食品生物化学第五版 课件 项目9 色香味物质与食品加工

项目9色香味物质与食品加工教学目标（1）了解食品色、香、味物质的分类。（2）掌握食品色、香、味物质的生化特性。（3）了解食品色、香、味在食品贮藏加工中发生的重要变化。基本知识重点与难点：食品色、香、味的形成及加工因素的影响。考核要求：了解有关食品色、香、味的知识。9.1食品色素和着色剂色泽是对食品感官质量影响最大的因素之一。人们往往根据色泽来判断食品的新鲜程度、成熟度以及风味等。食品的颜色是消费者决定购买与否的重要因素，同时也是鉴别食品质量优劣的一项重要指标。因此，了解食品中常见色素的结构性质和特点，并把有关理论用于食品加工和食品保鲜，得到食品需要的色泽和保护食品应有的色泽是一个十分重要的问题。一种食品呈现何种色泽取决于食品中多种呈色成分的综合作用。食品中的呈色成分又称为色素。

食品中的天然色素食品中色素主要来源

食品加工中产生的色素

食品加工中添加的色素。9.1.1食品中的天然色素食品中能够吸收和反射自然光进而使食品呈现各种颜色的物质统称为食品色素。食品中的天然色素是由食品原料带入食品中的有色物质，是导致食品具有特定颜色的重要基础。主要的食品色素都是有机物，具有发色团和助色团结构，分为吡咯色素、多烯类色素、酚类色素。9.1.1.1吡咯色素吡咯色素是以四个吡咯构成的大环（卟吩）为结构基础的天然色素，其具有共轭体系，中间通过共价键或配位键与金属元素形成配合物，从而呈现各种颜色。生物组织中的天然吡咯色素有两大类，即植物组织中的叶绿素与动物组织中的血红素。不同的是叶绿素的卟啉环与镁原子结合，血红素的卟啉环与铁原子结合，另外，卟啉环的β-位上连接的取代基不同。（1）叶绿素叶绿素的吡咯环中间为镁原子（图9-1）。（1）叶绿素叶绿素是由叶绿酸与叶绿醇和甲醇形成的二酯。叶绿素有多种，例如叶绿素a、b、c和d，以及细菌叶绿素和绿菌属叶绿素等，其中以叶绿素a、b在自然界中含量较高，高等植物中有a、b两种，a∶b=3∶1。叶绿素a、b都是脂溶性色素，易溶于乙醇、丙酮、氯仿等，难溶于石油醚，且都有旋光性。叶绿素对酸敏感，在酸性条件下，叶绿素中的镁原子会被氢原子代替而形成暗绿色或绿褐色的去镁叶绿素，但在碱性溶液中叶绿素会被水解为仍为鲜绿色的叶绿酸盐，且形成的绿色更为稳定，因此在蔬菜加工中可用石灰水或氢氧化镁处理，以提高溶液的pH，保持蔬菜的鲜绿色。在适当条件下叶绿素中的Mg还可以被其他元素如Cu、Fe、Zn等取代或置换，形成的取代物的颜色仍为鲜绿色，且稳定性大为提高，尤其以叶绿素铜钠的颜色最为鲜亮。血红素吡咯环中间是铁原子（图9-2）。（2）血红素肉的颜色是由血红蛋白和肌红蛋白这两种物质形成的。血红蛋白由四分子血红素与一分子由四条肽链组成的球蛋白组成，存在于血液中；而肌红蛋白由一分子血红素与一分子一条肽链的蛋白质组成。血红蛋白的相对分子质量为67000，肌红蛋白为17000。动物被屠宰后，由于组织供氧停止，肉中原来处于还原态的紫红色的肌红蛋白受到空气中氧气的作用，形成氧合肌红蛋白和氧合血红蛋白，肉色变得鲜红；当氧合肌红蛋白或氧合血红蛋白继续被氧化形成高铁血红素时，肉的颜色变成棕黑色。在鲜肉中用亚硝酸盐腌制，能保持肉的鲜红色，是因为处于还原态的亚铁血红素能与NO形成亚硝基肌红蛋白和亚硝基血红蛋白，阻止血红素继续被氧化成高铁血红素。亚硝基肌红蛋白和亚硝基血红蛋白受热变性，成为亚硝基血色原，其色泽仍保持鲜红色。在肉类加工中为保持肌肉的新鲜颜色，常添加一些发色剂和还原剂，如亚硝酸盐、烟酰胺和抗坏血酸等。但过量的亚硝酸根和肉中存在的仲胺进行反应，生成亚硝胺类致癌物，所以肉制品的发色不得使用过多的亚硝酸盐和硝酸盐。9.1.1.2多烯类色素多烯类色素是以异戊二烯为单元组成的共轭双键长链为基础的一类色素，最早发现的是存在于胡萝卜中的胡萝卜素，因此习惯上又称为类胡萝卜素（图9-3）。属于脂溶性色素，大量存在于植物、动物和微生物体内。一些类胡萝卜素能在体内转变形成维生素A，所以又将这些类胡萝卜素称为维生素A前体，如β-胡萝卜素。类胡萝卜素分为胡萝卜素和叶黄素两大类，胡萝卜素为共轭多烯，叶黄素为共轭多烯的氧化物。类胡萝卜素的加工稳定性较强。类胡萝卜素是胡萝卜的主要色素，其颜色主要是因为它存在共轭双键系统。分子中的共轭双键数越多，其主要吸收带就越向长波区域移动，其颜色就越偏向红色，而且当含有7个共轭双键时就能呈现出黄色。此外在主链上还可能含有一些羟基或醛基等基团，这些基团的数目和位置也会影响色素的颜色。植物和动物体内的类胡萝卜素具有维生素A的功能，所以称为维生素A原。生物活性最高的维生素A原是β-胡萝卜素，其次是α-胡萝卜素，而叶黄素等类胡萝卜素则无此活性。类胡萝卜素还可以与蛋白质结合形成稳定的色素，如类胡萝卜素中的虾黄素与蛋白质结合生成龙虾壳中的蓝色色素。类胡萝卜素还可以与糖结合生成糖苷类化合物。所有的类胡萝卜素都是脂溶性色素，易溶于氯仿和丙酮等有机溶剂，几乎不溶于水和乙醇。类胡萝卜素热稳定性较好，pH对其影响不大，但抗氧化、抗光照性能较差，容易被酶分解褪色，因此在加工或者贮藏中，采用真空干燥、充氮包装防止其氧化褪色。9.1.1.3酚类色素酚类色素在自然界分布很广泛，是植物组织水溶性色素的主要成分，其结构特点是含有多个酚羟基和一个苯并吡喃环，所以又可称为苯并吡喃衍生物。酚类色素的颜色跨度非常大，从无色到黄色、橙色、红色、紫色以及蓝色。①花色苷花色苷是一类在自然界分布最广泛的水溶性色素，植物中的许多颜色（蓝色、紫色、紫罗兰色、洋红色、红色和橙色）都是由花色苷产生。花色苷是黄酮化合物的一种，由于其色泽和性质与其他黄酮化合物不同，目前一般将花色苷单独作为一类色素看待。花色苷是花青素与糖结合成的苷类化合物。（1）酚类色素的分类花青素是2-苯基-苯并吡喃阳离子，如图9

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4所示。图9-4中，R1和R2可以为H、O、OCH3；R3为糖基或H；R4为H或糖基。已知有20种花青素，但在食品中重要的仅6种，即天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛花色素和锦葵色素。花青素的化学性质不稳定，它们在食品加工和贮藏中经常因化学作用而变色。影响变色反应的条件包括pH、氧、氧化剂、亲核剂、酶、金属离子、温度和光照等。②花黄素和类黄酮花黄素主要指类黄酮及其衍生物，其基本结构为2-苯基苯并吡喃酮，如图9-5所示。类黄酮也和花青素一样，是广泛分布于植物组织细胞中的水溶性色素，它们显著特征是4-位皆为酮基。天然类黄酮多以糖苷的形式存在。③单宁和儿茶素单宁在植物中广泛存在，在五倍子和柿子中含量较高，有十分强的涩味，能与金属离子反应或因氧化而呈黑色。它实际上是酚酸与多元醇、糖类所成的酯（或苷），如图9-6（a）所示。儿茶素在一些植物（葡萄、苹果、桃、李）中存在，在茶叶中含量很高。儿茶素也具有较轻的涩味。它具有二苯丙烷型结构，如图9-6（b）所示。单宁和儿茶素统称为鞣质。单宁的颜色为白中带黄或轻微褐色，儿茶素本身无色。单宁与蛋白质作用可产生不溶于水的沉淀，与多种生物碱或多价金属离子结合生成暗黑色的不溶性沉淀；儿茶素与金属离子结合产生白色或有色沉淀。遇三价铁离子时，单宁呈微蓝的黑色，儿茶素呈发绿的黑色，它们常在植物组织受损及加工过程中起作用。④原花色素原花色素是一类结构与花青素相似，味涩而无色的化合物。它们的基本结构单元常为黄烷-3，4-二醇，通过4→8或4→6位缩合而形成二聚物、三聚物或多聚物。原花色素起初在可可豆中发现，后来发现在果汁中也普遍存在。原花色素在酸性加热条件下转化为花青素而呈色。例如发现于苹果、梨、可乐果和其他果汁中的二聚原花色素在酸热条件下就可转化为花青素和其他多酚。（2）影响花青素呈色的因素①pH：花青素分子中的O为四价，是碱性，而苯基上的酚羟基具有酸性，从而使花青素分子具有两性，在不同pH介质中呈现不同的颜色。如矢车菊色素：pH<3.0时为阳离子，呈红色；pH=8.5时为中性分子，呈紫色；pH=11时为阴离子，呈蓝色。②结构：不同花青素之间的区别主要为苯基上的取代不一样，并直接影响花青素的呈色，羟基越多，颜色越深（蓝色），甲氧基越多，颜色越浅（红色）。③金属盐：花青素与金属盐结合呈灰紫色，因此含有花青素的蔬菜在加工时要尽量避免与金属容器的接触。④二氧化硫：二氧化硫能与花青素发生加成反应，使花青素褪色。⑤在光、热作用下花青素很快变成褐色，在氧或氧化剂的作用下褪色，在糖苷酶的作用下也褪色。

在食品加工过程中由于天然酶及温热作用，常发生氧化、水解及异构等作用，会使某些原有成分产生变化从而产生新的成分，如果新成分所吸收的光在可见光区域就会产生色泽。9.1.2食品加工中产生的色素如茶鲜叶本是绿色的，如果先采取高温杀青、干燥等工艺，以钝化酶活性、减少水分含量，可保持较多的叶绿素、减少酚类的氧化，则制造出的茶叶是绿茶，其外形色泽及叶底色泽均呈绿色；但如果采取萎凋、发酵等工艺，以充分利用天然酶的氧化及水解作用，则叶绿素大量破坏，酚类物质氧化产生茶黄素、茶红素等，此时茶叶为红茶，其产品外形色泽呈深褐色，汤底及叶底为红色。像红茶这种食品在在加工、贮藏过程中颜色发生变化而趋向加深的现象被称为褐变。根据褐变的原因，可分为非酶褐变和酶促褐变。（1）美拉德（Maillard）反应美拉德反应又称为羰氨反应，指食品体系中含有氨基的化合物与含有羰基的化合物之间发生反应而使食品颜色加深的反应。羰氨反应的过程较为复杂，首先是含氨基的化合物与含羰基的化合物反应形成薛夫碱，进而经多步反应生成大分子的类黑色素物质。9.1.2.1非酶褐变美拉德反应是食品在加热或长期贮存后发生褐变的主要原因。对于很多食品，为了增加色泽和香味，在加工处理时利用适当的褐变反应是十分必要的，例如面包、可可豆、咖啡的烘焙，茶叶的制作，酱油的后期加热等。然而褐变反应可引起某些食品色泽变劣，需严格控制，如乳制品、植物蛋白饮料的高温灭菌。降低水分、pH和温度，除去糖或加入D-葡萄糖氧化酶均可减少褐变。亚硫酸盐或酸式亚硫酸盐可以抑制美拉德反应。钙可同氨基酸结合生成不溶性化合物而抑制褐变，这在土豆等食品加工中已经得到成功的应用。美拉德反应中还原糖同蛋白质的部分链段相互作用会导致部分氨基酸损失，特别是必需氨基酸中L-赖氨酸所受的影响最大。（2）焦糖化作用糖类尤其是单糖在没有氨基化合物存在的情况下，加热到熔点以上的高温（一般是140～170℃或以上），因糖发生脱水与降解，也会发生褐变反应，这种反应称为焦糖化反应。焦糖化反应在酸、碱条件下均可进行，但速度不同，如pH=8.0时要比pH=5.9时快10倍。糖在强热的情况下，生成两类物质：一类是糖的脱水产物，即焦糖或酱色；另一类是裂解产物，即一些挥发性的醛、酮类物质，它们进一步缩合、聚合最终形成深色物质。因此，焦糖化反应包括两方面产生的深色物质。焦糖化作用有三个阶段：①从蔗糖熔融开始，有一段时间的起泡，蔗糖脱去一分子水形成异蔗糖酐，起泡暂时停止，形成的产物无甜味，有温和的苦味。②继续加热，第二次起泡，持续时间更长，失水量约为9%，形成焦糖酐，熔点为138℃，有苦味。③焦糖酐进一步脱水生成焦糖烯，继续加热形成难溶性的深色物质焦糖素。焦糖素有一定的等电点，pH=3.0～6.9。各种单糖因熔点不同，其反应速度也各不—样，葡萄糖的熔点为146℃，果糖的熔点为95℃，麦芽糖的熔点为103℃，由此可见，果糖引起的焦糖化反应最快。与美拉德反应类似，对于某些食品如焙烤、油炸食品，焦糖化作用得当，可使产品得到悦人的色泽与风味。作为食用色素的焦糖色，也是利用此反应得来的。蔗糖通常被用于制造焦糖色素和风味物，催化剂可以加速此反应，并使反应产物具有不同类型的焦糖色素。目前共有三种商品化焦糖色素：第一种是由亚硫酸氢铵催化产生的耐酸焦糖色素，应用于可乐饮料、其他酸性饮料、烘焙食品、糖浆、糖果以及调味料中；第二种是将糖与铵盐加热，产生红棕色并含有带正电荷的胶体粒子的焦糖色素，其水溶液的pH为4.2～4.8，用于烘焙食品、糖浆以及布丁等；第三种是由蔗糖直接热解产生红棕色并含有略带负电荷的胶体粒子的焦糖色素，其水溶液的pH为3～4，应用于啤酒和其他含醇饮料。（3）抗坏血酸褐变抗坏血酸氧化形成脱氢抗坏血酸，再水合形成2，3-二酮古洛糖酸，进一步脱水脱羧后形成糠醛，最后形成褐色素。（4）非酶褐变的控制温度相差10℃，褐变反应的速度相差3～5倍。酿造酱油温度每升高5℃，着色度提高35.6%。10%～15%的含水量最容易发生褐变，故奶粉含水量低于3%，不宜褐变。羰氨反应中缩合物在酸性条件下易水解，降低pH就可以防止褐变。对于羰氨反应的速度而言：还原糖＞非还原糖；戊碳糖＞六碳糖；在戊碳糖中，核糖＞阿拉伯糖＞木糖；在六碳糖中，半乳糖＞甘露糖＞葡萄糖＞果糖；在双糖中，乳糖＞蔗糖＞麦芽糖＞海藻糖；在胺类化合物中，胺＞氨基酸＞多肽＞蛋白质；在氨基酸中，碱性氨基酸＞酸性氨基酸，氨基在ε位或末端的比α位的快。（1）概念酶促褐变发生在水果、蔬菜等新鲜植物性食物中。水果和蔬菜在采收后，当有机械性损伤或处于异常环境时，果蔬中原有的氧化还原平衡被破坏，导致氧化产物积累，造成果蔬变色。这类反应的速度非常快，一般需要和空气接触，由酶催化，因此称为酶促褐变。9.1.2.2酶促褐变（2）酶促褐变的机理催化酶促褐变的酶有酚酶、过氧化物酶等。以酚酶为例，植物体内的酚酶是一个寡聚体，可以催化两类反应：一类是羟基化作用，产生酚的邻羟基；二是氧化作用，使邻二酚氧化为醌。所以酚酶是一个多酶体系，一种是酚氧化酶，又称为甲酚酶；另一种是多酚氧化酶，又称为儿茶酚酶。而被称为酪氨酸氧化酶的酚酶则同时能催化这两类反应。不同底物的酶促褐变的速度大不相同，邻二酚＞一元酚＞对位二酚＞间位二酚，间位二酚有一定的抗氧化作用，如愈创木酚。（3）酶促褐变的防止酶促褐变的发生需三个条件：适当的酚类底物、酚氧化酶和氧。主要控制途径有钝化酶的活性、改变酶作用的条件、隔绝氧气、使用抗氧化剂（抗坏血酸、SO2等）。防止褐变的方法有如下几种：①热处理：热烫、巴氏杀菌和微波加热到90～95℃，维持几秒。②酸处理：多数酚酶的最适pH为6～7，pH＜3时基本失活，所以降低pH就可以抑制酶促褐变，常用维生素C、柠檬酸、苹果酸来降低pH。一般柠檬酸与Na2SO3混用，0.5%柠檬酸+0.3%维生素C；SO2及Na2SO3在pH=6时效果最好，10mg/kg的SO2

足以使酚酶失活，但考虑到挥发、反应损失等，一般增大至加为300mg/kg，残留低于20mg/kg。添加此类试剂会造成食品褪色和维生素B1被破坏。③驱氧法：将切开的水果、蔬菜浸泡在水中，隔绝氧以防止酶促褐变；更有效的方法是在水中加入抗坏血酸，使其在自动氧化过程中消耗切开的果蔬组织表面的氧，使果蔬组织表面生成一层氧化态抗坏血酸隔离层；对组织中含氧较多的水果如苹果、梨，可用真空渗入法把糖水或盐水渗入组织内部，驱除细胞间隙中的氧。④加底物类似物法：加入酚酶所催化的物质的类似物，如肉桂酸、阿魏酸、对位香豆酸等能有效抑制苹果汁的酶促褐变，这三种有机酸都是芳香有机酸，使用时应执行食品添加剂国家标准。9.1.3食品加工中添加的色素在食品加工中为了更好地保持或改善食品的色泽，常要向食品中添加一些食品色素，这些色素又称食品着色剂。食品着色剂也可根据其来源，分为天然食品着色剂和人工合成食品着色剂。甜菜色素为含氮化合物，甜菜色素在食用红甜菜及一些花和果实中存在，以甜菜红和甜菜黄及它们的糖苷形式存在于这些植物的液泡中。甜菜色素不稳定，在加热与氧条件下可能发生反应而分解，pH对其稳定性也有明显的影响。9.1.3.1天然食品着色剂（1）甜菜色素甜菜红溶液呈紫红色，在pH=4～7范围内不变色。当pH低于4或高于7时，颜色变为紫色，pH=2和pH=9时吸收光波长分别为535nm和544nm。甜菜色素的耐热性不高，在pH=4～5时相对稳定，在中等碱性条件下加热会转变为甜菜氨酸和多巴5-O-葡萄糖苷。（2）红曲色素红曲色素是一组由红曲霉菌丝所分泌的微生物色素，属酮类色素。这组色素共有六种，分别为红曲红素、红曲黄素、红斑素、红曲素、红斑胺、红曲红胺，实际应用的是前两种。红曲色素为暗红色粉末，是一类醇溶性色素，可溶于水，色调不随pH变化，热稳定性高，几乎不受金属离子的影响，也几乎不受氧化剂和还原剂的影响，但在阳光直射下色度降低，着色力强，特别是对蛋白质着色，一经染色水洗不褪色，可用于畜产品、水产品、酿造食品等。（3）姜黄色素姜黄色素是从生姜科姜黄属植物姜黄的地下根茎中提取的黄色素，它是一组酮类色素的混合物，主要成分为姜黄素、脱甲基姜黄素和双脱甲基姜黄素。姜黄色素为橙黄色粉末，几乎不溶于水，溶于乙醇、冰醋酸和碱溶液，具有特殊芳香，稍苦，在中性和酸性溶液中呈黄色，在碱性溶液中呈褐红色，对光、热、氧化作用及铁离子不稳定，但耐还原性好。姜黄色素对蛋白质着色力好，常用于冰激凌、果冻等食品中。（4）焦糖色素焦糖色素是糖质原料在加热脱水中缩合而成的复杂的红褐色或黑褐色混合物，是我国食品中应用较广泛的半天然食品着色剂。焦糖现在由非铵盐法生产。焦糖色素为稠液状或块状，无臭，具有焦糖香气和愉快的苦味，易溶于水，pH为2.6～5.5，光照下相当稳定，对酸、盐的稳定性高，红色色度高，但着色力低。焦糖色素在食品工业中使用量很大，糖果、饮料、雪糕等可按正常需要量添加。9.1.3.2合成食品着色剂

人工合成色素比天然色素色彩鲜艳、着色力强、稳定性好、价格低廉。但许多合成色素多以煤焦油做原料，必须注意其安全性。

《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》（GB2760-2024）规定允许使用的人工合成色素有苋菜红、胭脂红、诱惑红、柠檬黄、日落黄、亮蓝、靛蓝、赤藓红、新红、酸性红等。在生产生活实践中应关注国家标准的不断更新。9.2.1.1风味的概念广义的风味是指食物在摄入前、后刺激人的所有感官而产生的各种感觉的综合，包括味、嗅、触、视、听等感官反应而引起的化学、物理和心理感觉（表9-1），是这些感觉的综合效应。狭义的风味一般包括味觉或嗅觉方面的感觉。9.2.1概述9.2食品风味物质特征风味物质即指能代表食品典型特色的风味。在食品的风味中起主导作用的风味物质，可以是一种成分，也可能是几种成分按一定比例构成的混合物。如醋的酸味、蔗糖的甜味、食盐的咸味、茉莉的香味等。9.2.1.2食品中风味物质的特点（1）种类多，相互之间有影响。如咖啡香气成分有800多种，仍有未测定的成分，它们既有协同作用，也有拮抗作用。（2）含量极微，效果显著。嗅感风味物质的含量极微，占食品的10-14%～10-8%，但效果极其明显。如马钱子碱（士的宁）在食品中占7×10-7%时有苦味；乙酸异戊酯在水中的浓度达5×10-6mg/kg时有典型的香蕉味。（3）稳定性差，易分解破坏。例如茶叶的分离物易氧化分解，果蔬的酯类、醛类极易氧化分解等。（4）呈味性能与其分子结构有高度的特异性。（5）浓度、介质和温度不同，其风味不同。（6）大多为非营养物质（个别例外）。因与食欲有关，可间接促进营养吸收。9.2.1.3食品风味的分析评价方法总体来讲，食品风味的评价方法有感官评鉴法和仪器法两种。感官评鉴法即通过有经验的感官评定专家和评价员直接依靠感官进行评定。仪器法的一般分析步骤包括：风味物质的收集（如蒸馏、萃取等）、分级分离（酸碱分级分离、柱色谱分离和微量真空蒸馏等）、风味物质的分离和鉴定（常采用色谱仪进一步分离后用质谱-气相色谱联用仪鉴定）。9.2.1.4味觉生理味觉是指食物在人的口腔内对味觉器官化学感受系统的刺激并产生一种感觉。不同地域的人对味觉的分类不一样。日本：酸、甜、苦、辣、咸。欧美：酸、甜、苦、辣、咸、金属味。印度：酸、甜、苦、辣、咸、涩味、淡味、不正常味。中国：酸、甜、苦、辣、咸、鲜、涩。味觉包括心理味觉（形状、色泽和光泽等）、物理味觉（软硬、黏度、冷热、嚼感及口感）和化学味觉（酸、甜、苦及咸等）。舌头上的味蕾是味觉感受器，味蕾是分布于口腔上皮（特别是舌面）由40～150个味细胞形成的味感组织，每个味蕾有一个小孔对外开放，呈味物质溶液通过小孔进入内腔对味细胞形成刺激。呈味物质刺激口腔内的味觉感受器，然后通过一个收集和传递信息的神经感觉系统传导到大脑的味觉中枢，最后通过大脑的综合神经中枢系统的分析，产生味觉。不同的味觉产生依赖于不同的味觉感受器，味觉感受器与呈味物质之间的作用力也不相同。

舌头的所有区域都能感知所有基本味觉，但不同部位的敏感度可能存在细微差异。一般来说，舌前端对甜味最敏感，舌尖和边缘对咸味较为敏感，靠腮的两边对酸味敏感，舌根对苦味最为敏感(因人而异，并不一定绝对)。从味觉的生理角度分类，只有四种基本味觉——酸、甜、苦、咸，它们是食物直接刺激味蕾所产生的。四种基本味觉的生理图如图9-7所示。轮廓乳头叶状乳头菌状乳头敏感部位试验证明，味觉从刺激味觉感受器开始到感觉到味，需1.5～4.0ms。其中咸味的感觉最快，苦味的感觉最慢，食品中的苦味总是在最后才被觉察到。但从人们对味的敏感性来看，苦味却比其他味感更大，更容易被觉察到。味感是由各种呈味物质溶于水或唾液后刺激口腔内各种味觉感受器，进而刺激味觉神经而产生的。口腔内的味觉感受器主要是味蕾，其次是自由神经末梢。影响味感的因素主要有呈味物质的结构、浓度及溶解度、味觉敏感性、温度、呈味物质的相互作用等。物质的化学结构与味感的关系：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。9.2.1.5物质的化学结构与味感的关系对于味感强度，采用阈值（CT）作为衡量标准。阈值指能够感受到该物质的最低浓度（以mol/L、%或mg/kg单位表示）。一种物质的阈值越小，表示其敏感性越强。苦味的阈值较其他味觉要低。几种基本味感物质的阈值见表9-2。（1）甜味与甜味物质甜味是人们最喜好的基本味感，常用于改进食品的可口性和风味。甜味强度用甜度表示（规定5%或10%的蔗糖溶液在20℃时甜度为1）。甜味剂的相对甜度见表9-3。9.2.2风味物质的分类与特性影响甜味物质甜度的因素主要包括：糖的结构（如聚合度、糖苷键等）；结晶颗粒（晶体小，接触表面积大，达到甜度高峰快）；温度（一般温度越低，甜度越低）；质量分数（糖类一般随着糖质量分数增大，甜度增大）；其他（如混合糖的协同作用）。食品中常见的甜味物质，按来源可分为天然甜味剂和人工合成甜味剂；按种类可分为糖类甜味剂、非糖类天然甜味剂（如甘草苷、甜菊苷）、天然衍生物甜味剂（如氨基酸衍生物甜味剂、三氯蔗糖）、人工合成甜味剂（如甜蜜素、糖精）。糖类甜味剂包括糖（蔗糖、果糖）、糖浆（淀粉糖浆、蔗果浆、果葡糖浆、麦芽糖浆）和糖醇。糖醇是糖氢化后的产物，一般为白色晶体，溶解度与糖类似，甜度一般与蔗糖相当或低于蔗糖。常用的有木糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露醇。葡萄糖甜味有凉爽感，甜度α型＞β型。果糖甜度β型＞α型，且果糖不需要胰岛素就能被人体代谢吸收，适于幼儿和糖尿病患者。蔗糖甜味有刺激胃黏膜的作用。麦芽糖甜味爽口温和，不会刺激胃黏膜。乳糖水溶性较差，吸附性强，可作为肉制品的风味保存剂。山梨醇有清凉的甜味，食用后在血液中不能转化成葡萄糖，适于糖尿病、肝脏病、胆囊炎患者。麦芽糖醇被人体摄入后不生热，不会使血糖升高，形成血脂，是心血管病、糖尿病、肝脏病、动脉粥样硬化、高血压患者的理想甜味剂。木糖醇有清凉的甜味，可防龋齿，代谢不需要胰岛素。（2）酸味与酸味物质酸味是动物进化最早的一种化学味感，许多动物对酸味剂刺激很敏感。无机酸水溶液的pH在3.4以下时就可感觉到酸味，有机酸水溶液的pH为3.7～4.9时就可感觉到酸味。在相同pH下，缓冲溶液的酸感更明显。除酸味外，酸味物质具有的其他风味特点被称为副味，一般无机酸带有苦涩副味，而有机酸往往具有爽快的副味。酸味是由于舌黏膜受到氢离子的刺激而引起的，因此凡是在水溶液中能够解离出氢离子的物质都具有酸味。一种食品的酸味与其中的氢离子浓度、可滴定酸度、缓冲效应、阳离子有关。由于酸味具有促进消化、防止腐败、增进食欲、改良风味的作用，因此在食品工业中有着广泛的应用。在食品工业中经常作为调味料。食品中常用的酸味剂有醋酸（食醋中含醋酸3%～5%）、乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸等。（3）苦味与苦味物质虽然苦味本身不是令人愉快的味感，但当与甜、酸或其他调味品恰当组合时，可形成一些食物的特殊风味。苦味物质被成功利用的典型例子包括啤酒花、茶叶、咖啡、可可等的应用。无机物中有些具有苦味，例如Ca2+、Mg2+和NH4+等离子。一般来说，凡质量与半径比值大的无机离子都具苦味。苦味有机物质常见的有L-氨基酸，除甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸、谷氨酸和谷氨酰胺外，其余的都具有苦味。蛋白质水解后生成的小分子肽许多也具有苦味。一些糖苷也是苦味物，例如柚皮苷和新橙皮苷。大环内酯也是重要的苦味物，例如秦皮素、异茴香芹内酯及银杏内酯等。葫芦素类是苦瓜、黄瓜、丝瓜及甜瓜中的呈苦物质，而苦瓜中的奎宁可能对苦味贡献更大。绿原酸、单宁、芦丁等多酚也具有一定苦味。在动物界最著名的苦味物是胆汁中的胆酸、鹅胆酸及脱氧胆酸。以上这些苦味物中有一部分在食品中是重要的。茶叶中的单宁虽然也对苦味有贡献，但主要苦味物为茶碱。可可和咖啡中的主要苦味物分别是可可碱和咖啡碱。啤酒中的苦味物主要来自啤酒花，啤酒花中原有的苦味物为草酮类和蛇麻酮类，啤酒行业称它们为α-酸和β-酸。（4）咸味与咸味物质咸味是人类的基本味感。咸味是由离解后的离子所决定的，与阳离子关系密切，阴离子则影响咸味的强弱和副味。少数咸味物只具有单纯的咸味，多数兼具有苦味或其他味感。食品中最重要的咸味物是食盐（NaCl），其咸味醇正。食盐常含杂质KCl、MgCl2和MgSO4等，粗盐略带苦味，而精盐不含苦味。KCl也是一种咸味较纯正的咸味物，食品工业中利用它在运动员饮料中和低钠食品中部分代替NaCl以提供咸味和补充体内的钾。苹果酸钠和葡萄糖酸钠也是具有醇正咸味的物质，可作为肾脏病人的咸味剂。（5）鲜味与鲜味物质鲜味是一种柔和协调的味感，能增进食欲。鲜味物质与其他呈味物质相配合时，使食品的整个风味更为鲜美。鲜味是一种复杂的综合味感。山珍海味之所以可口，是因为它们具有特殊鲜美的滋味。我国通常把谷氨酸钠、5′-肌苷酸二钠（IMP）、5′-鸟苷酸二钠（GMP）、天冬酰胺酸钠、琥珀酸二钠、谷氨酸-亲水性氨基酸二肽及水解蛋白质等物质称为鲜味物质，将它们加入食品可使风味增强。山珍海味、肉食、酱油等鲜味突出的食品中天然富含这类物质的一种或几种。常见鲜味剂有鲜味氨基酸、鲜味核苷酸、琥珀酸及其钠盐。它们是味精、鸡精中的有效成分。（6）涩味与涩味物质涩味是口腔蛋白质受到刺激而凝固时产生的一种收敛的感觉。涩味通常是由单宁或多酚与唾液中的蛋白质缔合而产生沉淀或聚集而引起的。难溶解的蛋白质（例如某些干奶粉中存在的蛋白质）与唾液中的蛋白质和黏多糖结合也产生涩味。有时涩味的存在对食品风味也是有益的，例如茶叶的涩味。如果在茶中加入牛乳或稀奶油，多酚便和牛乳蛋白质结合，可去除涩味。红葡萄酒是涩味和苦味型饮料，这种风味是由多酚引起的。考虑到葡萄酒中涩味不宜太重，通常要设法降低多酚、单宁的含量。草酸、香豆素、奎宁酸、明矾、醛类和某些金属的离子都有涩味，但引起食品发涩的主要化合物是多酚类化合物，其中单宁是最典型的涩味物质。许多涩味物质也具有一定苦味。（7）辣味与辣味物质辣味是食物刺激人的口腔黏膜、鼻腔黏膜、皮肤和三叉神经而引起的一种痛觉，是一种尖利的刺痛感和特殊的灼烧感的总和。适当的辣味可以增进食欲。辣味物质可促进消化液的分泌，并有杀菌作用，在食品中经常作为调味品。辣味包括热辣（口腔）、辛辣（口腔、鼻腔）。热辣：口腔中有灼烧感，常温下不刺鼻（挥发性不大），高温下能刺激咽喉黏膜。如红辣椒主要呈辣成分辣椒素、二氢辣椒素，胡椒中的胡椒碱。辛辣：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，在产生辣味的同时还伴随有较为强烈的挥发性芳香味。如姜、葱、蒜等。下列物质由左向右，热辣减少，辛辣增强：辣椒、胡椒、花椒、姜、葱、蒜、芥末。

热辣辛辣（1）呈味物质的种类与浓度呈味物质的结构是影响味觉的内因。一般情况下，葡萄糖、蔗糖等糖类多呈现甜味；羧酸如醋酸和柠檬酸多呈现酸味；盐类如氯化钠、氯化钾多呈现咸味；重金属多呈现苦味。但也有例外，如草酸无酸味却有涩味，碘化钾有苦味而无咸味。9.2.3不同因素对风味的影响呈味物质浓度高于阈值时味感明显，低于阈值时几乎无味感。呈味物质只有在合适的浓度下才会使人有愉悦感，如酸味和咸味在低浓度时使人愉快，在高浓度时则会使人感到不舒服。呈味物质只有溶解后才能刺激味蕾，所以呈味物质的溶解度及溶解速度会影响味感产生的速度和维持时间。以蔗糖和糖精为例：蔗糖容易溶解，产生甜味快，消失也快；糖精溶解较难，味觉产生较慢，维持时间也较长。（2）温度对风味的影响味觉在30℃左右时敏锐，低于10℃或高于50℃时迟钝。不同的味感受到温度的影响程度不同，在0～50℃范围内，随着温度的升高，甜味和辣味的味感增强，咸味、苦味的味感减弱，而酸味不变；50℃以上时，对甜味的感觉明显迟钝。（3）呈味物质间的相互作用不同的呈味物质共存时，相互之间会产生不同类型或不同程度的影响。从影响类型上看，有以下几种：①

味的对比味的对比是指一种味被强化，一种味被掩盖，即两种或两种以上的呈味物质适当调配，可使某种呈味物质的味感更加突出的现象。如“要想甜，加点盐”，在10%的蔗糖中添加0.15%的氯化钠会使蔗糖的甜味更加突出；在醋酸中添加一定量的氯化钠可以使酸味更加突出；在味精中添加氯化钠会使鲜味更加突出。②

味的相乘味的相乘是指两种同味物合用超过两者分别使用的和，即两种具有相同味感的物质进入口腔时，其味感强度超过两者单独使用的味感强度之和，又称为味的协同效应。甘草铵本身的甜度是蔗糖的50倍，但与蔗糖共用时甜度可达到蔗糖的100倍；味精与核苷酸合用也有类似功效。③

味的拮抗味的拮抗是指两种呈味物质混用比独用时味感减弱，即一种呈味物质能够减弱另外一种呈味物质味感强度的现象，又称为味的消杀现象。如醋与糖、蔗糖与硫酸奎宁之间的相互作用。④

味的变调味的变调是指两种呈味物质相互影响而导致其味感发生改变的现象。如先尝盐水再饮清水会感到水有甜味；刚吃过苦味的东西再喝一口水就觉得水是甜的；刷过牙后吃酸的东西就有苦味产生。⑤

味的疲劳长期受到某种呈味物质的刺激后会感觉刺激量或刺激强度减小即味的疲劳。如连续吃糖，吃第二块不如第一块感觉甜。⑥

味的阻塞受到某种呈味物质的刺激后味感被阻塞即味的阻塞。如吃神秘果后再吃酸味食品感觉不到酸味。（4）呈味物质在食品加工中的变化食品加工和贮藏会导致食品风味发生变化，可使风味变劣，也可使风味得到改善。如热加工过程中发生的褐变反应可以赋予食品多种风味（如肉香、焦糖香、美拉德反应诱人的色泽和香气等）。动物宰杀后，在“后熟”过程中，肉类鲜味物质肌苷酸逐渐积累而使得肉变得鲜美。富含蔗糖的食物在较高的加热温度下甜度会下降，产生不适的苦味；糖精（邻磺酰苯甲酰亚胺）溶液加热煮沸，会逐渐分解生成邻磺酸氨苯甲酸，从而产生苦味。葡萄酒生产中如与氧气接触，会因氧化作用而使酒中出现苦味和涩味。9.3.1.1嗅感嗅感为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，其中令人愉快的称为香气，而令人厌恶的称为臭气。9.3.1嗅感及食品呈香途径9.3嗅感及嗅感物质嗅觉是比味觉更为复杂的感觉，人们从嗅到某种物质到产生感觉需要0.2～0.3ms，而味觉为1.5～4.0ms。香气是混合物产生的，食品中的某种物质一般不能完全表现出该食品的整体嗅感。一般用香气值来表示某种物质在香气产生中的作用。香气值（FU）=嗅觉物质的浓度/阈值。若香气值小于1，则说明该物质在香气产生中没有发生作用。9.3.1.2食品中香气形成的途径食品中香气形成的途径主要有以下四个：生物合成作用酶直接作用氧化作用（酶间接作用）高温分解作用（1）生物合成作用许多植物在生长过程中先产生香气前体，即一类本身无味，但能通过各种生物化学或化学途径转化或降解成有香气的物质，如糖类、脂类、氨基酸类等，然后这类物质在风味酶的作用下分解、合成或相互反应形成使植物具有各种香味的酸、醇、醛、酮、酯、萜、烯等物质。如水果未成熟时先形成较多的脂肪酸，在成熟时还原为醇和醛，还可分解为短链的脂肪酸，并与醇反应生成酯，使酸度下降，甜味和香气增加。香蕉、苹果、梨香气的形成属于典型的生物合成作用。（2）酶直接作用单一酶与前体物质直接作用生成香气物质。葱、蒜、卷心菜的香气成分包括蒜酶直接作用于亚砜，脂氧合酶直接作用于脂肪酸而产生的香气。发酵类食品或调味品，如黄酒、酱油、面酱、发酵类面点等，通过微生物分泌的酶作用于糖、脂、蛋白质及原料中某些香气前体物质而产生香气。（3）氧化作用（酶间接作用）植物性食品中的易氧化物质在酶的作用下生成氧化物，氧化物使香气前体物质发生氧化而产生香气。茶叶中的儿茶酚酶氧化儿茶酚形成醌类化合物，醌氧化红茶中的氨基酸、胡萝卜素、不饱和脂肪酸转换成醇、醛、酸等挥发性物质，从而产生特有的香气。（4）高温分解作用食品经烹调、焙烤、油炸加工产生香气，主要发生的反应有美拉德反应，糖、氨基酸、脂肪热氧化，维生素B1、维生素C、胡萝卜素降解等。9.3.2植物性食品的香气成分蔬菜的香气成分主要是一些含硫化合物，如洋葱、芫荽（香菜）、大蒜、姜的香气。风味酶的发现是食品生物化学中的一项成就，利用提取的风味酶可以再生、强化以至改变食品的香气。从什么原料中提取的风味酶就具有什么原料的香气。水果香气物质类别较单纯，主要包括萜、醛和酯，其次是醇、酮和挥发酸等。乙酸异戊酯、乙醇、乙醛等为苹果的特征气味物。乙酸戊酯、异戊酸异戊酯、己醇、己烯醛是香蕉的特征气味物。丁酸戊酯为杏香气的主体成分。除少数外，蔬菜的总体香气较弱，但气味多样。百合科蔬菜最重要的气味物是含硫化合物，如丙烯硫醚（洋葱气味）、二丙烯基二硫化物（大蒜气味）和硫醇（韭菜中的特征气味物之一）。十字花科蔬菜最重要的气味物也是含硫化合物，如卷心菜中的硫醚、硫醇和异硫氰酸酯为主体气味物，萝卜、芥菜和花椰菜中的异硫氰酸酯是主要的特征气味物。9.3.3动物性食品的香气成分水产品中最具代表性的是鱼腥臭味，主要成分是三甲基胺［（CH3）3N］。三甲基胺本身具有腥臭味，在新鲜鱼中含量比较少，但随着存放时间的延长，含量将逐渐增多。鱼类发臭的原因，除三甲基胺的增加外，还有赖氨酸分解产物的影响。赖氨酸分解变化所产生的δ-氨基戊酸具有血腥臭味，δ-氨基戊酸还原产生的δ-氨基戊醛是河鱼发臭的主要原因。二甲基硫化物可为熟蛤肉和牡蛎提供极好的特征香味。牛乳的香气成分主要为丙酮、乙醛、二甲硫醚及低级脂肪酸等。鲜乳在过度加热煮沸时常产生一种臭味，其中含甲酸、乙酸及丙酮酸等。牛乳在日光下放置会产生所谓的日光臭，这主要是蛋氨酸的降解产物所致。生肉的风味是清淡的，但经过加工，熟肉的气味却是香气十足，统称为肉香。肉香具有种属差异，主要是由不同种肉中脂类成分存在的差异决定的。不同加工方式得到的熟肉香气也存在一定差别，如煮、炒、烤、炸、熏和腌肉的风味各具特色。各种熟肉中共同的主要三大风味成分为硫化物、呋喃类和含氮化合物，另外还有羰化物、脂肪酸、脂肪醇、内酯、芳香族化合物等。与牛肉相比，猪肉的脂肪含量及不饱和度相对更高，所以猪肉的香气物中γ-内脂和δ-内酯、不饱和羰基化物和呋喃类化合物均比牛肉的含量高。羊肉中脂肪、游离脂肪酸及其不饱和度都很低，其挥发性羰化物比牛肉还少，但却因含有一些特殊的带支链的脂肪酸，而带有特有的膻气。鸡肉香气的特异性与它含有更多的中等碳链长度的不饱和羰化物相关，若去除2反，4顺-癸二烯醛和2反，5顺-十一碳二烯醛等风味物，其独特香气就会失去。9.3.4发酵食品的香气物质利用酵母及乳酸菌等微生物可在发酵制品中产生浓郁的香味，这主要是由微生物作用于蛋白质、糖、脂及其他物质而生成醇、醛、酮、酸、酯类物质产生的。微生物种类繁多、各种成分比例各异，使食品的风味各具特色，如酒、醋、酱油等。发酵乳品是利用一些专门的微生物作用制造的。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，其中乙醇与脂肪酸形成的酯为酸奶带来了一些水果气味。酸奶后熟中，在酶促作用下产生的丁二酮已被证明是酸奶重要的特征风味成分。9.3.5焙烤食品香气的形成人们通常用焙烤或烘烤的方法来加热食物。焙烤或烘烤食品可产生令人愉快的香气，如面包皮风味、爆玉米花气味、焦糖风味、坚果风味都是这类风味。当食品色泽从浅黄色变为金黄色时，这种风味达到最佳，当继续加热使色泽变褐时就出现了焦煳气味和苦辛滋味。焙烤或烘烤香气似乎是综合特征类香气，羰化物、吡嗪类、吡咯类、呋喃类和噻唑类中都发现有多种具有此类香气的物质，而且它们的结构有明显的共同点。在焙烤或烘烤而制成的食品中已发现了非常多的香气成分。一、填空题1.评价风味的方法有

、

。2.从生理学角度看，基本味感包括