同的溶解度、極性、揮發性、對熱及酸鹼度之穩定性，以及風味化合物受食品中的其他成分影響等因素，使風味物質的定性和定量分析十分複雜和困難。要成功地鑑定香味化合物，首先需要將它們從眾多及複雜之食品組成分中萃取出來，並用層析法(chromatography)將之分離，個別的香味化合物經由質譜分析(massspectrometry；MS)和核磁共振(nuclearmagneticresonance；NMR)分析，最後而得其化學結構及名稱。在萃取及分析過程中應避免揮發性風味物質散失及遭受破壞，且單一化合物味道的描述和味覺之強弱可用官能品評來分析。揮發性風味化合物的萃取揮發性風味化合物之分離與鑑定揮發性風味化合物的萃取氣相層析(gaschromatography；GC)尤其是氣相層析－質譜儀(gaschromatography-massspectrometry；GC-MS)的使用，讓香味化合物的分離與鑑定更加容易與精確。在氣相層析分析之前，需將香味化合物由食物中萃取出來，萃取方法在整個分析過程之中扮演著重要的角色，且分析的結果將會受萃取所用之方法影響，萃取方法將視食品的類型及組成分而定。為求實驗結果更加完整，通常會同時使用多種不同的方法來萃取。針對氣相層析，可將萃取技術廣泛區分為溶劑萃取(solventextraction)、超臨界流體萃取(supercriticalfluidextraction；SFE)、水蒸氣蒸餾(steamdistillation)和頂隙分析(headspaceanalysis)等。溶劑萃取超臨界流體萃取水蒸氣蒸餾法頂隙分析溶劑萃取溶劑萃取法是最普遍被使用的傳統萃取方法，此方法是利用界面的平衡分配關係，將香味物質由食品基質中轉移至有機溶劑。常用的溶劑有二氯甲烷(dichloromethane)、乙醚(ethylether)、戊烷(pentane)和己烷(hexane)等。溶劑的選擇非常重要，必須要低沸點（以避免操作過程中流失揮發性高的物質），而且必須能萃取極性和非極性的物質。溶劑萃取法的回收率及再生性佳且操作簡單容易，因此適合作為化合物定量的萃取方法，但此方法也有不少缺點，常需將萃取物做進一步的處理，如：利用真空抽取揮發性物質，並利用液態氮的超低溫將之冷凝，而將非揮發性的物質移除，以及層析前將萃取物進行初步區分(fractionation)等。萃取物可依據化合物之官能基、分子量、沸點和極性之不同，進行初步區分。超臨界流體萃取超臨界流體萃取屬於溶劑萃取的範疇，其所使用的溶劑是超臨界流體如：二氧化碳，而非具毒性的有機溶劑，可說是一種相當先進的溶劑萃取技術，其有萃取時間短、風味物質較不會受熱及氧氣破壞、以及應用性較廣等優點。水蒸氣蒸餾法水蒸氣蒸餾法是利用水蒸氣將風味物質蒸餾出來後凝成水萃物，此水萃物必須再進一步以溶劑萃取。另外一種方法稱為並行蒸餾萃取法(simultaneousdistillationextraction；SDE)，顧名思義，此方法是蒸餾與萃取同時進行，萃取完畢後僅需將水分去除。此方法可得不含非揮發性或高沸點物質，且可濃縮微量化合物以利分析，但無法對極性高或親水性物質（如：酸及醇）作有效萃取。此方法因為萃取過程中需加熱，所以可能對香味物質造成人為破壞，故不適宜進行生鮮食品（如：蔬菜和水果）之萃取。頂隙分析頂隙分析（或上部空隙分析）是將食品樣品置於密封容器內，在適當的溫度下放置一段時間，待食品基質中的揮發性物質在蒸氣中達飽和後，從樣品頂部空隙吸取氣體樣本進行分析。頂隙分析可分為靜態頂隙分析(staticheadspaceanalysis；SHS)及動態頂隙分析(dyanmicheadspaceanalysis；DHS)二種。揮發性風味化合物之分離與鑑定氣相層析一般常用於香氣成分的分離，經分離出的單一化合物可用相當多種的偵測器(detector)來作偵測，包括：火燄離子偵檢器(flameionizationdetector；FID)、質譜儀或感官品評等。毛細管柱是氣相層析最重要的一部分，並非一種管柱就能對所有的香味化合物作有效的分離，尤其是被分析的樣品之成分複雜時，因此，至少必須使用二種不同極性的毛細管柱進行分析。質譜儀氣相層析－嗅覺測定法質譜儀質譜儀已成為風味物質結構分析中不可缺少的儀器，因為氣相層析分離出的物質量足以進行質譜分析。若能得到相關的純物質或參考物質的質譜資料，則經過質譜、二種或二種以上管柱的滯留時間(retentiontime)、以及化合物氣味描述的比較，從而可以鑑定風味的組成物質，若檢測值與標準不符，則需結合磁核共振分析等方法重新鑑定風味物質的結構。磁核共振分析亦經常用來鑑定一些質譜難以確定的化合物之結構。氣相層析－嗅覺測定法氣相層析－嗅覺測定法(gaschromatography-olfactometry；GCO)是分析風味化合物味道描述和味覺強弱，進而協助未知化合物鑑定之技術，利用人類鼻子充當偵測器，偵測化合物味道和強度。人類鼻子的靈敏度比一般偵測器佳，且由一般化合物偵測器的訊號無法得知化合物的氣味及味道之強弱，因此GCO技術被發展出來。GCO可搭配數種方法來進行分析，包括：(1)香味萃取稀釋分析(aromaextractiondilutionanalysis；AEDA)(Ullrich&Grosch,1987)；(2)嗜好性香味回應測量分析(combinedhedonicaromaresponsemeasurement；CHARM)(Acree,1993)；(3)氣味分析方法(osmemethod)(McDanieletal.,1990)；(4)偵測頻率分析(detectionfrequencyanalysis)(Linssenetal.,1993)等。雖然這些方法之操作及資料蒐集方式不同，然而其皆可由揮發性物質中找出具氣味之化合物(aroma-activecomponents)及對風味具有決定性的化合物(character-impactcompounds)。通常不同的化合物有不同的閾值，濃度低但是閾值低的化合物對風味的影響可能較濃度高且閾值也高的化合物來的大。因此，有氣味的化合物其濃度高並不一定對風味會有影響。除了用以上提及之GCO技術，尚可用嗅覺單位(odorunits；OU)來評估化合物對風味的影響程度，其公式如下：第三節香味化合物的種類化合物的結構是決定香味化合物種類的主要因素，本節將就不同的有機化學結構將香味化合物分為醇類、醛類、酮類、脂肪酸、酯類、內酯類、雜環類和含硫化合物等幾大類，分別探討其結構與氣味。醇類醛類酮類酸類酯類內酯類雜環類含硫化合物醇類醇類化合物是由分子量較小的簡單醇類化合物（如：甲醇、乙醇等）至分子量較大、較複雜的醇類化合物（如：酚類等）所組成，大致可細分為烷醇類(alkylalcohols)、芳香醇類(aromaticalcohols)和揮發性酚類(volatilephenols)。烷醇類芳香醇類揮發性酚類烷醇類分子量較小的飽和正烷醇類具有類似酒精(alcohol-like)的味道，且可溶於水或對水的溶解度較大，隨著分子量增大，其對水的溶解度變小、揮發性降低、且氣味也隨之改變而不再有類似酒精的味道。庚醇(heptylalcohol)有淡芳香氣、辛醇(octylalcohol)和壬醇(nonylalcohol)則有玫瑰花香氣、癸醇(decylalcohol)則具有類似柳橙的味道。不飽和烷醇類化合物對食品風味的貢獻相當重要，但其穩定性較差，是屬於容易氧化的香味化合物，如：1.順-3-己烯醇(cis-3-hexenol)和反-2己烯醇(trans-2-hexenol)：具有「綠的」(green)或「割過的草」(cutgrass)味道，其常用於產生或增加食品「清新」(freshness)的氣味。2.反-2-順-6-壬二烯醇(trans-2-cis-6-nonadienol)：亦具有「清新」的氣味，是小黃瓜重要香味化合物。3.1-辛烯-3-醇(1-octen-3-ol)是洋菇的重要香味化合物之一，其具有「泥土」(earthy)或「類似洋菇」(mushroom-like)的氣味，因此又被稱為洋菇醇(mushroomalcohol)。芳香醇類芳香醇類具有飽和的側鏈，故為穩定的化合物，通常可用於增加香料或香水的花香味。苯甲醇(benzylalcohol)、苯乙醇(phenethylalcohol)和2-甲基-5-苯戊醇(2-methyl-5-phenylpentanol)等都具有類似玫瑰花香(rose-likearoma)，其中苯甲醇味道較淡，對風味影響較不明顯，因而常被用來作為香料或香水的溶劑。二羥肉桂醇(dihydrocinnamylalcohol)和肉桂醇(cinnamylalcohol)是由肉桂醛(cinnamaldehyde)還原而來，具有香脂味(balsamic)或肉桂(cinnamon)的氣味，存在於紅莓、櫻桃、芭樂、草莓、覆盆子、蘋果和肉桂等果實或植物體中，是相當重要的香料。揮發性酚類揮發性酚類是香辛料風味的來源之一，也是食品異味的來源之一。在蔬果中被發現的揮發性化合物如：4-乙烯基-苯酚(4-vinyl-guaiacol)、丁香酚(eugenol)、瑞香酚(thymol)、癒創木酚(guaiacol)等是常見的揮發性酚類：1.4-乙烯基-苯酚是柑橘類水果主要的風味化合物之一，此化合物會造成橘子有辛辣、腐爛的味道。2.丁香酚是丁香的主要香味成分，瑞香酚是百里香的重要香味化合物，二者都是香辛料中重要的成分。3.癒創木酚的衍生物如：4-甲基癒創木酚(4-methylguaiacol)和4-乙基癒創木酚(4-ethylguaiacol)具有藥味，其為咖啡和煙燻調味料中重要的香味化合物。醛類醛類化合物具有雙鍵氧（醛基，

結構容易氧化，其氧化後可得有機酸，還原後可得醇類化合物。醛類化合物比同碳數之醇類化合物較具活性，為風味產生的重要因素。醇類化合物會與醛類化合物進行縮合反應而形成半縮醛或縮醛，如：香草醛(vanillin)會與丙二醇(propyleneglycol)反應形成香蘭素丙二醇縮醛(vanillinpropyleneglycolacetal)，食品的氣味會因而改變，尤其對香草、巧克力、牛奶、櫻桃、杏仁和梅子等的品質有較大的影響：1.檸檬醛(citral)和香茅醛(citronellal)存在於甜橙的果皮、檸檬、香茅或檸檬油等植物香精油中，具濃烈的檸檬香味。2.苯甲醛(benzaldehyde)常見於杏仁、櫻桃、梅子等，具杏仁味。3.苯乙醛(phenylacetaldehyde)具清甜氣味，常用於蜂蜜及甜味香料。4.肉桂醛(cinnamaldehyde)常見於肉桂，有刺激性香味。5.茴香醛(anisaldehyde)具有類似茴香的氣味，常用於八角、茴香等香料。6.香草醛是香草豆的主要香味化合物，為重要的香料添加物，廣泛使用於冰淇淋、糕餅及糖果等食品。酮類一般而言，酮類都有良好的香味，而低分子量酮類化合物對食品風味較不重要。雙酮類芳香族酮類不飽和酮類雙酮類雙酮類(diketones)如：雙乙醯(diacetyl)及其還原衍生物3-羥基丁酮(3-hydroxybutanone)，又稱乙醯乙醇(acetoin)，有奶油香味(buttery)，是奶油、乳酪、乾酪等之重要香氣成分，也是人造奶油(margarine)的香味來源。芳香族酮類芳香族酮類如：苯乙酮(benzophenone)為乳酪之重要香氣成分；覆盆子酮(4-hydroxyphenyl-2-butanone)有覆盆子(raspberry)果香味，為覆盆子主要的香味物質，也是重要的果香添加物。不飽和酮類不飽和酮類化合物如：1-辛烯-3-酮(1-octen-3-one)其與醇類化合物是洋菇的重要香味化合物，其氣味比1-辛烯-3-醇(1-octen-3-ol)更重、閾值更低，其閾值相差大約200倍。酮類化合物與烯醇類化合物會相互轉變，即所謂酮－烯醇互變異構(keto-enoltautomerization)，酸性環境有利於此反應的進行。酸類低分子量之脂肪酸多具有刺鼻之酸味或油耗味，如：甲酸(formicacid)、醋酸(aceticacid)、丙酸(propionicacid)、丁酸(butyricacid)、戊酸(valericacid)等。醋酸的氣味就是典型醋的味道，而丁酸和戊酸有臭汗酸(sweaty)或乾酪味(cheesy)。碳鏈愈長或分子量愈大之脂肪酸，其揮發性愈低且氣味愈弱，長鏈脂肪酸如：月桂酸(lauricacid)、豆蔻酸(myristicacid)、棕櫚酸(palmiticacid)等幾乎沒有氣味。雖然揮發性酸有刺激性味道，其閾值卻相當高。其他非揮發性酸如：檸檬酸(citricacid)也幾乎沒有氣味，因而可作為酸味添加劑而不會改變食品的味道。不飽和酸類比飽和酸類有更濃、更刺激的氣味，如：反式丁烯酸(trans-2-butenoicacid)有很濃的乾酪味；2-甲基戊酸(2-methyl-pentanoicacid)有果香(fruity)。苯乙酸(phenylaceticacid)屬芳香族酸類，具有花果香，其可由苯乙醛(phenylacetaldehyde)氧化而得。酯類酯類化合物是由有機酸和醇類進行酯化作用所形成，不同的有機酸和醇所產生酯類的氣味會有所不同：1.有些酯類的氣味類似香蕉、鳳梨、糖果等水果的氣味，如：乙酸異戊酯(isoamylacetate)、乙酸戊酯(amylacetate)和丁酸戊酯(amylbutyrate)具強烈的水果香氣，似香蕉、梨的香味。2.較高分子量醇類與乙酸所形成之酯類，其氣味強度較低分子量醇類與乙酸所形成之酯類為弱或溫和，如：辛酸乙酯(ethyloctanoate)有令人愉悅的花果香氣；己酸乙酯(ethylhexanoate)具有似的鳳梨、香蕉的香氣。3.簡單的芳香族酯類如：乙酸酯(benzylacetate)、乙酸苯乙酯(phenylethylacetate)有果香味。4.某些有機酸所形成的酯類，其氣味較為不同，如：柳酸甲酯(methylsaliclate)為冬青樹油的主要香氣成分，有驅蟲抑菌的功用；鄰胺苯甲酸甲酯(methylanthranilate)具有葡萄香氣，是葡萄、柑橘精油中的香味成分，是少數結構上有胺基的香味物質；苯甲酸甲酯(methylbenzoate)則具有刺激清香味或薄荷味。內酯類內酯類化合物是由其相關之羥酸所形成，一般內酯有α、β、γ、δ四種，主要是依據形成內酯中碳數不同而劃分。內酯類有二群重要的化合物：(1)γ-內酯(γ-lactone)：是由γ-羥酸(γ-hydroxyacid)經脫水作用後產生的五圓環內酯，其取代基團在第五個碳的位置，與環氧相鄰，此類化合物在鹼性環境不安定；(2)δ-內酯(δ-lactones)：為六圓環內酯，其取代基團在第六個碳的位置，也是與環氧相鄰。二者為蔬果、堅果、乳酪、奶油及乳製品的重要香氣化合物，一般有清甜、果香、乳香(creamy)等氣味，如：γ-辛內酯(γ-octalactone)和γ-壬內酯(γ-nonalactone)有椰香味(coconut)；γ-十一酸內酯(γ-undecalactone)和δ-癸內酯(δ-decalactone)具類似桃子(peach-like)的香味。雜環類雜環類化合物的數量及種類繁多，其為環狀結構化合物，且環上有一或多個原子非碳原子，主要的雜環類風味化合物其環上取代原子包括：氧、硫及氮。雜環類化合物廣泛存在於各式食品中，其對食品風味的貢獻相當重要，主要是因為其有各式特殊氣味、氣味濃烈、高含量或低閾值等特性，提供食品烘烤味(roasted)、堅果味(nutty)、焦味(burnt)、焦糖味(caramelizedflavor)、肉味(meaty)和其他等味道。含氧雜環類含氮雜環類含硫雜環類含氧雜環類呋喃類(furans)和哌喃類(pyrans)為二類重要之含氧雜環類，前者為五圓環而後者為六圓環（圖7-4），皆可由醣類降解產生。在眾多醣類降解產物中，3(2H)-呋喃酮3(2H)-furanones)和2(5H)-呋喃酮2(5H)-furanones)最為重要，其多具有焦糖味，其中，3-羥基-4,5-二甲基-2(5H)-呋喃酮（3-hydroxy-4,5-dimethyl-2(5H)-furanone，又稱為葫蘆巴內酯(sotolon)）為咖啡的重要香味物質，亦是造成柑橘類果汁因熱加工或長時間儲藏而產生之辛辣和焦味等異味的主要化合物。馬爾托環醇(maltol)之化學式為3-羥基-2-甲基-4H-吡喃-4-酮(3-hydroxy-2-methyl-4H-pyran-4-one)，具有焦糖香氣，在自然界中廣泛存在，可從天然植物中提取，如：烘烤過的麥芽、咖啡豆、可可豆等。馬爾托環醇有增強食品甜味的作用並可遮蔽苦味，一般常用於甜味食品中。乙基馬爾托環醇(ethylmaltol)增進風味能力為馬爾托環醇的4~6倍，為重要的食品合成香料。含氮雜環類加熱食物所產生之揮發性化合物有相當多屬於吡咯類(pyrroles)和吡啶類(pyridines)（圖7-5）衍生物，吡咯和吡啶類衍生物具有烘烤、餅乾或爆米花等味道。有相當多種吡口井類(pyrazines)（圖7-6）化合物已被發現存在於食品中，尤其是熱加工食品，如：麵包、肉品、咖啡及堅果等。吡口井類化合物可經由梅納反應(Maillardreaction)或是胺基化合物的熱裂解(pyrolysis)而產生，因此對食品的風味貢獻非常大。含硫雜環類主要的含硫雜環類風味化合物其環上取代原子除硫之外，還包括氧及氮原子（圖7-7）：1.五圓環上若有一個硫取代原子，稱口噻吩(thiophene)，若有三個硫取代原子，稱三硫環戊烷(trithiolane)；六圓環上有三個硫取代原子，稱三硫環己烷(trithiane)。2.五圓環上有硫和氮取代原子，稱噻唑thizole)或噻唑啉(thiazoline)。3.五圓環上有硫和氧取代原子，稱氧硫環戊烷(oxathiolane)；六圓環上有硫和氧取代原子，稱氧硫環己烷(oxathiane)。噻唑的氣味非常強，廣泛存在於食品中，一般具有青菜、堅果和烤肉等味道，如：2,4,5-三甲基噻唑(2,4,5-trimethylthiazole)存在於肉類、烤牛肉、馬鈴薯、咖啡和煮過的雞肉等食品，具有烘烤、咖啡等氣味，是一重要的風味添加物。2-乙醯噻唑(2-acethylthiazole)的前驅物為2-乙醯-2-噻唑啉(2-acethyl-2-thiazoline)，二者的味道類似，然而後者有較低的閾值，因此其對食品的風味貢獻較重要。噻吩也是重要的香氣物質，其氣味也非常強，一般具有焦香、堅果和烤肉等味道。含硫化合物含硫化合物一般具有低閾值和對風味有較高之影響力，因此常為食品的重要香氣化合物，其中硫醇類化合物是屬於容易氧化的香味化合物，易氧化變成硫醚類化合物，其氣味會因此而轉變。如：2-硫代呋喃甲醇(2-furanmethanethiol)為咖啡香氣化合物，因為其具有易氧化之特性，在咖啡中可作為抗氧化劑，但咖啡風味會因而受到影響：1.硫化丙烯(allylsulfide)為韭菜、洋蔥、蒜等主要的香辛味成分。2.異硫氰酸烯丙酯(allylisothiocyanate)是芥子油的主要香辛氣味成分，由黑芥子硫苷(sinigrin)經芥子酶(myrosinase)水解而產生。3.甲硫醇(methanethiol)為蘿蔔氣味的主要成分之一。4.甲基丙基二硫醚(methylpropyldisulfide)為高麗菜、馬鈴薯、洋蔥、蒜等主要氣味成分之一。5.甲硫醚或稱硫化二甲基(dimethylsulfide)在許多食品如：蛋、洋蔥、蕃茄、魚、玉米、高麗菜及橘子汁等之中都可被發現。含硫胺基酸的史特烈卡降解(Streckerdegradation)可產生含硫化合物，如：1.甲硫胺酸(methionine)的史特烈卡降解可產生甲硫基丙醛(methional)，進一步降解可產生甲基硫醇(methylthiol)和硫化二甲基(dimethylsulfide)。2.半胱胺酸(cysteine)可產生硫化氫(hydrogensulfide；H2S)和2-硫醇基乙醛(2-mercaptoacetaldehyde)。第四節食品中香味化合物的生成食品中香味化合物的生成途徑大致有以下幾個方面：酵素的直接作用、酵素的間接作用和非酵素反應。酵素的直接作用酵素的間接作用非酵素反應酵素的直接作用生物合成(biosynthesis)即由生物體直接合成香氣成分，其中一部分由酵素直接參與。其中以脂氧合酶與氫過氧化物解離酶最為重要，此二者廣泛存在於植物中，尤其是脂氧合酶可決定揮發性化合物的種類，其作用於順-1,4-戊二烯(cis,cis-1,4-pentadiene)結構之直鏈高度不飽和脂肪酸，產生順式或反式共軛雙鍵的過氧化物，再經氫過氧化物解離酶等酵素作用，生成6~12碳之醛、醇類化合物，其賦予生鮮食品特殊之蔬果、青草、花草香等令人喜好之香氣。如：己醛是蘋果、葡萄、草莓和桃子中的香味物質；2-反式-壬烯醛、2-反式-壬烯醇和3-順式-壬烯醇則是香瓜、西瓜等的特徵香味物質。目前商業上已有應用生產具有青草或清新氣味的六碳揮發性化合物。許多揮發性醛類衍生自植物或發酵性食品中之胺基酸，其中一部分是由胺基酸的史特烈卡降解所產生，這些揮發性醛類也可得自胺基酸經酵素性胺基轉移作用(transamination)或脫胺作用(deamination)及脫羧作用(decarboxylation)（如圖7-8）。酵素也可進行α-酮酸(α-ketocarboxylicacid)之脫羧基作用而產生揮發性醛類。酒精脫氫酶可將衍生自脂肪酸或胺基酸代謝之醛類還原成相關之醇類化合物（如圖7-9）。胺基酸為合成一些成熟水果相關的風味化合物之重要前驅物，如：香蕉和蘋果，因為許多提供成熟味道的揮發性化合物是由胺基酸所產生(Tressletal.,1975)。如：白胺酸(leucine)可經由酵素轉換，而產生具有典型香蕉氣味的乙酸異戊酯(isoamylacetate)和蘋果氣味的異戊酸乙酯(3-methylbutyrate)。酵素的間接作用酵素也可促進反應產生香味前驅物，其可進一步作用形成香氣成分，如：由蛋白質釋放出胺基酸；多醣類釋放出簡單醣類；脂質釋放出脂肪酸；多酚化合物釋放出鄰－醌(ortho-quinone)。上述之胺基酸、簡單糖類、鄰－醌皆可由非酵素反應產生風味物質。因此，酵素的間接作用可增強肉類、蔬果和發酵食品等的風味。非酵素反應無論是動物性、植物性食品或發酵食品，在烹煮或加工過程中都會產生風味化合物，反應物在適宜的條件下，經由化學反應產生風味物質，這些化合物的生成取決於前驅物、溫度、時間和水活性等因素。食品中一個或二個組成分經由非酵素反應可能產生高達數十種揮發性物質，如：將半胱胺酸(cysteine)和木糖(xylose)在甘油三丁酸酯(tributyrin)中加熱至200℃，可產生數十種揮發性含硫化合物。因此可以透過前驅物質（還原醣、胺基酸及含硫化合物）的選擇和適當的反應條件，來產生人工風味物質。在烹煮過的肉中所發現的揮發性化合物可由幾個主要反應生成：(1)脂質氧化；(2)焦糖化反應；(3)梅納反應；(4)史特烈卡降解。這些反應通常會在加熱過程中加速進行，其產物或中間產物再進一步反應，所產生之物可改變食品的風味，其改變的程度可能會非常大。脂質的自氧化和降解反應（如：水解、脫水和脫羧基等），可產生醛類、酮類、酸類和內酯類等香氣物質。醣類和胺基酸是熱加工食品香氣物質形成的重要前驅物質，醣類可經由單獨的高溫熱裂解作用，而產生如：呋喃衍生物、醛類和酮類等重要的香氣物質，食品中的醣類和胺基酸經由加熱過程中的梅納反應，可產生多種的香氣物質如：醛類、酮類、呋喃衍生物、吡洛衍生物、吡口井和含硫化合物等。第五節食品的香味物質一般而言，食品依風味組成可分二類。一類食品的風味可單純由決定性的化合物提供，如：某些蔬果和香料。而另一類食品的風味則較複雜，其風味由呈滋味物質、呈香味物質和其交互作用提供，如：肉品和發酵食品。蔬菜類水果類乳製品肉類水產品發酵食品蔬菜類百合科蔬菜中的蔥屬(genusAllium)如：洋蔥、大蒜和韭菜等具有刺鼻的氣味，主要特徵香味化合物為含硫化合物（硫醚、硫醇、雙硫化合物、三硫化合物、噻吩）。當這些蔬菜組織受到破壞，酵素釋出且作用於所含的前驅物質時，才會產生這些特徵氣味物質。如圖7-10所示，洋蔥中所含的前驅物S-（1-丙烯基）-L-半胱胺酸亞碸[S-(1-propenyl)-L-cysteinesulfoxide]受到蒜苷酶(allinase)的水解，所產生的中間產物經進一步的反應，最後產生催淚物質硫代丙醛-S-氧化物(thiopropenyl-S-oxide)(Shankaranarayanaetal.,1982；Whitfield&Last,1991)。大蒜與洋蔥的氣味之物質形成機制相同，主要是其前驅物質不同，大蒜中的前驅物質為S-（2-丙烯基）-L-半胱胺酸亞碸，所產生的產物為二烯丙基硫代亞磺酸鹽(diallylthiosulfinate)，亦稱蒜苷，使新鮮大蒜呈現特有的蒜味，而不具有催淚作用(Shankaranarayanaetal.,1982；Whitfield&Last,1991)。十字花科蔬菜如：包心菜具有辛辣氣味，重要的氣味物質也是含硫化合物，如：包心菜之氣味物質是硫醇、硫醚、異硫氰酸酯；而蘿蔔、花椰菜、芥菜等重要氣味物質是異硫氰酸酯，其他主要氣味物質尚有不飽和醇類及不飽和醛類。水果類水果中的香味物質較單純，主要為醇類、醛類、酮類和有機酸類，此外還有酯類和萜類等，其中成熟水果以酯類較多。萜烯類、醇類、醛類和酯類物質是形成柑橘風味最主要的成分，其中萜烯類化合物是柑橘特殊風味具有決定性的化合物。蘋果以醇類、醛類和酯類為其主要的香氣成分。桃的香氣成分主要有苯甲醛、酯類及內酯等。香蕉和鳳梨中所含的酯類是決定性的香味化合物。西瓜和甜瓜等是葫蘆科植物的果實，其香氣成分主要是順式烯醇、順式烯醛和酯類。乳製品鮮乳所散發的香氣其主體成分是二甲基硫醚、短鏈脂肪酸、醛、酮和內酯類等。發酵乳中所含的丁二酮是具有決定性的風味化合物，其他如：2-羥基丙酮、3-羥基丁酮、醋酸、乙醛、異戊醛和一部分酯類等是重要的風味成分。乾酪的風味物質在乳製品中是種類最多且最複雜，有酯類、醇類、羰基化合物、脂肪酸、含硫化合物和內酯類等。在乾酪中，甲基甲酮和2-丁醇可使藍黴乾酪具有其特殊氣味，一些含硫化合物可使表面成熟類乾酪具有特殊的氣味。而乳製品的異味包括：1.氧化臭(oxidizedflavor)：乳脂氧化形成的氧化臭，主要是C5~11的不飽和羰基化合物，尤其是3-丁烯-2-酮、2,4-辛二烯醛和2,4-壬二烯醛。2.油耗味(rancidflavor)：乳脂在脂肪水解酶的作用下，水解成短鏈脂肪酸而產生酸敗味。3.