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1第九章食品风味化学FlavorChemistry中国海洋大学食品科学与工程系张朝辉、汪东风2第一节引言一、食品风味的含义风味(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、风味物质一般具有下列特点(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。3三、风味的分类风味(Flavor)、香味(aroma)、口味(taste)物理味、化学味、心理味味的国别分类（中国、日本、印度、美国等）4四、风味的感官评价五、风味化学的研究方法1、食品风味的感官总体评价2、特征化学成分的感官评价2、风味化学研究中常用的仪器1、常用的前处理技术经典方法SDE法顶空法富集解析法超临界CO2萃取法5超临界CO2萃取法工艺、特点及应用简介SCO2法工艺流程见右图。SCO2穿透性强、传质快、效力高；安全、无毒；易分离、无残留；减少热敏性成分损失。在香气成分、天然活性成分等分离；活性成分工业化生产；脱杂质及农药残留等方面都有广泛应用。6六、嗅觉理论的研究进展1、锁-钥理论2、膜刺激理论3、振动理论温度对味觉的影响呈味物味觉阈值（%）常温0℃盐酸奎宁苦0.00010.0003食盐咸0.050.25柠檬酸酸0.00250.003蔗糖甜0.10.4七、影响味觉的因素1、温度：在10~40℃之间较敏感，在30℃时最敏感。2、溶解性：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。3、各种味觉的相互作用味觉的相乘效果味觉的相消效果味觉的对比效果味觉的变调效果味觉的综合效果94、年龄5、粘度6、颗粒度7、质构8、颜色9、嗜好与风俗10、习惯10第二节呈味物质一、甜味1、呈甜机理：这里介绍夏伦贝格尔(Shallenberger)的AH／B理论。该理论认为，甜味物质分子中有一电负性的原子A并与氢生成AH基团；同时在AH基团0.3nm左右处有另一个电负性原子B（如下列分子式）。在人的甜味受体上也有相应的AH和B基团，若两者空间形成氢键，便产生甜味。氯仿邻—磺酰苯亚胺葡萄糖ß-D-呋喃果糖呈甜味示意图ß-D-呋喃果糖甜味单元中AH/B和受体之间的关系该理论的局限性不能解释多糖、多肽无味D型与L型氨基酸味觉不同,D-缬氨酸呈甜味，L-缬氨酸呈苦味未考虑甜味分子在空间的卷曲和折叠效应甜味剂乳糖麦芽糖葡萄糖半乳糖甘露糖醇甘油蔗糖果糖相对甜度0.270.50.5~0.70.60.70.811.1~1.5甜味剂甘草酸苷天冬氨酰苯丙氨酸甲酯糖精新橙皮苷二氢查耳酮相对甜度50100~200500~7001000~15002、甜度及其影响因素1）、相对甜度的概念2）、常用甜味剂的相对甜度（1）结构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。3）、影响甜度的因素（2）温度果糖随温度升高，甜度降低。（3）结晶颗粒大小小颗粒易溶解，味感甜。（4）不同糖之间的增甜效应5%葡萄糖+10%蔗糖=15%蔗糖。（5）其它呈味物的影响1）、糖类：葡萄糖，果糖，蔗糖，麦芽糖等2）、糖醇：木糖醇，麦芽糖醇等3）、糖苷：甜叶菊苷(Stevioside)的甜度为蔗糖的300倍。稳定安全性好，无苦味，无发泡性，溶解性好。3、目前常用的甜味剂4）、其它甜味剂：(1)甜蜜素；(2)甜味素（阿斯巴甜，二肽衍生物）；(3)二氢查耳酮衍生物；(4)糖精（Saccharin)；(5)三氯蔗糖；（6）嗦吗甜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。受体部位的AH/B单元取向决定了分子的甜味和苦味。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，可形成苦味分子内氢键，使整个分子的疏水性增强，而这种疏水性是与味蕾细胞脂膜中多烯磷酸酯组成的苦味受体相结合的必要条件。二、苦味和苦味物质Bitternessandbitternesssubstance1、呈苦机理2、常见的苦味物质1）、生物碱类：奎宁、番木碱、咖啡碱、可可碱、茶碱等NNOR1OR2NNR3R1=R2=R3=CH3咖啡碱R1=HR2=R3=CH3可可碱R1=R2=CH3R3=H茶碱嘌呤类衍生物是食品中重要的生物碱类苦味物质。咖啡碱存在于茶叶、咖啡和可可中；可可碱存在于可可和茶叶中。都有兴奋中枢神经的作用。192）、糖苷类：苦杏仁苷、新橙皮苷等对于糖苷类脱苦的方法：树脂吸附，-环糊精包埋，酶制剂酶解糖苷（如下式）等。柚皮苷生成无苦味衍生物的酶水解部位结构计算疏水值可预测肽类的苦味蛋白质子平均疏水值的计算：Q=∑△g/n△g表示每种氨基酸侧链的疏水贡献；n是氨基酸残基数。Q值大于1400的肽可能有苦味，低于1300的无苦味。3）、氨基酸及多肽类（1）、肽类氨基酸侧链的总疏水性使蛋白质水解物和干酪产生明显的非需宜苦味。各种氨基酸的计算△g值氨基酸△g值(卡/摩尔)氨基酸△g值(卡/摩尔)氨基酸△g值(卡/摩尔)甘氨酸0精氨酸730脯氨酸2620丝氨酸40丙氨酸730苯丙氨酸2650苏氨酸440蛋氨酸1300酪氨酸2870组氨酸500赖氨酸1500异亮氨酸2970天冬氨酸540缬氨酸1690色氨酸3000谷氨酸550亮氨酸2420分子量低于6000的肽类才可能有苦味，分子量大于6000的肽由于几何体积大，显然不能接近感受器位置。（2）肽的分子量影响产生苦味的能力234）、萜类常见的葎草酮和蛇麻酮都是啤酒花的苦味成分。葎草酮的结构如下：一般含有内酯、内缩醛等能形成螯合物的结构具有苦味。葎草酮、蛇麻酮、胆酸、柠檬苦素、南瓜苦素等葎草酮异葎草酮24R1R2R3COOHR1=R2=OHR3=H鹅胆酸R1=R3=OHR2=H脱氧胆酸R1=R2=R3=OH胆酸胆汁是动物肝脏分泌并贮存在胆囊中的一种液体，味极苦，胆汁中苦味的主要成分是胆酸、鹅胆酸和脱氧胆酸。在畜、禽、水产品加工中稍不注意，破损胆囊，即可导致无法洗净的苦味。4）胆汁苦味与盐类阴离子和阳离子的离子直径之和有关。离子直径小于6.5Å的盐显示纯咸味如：LiCl=4.98Å，NaCl=5.56Å，KCl=6.28Å随着离子直径的增大盐的苦味逐渐增强如：CsCl=6.96Å，CsI=7.74Å，MgCl2=8.60Å6）、盐类阳离子产生咸味阴离子抑制咸味三、咸味和咸味物质Saltytasteandsaltysubstance咸味•当盐的原子量增大，有苦味增大的倾向。•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，•钾离子和其他阳离子产生咸味和苦味。1、阳离子产生咸味2、阴离子抑制咸味•氯离子本身是无味，对咸味抑制最小。•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。•长链脂肪酸或长链烷基磺酸钠盐中阴离子所产生的肥皂味可以完全掩蔽阳离子的味道。四、酸味和酸味物质Sournessandsournesssubstance1、呈酸机理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。酸味的强度与酸的强度不呈正相关关系。2）、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）5、酒石酸6、苹果酸7、磷酸2、主要酸味剂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，又称辛辣感。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。五、辣味和辣味物质Piquancyandpiquancysubstance1、辣味的呈味机理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：红辣椒主要呈辣成分有辣椒素、二氢辣椒素。胡椒中的胡椒碱。2、辣味的类型辣味料的辣味强度排序：辣椒、胡椒、花椒、姜、葱、蒜、芥末热辣辛辣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、肉桂、丁香、葱、蒜、辣根、萝卜等。3、辣味物质六、鲜味和鲜味物质Delicioustasteanddelicioussubstance1、味精(谷氨酸钠MSG)：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。其鲜味与其离解度有关。2、核苷酸：呈鲜味的核苷酸主要有：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。存放时间过长，肌苷酸变成无味的肌苷，进而变为呈苦味的次黄嘌呤。酵母水解物也是鲜味剂，其呈鲜成分是5’-核糖核苷酸。3、某些肽类：谷胱甘肽、谷谷丝三肽鲜味剂：334、氨基酸5、琥珀酸鲜味剂的增效作用涩味通常是由于像单宁等多酚类化合物与口腔粘膜上或唾液中的蛋白质缔合而产生沉淀或聚合物而引起的感受（收敛及干燥），因此又称涩感。七、涩味和涩味物质Astringenttasteandastringentsubstance1、涩味的形成2、涩味成分主要涩味物质是多酚类的化合物。某些金属、明矾、醛类也具有涩味。351、分类：樟脑臭、刺激臭、醚臭、花香、薄荷香、麝香、恶臭、甜香。其他分类方法2、嗅盲3、气味作用（调味、呼吸、治疗、精神等）八、气味36举例----清凉风味虽然许多化合物都能引起这种感觉，但以天然形式(L异构体)存在的-(-)薄荷醇是最常用的，对此芳香成分总的感觉还是樟脑味。樟脑除产生清凉感觉外，还具有一种由D-樟脑产生的特有樟脑气味。与薄荷有关的化合物所产生的清凉作用和结晶多元醇甜味剂(例如木糖醇)所产生的凉味机理有稍许不同，后者一般认为是物质吸热溶解所产生。1、清凉感的形成当某些化学物质接触鼻腔或口腔组织刺激专门的味感受器时，会产生清凉感觉,效果很类似薄荷、冬青油等。2、清凉感的物质37直接由生物体合成形成的香气成分，主要是由脂肪酸经脂肪氧合酶酶促生物合成的挥发物。亚油酸和亚麻酸的酶解产物多为C6和C9的醇、醛类以及由C6、C9脂肪酸所生成的酯。第三节食品中气味形成的途径Formativeapproachesoffoododor一、生物合成(biosynthesis)（一）、植物中脂肪氧合酶产生的风味生物合成、化学反应生成的挥发性物质38亚麻酸在脂肪氧合酶作用下形成醛的反应示意图O2脂氧合酶裂解酶+亚油酸酶解形成香气示意图39（二）、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，这种风味形成过程的最初反应称为酶催化斯特雷克尔(Strecker)降解反应。这是因为出现的氨基酸转移和脱羰基作用与非酶褐变时发生的反应相似，所以称为酶促Strecker降解反应。后熟果实中酶转化亮氨酸成为香味化合物示意图40（三）、萜类化合物的生物合成萜烯通过异戊二烯途径合成示意图41萜类特征风味成分简介：CHO柠檬醛（柠檬）苎烯（酸橙）诺卡酮（葡萄柚）ß-二甲基亚甲基十二碳三烯醛（橙）4(S)-(+)香芹酮（芷茴香）4(R)-(-)香芹酮（留兰香）42（四）、莽草酸合成途径中产生的风味莽草酸途径的前体物产生的某些重要风味化合物示意图43（五）、乳酸-乙醇发酵产生的风味物质乳酸菌异型发酵产生的主要挥发物44二、化学反应生成的挥发性物质（一）、美拉德反应在加工食品过程中，还原糖和氨基化合物的作用会导致褐变色素生成的同时，褐变反应还可产生一些挥发性物质。这些化合物只有较少的物质就具有特征效应风味，它们一般呈现坚果味、肉味、烘烤味、焦味、烤面包味、花味、植物味或焦糖味。食品加工中生成的烷基吡嗪及小分子硫化物45在烹调的牛肉中由半胱氨酸和糖—氨基产生褐变反应生成的噻唑啉S-甲基蛋氨酸锍盐热降解产生的二甲基硫化物46（二）、类胡萝卜素氧化分解的挥发物类胡萝卜素氧化裂解形成茶叶风味的某些重要化合物47第四节、不同来源食品的风味简介一、植物源食品的风味1、水果的香气成分主要是以亚油酸和亚麻酸为前体物