第九章食品風味化學

FlavorChemistry中國海洋大學食品科學與工程系張朝輝、汪東82031575linhong@Wangdf@1第一節引言一、食品風味的含義風味(flavor)是指人以口腔為主的感覺器官對食品產生的綜合感覺（嗅覺，味覺，視覺及觸覺）。二、風味物質一般具有下列特點(1)、成分多，含量甚微;(2)、大多是非營養物質;(3)、味感性能與分子結構有特異性關系;(4)、多為對熱不穩定的物質。2三、風味的分類風味(Flavor)、香味(aroma)、口味(taste)物理味、化學味、心理味味的國別分類（中國、日本、印度、美國等）3四、風味的感官評價五、風味化學的研究方法1、食品風味的感官總體評價2、特征化學成分的感官評價2、風味化學研究中常用的儀器1、常用的前處理技術經典方法SDE法頂空法富集解析法超臨界CO2萃取法4超臨界CO2萃取法工藝、特點及應用簡介SCO2法工藝流程見右圖。SCO2穿透性強、傳質快、效力高；安全、無毒；易分離、無殘留；減少熱敏性成分損失。在香氣成分、天然活性成分等分離；活性成分工業化生產；脫雜質及農藥殘留等方面都有廣泛應用。5六、嗅覺理論的研究進展1、鎖-鑰理論2、膜刺激理論3、振動理論6

溫度對味覺的影響呈味物味覺閾值（%）常溫0℃

鹽酸奎寧苦0.00010.0003食鹽咸0.050.25檸檬酸酸0.00250.003蔗糖甜0.10.4七、影響味覺的因素1、溫度：在10~40℃之間較敏感，在30℃時最敏感。

72、溶解性：易溶解的物質呈味快，味感消失也快；慢溶解的物質呈味慢,但味覺持續時間長。3、各種味覺的相互作用味覺的相乘效果味覺的相消效果味覺的對比效果味覺的變調效果味覺的綜合效果84、年齡5、粘度6、顆粒度7、質構8、顏色9、嗜好與風俗10、習慣9第二節呈味物質一、甜味1、呈甜機理：這里介紹夏倫貝格爾(Shallenberger)的AH／B理論。該理論認為，甜味物質分子中有一電負性的原子A并與氫生成AH基團；同時在AH基團0.3nm左右處有另一個電負性原子B（如下列分子式）。在人的甜味受體上也有相應的AH和B基團，若兩者空間形成氫鍵，便產生甜味。氯仿

鄰—磺酰苯亞胺

葡萄糖

10?-D-呋喃果糖呈甜味示意圖?-D-呋喃果糖甜味單元中AH/B和受體之間的關系

11該理論的局限性不能解釋多糖、多肽無味D型與L型氨基酸味覺不同,D-纈氨酸呈甜味，L-纈氨酸呈苦味未考慮甜味分子在空間的卷曲和折疊效應12甜味劑乳糖麥芽糖葡萄糖半乳糖甘露糖醇甘油蔗糖果糖相對甜度

0.270.50.5~0.70.60.70.811.1~1.5

甜味劑甘草酸苷天冬氨酰苯丙氨酸甲酯糖精新橙皮苷二氫查耳酮相對甜度

50100~200500~7001000~15002、甜度及其影響因素1）、相對甜度的概念2）、常用甜味劑的相對甜度13（1）結構A.聚合度:聚合度大則甜度降低；B.異構體：葡萄糖：>,果糖：>；

C.環結構：-D-吡喃果糖>-D-呋喃果糖；D.糖苷鍵：麥芽糖(

-1,4苷鍵）有甜味，龍膽二糖(

-1,6苷鍵）苦味。3）、影響甜度的因素14（2）溫度

果糖隨溫度升高，甜度降低。（3）結晶顆粒大小

小顆粒易溶解，味感甜。（4）不同糖之間的增甜效應

5%葡萄糖+10%蔗糖=15%蔗糖。（5）其它呈味物的影響151）、糖類：葡萄糖，果糖，蔗糖，麥芽糖等2）、糖醇：木糖醇，麥芽糖醇等3）、糖苷：甜葉菊苷(Stevioside)的甜度為蔗糖的300倍。穩定安全性好，無苦味，無發泡性，溶解性好。3、目前常用的甜味劑4）、其它甜味劑：(1)甜蜜素；(2)甜味素（阿斯巴甜，二肽衍生物）；(3)二氫查耳酮衍生物；(4)

糖精（Saccharin)；(5)三氯蔗糖；（6）嗦嗎甜16

大多數苦味物質具有與甜味物質同樣的AH/B模型及疏水基團。

受體部位的AH/B單元取向決定了分子的甜味和苦味。

沙氏理論認為苦味來自呈味分子的疏水基，AH與B的距離近，可形成苦味分子內氫鍵，使整個分子的疏水性增強，而這種疏水性是與味蕾細胞脂膜中多烯磷酸酯組成的苦味受體相結合的必要條件。二、苦味和苦味物質Bitternessandbitternesssubstance1、呈苦機理172、常見的苦味物質1）、生物堿類：奎寧、番木堿、咖啡堿、可可堿、茶堿等R1=R2=R3=CH3咖啡堿R1=HR2=R3=CH3可可堿R1=R2=CH3R3=H茶堿嘌呤類衍生物是食品中重要的生物堿類苦味物質。咖啡堿存在于茶葉、咖啡和可可中；可可堿存在于可可和茶葉中。都有興奮中樞神經的作用。182）、糖苷類：苦杏仁苷、新橙皮苷等對于糖苷類脫苦的方法：樹脂吸附，

-環糊精包埋，酶制劑酶解糖苷（如下式）等。柚皮苷生成無苦味衍生物的酶水解部位結構

19計算疏水值可預測肽類的苦味蛋白質子平均疏水值的計算：Q=∑△g/n△g表示每種氨基酸側鏈的疏水貢獻；n是氨基酸殘基數。Q值大于1400的肽可能有苦味，低于1300的無苦味。3）、氨基酸及多肽類（1）、肽類氨基酸側鏈的總疏水性使蛋白質水解物和干酪產生明顯的非需宜苦味。20

各種氨基酸的計算△g值氨基酸△g值(卡/摩爾)氨基酸△g值(卡/摩爾)氨基酸△g值(卡/摩爾)甘

氨

酸0精

氨

酸730脯

氨

酸2620絲

氨

酸40丙

氨

酸730苯丙氨酸2650蘇

氨

酸440蛋

氨

酸1300酪

氨

酸2870組

氨

酸500賴

氨

酸1500異亮氨酸2970天冬氨酸540纈

氨

酸1690色

氨

酸3000谷

氨

酸550亮

氨

酸2420

21

分子量低于6000的肽類才可能有苦味，分子量大于6000的肽由于幾何體積大，顯然不能接近感受器位置。

（2）

肽的分子量影響產生苦味的能力224）、萜類常見的葎草酮和蛇麻酮都是啤酒花的苦味成分。葎草酮的結構如下：一般含有內酯、內縮醛等能形成螯合物的結構具有苦味。葎草酮、蛇麻酮、膽酸、檸檬苦素、南瓜苦素等葎草酮

異葎草酮

23R1=R2=OHR3=H鵝膽酸R1=R3=OHR2=H脫氧膽酸R1=R2=R3=OH膽酸膽汁是動物肝臟分泌并貯存在膽囊中的一種液體，味極苦，膽汁中苦味的主要成分是膽酸、鵝膽酸和脫氧膽酸。在畜、禽、水產品加工中稍不注意，破損膽囊，即可導致無法洗凈的苦味。4）膽汁24

苦味與鹽類陰離子和陽離子的離子直徑之和有關。

離子直徑小于6.5?的鹽顯示純咸味如：LiCl=4.98?，NaCl=5.56?，KCl=6.28?

隨著離子直徑的增大鹽的苦味逐漸增強如：CsCl=6.96?，CsI=7.74?，MgCl2=8.60?6）、鹽類25陽離子產生咸味陰離子抑制咸味三、咸味和咸味物質Saltytasteandsaltysubstance咸味26當鹽的原子量增大，有苦味增大的傾向。氯化鈉和氯化鋰是典型咸味的代表。鈉離子和鋰離子產生咸味，鉀離子和其他陽離子產生咸味和苦味。1、陽離子產生咸味2、陰離子抑制咸味氯離子本身是無味，對咸味抑制最小。較復雜的陰離子不但抑制陽離子的味道，而且它們本身也產生味道。長鏈脂肪酸或長鏈烷基磺酸鈉鹽中陰離子所產生的肥皂味可以完全掩蔽陽離子的味道。27四、酸味和酸味物質Sournessandsournesssubstance1、呈酸機理1）、酸味是由H+刺激舌粘膜而引起的味感，H+是定味劑，A-是助味劑。酸味的強度與酸的強度不呈正相關關系。2）、酸味物質的陰離子對酸味強度有影響：有機酸根A-結構上增加羥基或羧基，則親脂性減弱，酸味減弱；增加疏水性基團，有利于A-在脂膜上的吸附，酸味增強。28

1.食醋2.乳酸3.檸檬酸4.葡萄糖酸（

-D-葡萄糖內酯的水溶液加熱可轉變成葡萄糖酸）5、酒石酸6、蘋果酸7、磷酸

2、主要酸味劑29辣味刺激的部位在舌根部的表皮，產生一種灼痛的感覺，嚴格講屬觸覺，又稱辛辣感。辣味物質的結構中具有起定味作用的親水基團和起助味作用的疏水基團。五、辣味和辣味物質Piquancyandpiquancysubstance1、辣味的呈味機理1）、熱辣味（hotness）口腔中產生灼燒的感覺，常溫下不刺鼻（揮發性不大），高溫下能刺激咽喉粘膜。如：紅辣椒主要呈辣成分有辣椒素、二氫辣椒素。胡椒中的胡椒堿。2、辣味的類型30辣味料的辣味強度排序：辣椒、胡椒、花椒、姜、蔥、蒜、芥末熱辣辛辣2）、辛辣味（pungency）

沖鼻的刺激性辣味，對味覺和嗅覺器官有雙重刺激，常溫下具有揮發性。如：姜、肉桂、丁香、蔥、蒜、辣根、蘿卜等。3、辣味物質31六、鮮味和鮮味物質Delicioustasteanddelicioussubstance1、味精(谷氨酸鈉MSG)：L-型谷氨酸鈉是肉類鮮味的主要成分；D-型異構體則無鮮味。其鮮味與其離解度有關。

2、核苷酸：呈鮮味的核苷酸主要有：肌苷酸，鳥苷酸。肉中鮮味核苷酸主要是由肌肉中的ATP降解而產生。存放時間過長，肌苷酸變成無味的肌苷，進而變為呈苦味的次黃嘌呤。酵母水解物也是鮮味劑，其呈鮮成分是5’-核糖核苷酸。3、某些肽類：谷胱甘肽、谷谷絲三肽鮮味劑：324、氨基酸5、琥珀酸鮮味劑的增效作用

33澀味通常是由于像單寧等多酚類化合物與口腔粘膜上或唾液中的蛋白質締合而產生沉淀或聚合物而引起的感受（收斂及干燥），因此又稱澀感。七、澀味和澀味物質Astringenttasteandastringentsubstance1、澀味的形成2、澀味成分主要澀味物質是多酚類的化合物。某些金屬、明礬、醛類也具有澀味。341、分類：樟腦臭、刺激臭、醚臭、花香、薄荷香、麝香、惡臭、甜香。其他分類方法2、嗅盲3、氣味作用（調味、呼吸、治療、精神等）八、氣味35舉例----清涼風味雖然許多化合物都能引起這種感覺，但以天然形式(L異構體)存在的-(-)薄荷醇是最常用的，對此芳香成分總的感覺還是樟腦味。樟腦除產生清涼感覺外，還具有一種由D-樟腦產生的特有樟腦氣味。與薄荷有關的化合物所產生的清涼作用和結晶多元醇甜味劑(例如木糖醇)所產生的涼味機理有稍許不同，后者一般認為是物質吸熱溶解所產生。1、清涼感的形成當某些化學物質接觸鼻腔或口腔組織刺激專門的味感受器時，會產生清涼感覺,效果很類似薄荷、冬青油等。2、清涼感的物質36

直接由生物體合成形成的香氣成分，主要是由脂肪酸經脂肪氧合酶酶促生物合成的揮發物。亞油酸和亞麻酸的酶解產物多為C6和C9的醇、醛類以及由C6、C9脂肪酸所生成的酯。第三節食品中氣味形成的途徑

Formativeapproachesoffoododor一、生物合成(biosynthesis)（一）、植物中脂肪氧合酶產生的風味生物合成、化學反應生成的揮發性物質37亞麻酸在脂肪氧合酶作用下形成醛的反應示意圖O2脂氧合酶裂解酶+亞油酸酶解形成香氣示意圖38（二）、氨基酸的酶法脫氨脫羧香蕉和蘋果的成熟風味大多是由氨基酸揮發物引起的，這種風味形成過程的最初反應稱為酶催化斯特雷克爾(Strecker)降解反應。這是因為出現的氨基酸轉移和脫羰基作用與非酶褐變時發生的反應相似，所以稱為酶促Strecker降解反應。后熟果實中酶轉化亮氨酸成為香味化合物示意圖

39（三）、萜類化合物的生物合成

萜烯通過異戊二烯途徑合成示意圖

40萜類特征風味成分簡介：檸檬醛（檸檬）

苧烯（酸橙）

諾卡酮（葡萄柚）?-二甲基亞甲基十二碳三烯醛（橙）

4(S)-(+)香芹酮（芷茴香）

4(R)-(-)香芹酮（留蘭香）

41（四）、莽草酸合成途徑中產生的風味

莽草酸途徑的前體物產生的某些重要風味化合物示意圖

42（五）、乳酸-乙醇發酵產生的風味物質

乳酸菌異型發酵產生的主要揮發物

43二、化學反應生成的揮發性物質（一）、美拉德反應在加工食品過程中，還原糖和氨基化合物的作用會導致褐變色素生成的同時，褐變反應還可產生一些揮發性物質。這些化合物只有較少的物質就具有特征效應風味，它們一般呈現堅果味、肉味、烘烤味、焦味、烤面包味、花味、植物味或焦糖味。

食品加工中生成的烷基吡嗪及小分子硫化物

44在烹調的牛肉中由半胱氨酸和糖—氨基產生褐變反應生成的噻唑啉

S-甲基蛋氨酸锍鹽熱降解產生的二甲基硫化物

45（二）、類胡蘿卜素氧化分解的揮發物

類胡蘿卜素氧化裂解形成茶葉風味的某些重要化合物

46第四節、不同來源食品的風味簡介一、植物源食品的風味

1、水果的香氣成分

主要是以亞油酸和亞麻酸為前體物經生物合成途徑產生的（有酶催化）。水果中的香氣成分主要為C6~C9的醛類和醇類，此外還有酯類、萜類、酮類，揮發酸等。①、桃的香氣成分主要有苯甲醛，苯甲醇，各種酯類，內酯及

-苧烯等；②、紅蘋果則以正丙~己醇和酯為其主要的香氣成分；47③、柑橘以萜類為主要風味物；④、菠蘿中酯類是特征風味物；

⑤、香蕉的香氣成分多為酯類、醇類、羰基化合物；⑥、西瓜的香氣成分中3c,6c壬二烯醇、3c壬烯醇具有獨特的清香。48葫蘆科和茄科：具有顯著的青鮮氣味。特征氣味物有C6或C9的不飽和醇、醛及吡嗪類化合物。如:黃瓜、青椒、番茄等2、蔬菜的風味成分傘形花科蔬菜：具有微刺鼻的芳香，頭香物有萜