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食品化学食品化学河南农业大学食品科学技术学院河南农业大学食品科学技术学院第八章第八章 食品风味化学食品风味化学Flavor ChemistryFlavor Chemistry第一节第一节 引言引言第二节第二节 呈味物质呈味物质第三节第三节 食品中气味形成的途径食品中气味形成的途径第四节第四节 不同来源的食品风味简介不同来源的食品风味简介第五节第五节 食品风味化学的研究进展食品风味化学的研究进展第一节第一节 引言引言IntroductionIntroduction一、食品风味的定义 风味(flavor)是指人以口腔为主的感觉器官对食品产生的综合感觉（嗅觉，味觉，视觉及触觉）。二、风味物质的特点(1)成分多，含量甚微;(2)大多是非营养物质;(3)味感性能与分子结构有特异性关系;(4)多为对热不稳定的物质。三、嗅觉理论(Theory of olfaction)1.1.立体化学理论立体化学理论立体化学理论立体化学理论(Amoore,1964)Amoore,1964)化合物立体分子的大小、形状及电荷有差异，人的嗅觉的空间位置也有差别。2 2.膜刺激理论（膜刺激理论（膜刺激理论（膜刺激理论（Davis,1967Davis,1967）气味分子被吸附在受体柱状神经薄膜的酯质膜界面上。3.3.振动理论振动理论振动理论振动理论 气味特性与气味分子的振动特性有关。第一节第一节 引言引言IntroductionIntroduction第一节第一节 引言引言IntroductionIntroduction四、风味化合物的分析感官分析q食品风味的感官总体评价q特征化学成分的感官评价仪器分析高效液相色谱、超临界二氧化碳萃取等第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food一、概述1、食品的基本味（原味）(origianl taste)酸、甜、苦、咸。2、呈滋味的物质的特点(characteristic of taste compound)q 多为不挥发物；q 能溶于水；q 阈值比呈气味物高得多。第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food一、概述3、味觉生理学(taste physiology)Map of the tongues taste receptorsj温度 在1040之间较敏感，在30时最敏感。第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food一、概述4、影响味觉的因素(factors of effect on taste)温度对味觉的影响k 时间 易溶解的物质呈味快，味感消失也快；慢溶解的物质呈味慢，但味觉持续时间长。l 各种味觉的相互作用 味觉的相乘效果 味觉的相消效果第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food一、概述4、影响味觉的因素(factors of effect on taste)第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food二、甜味与甜味物质(Sweet taste and sweet substance)夏伦贝格尔夏伦贝格尔(ShallenbergerShallenberger)的的AHAHB B理理论论 风味单位(flavor unit)是由共价结合的氢键键合质子和位置距离质子大约3的电负性轨道产生的结合。q 化合物分子中有相邻的电负性原子是产生甜味的必须条件。q 其中一个原子还必须具有氢键键合的质子。q 氧、氮、氯原子在甜味分子中可以起到这个作用，羟基氧原子可以在分子中作为AH或B。呈甜机理补充学说 甜味分子的亲脂部分通常称为(-CH2-,-CH3,-C6H5)可被味觉感受器类似的亲脂部位所吸引，其立体结构的全部活性单位(AH、B和)都适合与感受器分子上的三角形结构结合，位置是强甜味物质的一个非常重要的特征，但是对糖的甜味作用是有限的。第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food二、甜味与甜味物质(Sweet taste and sweet substance)夏伦贝格尔夏伦贝格尔(ShallenbergerShallenberger)的的AHAHB B理理论论呈甜机理-D-吡喃果糖甜味单元中AH/B和之间的关系 氯仿 邻磺酰苯亚胺 葡萄糖 第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food二、甜味与甜味物质(Sweet taste and sweet substance)夏伦贝格尔夏伦贝格尔(ShallenbergerShallenberger)的的AHAHB B理论的局限理论的局限性性呈甜机理q 不能解释多糖、多肽无味。q D型与L型氨基酸味觉不同，D-缬氨酸呈甜味，L-缬氨酸呈苦味。q 未考虑甜味分子在空间的卷曲和折叠效应。第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food二、甜味与甜味物质(Sweet taste and sweet substance)甜度及其影响因素1、甜度甜味剂的相对甜度第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food二、甜味与甜味物质(Sweet taste and sweet substance)甜度及其影响因素2、影响因素 A、聚合度:聚合度大则甜度降低；B、异构体：葡萄糖：，果糖：；C、环结构：-D-吡喃果糖-D-呋喃果糖；D、糖苷键：麦芽糖(-1,4苷键）有甜味，龙胆二糖(-1,6苷键）苦味。q 结构第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food二、甜味与甜味物质(Sweet taste and sweet substance)甜度及其影响因素2、影响因素q温度 果糖随温度升高，甜度降低。（异构化）q结晶颗粒大小 小颗粒易溶解，味感甜。q不同糖之间的增甜效应 5%葡萄糖+10%蔗糖=15%蔗糖。q其它呈味物的影响第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food三、苦味与苦味物质(Bitterness and bitterness substance)苦味机理v 大多数苦味物质具有与甜味物质同样的AH/B模型及疏水基团。v 受体部位的AH/B单元取向决定了分子的甜味和苦味。v 沙氏理论认为苦味来自呈味分子的疏水基，AH与B的距离近，可 形成分子内氢键，使整个分子的疏水性增强，而这种疏水性是与 脂膜中多烯磷酸酯组成的苦味受体相结合的必要条件。1、茶叶、可可、咖啡中的生物碱 2、啤酒中的苦味物质（萜类）啤酒中的苦味物质主要源于啤酒花中的律草酮或蛇麻酮的衍生物（-酸和-酸），其中-酸占了85%左右。第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food三、苦味与苦味物质(Bitterness and bitterness substance)苦味物质第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food三、苦味与苦味物质(Bitterness and bitterness substance)苦味物质3、柑橘中的苦味物（糖苷）主要苦味物质：柚皮苷、新橙皮苷 脱苦的方法：酶制剂酶解糖苷，树脂吸附，-环糊精包埋等。4、氨基酸及多肽类第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food三、苦味与苦味物质(Bitterness and bitterness substance)苦味物质 5、盐类 苦味与盐类阴离子和阳离子的离子直径之和有关。q 离子直径小于0.65nm的盐显示纯咸味 如：LiCl=0.498nm，NaCl=0.556nm，KCl=0.628nmq 随着离子直径的增大盐的苦味逐渐增强 如：CsCl=0.696nm，CsI=0.774nm，MgCl2=0.85nm第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food四、咸味与咸味物质(Salty taste and salty substance)阳离子产生咸味阴离子抑制咸味氯化钠和氯化锂是典型咸味的代表。钠离子和锂离子产生咸味。较复杂的阴离子不但抑制阳离子的味道，而且它们本身也产生味道。第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food五、酸味与酸味物质(Sourness and sourness substance)1、酸味是由H+刺激舌粘膜而引 起的味感，H+是定味剂，A-是助 味 剂。2、酸味的强度与酸的强度不呈正相关关系。呈酸机理3、酸味物质的阴离子对酸味强度有影响 有机酸根A-结构上增加羟基或羧基，则亲脂性减弱，酸味减弱；增加疏水性基团，有利于A-在脂膜上的吸附，酸味增强。1、食醋 2、乳酸3、柠檬酸4、葡萄糖酸 -D-葡萄糖内酯的水溶液加热可转变成葡萄糖酸。第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food五、酸味与酸味物质(Sourness and sourness substance)主要的酸味剂第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food五、辣味与辣味物质(Piquancy and piquancy substance)呈味机理 辣味刺激的部位在舌根部的表皮，产生一种灼痛的感觉，严格讲属触觉。辣味物质的结构中具有起定味作用的亲水基团和起助味作用的疏水基团。1.热辣味（hotness）口腔中产生灼烧的感觉，常温下不刺鼻（挥发性不大），高温 下能刺激咽喉粘膜。如：红辣椒中的辣椒素，胡椒中的胡椒碱。第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food五、辣味与辣味物质(Piquancy and piquancy substance)呈味机理2.辛辣味（pungency）冲鼻的刺激性辣味，对味觉和嗅觉器官有双重刺激，常温下具有挥发性。如：姜、葱、蒜等。辣味强度排序：辣椒、胡椒、花椒、姜、葱、蒜、芥末 热辣 辛辣第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food五、辣味与辣味物质(Piquancy and piquancy substance)辣味物质第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food五、鲜味与鲜味物质(Delicious taste and delicious substance)鲜味物质 1.味精(谷氨酸钠)L-型谷氨酸钠是肉类鲜味的主要成分；D-型异构体则无鲜味。2.鲜味核苷酸 主要的呈鲜核苷酸：肌苷酸，鸟苷酸。肉中鲜味核苷酸主要是由肌肉中的ATP降解而产生。酵母水解物也是鲜味剂，其呈鲜成分是5-核糖核苷酸。第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food五、涩味与涩味物质(Astringent tast and astringent substance)呈味机理 涩味通常是由于单宁或多酚与唾液中的蛋白质缔合而产生沉淀或聚集体而引起的。难溶解的蛋白质与唾液的蛋白质和粘多糖结合也产生涩味。主要涩味物质是多酚类的化合物。单宁是最典型的涩味物：缩合度适中的单宁具有涩味；缩合度超过8个黄烷醇单体后，其溶解度大为降低，不再呈涩味。明矾、醛类也具有涩味。第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food五、涩味与涩味物质(Astringent tast and astringent substance)涩味物质（1）焯水处理；（2）在果汁中加入蛋白质，使单宁沉淀；（3）提高原料采用时的成熟度。第二节第二节 呈味物质呈味物质Taste chemistry of foodTaste chemistry of food五、涩味与涩味物质(Astringent tast and astringent substance)常用脱涩方法第第三节三节 食品中气味形成途径食品中气味形成途径Formative approachs of food odorFormative approachs of food odor一、生物合成(biosynthesis)（一）植物中脂肪氧合酶对脂肪酸的作用 前体物多为亚油酸和亚麻酸 产物为C6和C9的醇、醛类以及由C6、C9脂肪酸所生成的酯。例如：己醛是苹果、葡萄、草莓、菠萝、香蕉和桃子中的风味物；2t-壬烯醛(醇)和3c-壬烯醇则是香瓜、西瓜等的特征香味物质。第第三节三节 食品中气味形成途径食品中气味形成途径Formative approachs of food odorFormative approachs of food odor一、生物合成(biosynthesis)（二）支链氨基酸的酶法脱氨脱羧 香蕉和苹果的成熟风味大多是由氨基酸挥发物引起的。主要是通过酶促Strecker降解反应产生。缬氨酸（亮氨酸）-酮酸 醛（酰基辅酶A）醇和酯 转氨酶脱羧酶酶促反应第第三节三节 食品中气味形成途径食品中气味形成途径Formative approachs of food odorFormative approachs of food odor一、生物合成(biosynthesis)（三）萜类化合物的生物合成萜类化合物食品香料精油、水果和蔬菜中一类重要的香气物质。乙酰辅酶A 甲瓦龙酸 异戊烯基焦磷酸 萜类风味物 缩合和还原焦磷酸化、脱羧和异构化缩合第第三节三节 食品中气味形成途径食品中气味形成途径Formative approachs of food odorFormative approachs of food odor一、生物合成(biosynthesis)（四）莽草酸途径 莽草酸途径是生物合成芳香族氨基酸、芳香族有机酸、酚类物质及木质素等物质的重要生物合成途径之一。第第三节三节 食品中气味形成途径食品中气味形成途径Formative approachs of food odorFormative approachs of food odor一、生物合成(biosynthesis)（五）乳酸乙醇发酵产生风味物质 微生物产生的酶（氧化还原酶、水解酶、异构化酶、裂解酶、转移酶、连接酶等），使原料成分生成小分子，这些分子经过不同时期的化学反应生成许多风味物质。发酵食品的后熟阶段对风味的形成有较大的贡献。第第三节三节 食品中气味形成途径食品中气味形成途径Formative approachs of food odorFormative approachs of food odor一、生物合成(biosynthesis)（六）酶法合成支链脂肪酸丙酸在酶的作用下可以合成支链脂肪酸。如：4-甲基-辛酸（羊膻气味）第第三节三节 食品中气味形成途径食品中气味形成途径Formative approachs of food odorFormative approachs of food odor二、化学反应(chemical reaction)（一）美拉德反应 在食品加工过程中，还原糖与氨基化合物的作用会导致褐变色素产生的同时，褐变反应还可产生一些挥发性物质。（二）类胡萝卜素氧化降解第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods一、植物来源食品风味(The flavor of The flavor of plantplant foods foods)1、水果的香气成分 主要是以亚油酸和亚麻酸为前体物经生物合成途径产生的（有酶催化）。水果中的香气成分主要为C6C9的醛类和醇类，此外还有酯类、萜类、酮类，挥发酸等。第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods一、植物来源食品风味(The flavor of The flavor of plantplant foods foods)1、水果的香气成分桃的香气成分主要有苯甲醛，苯甲醇，各种 酯类，内酯及-宁烯等；红苹果则以正丙己醇和酯为其主要的香气成分；柑橘以萜类为主要风味物；菠萝中酯类是特征风味物；哈密瓜的香气成分中含量最高的是 3t,6c 壬二烯醛（阈值为310-6）；西瓜和甜瓜的香气成分中含量最高的 是3c,6c 壬二烯醛（阈值为10-5）。第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods一、植物来源食品风味(The flavor of The flavor of plantplant foods foods)1、水果的香气成分蔬菜中风味物质的形成途径主要是生物合成。（1）葫芦科和茄科 具有显著的青鲜气味。特征气味物有C6或C9的不饱和醇、醛及吡嗪类化合物。如：黄瓜、青椒、番茄等第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods一、植物来源食品风味(The flavor of The flavor of plantplant foods foods)2、蔬菜的香气成分（2）伞形花科蔬菜 具有微刺鼻的芳香，头香物有萜烯类化合物。如：胡萝卜、芹菜、香菜等。（3）百合科蔬菜 具有刺鼻的芳香，风味成分主要是含硫化合物（硫醚、硫醇）。如：大蒜、洋葱、葱、韭菜等。第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods一、植物来源食品风味(The flavor of The flavor of plantplant foods foods)2、蔬菜的香气成分(4)十字花科蔬菜 具有辛辣气味，最重要的气味物也是含硫化合物（硫醇、硫醚、异硫氰酸酯）。如：卷心菜、萝卜、花椰菜、芥菜等。第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods一、植物来源食品风味(The flavor of The flavor of plantplant foods foods)2、蔬菜的香气成分（5）其 它 蘑菇主香成分有：肉桂酸甲酯，1-辛烯-3-醇，香菇精。海藻香气的主体成分是甲硫醚，还有一定量的萜类化合物，其腥气来自于三甲胺。烤紫菜的香气的产生有麦拉德反应参与。第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods一、植物来源食品风味(The flavor of The flavor of plantplant foods foods)2、蔬菜的香气成分 主要是微生物作用于蛋白质、脂类、糖等产生的。（1）酒类 主要是酵母菌发酵。白酒中的香气成分有300多种，呈香物质以各种酯类为主体，而羰基化合物、羧酸类、醇类及酚类也是重要的芳香成分。第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods一、植物来源食品风味(The flavor of The flavor of plantplant foods foods)3、发酵食品的香气成分 （2）酱油 酱油类利用曲霉、乳酸菌和酵母菌发酵。酱油香气的主体是酯类，甲基硫是构成酱油特征香气的主要成分。（3）食醋 是酵母菌和醋酸菌发酵，乙酸含量高达4%，香气成分以乙酸乙酯为主。第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods一、植物来源食品风味(The flavor of The flavor of plantplant foods foods)3、发酵食品的香气成分第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods二、动物来源食品风味(The flavor of animality foodsThe flavor of animality foods)1、水产品的风味新鲜鱼的淡淡的清鲜气味是内源酶作用于多不饱和脂肪酸生成中 等碳链不饱和羰化物所致。熟鱼肉中的香味成分是由高度不饱和脂肪酸转化产生的。淡水鱼的腥味的主体成分是哌啶，存在于鱼腮部和血液中的血腥 味的主体成分是 -氨基戊酸。第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods二、动物来源食品风味(The flavor of animality foodsThe flavor of animality foods)1、水产品的风味 主要是微生物和酶的作用。q 鱼、贝类死后其体内的赖氨酸逐步酶促分解。q 鲜鱼肉内中约2%的尿素，在一定条件下可分解生成NH3。q 鱼体表面粘液中的蛋白质，氨基酸等被细菌分解。q 鱼油氧化分解生成的甲酸、丙酸、丙烯酸、丁酸戊酸等。鱼中令人不愉快的气味形成途径 熟肉香气的生成途径主要是加热分解。因加热温度不同，香气成分有所不同。肉香形成的前体物有氨基酸、多肽、核酸、糖类、脂质、维生素等。肉香中的主要化合物有内酯类，呋喃衍生物，吡嗪衍生物及含硫化合物等。第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods二、动物来源食品风味(The flavor of animality foodsThe flavor of animality foods)2、肉类的风味第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods二、动物来源食品风味(The flavor of animality foodsThe flavor of animality foods)前体物生成肉香成分的主要三种途径 （1）脂质的热氧化降解、硫胺素热解。（2）麦拉德反应、Strecker降解、糖的热解。（3）（1）和（2）生成的各物质之间的二次反应。根据这些研究成果，可配制各种肉类食用香精。鸡肉香主要是由羰基化合物和含硫化合物构成。若除去2t,4c-癸二烯醛、2t,5c-十一碳二烯醛，鸡肉的独特香气就失去了。牛、羊肉的膻气源于脂质中特有的脂肪酸。如：羊肉中含有4-甲基辛酸和4-甲基壬酸。第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods二、动物来源食品风味(The flavor of animality foodsThe flavor of animality foods)新鲜乳香气的主体成分是二甲基硫醚（阈值12 ppb），含量稍高就会产生异味。此外,还有低级脂肪酸、醛、酮等。乳中分离出的-癸酸内酯具有乳香气，现已用作人工合成的调香剂和增香剂。第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods二、动物来源食品风味(The flavor of animality foodsThe flavor of animality foods)3、乳及乳制品的风味 酸奶中丁二酮是其特征风味成分。奶酪的风味在乳制品中是最丰富的，有酯类、羰基化合物、游离脂肪酸等。第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods二、动物来源食品风味(The flavor of animality foodsThe flavor of animality foods)3、乳及乳制品的风味 乳脂氧化形成的氧化臭，其主体是C5C11的醛 类，尤其是2,4-辛二烯醛和2,4-壬二烯醛。牛乳在脂水解酶的作用下，水解成低级脂肪酸，产生酸败味。牛乳在日光下日照，会产生日光臭味。牛乳长期贮存产生旧胶皮味，其主要成分是邻 氨基苯乙酮。第四节第四节 不同来源食品的风味不同来源食品的风味The flavor of different foodsThe flavor of different foods二、动物来源食品风味(The flavor of animality foodsThe flavor of animality foods)3、乳及乳制品的风味形成乳制品不良风味的途径第五节第五节 食品风味的研究进展食品风味的研究进展The progress of food flavorThe progress of food flavor一、食品风味成分获得手段传统方法q 从含香气的动植物体中通过萃取、蒸馏获得；q 从无味的前体物质经类似烹调的方式加工获得。现代手段q 通过分子蒸馏、超临界萃取、超滤等获得；q 利用酶催化生物工程技术、生物转化等技术获得风味物质。最终目的q 实现风味产品的人工控制生产。第五节第五节 食品风味的研究进展食品风味的研究进展The progress of food flavorThe progress of food flavor二、食品风味成分分析手段q 食品风味物质在60年代以前仅凭人的嗅觉和味觉来判断；q 近20年来一些微量和超微量分析技术应用于食品风味物质的分析。如气相色谱、液相色谱、核磁共振等；q 在样品处理方面，固相微萃取技术的应用使得风味物质的检测更 加方便、快捷