食品风味及其产生机理ppt课件.ppt

食品风味flavor 第一节引言 一 一般原理狭义上的食品风味 食品的香气 滋味和入口后获得的香味 味觉和嗅觉 广义上的食品风味 flavor 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 感觉现象 个人 民族 地域的倾向 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 第一节引言 风味的分类 风味 Flavor 香味 Aroma 口味 Taste 物理味 化学味 心理味国别分类 中国 酸 甜 苦 咸 辣 鲜 涩日本 酸 甜 苦 咸 辣印度 酸 甜 苦 咸 辣 淡 涩 不正常味欧美 酸 甜 苦 咸 辣 金属味 第一节概述 二 嗅觉嗅感是指挥发性物质刺激鼻腔嗅觉神经而在中枢神经中引起的一种感觉 三 嗅觉理论 Theoryofolfaction 1 立体化学理论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 微粒理论3 振动理论 气味特性与气味分子的振动特性有关 在口腔温度范围内 气味分子振动能级在红外或拉曼光谱区 人的嗅觉受体感受到分子的振动能 产生信号 基本气味与代表性化合物基本气味代表化合物薄荷香薄荷醇 环己酮 叔丁基甲醇花香香叶醇 紫罗酮 苯乙醇 松油醇焦糖香吡喃酮 呋喃酮 环酮麝香环十六烷酮 雄甾烷 3 醇樟脑香d 樟脑 桉树脑 龙脑 叔丁醇 戊基甲基乙醇鱼腥臭三甲胺 二甲基乙胺 N 甲基吡咯烷汗臭异戊酸 异丁酸腐烂臭戊硫醇 1 5 戊二胺 吲哚 3 甲基吲哚 二 化合物的气味与分子结构的关系发香团 原子 是指分子结构中对形成气味有贡献的基团 原子 发香团 OH COOH C O R O R COOR C6H5 NO2 CN ONO RCOO 发香原子 位于元素周期表中 族 族 如 P As Sb S F 三 化合物的类别与分子结构脂肪族化合物 1 醇类C1 C3的醇有愉快的香气 C4 C6的醇有近似麻醉的气味 C7以上的醇呈芳香味 2 大环酮碳数不同 气味不同 O C CH2 nn 4 7薄荷或杏仁香 n 8 11樟脑气味 n 13 17麝香 n 17无气味 3 同类化合物取代基不同 气味不同 4 有些化合物的旋光异构体的气味不同 1 分子的几何异构和不饱和度对气味有较强的影响 2 酮类丙酮有类似薄荷的香气 庚酮 2 有类似梨的香气 低浓度的丁二酮有奶油香气 但浓度稍大就有酸臭味 C10 C15的甲基酮有油脂酸败的哈味 3 醛类低级脂肪醛有强烈的刺鼻的气味 随分子量增大 刺激性减小 并逐渐出现愉快的香气 C8 C12的饱和醛有良好的香气 但 不饱和醛有强烈的臭气 5 酸低级脂肪酸有刺鼻的气味 4 酯类由低级饱和脂肪酸和饱和脂肪醇形成的酯 具有各种水果香气 内酯 尤其是 内酯有特殊香气 2 芳香族化合物此类化合物多有芳香气味 如 苯甲醛 杏仁香气 桂皮醛 肉桂香气 香草醛 香草香气 醚类及酚醚多有香辛料香气 如 茴香脑 茴香香气 丁香酚 丁香香气 3 萜类如 紫罗酮 紫罗兰香气 水芹烯 香辛料香气 4 含硫化合物硫化丙烯化合物多具有香辛气味 如 葱 蒜 韭菜等蔬菜中的香辛成分的主体是硫化物 CH2 CHCH2 2SCH2 CHCH2SSCH2CH CH2二烯丙基硫醚二硫化二烯丙基 5 含氮化合物食品中低碳原子数的胺类 几乎都有恶臭 多为食物腐败后的产物 如 甲胺 二甲胺 丁二胺 腐胺 戊二胺 尸胺 等 且有毒 6 杂环化合物噻唑类化合物具有米糠香气或糯米香气 维生素B1也有这种香气 有些杂环化合物有臭味 如 吲哚及 甲基吲哚 有气味物质的一般特征 具有挥发性 既具有水溶性 才能透过嗅觉感受器的粘膜层 又具有脂溶性 才能通过感受细胞的脂膜 分子量在26 300之间 任何一种食品的香气都并非由一种呈香物质单独产生 而是多种呈香物质的综合反映 对香气贡献大的物质 被称为 头香物 呈香与否还与呈香物的含量有关 四 风味的感官评价 阈值 在一个规定的介质中 如水 牛奶 空气等 将选定的风味物质配成一系列浓度 然后由风味感官评价人员感觉其最低浓度 最后根据评论小组中一半 或大多数 评论员所能感觉到的这种化合物的最低浓度范围称之为阈值 食品中香气形成的主要途径 1 生物合成2 酶直接作用3 酶间接作用4 加热分解5 微生物作用 第三节食品中气味形成的途径Formativeapproachsoffoododor 一 生物合成 biosynthesis 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 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 香蕉和桃子中的嗅味物 2t 壬烯醛 醇 和3c 壬烯醇则是香瓜 西瓜等的特征香味物质 以脂肪酸为前体物的生物合成 酶直接作用 directactionofEnzyme 酶直接作用于香味前体物质形成的香气成分 芦笋的香气形成途径如下 CH3酶CH3CH3S CH2CH2COOHCH3S CH2 CHCOOH H 二甲基 硫代丙酸二甲基硫丙烯酸风味前体物香气物香气物 四 加热分解 decomposabilityofheating 麦拉德反应 焦糖化反应 Strecker降解反应可产生风味物质 油脂 含硫化合物等的热分解也能生成各种特有的香气 三 酶间接作用 indirectactionofEnzyme 酶促反应的产物再作用于香味前体 形成香气成分 OOOOOCH3SCH2SCH2SCH2SCH2CHNH CCH2CH2CHCOOH蘑菇氨酸OCOOHNH2火烤或晒干 谷氨酰胺水解酶谷氨酸 OOOONH2CH3SCH2SCH2SCH2S CH2CHCOOHOC S裂解酶丙酮酸 NH3 SSOOOOCH2CH2CH2CH3SCH2SCH2SCH2SHSSSS香菇精OS 五 微生物作用 actionofmicroorganism 发酵食品风味形成的途径是 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 五 香气物质的研究方法 研究食品的风味 首先必须了解风味物质的成分和组成 即要对风味物质进行成分分析 常用的香气提取方法 1 蒸馏2 萃取3 液上气体分析4 分子筛与活性碳吸附法香气的分析方法1 气相色谱 GC 2 气相色谱与质谱联用法 GC MS 第二节植物性食品的香气成分 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C6 C9的醛类和醇类 此外还有酯类 萜类 酮类 挥发酸等 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3 10 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 2 蔬菜的香气成分蔬菜中风味物质的形成途径主要是生物合成 特点 总体香气较弱 但气味多样 香气成分 不同的蔬菜不尽相同 香气物质有 含硫化合物 硫醚 硫醇 异硫氰酸酯 亚砜 不饱和醇醛 萜烯类 杂环衍生物 吡嗪衍生物 吡喃 等 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 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 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 表9 1蔬菜的香味物质 三 发酵食品的香气成分主要是微生物作用于蛋白质 脂类 糖等产生的 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 2 酱油酱类利用曲霉 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 一般酿造酒中的香气来源如下 1 原料中原有的物质在发酵时转入酒中 2 原料中挥发性化合物 经发酵作用变成另一挥发性化合物3 原料中所含的糖类 氨基酸类及其他原来无香味的物质 经发酵微生物的代谢 而产生香味物质 4 经贮藏后熟阶段残存酶的作用以及长期而缓慢的化学变化而产生许多重要的风味成分 啤酒中也已鉴定出了300种以上的挥发成分 但总体含量较低 对香气贡献大的是醇 酯 羰基化合物 酸和硫化物 双乙酰是啤酒特有的香气成分之一 发酵葡萄酒中香气物更多 350种以上 除了醇 酯 羰基化合物外 萜类和芳香族类物质含量也较多 第三节动物性食品的香气成分 一 肉类的香气特点 生肉的风味是清淡的 但经加工 熟肉的香气十分诱人 称为肉香 肉香风味物 内酯 呋喃类 含氮化合物和含硫化合物 另外也有羰基化合物 脂肪酸 脂肪醇 芳香族化合物等 牛肉的香气 通过分析已检出有700多种 猪与羊肉的风味物质种类少于牛肉 已分别鉴定出了300多种挥发物 因为猪肉中脂肪含量及不饱和度相对更高 所以猪肉的香气物中 和 内酯 不饱和羰化物和呋喃类化合物比牛肉的含量高 并且还具有由孕烯醇酮转化而来的猪肉特征风味 5 雄甾 16 烯 3 酮和5 雄甾 16 烯 3 醇 羊肉中脂肪 游离脂肪酸和不饱和度都很低 并含有一些特殊的带支链的脂肪酸 如4 甲基辛酸 4 甲基壬酸和4 甲基癸酸 使羊肉有膻气 鸡肉香气是与中等碳链长度的不饱和羰化物如2 反 4 顺 癸二烯醛和2 反 5 顺 十一碳二烯醛等相关 表9 2肉香气中的主要化合物 二 乳品香气香气特点 鲜美可口的香味 其组成成分很复杂 牛乳中的脂肪吸收外界异味的能力较强 特别是在35 其吸收能力最强 因此刚挤出的牛乳应防止与有异臭气味的物料接触 香气成分 鲜乳 黄油 发醇乳品各不相同 主要是低级脂肪酸 羰基化合物 如2 已酮 2 戊酮 丁酮 丙酮 乙酯 甲醛等 以及极微量的挥发性成分 如乙醚 乙醇 氯仿 乙腈 氯化乙烯等 和微量的甲硫醚 甲硫醚是构成牛乳风味的主体 含量很少 牛乳有时有一种酸败味 主要是因为牛乳中有一种脂酶 能使乳脂水解生成低级脂肪酸 如丁酸 牛乳及乳制品长时间暴露在空气中因乳脂中不饱和脂肪酸自动氧化产生 不饱和醛 如RCH CHCHO 和两个双键的不饱和醛而出现氧化臭味 牛乳在日光下也会产生日光臭 日晒气味 这是因为蛋氨酸会降解为 甲巯基丙醛 奶酪的加工过程中 常使用了混合菌发酵 一方面促进了凝乳 另一方面在后熟期促进了香气物的产生 因为奶酪中的风味在乳制品中最丰富 包括游离脂肪酸 酮酸 甲基酮 丁二酮 醇类 酯类 内酯类和硫化物等 新鲜黄油的香气主要由挥发性脂肪酸 异戊醛 3 羟基丁酮等组成 发酵乳品是通过特定微生物的作用来制造的 如酸奶利用了嗜热乳链球菌和保加利亚乳杆菌发酵 产生了乳酸 乙酸 异戊醛等重要风味成分 同时乙醇与脂肪酸形成的酯给酸奶带来了一些水果气味 在酸奶的后熟过程中 酶促作用产生的丁二酮是酸奶重要的特征风味物质 三 鱼类香气1 鱼香气鱼类香气成分研究较少 已经测出其中以三甲胺为代表的挥发性碱性物质 脂肪酸 羰基化合物 二甲硫为代表的含硫化合物以及其它物质 2 鱼腥臭味鱼类具有代表性的气味即为鱼的腥臭味 它随着鲜度的降低而增强 鱼类臭味的主要成分为三甲胺 新鲜的鱼中很少含有三甲胺 而在陈放之后的鱼体中大量产生 这是由氧化三甲胺还原而生成的 除三甲胺外 还有氨 硫化氢 甲硫醇 吲哚 粪臭素以及脂肪氧化的生成物等 这些都是碱性物质 若添加醋酸等酸性物质使溶液呈酸性 鱼腥气便可大减 海水鱼含氧化三甲胺比淡水鱼高 故海水鱼比淡水鱼腥味强 海参类含有壬二烯醇 具有黄瓜般的香气 鱼体表面的粘液中含有蛋白质 卵磷酯 氨基酸等 因细菌的繁殖作用即可产生氨 甲胺硫化氢 甲硫醇 吲哚 粪臭素 四氢吡咯 四氢吡啶等而形成较强的腥臭味 此外鲜肉中还含有尿素 在一定条件下分解生成氨而带臭味 四 加热食品产生的香气 许多食品在加热时会形成特有的香气 如糖 肉 面包 花生 咖啡等 糖类是生成香味物质的重要前驱物 糖类加热的香味物质 呋喃衍生物 酮类 醛类 丁二酮 吡嗪类化合物等 与氨基酸的反应对香味的贡献很大 随条件不同香味有所不同 肉类加热产生的主体香气成分是1 甲硫基 1 乙硫醇 4 羟基 5 甲基 2 2H 呋喃酮 以及相对分质量低的醛 酮 硫醇等 与美拉德反应及糖类 脂质加热分解有关 面包香气一方面来自于用酵母发酵时生成的醇类和酯类 另一方面主要来自于焙烤时氨基酸与糖反应生成的约20多种羰基化合物 生花生的香味成分为已醛和壬烯醛 加热后产生的香气 除羰基化合物外 特有的香气成分已知有5种吡嗪类化合物和N 甲基氮杂茂 其中以对 二甲基吡嗪和N 甲基氮杂茂为最多 概括而言 食品中香气形成的途径主要有 1 生物合成 2 风味酶的作用 直接 间接 3 高温下的反应 美拉德反应 高温分解 一 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 阈值比呈香物高得多 一 味感及其影响因素 第六节味觉 Mapofthetongue stastereceptors 三 味觉生理学 tastephysiology 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 四 物质的化学结构与味感的关系 relationshipofstructurewithtaste 三 甜味物质Sweettasteandsweetsubstance 1 甜度 比甜度 甜味高低 基准物 5 或10 的蔗糖溶液 20 C 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 3 甜味物质糖类葡萄糖 果糖 蔗糖 麦芽糖 乳糖 木糖 蜂蜜等糖醇木糖醇 麦芽糖醇 山梨醇 甘露醇等糖苷甜叶菊苷 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 甘草苷 100 500倍 增香 缓和咸味 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 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 四 苦味物质Bitternessandbitternesssubstance 一 苦味物质的类别无机物 钙离子 镁离子 铵根有机物 氨基酸 小肽 生物碱 如奎宁 糖苷 尿素类 硝基化合物 大环内酯化合物 苦味酸 银杏内酯 葫芦素 苦瓜等 多酚类 绿原酸 单宁 芦丁 胆酸等 无机盐类的苦味特点 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 二 食品中重要的苦味物质1 茶叶 可可 咖啡中的生物碱 咖啡因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 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 苦杏仁苷存在于桃 李 杏 樱桃等果核种仁和子叶中 水解产生的氢氰酸有毒 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 5 氨基酸及多肽类 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 阳离子产生咸味阴离子抑制咸味 产生副味 五 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 纯正 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 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 六 酸味和酸味物质Sournessandsournesssubstance 一 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 二 主要酸味剂1 食醋 醋酸2 乳酸 温和3 柠檬酸 食品工业中使用最广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 苹果酸 清鲜爽口 微涩 呈味较长6 酒石酸 强酸味 稍涩 七 其他味感物质 1 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 为机械刺激现象 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 一 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