食品风味化学-嗅感及嗅感物质(四)PPT课件

.1，6/10/2020，3嗅觉和嗅觉物质(4)，3.1嗅觉及其生理学3.2嗅觉理论3.3嗅觉分子的组成关系化学结构研究气味3.4嗅觉分子的组成关系化学结构研究气味3.5食物中嗅觉物质形成的基本方式之一食物中嗅觉物质形成的第二种基本方式学习目的：了解嗅觉及其生理学，嗅觉理论，嗅觉分子的组成关系，了解和掌握基本方法食品中异味形成的途径有：天津春发公司副总经理邢老师、深圳波顿香料有限公司董事长王。嘿。2020年6月4日。食物中有多种气味物质，而且气味形成的方式也非常复杂。许多反应的方式和机制仍然不清楚。然而，就其形成的基本途径而言，它通常可分为两类：1，5，6/10/2020。一类是在酶的直接或间接催化下的生物合成。许多食物在生长、成熟和储存过程中产生的大部分嗅觉物质都是通过这一基本途径形成的。例如，水果如苹果、梨和香蕉中芳香成分的形成，某些蔬菜如大葱、大蒜和卷心菜中芳香成分的产生，以及甜瓜和蔬菜如哈密瓜和番茄中芳香成分的形成基本上都是通过这一途径。另一个基本途径是非酶化学反应。食品加工过程中各种物理和化学因素产生的嗅觉物质通常是通过这一基本途径形成的。如花生、芝麻、咖啡、面包和烘烤过程中产生的其他香味成分；肉和鱼在炖煮过程中形成的气味物质通常是通过这种途径形成的，如醛、酮、酸和其他脂肪被空气氧化时产生的气味物质。7，6/10/2020，食品中香气形成的主要途径：1，生物合成2，酶3的直接作用，酶4的间接作用，微生物作用5，热分解，食品中香气形成的途径接近于食物气味。8，6/10/2020，1，由生物合成直接形成的生物合成芳香成分是指以氨基酸、脂肪酸、羟基酸、单糖、糖苷和色素为前体的生物合成。主要指脂肪酸通过脂肪氧化酶合成的挥发物。前体主要是亚油酸和亚麻酸，产品是C6和C9醇，由C6和C9脂肪酸产生的醛和酯。例如，己醛是苹果、葡萄、草莓、菠萝、香蕉和桃子的气味物质。2t-壬烯醛(酒精)和3c-壬烯醇是哈密瓜和西瓜特有的香气物质。9，6/10/2020，以脂肪酸为前体的生物合成，10，6/10/2020，directactionofEnzyme(酶)直接作用于由香气前体形成的香气成分。芦笋的香气形成途径如下：CH3酶CH3CH 3S CH2CH 2CH 2CH COOH CH3CH 2=CHOOH二甲基硫代丙酸二甲基硫代丙烯酸风味前体香气物质、11，6/10/2020，3。酶的间接作用(间接作用)酶反应的产物再次作用于香气前体，形成香气成分。微生物发酵食品形成风味的途径是：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)。)使原料成分产生小分子，这些小分子通过不同时期的化学反应产生许多风味物质。发酵食品的后熟阶段极大地促进了风味的形成。风味物质可以通过加热分解美拉德反应、焦糖化反应和斯特莱克降解反应来生产。油、含硫化合物等的热分解。还能产生各种独特的香味。嘿。14，6/10/2020，OOOOOOO CH3 SCH 2 SCH 2 SCH 2 SCH 2 SCH 2 CHNH-CCH 2CH CHC OOH蘑菇氨基酸OCOOHNH2烘焙或干谷氨酰胺水解酶谷氨酸OOO NH2CH 3 SCH 2 SCH 2 SCH 2 2S-CH2CHOC-S热解酶丙酮酸NH3 SSOOCH 2CH 2CH 2 CH2CH 2CH 3 SCH 2 SCH 2 SCH 2 SSSS香菇精OS，热处理过程中食物中嗅觉成分的变化除了食物中原有的生物合成嗅觉物质因热挥发而损失外，食物中的其他成分也会在热的影响下降解或相互作用。产生了大量新的嗅觉物质。新气味的形成不仅与内部因素如食物成分有关，还与外部因素如热处理方法和时间有关。16，6/10/2020，1。热处理方法和气味动植物食品的热处理，最常见的方法是烹饪、烘焙、油炸等。(1)烹调或加热和消毒芳香食品时，温度一般较低，时间较短。此时，水果、乳制品等主要从原有的香气中挥发和损失，反应产生的新的气味物质很少；除了部分失去原有的香味，蔬菜和谷物还会产生一定量的新气味。鱼和肉等动物性食品通过反应形成大量浓郁的香气。在这些条件下的非酶反应主要包括羟胺反应、维生素和类胡萝卜素的分解、多酚化合物的氧化、含硫化合物的降解等。因此，对于一些香气较淡的果蔬，或者香气较浓的挥发性果蔬，不宜长时间烹调，否则风味损失会太大。(2)烘烤香气是一种温度较高、时间较长的热处理方法。这时，各种食物中通常会产生大量有气味的物质。例如，除了在发酵过程中形成的醇和酯化合物之外，烤面包在烘焙过程中在其气体成分中还含有至少8种吡嗪化合物，以及羰基和吡咯。在油炸芝麻的香味中，其特征成分是硫化物。烘焙过程中的非酶反应主要包括羟胺反应、维生素降解、油脂、氨基酸和单糖降解以及-胡萝卜素和儿茶酚等非必需成分的热降解。(3)油炸食品诱人的香味容易引起食欲。此时，产生嗅觉物质的反应途径更多地与油脂的热降解反应有关，而不是与可能在高温下发生的烘烤类似的反应。油炸食品的特殊香味被鉴定为2，4-癸二烯醛，它是由油和脂肪的热分解产生的各种羰基的最重要的成分，阈值为510-4毫克/千克。此外，油炸食品的香味成分还包括高温下产生的吡嗪和酯类化合物，以及油本身特有的香味，如椰子油炸食品的带甜味的椰子香味，芝麻油炸食品的芝麻酚香味等。19，6/10/2020，根据不同的反应前体，下面介绍热处理过程中在食品中产生嗅觉物质的基本方法，主要包括基本组分的相互作用，基本组分的热降解和非基本组分的降解。基本成分的相互作用这里提到的基本成分是指食物中的三种主要营养素：碳水化合物、蛋白质和脂肪。它们不仅能在食物中分别水解成单糖、氨基酸和脂肪酸，而且在一定条件下还能相互转化。这些食品的基本成分在热处理过程中的相互作用主要是糖和氨基酸之间的美拉德反应(羰基氨反应)。这种反应产生的嗅觉物质非常可口，可以提醒人们各种食物的香味，所以这种反应在形成“热香味”时也受到特别关注。21，6/10/2020，美拉德反应产物复杂，不仅与参与反应的氨基酸和单糖的种类有关，还与加热温度、时间长度、体系的酸碱度、含水量等因素有关。一般来说，当加热时间短且温度低时，反应的主要产物除了斯特莱克醛之外，还包括具有特征香气的内酯和呋喃化合物。当温度较高且加热时间较长时，产生的嗅觉物质种类增加，还形成具有烘烤香气的吡嗪、吡咯和吡啶类化合物。美拉德反应的特点如下：2020年6月22日。美拉德反应中所涉及的糖和氨基酸的结构不同，对产物有很大的影响。首先，当不同种类的糖和氨基酸起作用时，它们会降解产生不同的嗅觉。例如，麦芽糖与苯丙氨酸的反应可以产生令人愉快的焦糖甜味；果糖与苯丙氨酸反应产生令人不愉快的焦糖味道，但在二羟基丙酮存在下会产生紫罗兰香味。二羟基丙酮与甲硫氨酸反应形成类似烤土豆的气味，葡萄糖与甲硫氨酸反应形成烧焦的土豆气味。嘿。嘿。23，6/10/2020，脯氨酸、缬氨酸和异亮氨酸在葡萄糖存在下产生烤面包的良好气味；在还原二糖如麦芽糖的存在下，形成烧焦的卷心菜风味；然而，在存在非还原性二糖如蔗糖的情况下，会产生令人不快的焦炭气味。核糖与各种氨基酸共同加热时，可以产生丰富多样的嗅觉变化。然而，如果不含核糖的含硫氨基酸在相同条件下加热，除了硫磺气味外，气味不会有其他变化。2020年6月24日。其次，实验还表明不同种类的氨基酸参与美拉德反应的难度不同。一般来说，不同氨基酸降解速率的顺序是：羟基氨基酸、含硫氨基酸、酸性氨基酸、碱性氨基酸、芳香族氨基酸、脂肪族氨基酸。(1)糖的热降解即使在没有胺的情况下加热，也会发生一系列的降解反应，并且根据不同的条件如加热温度和时间会产生各种嗅觉物质。一般来说，当温度较低或时间较短时，会产生牛奶的糖样香气特征。如果加热温度高或时间长，会形成甜而苦的焦糖，没有甜味，有焦味。实验表明，不同单糖引起的嗅觉差异不明显。嘿。嘿。26，6/10/2020，单糖和二糖通常在熔融状态下进行热分解。此时，发生一系列异构化和分子内及分子间脱水反应，导致形成主要由呋喃化合物和少量内酯、环二酮等物质组成的有气味的组分。在美拉德反应中，反应途径类似于糠醛。如果继续加热，单糖的碳链将被裂解，形成低分子气味物质，如丙酮醛、甘油醛和乙二醛(图3-25，见P169)。如果糖在更高的温度下加热或加热时间过长，产品最终会聚合成焦糖。27，6/10/2020，多糖如淀粉和纤维素通常在高温下热分解而不熔化。呋喃和糠醛类化合物主要产生于400以下，也产生麦芽酚、环甘氨酸和有机酸等低分子物质。如果将高温加热到800以上，将会进一步生成多环芳烃和稠合芳烃化合物，其中许多具有一定的致癌性。28，6/10/2020，(2)，氨基酸的热降解。当氨基酸被加热到较高温度时，将发生脱羧反应或脱氨基和脱羰基反应。然而，此时生产的胺产品通常有难闻的气味。如果热量继续作用，此时产生的产品可以进一步相互作用，产生具有良好香味的有气味的物质。几种氨基酸的热降解途径如下所述。1.含硫氨基酸是一种在热处理过程中对食品风味有很大影响的氨基酸。除了硫化氢、氨、乙醛、半胱胺和其他物质之外，单独存在时的热分解产物也产生噻唑、噻吩和许多含硫化合物，其中大多数是挥发性和强烈气味的物质，并且其中许多是熟肉制品香味的重要成分。30，6/10/2020，2。杂环氨基酸的热分解产物对食物的气味也有较大的影响。有些人认为脯氨酸和羟脯氨酸在加热时会进一步与食物成分产生的丙酮醛反应，形成吡咯和吡啶化合物，并带有面包、饼干、烤玉米和谷物等香味成分。除了上述两种氨基酸外，据报道苏氨酸和丝氨酸的热分解产物的特征是具有烘烤香味的吡嗪化合物。赖氨酸的热分解产物主要是吡啶、吡咯和内酰胺类化合物，还具有烤肉和熟肉的香味。这些反应的机理还没有可靠的数据。(3)脂肪的热氧化降解实验表明，即使脂肪在无氧条件下加热到220，也没有明显的降解现象。然而，食物储存和加工通常在有氧大气条件下进行。在食物的三大营养素中，脂肪最容易氧化，在加热条件下更容易加速氧化反应。在脂肪酸的氧化降解产物中，许多挥发性物质是食品风味的重要组成部分。32，6/10/2020，由于其特殊的电子结构，氧分子在常温和基态(通常用3O2表示)下没有很强的氧化能力。然而，当它处于激发态(通常由1O2表示)或还原态如超氧离子(HOO或O2-)、过氧化氢(H2O2)、羟基自由基(HO)等时。它具有很强的氧化能力，并能使脂肪酸发生自动氧化反应。不饱和脂肪酸的热氧化降解现在是已知的，脂肪酸的热氧化机理是自由基反应过程。不饱和脂肪酸中的碳碳双键。-氢的离解能最小，自由基在热的作用下容易离解。例如，油酸在热氧化过程中会产生四个氧自由基。因此，当分子中含有更多不饱和键的亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等经历热氧化时，产生的自由基的数量将更大。这些自由基可以进一步裂解和反应形成各种产物。饱和脂肪的热氧化降解根据试验，在使用饱和脂肪(如甘油三硬脂酸酯)的油炸厂的空气中，脂肪在192下的热解产物主要包括C3-C17甲基酮、C4-C14内酯、C2-C12脂肪酸、丙烯醛等化合物。(1)热降解的硫胺素纯硫胺素没有气味。许多商业制剂都有与之相关的特有气味，这些气味显然是由降解产生的挥发性物质形成的。它的热降解产物相当复杂，至今尚未完全了解，主要包括呋喃、酰亚胺、噻吩和含硫化合物。(1)形成5-羟基-3-巯基-2-戊酮、亚胺和噻唑化合物。通过上述路线生产的巯基酮是非常重要的中间产物，并且易于进一步反应形成各种嗅觉物质。(2)呋喃化合物的形成。通过这种途径降解的大多数产品是肉加热后形成的香味成分。有些人认为2-甲基-3-呋喃硫醇也是咖啡的特色风味之一。(3)含硫和噻吩化合物的形成在该反应路线产生的产物中，一些人认为双(2-甲基-3-呋喃基)二硫化物是具有最低阈值的硫胺素气味的“真实”化合物。通过上述降解产生的大多数含硫化合物具有熟肉制品的香味。例如，2-甲基噻吩具有熟鸡肉和熟牛肉的味道。3-甲基-4-二氧硫代二烷有肉和血样的味道。也有报道称2-甲基四氢噻吩-3-酮有烤栗子的味道。一些人认为半胱氨酸和抗坏血酸的存在可能在通过上述途径生产