食品風(fēng)味化學(xué)

食品風(fēng)味化學(xué)第一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四第二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

有很多水果的香氣成分中含有酚、醚類化合物，如香蕉內(nèi)的欖香素和5-甲基丁香酚；葡萄和草莓中的桂皮酸酯等。這些酚醚類化合物是以芳香氨基酸為前體由生物體合成的。例如Phe、Tyr

（1）通過不同的途徑生成咖啡酸第三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四第四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

第五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四（2）第六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

蔥、蒜、韭菜的主要特征風(fēng)味成分是硫化物。這些硫化物是以半胱氨酸為前體生物合成的。

第七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四3.1.2以脂肪酸為前體的生物合成已醛是蘋果、葡萄、草莓、菠蘿、香蕉少桃子的嗅感成分，2反-壬烯醛(醇)和3順-壬烯醇則是香瓜、西瓜、等的特征香味物質(zhì)。這些C6和C9的嗅感物質(zhì)可以亞油酸為前體在氧合酶催化下合成：（1）第八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四（2）第九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四在黃瓜、番茄等蔬菜中含有的嗅感分子包括有C6和C9的飽和及不飽和醛、醇。這些物質(zhì)除了可以亞油酸為前體通過上述途徑合成外，還可用亞麻酸為前體進(jìn)行生物合成。

第十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四第十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

產(chǎn)物2Z-己烯醇和2E-己烯醛是番茄的特征香氣物質(zhì)，而2E，6Z-壬二烯醛(醇)則是黃瓜的特征香氣成分。梨、杏、桃等水果在成熟時(shí)都會(huì)產(chǎn)生令人愉快的果香，這些香氣成分很多是由長(zhǎng)鏈脂肪酸徑β-氧化途徑生成的2E，4Z-癸二烯酸乙酯，就是梨的特征嗅感物質(zhì)。

第十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四第十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四所生成的內(nèi)酯(C8-12)具有明顯的椰子和桃子的特征芳香。通常自然成熟的水果比人工催熟的要香。例如自然成熟的桃子中內(nèi)的含量增加很快，其酯類和苯甲醛的含量比人工催熟的桃子要多3～5倍。這與相關(guān)酶的活性有關(guān)。3.1.3以單糖、糖苷為前體的生物合成在水果存在大量的各種單糖，它們不但構(gòu)成了水果的味感成分，而且也是許多嗅感成分如醇、醛、酸、酯類的前體物質(zhì)。其生物合成途徑一般為：?jiǎn)翁菑綗o氧代謝生成丙酮酸后，再在脫氫酸催化下氧化脫羧生成活性乙酰輔酶A。以后分兩條途徑合成酯：一是在醇轉(zhuǎn)酯酰酶催化下生成乙酸某酯；另一是在還原酶催化下先生成乙醇，再合成某酸乙酯。第十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四第十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四十字花科蔬菜的特征嗅感物質(zhì)有異硫氰酸酯、硫氰酸酯及一些腈類化合物。這些嗅感化合物是以糖(即黑芥子硫苷酸)為前體進(jìn)行生物合成的：第十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

其中的R基多為烯丙基、丙烯基、丙基、丁烯基等。3.1.4以其它物質(zhì)為前體的生物合成有些蔬菜的嗅感物也能以色素為前體進(jìn)行生物合成。例如：番茄中的番茄紅素在酶的催化下可以裂解生成幾種嗅感物質(zhì)。一些水果尤其是柑桔類水果的嗅感成分中，有一部分(萜烯類化合物)據(jù)研究結(jié)果是以羥基酸為前體經(jīng)過異戊二烯途徑合成物。3.2熱處理過程食品風(fēng)味的形成(熱反應(yīng))

在食品加工藝中，加熱是使各種食品熟成的最普遍最重要的步驟，也是形成食品風(fēng)味最主要的途徑。三條途徑形成:(1)通過水溶性風(fēng)味前體物質(zhì)的熱降解

(2)Maillard反應(yīng)

(3)和脂質(zhì)的氧化作用。第十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四其中Maillard反應(yīng)是風(fēng)味形成的最重要途徑，其生成物在整個(gè)風(fēng)味體系中具有決定性的影響。3.2.1水溶性風(fēng)味前體物質(zhì)的熱降解3.2.1.1蛋白質(zhì)、多肽和游離氨基酸

蛋白質(zhì)→多肽→小分子肽→游離氨基酸→揮發(fā)性羰基化合物

↙↙↙

(部分特殊的呈味效應(yīng))(有呈味效應(yīng))(揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì))

游離氨基酸的呈味特點(diǎn)----------------------------------------------AAL-型D-型AAL-型D-型Glu鮮無His微苦甜Asp無甜Val微苦甜Ala甜-Met無甜第十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

Phe苦甜CySH甜-Leu苦甜Gly苦、甜-Ile苦甜Pro苦、甜

Try苦甜Arg苦

Ser微甜甜----------------------------------------3.2.1.2碳水化合物碳水化合物在加熱條件下發(fā)生褐變反應(yīng)，這種現(xiàn)象稱為焦糖化反應(yīng)。在焦糖化反應(yīng)過程中，一部分碳水化合物經(jīng)過脫水、環(huán)化、形成羥甲基呋喃類風(fēng)味物質(zhì)，然后進(jìn)一步合成褐色素。而另一部分碳水化合物發(fā)生熱降解反應(yīng)，形成醛、酮類揮發(fā)性的羰基化合物。第十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

葡萄糖第二十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四所產(chǎn)生的揮發(fā)性化合物中，與焦糖特有氣味有關(guān)的主要是:糖醛及其衍生物和1-甲基-環(huán)戊烯醇-［2］-酮［3］；具有典型的焦糖香氣物質(zhì)是:4-羥基-2，3，5-己三酮和4-羥基-5-甲基-2-二氫呋喃酮-［3］。第二十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

3.2.1.3核苷酸動(dòng)物及部分植物原料中含有豐富的三磷腺苷物質(zhì)，在生物酶及熱的作用下降解產(chǎn)生相應(yīng)的核苷酸。其中5′-核苷酸是典型的呈鮮味物質(zhì)。(見鮮味物質(zhì)2.2.5)

動(dòng)物性食物(畜、禽、魚、蝦等)含有極豐富的5-′肌苷酸(5′-IMP)，是肉類及海洋動(dòng)物性食物所特有的鮮味物質(zhì)。植物性食物(如蘑茹類部分蔬菜)中含有大量的5′-鳥苷酸(5′-GMP)及少量的5′黃苷酸(5′-XMP)→特有鮮味。

5′-核苷酸的呈鮮味效應(yīng)(CT)-----------------------------------------------5′IMP0.0250%MSG(谷氨酸鈉)0.0300%5′GMP0.0125%-----------------------------------------------第二十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四3.2.2Maillard反應(yīng)即羰氨反應(yīng)，是指具有羰基的化合物(如糖、醛、酮等)。與具有氨基的化合物(如：氨基酸、蛋白質(zhì)、胺類等)發(fā)生的一系列復(fù)雜的反應(yīng)，最終形成黑色素的過程。反應(yīng)過程中產(chǎn)生大量香氣物質(zhì)。此反應(yīng)由法國著名的科學(xué)家美拉德1912年發(fā)現(xiàn)，故命名為美拉德反應(yīng)。

Maillard反應(yīng)使食品色香味↑，營(yíng)養(yǎng)↓。食品中的Maillard反應(yīng)，主要發(fā)生在還原糖與氨基酸或蛋白質(zhì)之間，脂肪受熱氧化產(chǎn)生的醛也可參加此反應(yīng)，但是次要的。3.2.2.1Maillard反應(yīng)的三個(gè)階段第二十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

(1)初級(jí)階段主要是由還原糖分子中的羰基與氨基酸分子中的氨基發(fā)生簡(jiǎn)單的反應(yīng)，是進(jìn)一步反應(yīng)的基料。此階段不引起褐變，也不產(chǎn)生明顯的風(fēng)味。

包括羰氨縮合和分子重排兩種作用。

①羰氨縮合：第二十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

羰氨縮合作用是可逆的，在稀酸條件下，羰氨縮合產(chǎn)物很易水解；在堿性條件下有利于羰氨反應(yīng)。

②分子重排一阿馬都利分子重排(Amadori)葡萄糖薛夫氏堿(Schiff’sbase)N—葡萄糖基胺第二十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

N—葡萄糖基胺薛夫氏堿陽離子(1-氨基-1-脫氧-α已酮糖)

（或果糖基胺）

（2）高級(jí)階段第二十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

羥甲基糠醛是食品加熱過程中主要的生香階段。隨著溫度的升高和時(shí)間的延長(zhǎng)，初級(jí)階段的產(chǎn)物發(fā)生進(jìn)一步降解；多糖、蛋白質(zhì)、脂肪等降解成小分子中間產(chǎn)物(醛、酮還原糖、氨基酸等)。例如：

①果糖基胺脫水：生產(chǎn)羥甲基糠醛。烯醇式Schyff′s堿3—脫氧奧蘇溏不飽和奧蘇糖第二十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

②果糖基胺脫去胺殘基：生成還原酮。還原酮

二羰基化合物、還原酮是化學(xué)性質(zhì)比較活潑的中間產(chǎn)物，它可以進(jìn)一步脫水后再與胺縮合，也可以裂解成較小的分子，如果酮醛、乙二酰、乙酸等。例如：酮式二羰基化合物第二十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四二羰基化合物與AA的作用（AA發(fā)生脫羧脫氨作用）氨基酮醛總之，這些中間產(chǎn)物(有的本身有一定的氣味)又相互進(jìn)一步反應(yīng)，使高級(jí)階段的反應(yīng)變的更加復(fù)雜交叉。生成內(nèi)酯類、呋喃類和吡喃類化合物等嗅感物質(zhì)。隨著反應(yīng)進(jìn)行，更多的嗅感物質(zhì)也相繼生成，如吡咯類、吡啶類、吡嗪類等化合物。這些雜環(huán)化合物都呈一定的香氣，尤其是呋喃類和吡嗪類化合物，使食品具有焙烤香和焦香。(示例)二羰基化合物氨基酸第二十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四Schyff′s堿陽離子呋喃類第三十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四吡嗪類（3）終了階段：包括兩類反應(yīng)，是使食品生色的階段。食品從黃→褐→黑。①醇醛縮合：是由兩分子醛的自相縮合作用→生成不飽和醛。第三十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

眾多高度活潑的中間復(fù)雜混合物，其中有糠醛的衍生物，二羰基化合物，還原酮類，斯特克斯降解產(chǎn)物以及糖類的裂解(如醛)和降解物縮合的醛等，這些中間產(chǎn)物在AA和蛋白質(zhì)的參與下聚合為黑色素。②聚合作用：生成類黑色素第三十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四3.2.2.2影響美拉德反應(yīng)的因素①反應(yīng)物的種類與濃度反應(yīng)能力(速度)：小分子化合物＞高分子化合物不飽和化合物＞飽和化合物

反應(yīng)的最終產(chǎn)物稱為類黑色素（類黑精），具有抗氧化作用，使食品的貯存期延長(zhǎng)。其反應(yīng)式和結(jié)構(gòu)式仍不清楚。

例如：從乳粉中得來的黑色素的分子式：C19H30O16N2

人杏干中得來的黑色素的分子式：C17H19O9N

第三十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四羰基化合物：不飽和醛＞單糖＞雙糖＞淀粉氨基化合物：胺類＞氨基酸＞蛋白質(zhì)此外，反應(yīng)物種類不同，產(chǎn)生的香氣也不同。羰基化合物和氨基化合物濃度↑，反應(yīng)速度↑例為增加食品色香味，加工前可采用掛糊(面包表面)刷雞蛋等等手段增加反應(yīng)物濃度。第三十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四②溫度與時(shí)間

T↑10℃，ν↑3～5倍例：曬醬30～40℃需十幾天或數(shù)十天，方達(dá)到色香要求。而焙烤食品，160℃以上，幾分鐘或十幾分鐘即可。③酸度(pH)pH=4～9時(shí)，適后Maillard反應(yīng)，且在此范圍內(nèi)隨pH升高反應(yīng)速度加快。④水分

Maillard反應(yīng)需要水的參與，且食物食水30%左右時(shí)反應(yīng)程度最大，當(dāng)水分＜3%時(shí)可抑制反應(yīng)的進(jìn)行。而水分過多時(shí)，使反應(yīng)物濃度降低，且影響溫度的升高，不利于反應(yīng)。第三十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四⑤氧氣的影響研究表明，較低溫度時(shí)，氧能促進(jìn)Maillard反應(yīng)速度加快，而當(dāng)溫度＞80℃時(shí)，氧對(duì)反應(yīng)速度無明顯影響。3.2.3脂質(zhì)的氧化降解作用第三十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四這些揮發(fā)性的化合物具有很低的香氣閾值，因而在食品香氣中具有主要作用。不飽和酸氧化降解產(chǎn)物除與酸本身結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還受溫度等許多因素影響。如：不飽和酸①不飽和酸第三十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四②飽和酸

第三十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四此外飽和酸經(jīng)熱氧化裂解還可生成短鏈脂肪酸和丙烯醛等。第三十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

3.3其它途徑形成風(fēng)味物質(zhì)有些食物經(jīng)射線，特別是由“鈷60”產(chǎn)生的γ-射線照射時(shí)也能發(fā)生非酶化學(xué)反應(yīng)而形成嗅感物質(zhì)。水分、氧氣在γ-射線的作用下，能產(chǎn)生H·、·OH，O2-，1O2等，化學(xué)反應(yīng)能力很強(qiáng)的活性物質(zhì)，這些物質(zhì)很易與食品組分相互作用。如：(糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪、核酸)?！H可從葡萄糖分子中的C-H鍵處，隨機(jī)地拉出H·，生成六種葡萄糖自由基，這些自由基又會(huì)進(jìn)一步發(fā)生各種反應(yīng)而生成揮發(fā)性的低分子化合物。第四十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四第四十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四又如：油脂受到輻射時(shí)，能形成各種羰化物：第四十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

上述反應(yīng)過程的中間體，若有不飽和脂肪酸的自由基，還易發(fā)生聚合反應(yīng)形成二聚體。再例如蛋白質(zhì)、氨基酸：在紫外線或或見光照射的同時(shí)，又有氧氣存在時(shí)，如果食品內(nèi)含有易被光分解的物質(zhì)——光敏物質(zhì)(核黃素、葉綠素等色素)，食品中的一些成分就易發(fā)生光敏氧化反應(yīng)，產(chǎn)生低分子揮發(fā)性化合物嗅感物質(zhì)。第四十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四3.4風(fēng)味劑的開發(fā)與制備3.4.2有機(jī)合成法制備香味化合物常見的香味化合物有醛類、酮類、羧酸類、醇類、醚類等，在這些化合物中，有脂肪族化合物，脂環(huán)族化合物，芳香族化合物，雜環(huán)化合物。人們從食品中檢測(cè)出來的香氣化合物，一旦分子結(jié)構(gòu)確定以后，便可進(jìn)行有機(jī)合成，并使之進(jìn)入食用風(fēng)味劑市場(chǎng)。目前世界上合成的香味物質(zhì)已達(dá)數(shù)千種，比較重要和常用的也有幾百種。其合成方法可參閱：《香料化學(xué)與工藝學(xué)》何堅(jiān)、孫寶國編，化學(xué)工業(yè)出版社，1995年。這里只舉例說明：第四十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四淺黃色液體，具有類似咖啡和肉的香