食品风味化学味感及呈味物质二

1、,2 味感与呈味物质（二） 食品的滋味化学 Taste chemistry of food,l 第一节 概 述 l 第二节 甜味及甜味物质 l 第三节 苦味及苦味物质 l 第四节 咸味物质 l 第五节 酸味及酸味物质 l 第六节 辣味及辣味物质 l 第七节 鲜味及鲜味物质 l 第八节 涩味及涩味物质,第一节 概 述,一. 食品的基本味（原味）(origianl taste) 酸、甜、苦、咸。 二. 呈滋味的物质的特点(characteristic of taste compound), 多为不挥发物，, 能溶于水，, 阈值比呈气味物高得多。,三. 味觉生理学(taste physiology)

2、 Map of the tongues taste receptors.,四. 影响味觉的因素(factors of effect on taste) 1. 温度 在1040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,五. 物质的化学结构与味感的关系 (relationship of str

3、ucture with taste) 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。,第二节 甜味与甜味物质,Sweet taste and sweet substance,一 呈甜机理 夏伦贝格尔(Shallenberger)的AHB理论 风味单位(flavor unit)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。,补充学说 甜味分子的亲

4、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

5、0.270.50.50.70.60.70.811.11.5,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 5010020050070010001500,2. 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

6、影响,三. 甜味剂 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。,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,第三节 苦味和苦味物质 Bitterness and bitterness substance一.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

7、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。,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28%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。,2020/2/12食品风味化学,啤酒花与麦芽汁共煮时，酸有4060%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

8、分解，可产 生老化风味。,律草酮（酸）异律草酮（-酸）,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。 柚皮苷生成无苦味衍生物的酶水解部位结构,4. 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。 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。,各种氨基酸的计算g值,s1酪蛋白在残基144145和残基150151 之间断裂得到的一种短肽Phe-Tyr-P

9、ro-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,第四节 咸味和咸味物质 Salty taste a

10、nd salty substance,咸 味,阳离子产生咸味 阴离子抑制咸味,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。,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。,第五节 酸味和酸味物质 Sourness and sourness substance,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-

11、是助味剂。,2.酸味的强度与酸的强度不呈正相关关系。,2020/2/12食品风味化学,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=C,HCOHHCOHHCOH,HOCHO H2OHOCHH2OHOCH O,HCOHHCOHHC,HCHCOHHCOH,CH2OHCH2OHCH2OH,-D-葡萄糖内酯D-葡萄糖酸-D-葡萄糖内酯,第六节 辣味和辣味物质

12、Piquancy and piquancy substance,2020/2/12食品风味化学,一、辣味和C9规律 辣味是辛香料中一些成分所引起的味感，是一种尖利 的刺痛感和特殊的灼烧感的总和。它不但刺激舌和口腔的味觉神经，也刺激鼻腔，有时对皮肤也产生灼烧感。适当的辣味有增进食欲、促进消化分泌的功能，在食品调味中已被广泛应用。,2020/2/12食品风味化学,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。,2020/2/12食品风味化学,(一)天然食用辣味物质 1.热辣(火辣)味物质 热辣味

13、物质是一种无芳香的辣味，在口中能引起灼烧感觉。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。 主要有： (1)辣椒 主要辣味成分为类辣椒素，是一类碳链长度不等(C8C11)的不饱和单羧酸香草基酰胺，同时还 含有少量含饱和直链羧酸的二氢辣椒素。后者已有人工合 成。 不同辣椒的辣椒素含量差别很大，甜椒通常含量极低，红辣椒约含0.06，牛角红椒含0.2，印度萨姆椒为0.3，乌干达辣椒可高达0.85。,(2)胡椒 分黑胡椒和白胡椒两种。由尚未成熟的绿色果实可制得黑胡椒；用色泽由绿变黄而未变红时收获的成熟果实可制取白胡椒。 它们的辣味成分除少量类辣椒素外主要是胡椒碱(是一种酰胺

14、化合物，其顺式双键越多时越辣；全反式结构也叫异胡椒碱。胡椒经光照或贮存后辣味会降低，这是顺式胡椒碱异构化为反式结构所致)。,2020/2/12食品风味化学,2.辛辣(芳香辣)味物质 辛辣味物质是一类除辣味外还伴随有较强烈的挥发性芳香味物质。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。 (1)姜 新鲜姜的辛辣成分最具活性的为 6-姜醇。鲜姜经干燥贮存，姜醇会脱水生成姜酚类化合物，更加辛辣。当姜受热时，环上侧链断裂生成姜酮，辛辣味较为缓和。 (2)肉豆蔻和丁香 辛辣成分主要是 2020/2/12食品风味化学,丁香酚和异丁香酚。,3.刺激辣味物质 刺激辣味物质是

15、一类除能刺激舌和口腔粘膜外，还 能刺激鼻腔和眼睛，具有味感、嗅感和催泪性的物 质。主要有： (1)蒜、葱、韭菜 蒜的主要辣味成分为蒜素、二烯丙基二硫化物、丙基烯丙基二硫化物三种，其中蒜素的生理活性最大。大葱、洋葱的主要辣味成分则是二丙基二硫化物、甲基丙基二硫化物等。韭菜中也含有少量上述二硫化合物。这些二硫化物在受热时都会分解生成相应的硫醇，所以蒜、葱等在煮熟后不仅辛辣味减弱，而且还产生甜味。 (2)芥末、萝卜 主要辣味成分为异硫氰酸酯类 化合物。其中的异硫氰酸丙酯也叫芥子油，刺激性辣 2020/2/12食品风味化学 弱,味较为强烈。它们受热时水解为异硫氰酸，辣味减,(二)辣味物质的构-性关系

16、辣椒素、胡椒碱、花椒碱、生姜素、丁 香、大蒜素、芥子油等都是双亲媒性分子，其 极性头部是定味基，非极性尾部是助味基。 研究表明，辣味随分子尾链的增长而加剧，在n-C9左右(这里按脂肪酸命名规则编号，实际链长为C8)达到高峰，然后陡然下降，这个现象叫C9最辣规律。,2020/2/12食品风味化学,1、一般脂肪醇、醛、酮、酸的烃链长度增长也 有类似的辣味变化； 2、辣味分子尾链如无顺式双键或支链时， n-C12以上将丧失辣味； 若链长超过n-C12，但在-位邻近有顺 式双键，则还有辣味。顺式双键越多越辣，反式双键影响不大；双键在C9位上影响最大；苯环的影响相当于一个C4顺式双键。 一些极性更小的分

17、子，如BrCH=CHCH2Br、CH2=CHCH 2X(X=NCS、OCOR、NO2、ONO)、(CH2=CHCH2)2Sn(n=1，2，3)、Ph(CH2)nNCS等也有辣味。,2020/2/12食品风味化学,3、辣味分子极性基的极性大小及其位置 与味感关系也很大。 极性头的极性大时是表面活性剂；极性小时是麻醉剂。增加或减少极性头部的亲水性，辣味均降低；调换羟基位置也可能失去辣味，产生甜味或苦味。 极性处于中央的对称分子的辣味相当于半个 分子的作用；若其水溶性降低，辣味大减。极性基处于两端的对称分子则味道变淡。,2020/2/12食品风味化学,(三) C9最辣规律-生物物理解释 脂肪酸的碳数

18、、构象影响着晶格间的范德华力、相 变温度大小。试验表明， 偶数碳链的熔点高于相应奇数碳链； 反式双键单羧酸的熔点高于相应的顺式构型；n中n为偶数碳的熔点高于奇数碳的脂肪酸。在顺式n-C18酸中，511的熔点特低，尤其 9最低； 含两个双键的n,n+3-C18酸的熔点下降更多，并在9和10时熔点最低。 脂肪酸中凡是吸热的物理变化也有类似的变化趋,向。 2020/2/12,食品风味化学,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,第七节 鲜味和鲜味物质 Delicious taste and delicious substance 鲜味物的呈鲜机理 相同类型的鲜

19、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。 当鲜味剂的用量高于单独检测阈值时，会使食品鲜味增加；但用量少于其阈值时，则是增强风味。故欧美常将鲜味剂作为风味添加剂。,一、鲜味剂的构-性关系 l. 鲜味剂的共性 许多化合物都具有风味增效作用。已知的一些 重要实验事实有： (1)只有能电离的谷氨酸(L-Glu)才有鲜味，其一钠盐(L-MSG，又叫味精)的味感最纯，其他的金属盐均有杂味，不能电离的衍生物无鲜味。 (2)5-肌苷酸(5-IMP)、5-鸟苷酸(5-GMP)、5 -黄苷酸(5-XMP)等也有明显的鲜味，

20、但腺苷酸无 鲜味。,2020/2/12食品风味化学,(3)L-半胱氨酸硫代磺酸钠、高半胱氨酸、L-天冬氨酸、L-氨基己二酸(肥酸)、琥珀酸等，都有与L-MSG相似的增味效果。 (4)一般果酸如苹果酸、酒石酸、柠檬酸等都具有增加食品滋味的作用；它们和乳酸若任取两种以上配成溶液能改进豆制品的味道；柠檬汁能增强草莓的味道。 (5)延胡索酸(富马酸)、马来酸能抑制大蒜的气 味。,2020/2/12食品风味化学,(6)谷胱甘肽能增进各种肉类的味道；多磷酸盐也能 增进鸡肉和干酪制品的滋味， (7)从丙二酸到癸二酸的二铵盐都可用作食盐的代用 品。,L-HO2CCHNH2CH2SS2O2Na (L-半胱氨酸硫

21、,代磺酸钠) L-HSCH2CH2CHNH2CO2H,(L-高半胱氨酸),HO2CCHNH2(CH2)2CONHCH(CH2SH)CONH CH2CO2H （谷胱甘三肽）,2020/2/12食品风味化学,二.呈鲜物质 1. 谷氨酸型鲜味剂 谷氨酸型鲜味剂属脂肪族化合物，在结构上有空间专一性要求，若超出其专一性范围，将会改变或失去味感。它们的定味基是两端带负电的功能团，如- COOH、-SO3H、-SH、=C=O等；助味基是具有一定亲水性的基团，如-L-NH2、OH等；凡与谷氨酸羧端联有亲水性氨基酸的二肽、三肽也有鲜味，若与疏水性氨基相接则将产生苦味,实际上所有的氨基都不只是有一种味感。 如L-

22、Glu： 鲜21.5，酸64.2，咸2.2，甜0.8，苦5.0；,L-MSG： 71.4， 3.4， 13.5， 9.8， 1.7；,L-Try： 1.2， 5.6， 0.6， 1.4， 87.6。,2020/2/12食品风味化学,MSG鲜味与溶液pH值有关。在pH=6.0时，其鲜味最强；pH值再减小，则鲜味下降；而在pH大于7.0时，不显鲜味。因此有人推测，其鲜味的产生是由于-COO与-NH3+两基团相互螯合而形成五员环结构所引起。在强酸性条件下，-COO生成-COOH，而在碱性条件下，- NH3+会形成-NH2，均会使两基团间的作用减弱，故鲜味下降。 MSG的味感还受温度影响。当长时间受热

23、或加热到120时，会发生分子内脱水而生成焦性谷氨酸(即羧基吡啶酮)，后者不仅无鲜味，而且有毒。此外，它在碱性条件下受热也会发生外消旋化而使鲜味丧失。因此，在使用味精时最 2020/2/12食品风味化学 加热。,好是在菜汤做好后再加入，而不宜先放味精后,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.肌苷酸型鲜味剂 肌苷酸型鲜味剂属于芳香杂环化合物，结构也有空间专一性要求。其定味基是亲水的核糖磷酸，助味基是芳香杂环上

24、的疏水取代基。 有关这类鲜味剂结构的实验结果主要有：,2020/2/12食品风味化学,(1)磷酸部分结构改变对鲜味的影响 主要表现在： 5-OPO(ONa)：最鲜；5-OPO3PO(ONa)2、25-或35-二(OPO3Na2)2都鲜；5- OPO(OMe)ONa、5-OPO(OEt)ONa、5- OPO(NH2)ONa味淡。 二鸟(或肌)苷2-5-焦磷酸酯5- OPO(ONa)OPO(ONa)O-5、单肌苷磷酸内酯3- OPO(ONa)O-5、多肌苷磷酸聚酯-3-OPO(ONa)O -5-R-n味淡。 磷酸被磺酸取代5-OSO2Na也味淡。 无磷酸的肌苷味苦。 2020/2/12食品风味化学

25、,由此可见磷酸是必不可少的定味基。,(2)核糖部分结构改变对鲜味的影响 2-去氧核糖-5-磷酸(去氧肌苷酸)味鲜。2，3-缩丙酮-5-磷酸稍鲜。N-(CH2)5-O-5-磷酸味淡。 无核糖的次黄苷味苦。 可见核糖骨架对这类鲜味剂的定味也不可缺少。,2020/2/12食品风味化学,(3)杂环部分结构改变对鲜味的影响 杂环部分可以简化，嘌吟环用4-甲氨酰-5-氨基咪唑或咪啶环取代后仍有鲜味；但无杂环的磷酸核糖酯钠盐无鲜味。 助味基作用的大小与其疏水性有关,2020/2/12食品风味化学,4、其他鲜味剂 琥珀酸及其钠盐均有鲜味。它在鸟、兽、禽、畜、乌贼等动物中均有存在，而以贝类中含量最多。如干贝含0

26、.37，蚬、蛤蜊含0.14，螺含0.07，牡蛎含0.05等。 由微生物发酵的食品如酱油，酱、黄酒等中也有少量存在。它们可用作调味料，如与其他鲜味剂合用，有助鲜效果。天冬氨酸及其一钠盐也显示出较好的鲜味，强度较MSG弱。它是竹笋等植物性食物中的主要鲜味物质。,2020/2/12食品风味化学,5、鲜味受体 鲜味受体的性质尚不清楚。谷氨酸钠和肌苷酸二钠虽具有相同的鲜味和几乎相等的感受阈值(分别为0.03和0.025)，但它们各自作用在舌上受体的不同部位上。,2020/2/12食品风味化学,三、鲜味剂的增效作用,1.协同效应 混合液总浓度保持0.05g100mL，而IMP占的比例在0100间变化。当两

27、类鲜味剂单独存在时，在该浓度下鲜味强度都不大且几乎相等，若不存在协同效应，曲线应为水平线。但实际并非如此。当两者以接近1:1的比例混合时，其鲜味强度却与0.78g/100mL MSG单独存在时的强度相当。这种协同依赖于浓度并随浓度升高而提高。,2020/2/12食品风味化学,2.其他物质对鲜味的影响 (1)4种基本味感物的鲜味效应 在纯水和氯化钠、酒石酸、蔗糖、奎宁液中加入一定浓度的MSG-IMP混合液后，检测其鲜味强度，并用相当于该鲜味强度的MSG浓度来表示。发现4种基本味感物质中任一种的相对鲜味强度都几乎与纯水中的相同，但都有上升。,2020/2/12食品风味化学,(2)氨基酸的鲜味效应

28、根据含4IMP的0.075g/100mLMSG-IMP混合物的鲜味强度与纯水中0.33g100mL MSG的鲜味强度相等，将这两种样品在各种氨基酸溶液中进行鲜度对比，试验表明，除了碱性氨基酸如His、Arg外，其他氨基酸对两种样品鲜度的影响没有明显差别。 碱性氨基酸并不增加MSG的鲜味，而且还会抑制IMP的协同效应。抑制程度取决于溶液的pH值及其缓冲能力。当His的浓度较大时，溶液的pH值越大，其抑制作用越明显；pH=56的范围内，则对协同效应影响不大，当His为低浓度时，即使pH值变化较大，对鲜味也无大的影响。,2020/2/12食品风味化学,3.鲜味剂对食品风味的作用 试验表明，在食品中添

29、加MSG时，可以提高食品总的味觉强度，并带来不同于4种基本味感的整体味感，但对食品的香气无影响。它还可以用来增强食品的一些风味特征，如持续性、口感性、气爽性、温和感、浓厚感等，也增强了食品的肉味感。,2020/2/12食品风味化学,第八节 涩味和涩味物质 Astringent tast and astringent substance一.涩味 涩表现为口腔组织引起粗糙折皱的收敛感觉和干燥感觉。这通常是由于涩味物质与粘膜上或唾液中的蛋白质生成了沉淀或聚合物而引起的。因此也有人认为涩味不是作用于味蕾产生的味感，而是由于触角神经末梢受到刺激而产生的。 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。,涩味与苦味常易被人混淆。 涩味分子：单宁等多酚化合物，某些金属、明 矾、醛类等。 单宁分子有很大横截面，易同蛋白质发生疏水结合；含有苯酚基团：能转变为醌式结构，能与蛋白质发生交联反应。这种疏水作用和交联反应都可能形成涩感。,2020/2/12食品风味化学,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。