食品的滋味化学.ppt

第七章风味化学 二 FlavorChemistry 食品的滋味化学Tastechemistryoffood 第一节概述第二节甜味及甜味物质第三节苦味及苦味物质第四节咸味物质第五节酸味及酸味物质第六节辣味及辣味物质第七节鲜味及鲜味物质第八节涩味及涩味物质 食品的基本味 原味 origianltaste 酸 甜 苦 咸 二 呈滋味的物质的特点 characteristicoftastecompound 多为不挥发物 能溶于水 阈值比呈气味物高得多 第一节概述 Mapofthetongue stastereceptors 三 味觉生理学 tastephysiology 四 影响味觉的因素 factorsofeffectontaste 温度在10 40 之间较敏感 在30 时最敏感 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 2 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 3 各种味觉的相互作用 1 味觉的相乘效果 2 味觉的相消效果 化学上的 酸 呈酸味 化学上的 糖 呈甜味 化学上的 盐 呈咸味 生物碱及重金属盐则呈苦味 五 物质的化学结构与味感的关系 relationshipofstructurewithtaste 第二节甜味与甜味物质Sweettasteandsweetsubstance 夏伦贝格尔 Shallenberger 的AH B理论 风味单位 flavorunit 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 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 其中一个原子还必须具有氢键键合的质子 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 一呈甜机理 补充学说甜味分子的亲脂部分通常称为r 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r 都适合与感受器分子上的三角形结构结合 r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 D 吡喃果糖甜味单元中AH B和r之间的关系 氯仿 邻 磺酰苯亚胺 葡萄糖 局限性 1 不能解释多糖 多肽无味 2 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 3 未考虑甜味分子在空间的卷曲和折叠效应 二 甜度及其影响因素1 甜度甜味剂的相对甜度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 1500 2 影响因素 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 2 温度果糖随温度升高 甜度降低 异构化 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 三 甜味剂糖类葡萄糖 果糖 蔗糖 麦芽糖等糖醇木糖醇 麦芽糖醇等糖苷甜叶菊苷 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 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 返回 呈苦机理 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 第三节苦味和苦味物质Bitternessandbitternesssubstance 二 苦味物质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 酸在新鲜酒花中含量在2 8 之间 质量标准中要求达7 有强烈的苦味和防腐能力 久置空气中可自动氧化 其氧化产物苦味变劣 异律草酮 酸 律草酮 酸 啤酒花与麦芽汁共煮时 酸有40 60 异构化生成异 酸 控制异构化在啤酒加工中有重要意义 核黄素存在时 异 酸经光氧化分解 可产生老化风味 柚皮苷生成无苦味衍生物的酶水解部位结构 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 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 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 4 氨基酸及多肽类 各种氨基酸的计算 g值 s1酪蛋白在残基144 145和残基150 151之间断裂得到的一种短肽Phe Tyr Pro Glu Leu Phe 计算Q值为2290 这种肽非常苦 从 s1酪蛋白得到强疏水性肽 是成熟干酪中产生苦味的原因 强非极性 S1酪蛋白衍生物的苦味肽 2 肽的分子量影响产生苦味的能力分子量低于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 5 盐类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 5 的盐显示纯咸味如 LiCl 4 98 NaCl 5 56 KCl 6 28 随着离子直径的增大盐的苦味逐渐增强如 CsCl 6 96 CsI 7 74 MgCl 8 60 阳离子产生咸味阴离子抑制咸味 第四节咸味和咸味物质Saltytasteandsaltysubstance 咸味 1 阳离子产生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 返回 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 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 2 酸味的强度与酸的强度不呈正相关关系 第五节酸味和酸味物质Sournessandsournesssubstance 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 二 主要酸味剂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 O CCOOHO CHCOH HCOH HCOHHOCHOH2OHOCHH2OHOCHOHCOHHCOHHCHCHCOHHCOHCH2OHCH2OHCH2OH D 葡萄糖内酯D 葡萄糖酸 D 葡萄糖内酯 辣味的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 第六节辣味和辣味物质Piquancyandpiquancysubstance 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 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 二 辣味物质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 鲜味物的呈鲜机理 相同类型的鲜味剂共存时 与受体结合时有竞争作用 不同类型的鲜味剂共存时 有协同作用 如 味精与肌苷酸按1 5比例混合 其鲜味提高6倍 第七节鲜味和鲜味物质Delicioustasteanddelicioussubstance 二 呈鲜物质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 其鲜味与其离解度有关 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 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 其它鲜味剂天然存在的有些肽类如 谷胱甘肽 谷谷丝三肽植物蛋白质和微生物核酸水解产生的鲜味剂 返回 涩味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 第八节涩味和涩味物质Astringenttastandastringentsubstance 二 涩味成分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 常用脱涩方法 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 第六章色素和着色剂 PigmentsandColorants 第一节概述第二节卟啉类色素第三节类胡萝卜素第四节酚类色素第五节酶促褐变第六节食品中添加的着色剂 第一节概述能使人的视觉产生各种色感的物质 称为色素 人肉眼观察到的颜色是由于物质吸收了可见光区 400 800nm 的某些波长的光后 透过光所呈现出的颜色 即人们看到的颜色是被吸收光的互补色 不同波长光的颜色及其互补色物质吸收的光透过光 互补色 波长 nm 相应的颜色400紫黄绿425蓝青黄450青橙黄490青绿红510绿紫530黄绿紫550黄蓝青590橙黄青640红青绿730紫绿 发色团 Chromophore 在紫外或可见光区 200 800nm 具有吸收峰的基团被称为发色团 发色团均具有双键 如 N N N O C S C C C O等 2 助色团 Auxochrome 有些基团的吸收波段在紫外区 不可能发色 但当它们与发色团相连时 可使整个分子对光的吸收向长波方向移动 这类基团被称为助色团 如 OH OR NH2 NHR NR2 SR Cl Br等 助色团波长红移 nm X Cl Br I 2 30 OR17 50 SR23 85 NR240 95 返回 由四个吡咯联成的环称为卟吩 当卟吩环带有取代基时 称为卟啉类化合物 第二节卟啉类色素 Porphyrin 一 血红素 Haemachrome 1 结构 血红素是亚铁卟啉化合物 血红素基团的结构 肌红蛋白结构简图 血红蛋白 Hemoglobin 和肌红蛋白 Myoglobin 是动物肌肉的主要色素蛋白质 血红蛋白和肌红蛋白是球蛋白 其结构为血红素中的铁在卟啉环平面的上下方再与配位体进行配位 达到配位数为六的化合物 Figure2 ThepicturearetherightisofthehemegroupinhemoglobinandshowstheFe II ironatom Figure1 Thepictureisthesecondarystructureofhemoglobin withonlytheproteinbackboneandwithoutthesidechains 2 性质 1 氧合作用 血红素中的亚铁与一分子氧以配位键结合 而亚铁原子不被氧化 这种作用被称为氧合作用 2 氧化作用 血红素中的亚铁与氧发生氧化还原反应 生成高铁血红素的作用被称为氧化作用 氧合肌红蛋白 oxymyoglobin 鲜红色 肌红蛋白 myoglobin 红紫色 高铁肌红蛋白 metmyoglobin 褐色 珠蛋白 珠蛋白 珠蛋白 氧分压对三种肌红蛋白的影响 引自W H Freeman SanFrancisco 低氧压时 1 20mm汞柱 主要为氧化作用 高氧压时主要为氧合作用 3 腌肉色素硝酸盐或亚硝酸盐发色原理如下 NO3 细菌还原作用NO2 pH5 4 6 H 2HNO2肉内固有还原剂2NO 2H2O或3HNO2歧化HNO3 2NO H2O MbNONOMb 氧化氮肌红蛋白 加热氧化氮肌色原 紫红色 鲜桃红 鲜桃红 还原剂MMbNONOMMb 氧化氮高铁肌红蛋白 褐色 深红 NOMb NOMMb 氧化氮肌色原统称为腌肉色素 其颜色更加鲜艳 性质更加稳定 对热 氧 MNO2的作用 1 发色 2 抑菌 3 产生腌肉制品特有的风味 但过量使用安全性不好 在食品中导致亚硝胺生成 肉色变绿 4 肉及肉制品的护色 1 采用低透气性材料 抽真空和加除氧剂 2 高氧压护色 3 采用100 CO2条件 若配合使用除氧剂 效果更好 腌肉制品的护色一般采用避光 除氧 由于一些细菌活动产生的H2O2可直接氧化 亚甲基 B 由于细菌活动产生的H2S等硫化物 在氧或H2O2存在下 可直接加在 亚甲基上 C 由于MNO2过量引起 5 肉色变绿血红素在强烈氧化后会变成绿色 反应发生在 亚甲基上 绿色的形成有三种情况 返回 二 叶绿素 Chlorphylls 1 结构 叶绿素a b 植醇 绿色 水溶性 脱植叶绿素 植醇叶绿素 绿色 脂溶性 叶绿素酶 Mg2 酸 热 Mg2 酸 热脱镁脱植叶绿素 橄榄绿 水溶性 脱镁叶绿素 橄榄绿 脂溶性 COCH3热 COCH3热焦脱镁脱植叶绿素 褐色 水溶性 焦脱镁叶绿素 褐色 脂溶性 2 叶绿素的稳定性 3 影响稳定性的因素 1 光 氧 2 酶 3 酸 热 4 水份活度 5 气体环境 6 盐 4 护绿方法 1 加碱护绿 2 高温瞬时灭菌 3 加入铜盐和锌盐 返回 由异戊二烯为单元 共轭双键为基础组成的一类色素 类胡萝卜素 carotenoids 是一类使动植物食品显现黄色和红色的脂溶性色素 绿叶中的三种主要类胡萝卜素是叶黄素 lutein 堇菜黄质 violaxanthin 和新黄质 neoxanthin 第三节多烯色素Carotenoids 岩藻黄质 叶黄素 C40H5602 堇菜黄质 C40H56O4 一结构类胡萝卜素包括 纯碳氢化合物组成的共轭多烯 烃类胡萝卜素 上述化合物的含氧衍生物 氧合叶黄素 胡萝卜素 番茄红素 Lycopene 和 胡萝卜素 Carotene 的结构关系 表示15 15 碳和C5 异戊二烯 对称 1烃类胡萝卜素 Carotenes 2含氧衍生物 Xanthophylls 1 玉米黄素 zeaxanthin 3 3 二羟基 胡萝卜素 存在于玉米 柑橘 蘑菇等中 2 叶黄素 lutein 3 3 二羟基 胡萝卜素 存在于金盏花 绿叶中 3 辣椒红素 capsanthin 及辣椒玉红素 capsorubin 存在于红辣椒中 4 柑橘黄素 reticulataxanthin 5 8 环氧 胡萝卜素 存在于柑橘皮和辣椒中 5 虾青素 astaxanthin 3 3 二羟基 4 4 二酮基 胡萝卜素 存在于虾 蟹 牡蛎等体内 新黄质 C40H56O4 玉米黄素 C40H56O2 辣椒红 C40H5603 胭脂树素 C25H30O4 辣椒玉红素 胡萝卜素 3其它类胡萝卜素也可与糖或蛋白质结合 或与脂肪酸以酯类的形式存在 类胡萝卜素与蛋白质结合不仅可以保持色素稳定 而且可以改变颜色 类胡萝卜素还可通过糖苷键与还原糖结合 虾青素 藏花酸 二 类胡萝卜素的性质所有类型的类胡萝卜素都系脂溶性化合物 具有适度的热稳定性 易发生氧化而褪色 亚硫酸盐或金属离子的存在将加速 胡萝卜素的氧化 热 酸或光的作用下很容易发生异构化 5 类黄色至红色范围 其检测波长一般在430nm 480nm 6 光谱位移 因此可用于类胡萝卜素的鉴定 类胡萝卜素常与蛋白质结合 比游离态稳定 7脂肪氧合酶迅速降解 8 单重态氧猝灭剂 这种作用与氧分压的大小有关 9 类食品添加剂用于油脂食品的着色 作为食品添加剂使用无限量 三加工过程中的稳定性在一般加工和贮藏条件下是相对稳定