第九章 食品中风味的释放和稳定化

第九章食品中风味的释放和稳定化风味物质与食品主要成分的相互作用1液态和乳状液态风味物质的加工2风味物质的干燥加工与稳定化3目录教学目标1、理解风味物质与食品主要成分的相互作用原理及风味的影响；2、了解液态和乳状态风味物质的加工方法原理；3、理解风味物质的干燥与稳定的方法。概述“风味的释放”一词广泛地包含了风味物质在生产、贮存、准备和食用过程中从食品中或者食品成分中的释放。但是现在风味释放一般是指食用过程中风味物质的释放。风味释放受到很多因素的影响，包括食品和风味物质的化学作用、物理因素（释放的物理屏障）以及人的因素，如牙齿、咀嚼效率、咀嚼时间、呼吸过程等。为了实现风味稳定化和控制释放的目的，有必要了解风味物质和食品组分之间的相互作用的特性。01风味物质与食品主要成分的相互作用在食品体系和风味物质的相互作用中，油脂对风味释放的影响是最清楚的且可以预测的。在脂肪和风味物质的相互作用中，最主要的作用是脂肪作为风味物质的溶剂。不像糖类和蛋白质有大量的不确定的化学相互作用，脂肪没有真的化学相互作用，脂肪对风味释放的作用基本上是可以计量的。芳香成分在液体食品顶空的量，以及食品过程中的释放，其主要的决定因素是：特定风味物质在食品连续相中的量。风味物质在食品和空气中的分配系数。一脂肪和风味物质的相互作用如果连续相是水相，脂肪作为第二相存在，它将显著影响挥发性成分在水相中的量和释放的量；如果脂肪是连续相，挥发性成分在脂肪中的浓度是主要的决定性因素。从味道角度看，水相中的风味物质的量更为重要，因为风味物质必须在水相中才能被品尝出来。(一)脂肪和芳香物质的相互作用对香气的影响1平衡条件在平衡状态下，芳香成分在食品上方空气中的含量取决于平衡时空气相与连续相中的分配系数。如果使用这两个简单的风味体系，并把它扩大到包含更多风味物质的情况。如下图，其中，14种风味物质加入到含有0%、1%、20%油脂的体系中，平衡后，三个体系顶空中风味物质混合物的浓度存在很大不同。可以预期到这些顶空浓度的不同会导致感觉到的香味也不同。每一种风味物质有不同的油水分配系数，并且含有油体系对空气与体系中风味物质的分配有不同的影响。因此，我们可以通过改变脂油的含量来改变食品的风味特征。不过，也有油相的引入不会显著改变感觉到风味的种类，而仅仅改变风味强度。油脂对香气物质的结合能力取决于甘就三酸酯中脂肪酸的链长及不饱和程度。长链脂肪酸结合乙醇和乙酸己酯的能力比短链脂肪酸弱；因为甘油三油酸酯仅含不饱和油酸，所以它比甘油三棕榈酸酯和甘油三月桂酸酯具有更强的香气结合能力。油脂结合香气的能力还取决于同系物中香气物质的链长。在O/W体系中醇类的分配系数随着醇链长的增加而增大，气相中的浓度则随着醇链长的增加而减小。2动态条件以上讨论集中在平衡状态，但是在我们吃食物时，在口腔中不会达到平衡状态，所以我们要考虑分配和传质两种现象。传质受到很多因素影响，如，食品的质构（粘度、凝胶强度、脆度）、脂肪融化点、表面恢复速度（混合、固定破碎、固体的水合或不溶）和表面积，其中没有一个对芳香物质的平衡释放有显著影响，但是在动态释放中却是关键。水体系中加入CMC后，风味物质与CMC的任何相互作用都不会降低模型芳香体系的平衡释放。水体系中加入1%的CMC，显示了动态平衡下，挥发物从水中释放和从1%CMC的水中释放速度的比较，水中释放较快，CMC中释放的较慢。可以证明蒸汽压是控制释放的主要因素。CMC增加了体系的粘度，降低了混合和扩散，为释放提供更小的表面积。水溶液体系中加入CMC和油，发现模拟体系中含有油脂就减少了大部分挥发性的释放量，大多数亲脂性物质最为明显，这与平衡释放的作用相似。oil(二)脂肪与风味相互作用对味觉的影响味觉需要刺激性物质溶入水相，风味物质会不同程度的溶于油相，但是只有分配于水相时才能被感觉到。而大部分刺激味觉的物质，绝大多数是水溶性，它们不会显著的分配于油相中，因此有人认为脂肪的存在对味觉的作用很有限。但是如果配方中存在脂肪，它将取代其他成分(有可能是水)，潜在地增加了风味刺激物质在水相中的浓度。也有说是脂肪覆盖了味觉器官，阻碍了刺激物向味蕾的运动。二碳水化合物与风味物质相互作用碳水化合物在食品中的作用很广泛，包括增加甜度、增大体积、增加粘度、凝胶作用、乳化作用、作为可溶性和不可溶纤维、营养作用、抗体、微胶囊壁材等。碳水化合物的化学性质决定了它们与风味物质的化学作用，物理性质决定了它们对风味物质在食品中传质（进出）的影响。碳水化合物是由水合的碳骨架构成，只有很弱的氢键，一般不与其他物质发生化学结合。但是某些碳水化合物的支链为化学相互作用提供可电离的基团（SO32-、COO-、NH4+），有时呈现出能提供疏水结合部位的构象形式，可能影响风味物质的释放。(一)简单糖类与芳香物质相互作用简单糖类：葡糖糖、果糖、蔗糖、乳糖、山梨醇和麦芽糖。小分子糖可以作为风味物质的载体。结晶态糖（葡萄糖、蔗糖、乳糖）对风味物质（乙酸乙酯、丁胺）的结合很弱，这种结合主要依靠结晶态糖的表面吸附，是一种完全可逆的作用。食品体系中添加甜味剂增加了风味的感知，但是机理是由于物理效应还是感知效应不太清楚。从上图中我们可以看到，薄荷风味随着口腔中蔗糖浓度的减少而减弱，而与口中散发出来的薄荷醇浓度无关。(二)高效甜味剂与芳香物质相互作用高效甜味剂的风味与传统的甜味剂相比是完全不一样的，风味的差异是由甜味剂和香气物质之间的相互作用（释放）而引起的。通过人造“口腔”测定得到的挥发风味物，结果发现：风味物质的释放轮廓与高效甜味剂有关。但是没有感官数据来确定这仪器数据的感官意义。（三）多糖与芳香物质相互作用复杂的碳水化合因为还有较多的功能基团，所以比单糖发生更多的化学反应；多糖能增稠或形成凝胶结构，可以在传质（释放）过程中起阻碍作用。1化学作用一系列挥发性风味物质和多糖可以不同强度的结合，如丁胺以盐的形式和果胶、藻酸盐的羧基结合，丁胺的氨基和多糖的羧基发生化学反应可以形成胺，风味就会完全失去。当风味物质和纤维素作用时，纤维素分子间氢键打开，风味物质如丁胺和纤维素之间形成氢键。研究表明，淀粉能包合风味化合物，包含的量取决于淀粉的结构（支链与直链的比例）、其加工特性和芳香化合物。不同淀粉具有不同的风味结合能力。一般而言，含有直链淀粉比较低淀粉和完全由直链淀粉组成的蜡质淀粉结合风味能力较差。高直链淀粉含量的淀粉结合风味能力强。静态顶空风味分析表明，淀粉对不同风味化合物结合能力不同，非常复杂，而且与时间有关。淀粉包埋络合物干燥后非常的稳定，淀粉基质包埋的风味成分在口腔咀嚼后一般需要20s才能释放。淀粉一旦水解，其风味结合能力将大大降低或完全失去，取决于淀粉水解的程度。环糊精是一类特殊的淀粉衍生物，是所有碳水化合物中与芳香物质作用最强的一类物质，这种作用对食品感官性质、降低食品风味强度、改变风味特征有重要作用。β-环糊精最适用于包埋芳香物质在水溶液体系中形成芳香物质的包络合物。芳香物质油溶性越强，包埋越容易。β-环糊精结合挥发性物质的能力最前，所有环糊精与所有研究的挥发性物质都有强烈作用，这相互作用与芳香物质、环糊精、芳香化合物和环糊精的浓度及温度有关。2传质阻力任何能增加黏度或降低表面积的食品都会减弱食品食用时的风味物质的释放。黏度的增加会阻碍食品组分的混合从而降低挥发性物质释放发到口腔的表面浓度，增加黏度也会阻碍了风味物质在口腔中的流动，从而限制了挥发表面积。凝胶强度增强,香气降低。(四)碳水化合物与口味相互作用碳水化合物含有甜味，添加到食品中也会影响其他口感。这是由于感觉接受器，感知抑制及传质影响的竞争性作用结果。感觉接受器的竞争性，感觉接受器可以对多类刺激物敏感。如：苦味的接受器对甜味也有反应。舌头两边的感觉渠道是相互独立的，因此两种刺激物质分别放在舌头两边，可以发现一种对另一种的抑制作用。三蛋白质与风味物质相互作用(一)蛋白质和香气物质相互作用蛋白质的化学结构更复杂，而且传质过程与黏度和蛋白质的凝胶结构有关。1化学作用化学作用有可逆的弱疏水作用、强烈的离子效应以及不可逆的共价键作用。蛋白质结构中众多的化学键与芳香物质结合。天然蛋白质和变性蛋白质能结合芳香物质。羰基化合物和蛋白质的疏水相互作用醇和蛋白质的疏水作用和氢键蛋白质中的醛和芳香物质发生的化学反应风味结合的程度与蛋白质的类型和数量有关。结合顺序的强弱：大豆蛋白明胶卵清蛋白酪蛋白玉米蛋白。pH对与风味物质的结合也有影响，可能会以不同的方式改变风味物质与蛋白质之间的反应。化学作用或热处理引起的蛋白质变性会使蛋白质结构展开，使得疏水区域更易接近。因此，变性蛋白质能结合更多的风味物质。无水蛋白质可以结合芳香物质，但是对芳香物质来说一般有一个最合适的水分含量。2传质阻力蛋白质的黏性或形成凝胶化，和之前的碳水化合物一样会因此影响风味物质从食品中的释放，增加黏度或凝胶化会减少风味物质的释放。(二)蛋白质水解物与芳香物质的相互作用蛋白质的水解会大量消除与风味组分发生疏水结合的机会，但是不会降低蛋白质固有的化学活性。疏水结合机会的消除可能会导致风味物质与蛋白质水解物的结合比完整蛋白质的结合更少。蛋白质水解物不会形成黏性或凝胶，因此消除了所有传质阻力因素。在食品中添加蛋白质水解物，可能会从风味物质从食品中释放产生一定的影响。(三)蛋白质与口味的相互作用我们发现有甜味蛋白，最近还发现可使酸性物质尝起来有甜味蛋白质。添加蛋白质或改变食品中蛋白质的类型会影响食品的味道。四微量食品成分与风味物质的相互作用蛋白黑素与风味物质的相互作用：具有咖啡香气的挥发性物质混合物加入到水、水与咖啡蛋白黑素的混合物中，发现在香气的方面是相似的，但是蛋白黑素的溶液其香气在储藏过程中会发生改变（40°C30min），混合物会丧失它特有的烘烤硫香味。pH会影响食品的味道和香气。pH影响味觉，也影响一些酸性或碱性芳香物质的释放。风味物质和无机盐作用，最著名的就是盐析效应，加入盐以后可以把挥发性芳香物质驱赶到气相或与水不混溶的溶剂中。02液态和乳状液态风味物质的加工液态和乳状类型的风味物质用于液态食品。这些可以是水溶液或油溶性体系，风味物相应地溶解在水溶液或油溶性溶剂中；糊状风味物质是一种含有较高天然成分或具有不同溶解度组分的混合物质；固态风味物质是含有较高的天然化学物质或风味化学物质、分散在固体脂肪或干的胶质或淀粉基质中。概述一液态风味物质加工液态风味物质的生产本质上来说是一种化学混合操作。近年来电子秤和计算机控制配方的革新使这一加工过程变得非常简单。在生产阶段卫生不是主要的问题，加工产品不大可能有微生物的生长，而很多风味化学物质对微生物具有抑制作用。液态产品配方区清洁的主要目的是避免不同风味之间的交叉污染，并减少有机蒸气对工作人员的危害。二乳状液的加工风味工业产品经常呈乳状液为了保持产品风味或赋予产品一定的浊度。在一些饮料生产中，乳浊液可能同时具有这两个作用。乳状液也可能是干燥风味物质产品生产过程中的一个加工单元，风味工业用的乳状液通常是水包油型。乳状液还可以将不溶性风味物质结合到水溶性食品体系或微胶囊的壁材基质中。乳状液主要的缺点是物理性质不稳定和易被微生物污染，但可以通过调节体系黏度改变焙烤用乳状液的稳定性。乳状液根据液滴粒径大小分成不同等级：微乳平均粒径0.1μm混浊或透明牙膏典型的风味混浊乳理想粒径大小在0.5-2μm；小颗粒乳状液呈蓝色色调，大颗粒缺乏浊度和稳定性。(一)饮料乳状液饮料风味混浊乳状液至少是由一种油、水、乳化剂阿拉伯胶或者化学改性淀粉组成的。用合成混浊乳状液来调制饮料理想的浊度。饮料和混浊乳状液中会有不同程度的发生上浮、聚结、絮凝以及奥斯特瓦尔德熟化等现象。工业生产的瓶装软饮料最常见的上浮现象是出现油圈。风味乳状液从苏打水中分离出来，然后浮到液体表面，呈白色乳脂状或在瓶颈处出现油圈。聚结作用是指分散的小液滴在聚集过程中邻近液滴的壁膜破裂合并成大液滴。会导致乳状液破坏。絮凝是分散相的油滴聚集成簇但不合并的情况下发生。奥斯瓦特瓦尔德熟化是可溶性分散相通过分散介质大量迁移，由小液滴不断聚集成大