食品的风味物质

1、第10章 食品的风味物质 10.1 概述 10.2 食品的味感 10.3 食品的滋味和呈味物质 10.4 嗅觉 10.5 嗅感物质 10.6 各类食品的香气及其香气成分 10.7 食品中香气的形成途径 10.8 食品加热形成的香气物质 10.9 食品加工与香气控制 10.10 小结,10.1 概述 10.1.1 风味的概念 食品的香气（香味）和滋味称为食品的风味。 主要包括两个方面：滋味和香气 味感是食物在人的口腔内对味觉器官的刺激而产生的感觉。一般是包括心理味觉(形状、色泽）、物理味觉（温度、硬度、口感等）、化学味觉（酸、甜、苦、咸、鲜、辣、涩味）。 味的敏感性用呈味阈值表示：被人的感觉器官

2、能够辨认时的最低浓度。如蔗糖0.3%，食盐0.2%，柠檬酸0.02%。 食品香气是由多种呈香物质综合产生，用香气值表示： 香气值 = 呈香物质的浓度/阈值 风味是评定食品感官质量的重要内容。,图10-1 食品产生的感官反应及分类,10.1.2 风味物质的特点 （1）种类繁多，相互之间影响作用明显 （2）含量微小，效果明显 （3）稳定性差 （4）风味物质的分子结构具有高度特异性，缺乏普遍规律性 图10-2 苯环的邻位和对位上有取代基时嗅感的变化 （5）风味物质受到其浓度、介质等因素的影响,10.2 食品的味感 10.2.1 味感的生理基础 味感食品中呈味物质的溶液刺激口腔内的味觉感受器，再通过味

3、神经感觉系统传导到大脑的味觉中区神经，从而产生味感。 口腔内的味觉感受器主要是味蕾，其次是自由神经末梢。一般有9000-10000个味蕾。味蕾由40-150个椭圆形的味细胞组成，是味觉感受器与呈味物质相互作用的部位。 味细胞6-8d更新一次，处于变化状态。味蕾顶端有微绒毛（2m)，微绒毛迅速吸收呈味物质，而产生味觉。味细胞后连着神经纤维，集成小束通向大脑。 味蕾10-14d更新一次。味细胞表面由蛋白质、脂质、核酸、糖类、无机离子等组成。呈味物质对应受体物质，如：甜味-蛋白质。不同的呈味物质在味蕾上有不同的结合部位图10-3 溶解的呈味物质才能进入味细胞。 味觉感觉快。 神经细胞产生电位，传导。

4、,图10-3 味蕾的结构,图10-4 舌头各部位对味觉的敏感性,10.2.2 影响味感的主要因素 1、结构（影响味感的内因）,图10-6 物质结构与味之间的关系,2、温度：相同数量的同一种物质，温度不同其阈值不同。一般10-40，温度不同，感觉的甜度不同，如冰淇淋在常温感觉太甜。 3、浓度和溶解度：物质味感在不同浓度的感觉是不同的，如酸味、咸味在浓度高时使人感到不愉快。 4、年龄、性别、生理状态 年龄超过60的味感敏感性显著降低，因为味蕾减少；性别不同，有一定影响，女性对甜味敏感；身体有疾病时，味感敏感性显著降低，人在饥饿时，味感敏感性显著提高。,10.2.3 呈味物质的相互作用 味的相乘作用

5、 一种物质的味感因为另一种味感物质的存在而显著增强的现象。如5-肌苷酸与谷氨酸钠相互增强鲜味。 味的消杀作用 一种物质的味感因为另一种味感物质的存在而减弱或抑制的现象。如蔗糖、食盐、柠檬酸、奎宁之间，在适当浓度下，两两混合，会使任何一种味感减弱。 味的疲劳作用 在较长时间受到某种味感物质的刺激，再吃时就会感到味感强度下降的现象。 味的变调作用 两种物质相互影响会使味感改变的现象。如吃酸味的橙子，有时会有甜的感觉。,10.3 食品的滋味和呈味物质 10.3.1 甜味和甜味物质 10.3.1.1 呈甜机理 夏氏学说 0.250.4nm 氢键基团(质子供给基团）AHB 质子接受基团（O,N) 补充学

6、说：AB-B-X (X-疏水基团）,图10-7 夏氏生甜学说图解,10.3.1.2 甜度强度及其影响因素 甜度 以10%蔗糖水溶液在20时的甜度为1.0（或者100） 一些糖和糖醇的比甜度见 表10-1,表10-1 一些糖和糖醇的比甜度 甜味剂 比甜度 甜味剂 比甜度 甜味剂 比甜度 -D-葡萄糖0.400.79 蔗糖 1.0 木糖醇 0.91.4 -D-呋喃果糖1.01.75 -D-麦芽糖 0.460.52 山梨醇 0.50.7 -D-半乳糖0.27 -D-乳糖 0.48 甘露醇 0.68 -D-甘露糖0.59 棉子糖 0.23 麦芽糖醇 0.750.95 -D-木糖 0.400.70 转化

7、糖浆 0.81.3 半乳糖醇 0.58,甜度影响因素： （1）浓度：一般浓度增加，甜度增加，但不成正比。 （2）温度：见图10-8 （3）溶解：在溶解状态下才能产生作用 （4）相互作用,10.3.1.3 常见甜味剂及其应用 1、单糖和双糖 葡萄糖：有凉爽感，可直接食用及注射 果糖：代谢不需要胰岛素，适应糖尿病人食用 木糖：不被微生物发酵，不产生热能，适应糖尿病人、高血压患者食用 蔗糖：甜味纯正，用量最大 麦芽糖：甜味爽口温和，营养价值高 乳糖：促进钙的吸收 2、淀粉糖浆 由淀粉经过不完全水解而得到，用葡萄糖DE值表示淀粉转化的程度，指淀粉转化液中含葡萄糖干物质的百分率。 3、甘草苷 4、甜菊苷

8、：适用于糖尿病人食用的甜味剂 5、糖醇：有木糖醇、山梨糖醇、甘露醇、麦芽糖醇 不受胰岛素控制，不被微生物发酵，糖尿病人食用，防龋齿 6、糖精：比甜度300-500，后味微苦 7、甜蜜素：比甜度30-50，应用广泛 8、甜味素：蛋白糖 阿斯巴甜，比甜度100-200,10.3.2 酸味及酸味物质 酸味是舌黏膜受到氢离子刺激而产生的一种化学味感。 不同的酸有不同的味感，影响酸味的因素： （1）氢离子浓度 （2）总酸度和缓冲作用 （3）酸味剂阴离子的性质 （4）其它因素 10.3.2.1 呈酸机理 H+是酸味剂HA的定味基，阴离子A-是助味基。 定味基H+在味蕾受体的磷脂头部相互发生交换反应，从而产

9、生酸味感。助味基A-在味蕾的磷脂受体的表明有较强的吸引力，影响酸的风味，一般有机酸具有爽快的酸味。,10.3.2.2 重要的酸味料及其应用 1、食醋 2、柠檬酸 3、苹果酸 4、酒石酸 5、乳酸 6、抗坏血酸 7、葡萄糖酸 8、磷酸 9、琥珀酸及延胡索酸,10.3.3 苦味及苦味物质 10.3.3.1 呈苦机理 1、空间位阻学说 2、内氢键学说 相距0.15nm的内氢键的分子具有苦味。 3、三点接触学说 苦味分子与苦味受体通过三点接触而产生。 4、诱导适应学说 (1)苦味受体是多烯磷脂在膜表面形成的“水穴”，为苦味物质和蛋白质之间的偶联提供了一个“巢穴”，肌醇磷脂与Cu2+ 等离子结合形成穴位

10、的“盖子”。苦味分子必须先揭开盖子，才能与苦味受体作用。 （2）由多烯磷脂组成的受体穴可组成不同的多极结构而与不同的苦味剂作用。 （3）多烯磷脂组成的受体穴可与蛋白质、脂质作用，通过盐桥转换、氢键的破坏、疏水键的生成等作用方式而改变磷脂的构象，产生苦味信息。,10.3.3.2 常见苦味剂及其应用 1、咖啡因和可可碱 2、苦杏仁苷 3、柚皮苷、橙皮苷 4、胆汁 5、奎宁 6、苦味酒花 7、蛋白质水解物的某些肽 8、羟基化脂肪酸 9、某些盐类的苦味,10.3.4 咸味与咸味物质 10.3.4.1 咸味模式 氯化钠具有纯正的咸味，阳离子是呈味基，阴离子是助味基；阳离子易被味感受器的蛋白质的羧基或磷酸

11、基吸附而呈酸味。咸味强弱与味神经对阴离子感应的相对大小有关，一般来说，盐的阳、阴离子半径、原子量小的有咸味，大的呈现苦味。 10.3.4.2 常见的咸味物质 氯化钠、葡萄糖酸钠、苹果酸钠、氯化钾,10.3.5 鲜味与鲜味物质 10.3.5.1 呈鲜机理 鲜味剂通用结构式：-O-(C)n-O- n=39，两端都带有负电荷，n=46时鲜味最强。( C 可以被O、N、S、P取代） HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH （谷氨酸）n=5 10.3.5.2 常见鲜味剂 L-谷氨酸（钠）(味精）、 L-天冬氨酸（钠） 核苷酸：5 -肌苷酸(5-IMP), 5 -鸟苷酸(5-GMP) 谷氨酸与

12、核苷酸有协同效应，食盐是味精的助鲜剂。 琥珀酸（钠）：贝类鲜味剂 （乙基）麦芽酚为风味增效剂。,10.3.6 辣味与辣味物质 10.3.6.1 呈辣机理 辣味是由香辛料中的一些成分所引起的尖利的刺痛感和特殊的灼烧感的总称。 辣椒素、胡椒碱、生姜素、丁香、大蒜素、芥子油等都是双亲分子，其极性头部是定味基，非极性尾部是助味基，分子的辣味随着其非极性尾链增长而增加，以C9最辣。,图10-11 辣椒素与其尾链Cn的辣味关系,10.3.6.2 常见辣味物质 1、火辣味物质：辣椒、胡椒、花椒 2、辛辣味物质（芳香辣）：姜、肉豆蔻、丁香、芥子苷 3、刺激辣味物质：蒜、葱、韭菜、芥末、萝卜 10.3.7 其它

13、味感 10.3.7.1 清凉味：薄荷醇、薄荷脑 10.3.7.2 涩味：未成熟柿子，茶叶、含草酸高的蔬菜 10.3.8.3 金属味,10.4 嗅觉 嗅觉是指食品中的挥发性物质刺激鼻腔内的嗅觉神经细胞而在中区神经中引起的一种感觉。 10.4.1 嗅觉产生的生理基础 气味物质通过刺激鼻腔后上部的嗅觉上皮内含有的嗅觉受体的嗅细胞而产生嗅觉的。气味物质作用于嗅细胞，产生的神经冲动经嗅神经多级传导，而形成嗅觉。 嗅觉器官示意图见图,图10-18 嗅觉上皮结构示意图,图10-19 嗅觉细胞示意图,图10-20 嗅觉器官位置示意图,10.4.2 嗅觉理论 嗅觉立体化学理论：不同物质的气味是几种主导气味的不同

14、组合，而每一种主导气味可以被鼻腔内的一种相互各异的主导气味受体感知。有7种主导气味：清淡、樟脑、发霉、花香、薄荷、辛辣、腐烂气味。 嗅觉振动理论：气味受体分子与气味分子发生共振。,10.4.3 嗅觉的特点及分类 10.4.3.1 嗅觉的特点 敏锐、易疲劳、易适应、个体差异大、阈值会随着人的身体状态变动。 10.4.3.2 嗅觉的分类 主导气味:清淡、樟脑、发霉、花香、薄荷、辛辣、腐烂气味。 另：龙涎香、苦杏仁、麝香、檀香气味。 10.5 嗅感物质 一种食物的气味是由很多种挥发性物质共同作用的结果。而某种食品的气味往往是由主要的少数几种香气成分所决定的，称为主香成分。用香气值表示香气形成中的作用

15、大小。香气值越大，香气形成中的贡献越大。 食品的气味物质种类繁多、含量极微、稳定性差、大多为非营养成分。气味物质可分为：醇、酯、酮、酸、萜烯、杂环、芳烃、含硫化合物等。,10.6 各类食品的香气及其香气成分 10.6.1 果蔬的香气及其香气成分 水果的香气成分：有机酸酯类、醛类、萜类、挥发性酚类、醇类、酮类、挥发性酸类 苹果：小分子酯类占78-92%，以乙酸、丁酸、己酸分别与乙醇、丁醇、己醇形成的酯类。如：乙酸-3-甲基丁酯， 3-甲基丁酸乙酯， 3-甲基丁酸丁酯。 草莓：乙酯、甲酯、甲硫基酯 甜瓜：甲硫基乙酸乙酯，甲硫基乙酸甲酯，乙酸-2-甲硫基乙酯等六种 葡萄：苯甲醇、苯乙醇、香草醛、香草

16、酮、36种萜类物质:沉香醇、牦牛儿醇 香蕉：丁香醇、丁香醇甲酯及其衍生物 蔬菜：组织细胞受损时，风味酶释出，与香味前体底物结合产生挥发性香气物质。如番茄：醇、酮、醛类物质为主，己烯醛、醇，庚烯酮、醛，3-甲基丁醇、醛。,10.6.2 肉的香气及其香气成分 香气前体在烧烤过程中通过美拉德褐变反应形成许多（非）挥发性化合物的综合。肉汁中含有的氨基酸、肽、核酸、酸、糖等与其它化合物混合就形成肉香。由于肉类的脂肪不同，而生成不同的肉香。有甲基硫醇、乙醛、丙醛、2-甲基丙醇、3-甲基丁醇、丙酮、丁酮、环己醇、甲基丁酮等,10.6.3 乳品的香气及其香气成分 牛乳香气：主要是低级脂肪酸和羰基化合物，如：2

17、-己酮、2-戊酮、丁酮、丙酮、乙醛、甲醛、以及微量的甲硫醚、乙醚、乙醇、氯仿、氯化乙烯 牛乳可发生氧化酸败气味 牛乳日晒可产生日晒味：甲硫醇和二甲基二硫化物,10.6.4 烘烤食品的香气及其香气成分 加热过程中发生糖类热解、羰氨反应、油脂分解、含硫化合物分解的产物，综合而成的各类食品的特有焙烤香气。 糖类是形成香气的重要前体。热解香气：呋喃衍生物、醛类、酮类、丁二酮。 羰氨反应：产生吡嗪类化合物。 面包香气：发酵产生醇、酯，焙烤产生70多种羰基化合物 花生、芝麻香气：花生加热产生羰基化合物，5种吡嗪类化合物，甲基吡咯；芝麻特征成分：含硫化合物。,10.6.5 发酵食品的香气及其香气成分 发酵食

18、品的香气成分主要有醇、醛、酮、酸、酯类物质。 10.6.5.1 酒类的香气 芳香成分复杂，数十种，主要呈香成分为：乙酸乙酯、乳色乙酯、己酸乙酯、乙醛、异戊醇 10.6.5.2 酱及酱油的香气 醇类：乙醇、正丁醇、异戊醇、苯乙醇 酸类：乙酸、丙酸、异戊酸、己酸 酚类：4-乙基愈创木酚、 4-乙基苯酚、对羟基苯乙醇 酯类：乙酸戊酯、乙酸丁酯、苯乙醇乙酸酯 羰基化合物：乙醛、丁醛、丙酮、酮醛、糠醛、异戊醇 含硫化合物：硫醇、甲硫醇,10.6.6 水产品的香气及其香气成分 广泛、复杂，研究比较少,10.6.7 茶叶的香气及其香气成分 600多种：醇、醛、酮、酸、酯、含氮化合物、含硫化合物 新茶只有80

19、多种，其余主要是加工产生 绿茶：吡嗪、吡咯类化合物 蒸青茶：芳樟醇及其氧化物 红茶：花果香气，香叶醇、芳樟醇及其氧化物、苯乙醇、水杨酸甲酯 乌龙茶：茉莉酮酸甲酯、吲哚、芳樟醇及其氧化物、苯甲醇、苯乙醇、茉莉酮、茉莉内酯、橙花树醇、香叶醇,10.7 食品中香气的形成途径 食品中香气物质形成的途径或来源大致有以下5个方面：生物合成、酶的作用、发酵作用，高温分解作用和食物调香。 10.7.1 生物合成作用 10.7.1.1 以氨基酸为前体的生物合成 1、支链氨基酸 苹果、香蕉以支链氨基酸L-亮氨酸为前体合成醋酸异戊酯。,马铃薯、豌豆以支链氨基酸L-亮氨酸为前体合成吡嗪类化合物,2、芳香族氨基酸 某些

20、果蔬以芳香族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸）为前体合成香气成分:酚、醚、醛类化合物。,3、含硫氨基酸 洋葱、大蒜、香菇等以含硫氨基酸(半胱氨酸、蛋氨酸）合成S-氧化硫代丙醛、香菇酸、甲硫醚,10.7.1.2 以脂肪酸为前体的生物合成 1、由脂肪氧合酶产生的香气成分 以脂肪酸（亚油酸、亚麻酸）为前体，在脂肪氧合酶作用下，合成香气成分,2、由脂肪-氧化产生的香气成分 梨、杏、桃等水果由脂肪-氧化产生香气成分：如癸二烯酸乙酯（梨），,图10-32 脂肪酸-氧化产生香气物质的途径,10.7.1.3 以羟基酸为前体的生物合成 柑橘类水果以羟基酸为前体生物合成烯萜类化合物 10.7.1.4 以糖苷为前体的生物合

21、成 以单糖前体生物合成醇、醛、酸、酯类化合物 10.7.1.5 以色素为前体的生物合成 番茄以色素（番茄红素）为前体的生物合成6-甲基-5-庚烯-2-酮、法尼基丙酮,10.7.2 酶的作用 酶催化下，香气物质前体物质直接或者间接形成香气成分。直接：葱、蒜、卷心菜，间接：红茶 酶(enzyme) 对食品香气的作用主要指食物原料在收获后的加工或储藏过程中在一系列酶的催化下形成香气物质的过程，包括酶的直接作用和酶的间接作用。所谓酶的直接作用是指酶催化某一香气物质前体直接形成香气物质的作用，而酶的间接作用主要是指氧化酶催化形成的氧化产物对香气物质前体进行氧化而形成香气物质的作用。葱、蒜、卷心菜、芥菜的

22、香气形成属于酶的直接作用，而红茶的香气形成则是典型的酶间接作用的例子,茶叶中的游离氨基酸在多酚氧化酶的条件下,发生 Streck降解生成挥发性醛。,10.7.3 发酵作用 由微生物作用于发酵基质中的营养物质而产生的发酵食品和调味料，主要有醇、醛、酮、酸、酯等类化合物。如乳酸发酵。 果酒、啤酒、黄酒、白酒、配制酒 发酵乳制品：酸乳酪、酸奶、乳酸菌饮料 泡菜：酸菜,图10-37 乳酸发酵产生的主要香气物质,10.7.4 食物调香 食物的调香主要是通过使用一些香气增强剂或异味掩蔽剂来显著增加原有食品的香气强度或掩蔽原有食品具有的不愉快的气味。香气增强剂的种类很多，但广泛使用的主要是L-谷氨酸钠、5-

23、肌苷酸、5-鸟苷酸、麦芽酚和乙基麦芽酚。香气增强剂本身也可以用做异味掩蔽剂，除此之外使用的异味掩蔽剂还很多，如在烹调鱼时，添加适量食醋可以使鱼腥味明显减弱。,10.7.5 食品加热作用 10.7.5.1 加热食品中的香气成分 （加热方式：烹煮、烘烤、油炸） 1、烹煮中形成香气物质 烹煮条件下发生非酶反应：羰氨反应、维生素和类胡萝卜素的分解、多酚化合物的氧化、含硫化合物的降解 2、烘烤中形成香气物质 烘烤条件下发生非酶反应：羰氨反应、维生素的分解、油脂、氨基酸、单糖的降解、胡萝卜素、儿茶酚的热降解 面包：异丁醛、丁二酮；炒米、面、大豆、花生、瓜子、芝麻等：吡嗪类化合物、含硫化合物 3、油炸形成香

24、气物质 烘烤反应+油脂热降解：2,4-癸二烯醛，吡嗪类化合物，酯类化合物,10.7.5.2 通过Maillard美拉德反应形成香气物质 吡嗪衍生物、呋喃衍生物、吡咯衍生物、吡啶衍生物 不同的糖和氨基酸作用时，会产生不同的香气物质。如：麦芽糖与苯丙氨酸反应产生焦糖甜香。 美拉德反应形成的香气物质主要有：吡嗪、吡咯、吡咯啉、咪唑、氧杂茂、硫杂茂,10.7.5.3 通过食品基本成分热降解反应形成香气物质 1、糖的热降解 生成以呋喃类化合物为主的香气成分，还有内酯类、环二酮类、醛类、焦糖素 2、氨基酸的热降解 含硫氨基酸产生噻唑类、噻吩类、含硫化合物 杂环氨基酸、脯氨酸、羟脯氨酸产生吡咯、吡啶类化合物

25、 苏氨酸、丝氨酸产生吡嗪化合物 赖氨酸产生吡啶类、吡咯类、内酰胺类化合物 3、脂肪的热氧化降解 脂肪烃、醇、醛、酮、酸、酯类,10.7.5.4 由食品其它组分热降解反应形成的香气物质 1、硫胺素的热降解 产生呋喃类、嘧啶类、噻吩类、含硫化合物 2、抗坏血酸的热降解 生成糠醛、小分子醛类化合物 3、类胡萝卜素和叶黄素的氧化降解 产生紫罗兰酮、顺-茶螺烷,10.8 食品加工与香气控制 10.8.1 食品加工中香气的生产与损失 食品加工中一般伴有香气的生产与损失，如巴氏杀菌有烹煮味，过熟的焦煳味 10.8.2 食品香气的控制 1、原料的选择 选择合适的原料是确保食品良好香气的途径，呼吸高峰期的水果香气好。 2、加工工艺 食品加工工艺对香气形成影响重大 3、储藏条件 储藏条件的选择对抑制或者加速了某些香气物质的形成途径的结果 4、包装方式 包装方式通过改变环境条件、包装材料对香气物质的选择性吸收 5、食品添加剂 -环糊精包埋香气物质、掩盖不良气味。,10.8.3 食品香气的增强 1、香气回收与再添加 CO2超临界萃取香气再添加 2、添加天然香精 添加天然香精安全、香气自然，注意添加量 3、添加香味增强剂 乙基麦芽酚、麦芽酚、5-肌苷酸、5-鸟苷酸 4、添加香气物质前体 添加香气物质前体形成的香气自然、和谐 5、酶技