食品风味化学Word格式.docx

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夏伦贝格尔（Shallenberger）曾首先提出关于风味单位的AH/B理论，对能引起甜味感觉的（图9-1）所有化合物都适用。

最初认为，这种风味单位是由共价结合的氢键键合质子和距离质子大约3?

的电负性轨道结合产生的。

因此，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。

同时，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，例如氯仿、邻-磺酰苯亚胺和葡萄糖。

图9-1所示的是甜味单位AH/B的组成部分加上立体化学条件。

通常将有甜味的单个分子的活性基团和味觉感受器之间的相互作用看成是AH/B的组成部分在味觉感受器结构上发生的氢健键合。

最近，对这种学说还增加了第三个特性，以补充对强甜味物质作用机制的解释。

甜味分子的亲脂部分通常称为γ，一般是亚甲基（-CH2-）、甲基（-CH3）或苯基（-C6H5），可被味觉感受器类似的亲脂部位所吸引。

强甜味物质能产生完美的甜味，其立体结构的全部活性单位（AH、B和γ）都适合与感受器分子上的三角形结构结合，这就是目前甜味学说的理论基础。

γ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。

可能由于某些分子容易和味觉感受器接近而发生作用，从而影响对甜味的感受程度。

用甜味单位的组成来解释不同甜味物质的甜味变化本质，不仅对确定甜味持续时间、强度或暂时甜味感觉方面是重要的，而且与辨别某些化合物的甜味和苦味之间的某些相互作用有关。

甜味-苦味糖的结构和感受器相互作用，会产生味道感觉。

尽管试验溶液的浓度低于苦味感觉的

阈值，但其化学结构产生的苦味仍然可以抑制甜味。

糖的苦味是由异头中心结构、环氧、己糖的伯醇基和取代成分所产生的总效应。

往往糖分子的结构和立体结构的改变会导致失去甜味，或抑制甜味甚至产生苦味。

2.苦味物质

苦味和甜味同样依赖于分子的立体化学结构，两种感觉都受到分子特性的制约，从而使某些分子产生苦味和甜味感觉。

糖分子必须含有两个可以由非极性基团补充的极性基团，而苦味分子只要求有一个极性基团和一个非极性基团。

有些人认为，大多数苦味物质具有和甜味物质分子一样的AH/B部分和疏水基团，位于感觉器腔扁平底部的专一感觉器部位内的AH/B单位的取向，能够对苦味和甜味进行辨别。

适合苦味化合物定位的分子，产生苦味反应，适合甜味定位的分子引起甜味反应，如果一种分子的几何形状能够在两个方位定位，那么将会引起苦味-甜味反应。

这样一种模式对氨基酸显得特别正确，氨基酸D异构体呈甜味，而L异构体呈苦味。

甜味感受器的疏水或γ位置是非方向性的亲脂性，它可能参与甜味或苦味反应。

大分子有助于每个感受器腔内的感受位置的立体化学选择性。

大多数有关苦味和分子结构的关系可以通过这些学说加以解释。

3（食品中重要的苦味化合物

苦味在食品风味中有时是需要的。

由于遗传的差异，每个人对某种苦味物质的感觉能力是不一样的，而且与温度有关。

一种化合物是苦味或是苦甜味，这要依个人而定。

有些人对糖精感觉是纯甜味，但另一些人会认为它有微苦味或甜苦，甚至非常苦或非常甜。

对许多其他化合物，也显示出个体感觉上的明显差异。

苯基硫脲（PTC）是这一类苦味化合物中最明显的例子，不同的人对它的感觉就有很大差异。

肌酸是肌肉食品中的一种成分，人对肌酸也表现出类似上述的味觉灵敏度特性。

正像其他苦味物质一样，肌酸分子也含有引起苦味感觉的AH/B部分。

每克瘦肉中含肌酸达到约5g时，则足以使人对某些肉汤感到苦味。

奎宁是一种广泛作为苦味感觉标准的生物碱，盐酸奎宁的阈值大约是10ppm。

一般说来，苦味物质比其他呈味物质的味觉阈值低，比其他味觉活性物质难溶于水。

食品卫生法允许奎宁作为饮料添加剂，例如在有酸甜味特性的软饮料中，苦味能跟其他味道调合，使这类饮料具有清凉兴奋作用。

除某些软饮料外，苦味是饮料中的重要风味特征，其中包括咖啡、可可和茶叶等。

咖啡因在水中浓度为150,200ppm时，显中等苦味，它存在于咖啡、茶叶和可拉坚果中。

可可碱（theobromine，3，7-二甲基黄嘌呤）与咖啡因很类似，在可可中含量最多，是产生苦味的原因。

可乐软饮料中添加咖啡因，浓度相当于200ppm。

大部分用作添加剂的咖啡因是用溶剂从生咖啡豆中提取得到的，这也是制取脱咖啡因咖啡的加工过程。

酒花大量用于酿造工业，使啤酒具有特征风味。

某些稀有的异戊间二烯衍生化合物产生的苦味是酒花风味的重要来源。

这些物质是律草酮或蛇麻酮的衍生物，啤酒中律草酮最丰富，在麦芽汁煮沸时，它通过异构化反应转变为异律草酮。

异律草酮是啤酒在光照射下所产生的臭鼬鼠臭味或日晒味化合物的前体物，当有酵母发酵产生的硫化氢存在时，异己烯链上与酮基邻位的碳原子发生光催化反应，生成一种带臭鼬鼠味的3-甲基-2-丁烯-l-硫醇（异戊二烯硫醇）化合物，在预异构化的酒花提取物中酮的选择性还原可以阻止这种反应的发生，并且采用清洁的玻璃瓶包装啤酒也不会产生臭鼬鼠味或日晒味。

挥发性酒花香味化合物是否在麦芽汁煮沸过程中残存，这是多年来一直争论的问题。

现已完全证明，影响啤酒风味的化合物确实在麦芽汁充分煮沸过程中残存，它们连同苦味酒花物质所形成的其他化合物一起使啤酒具有香味。

柑桔加工产品出现过度苦味是柑桔加工业中一个较重要的问题。

以葡萄柚来说，有稍许苦味是需宜的，但是新鲜的和待加工的水果，其苦味往往超过许多消费者所能接受的水平。

脐橙和巴伦西亚橙的主要苦味成分是一种叫柠檬苦素的三萜系二内酯化合物（A和D环），它也是葡萄柚中的一种苦味成分。

在无损伤的水果中，并不存在柠檬苦素，由酶水解柠檬苦素D环内酯所产生的无味柠檬苦素衍生物是主要的形式（图9-2）。

果汁榨取后，酸性条件有利于封闭D环而形成柠檬苦素，从而推迟苦味的出现。

采用节杆菌属（ArthrobacterSP.）和不动细菌属（AcinetobacterSP.）的固定化酶去除橙汁苦味的方法是一种解决苦味的临时办法，因为在酸性条件下环又可以重新关闭。

然而，使用柠檬苦素酸脱氢酶打开D环可使化合物转变成无苦味的17-脱氢柠檬苦素酸A环内酯（图9-2），这是一种有效的橙汁脱苦味方法，但这种方法至今还没有用于大量生产。

柑桔类果实还含有多种黄酮苷，柚皮苷是葡萄柚和苦橙（Citrusauranticum）中主要的黄酮苷。

柚皮苷含量高的果汁非常苦，经济价值很小（除非用大量低苦味的果汁稀释）。

柚皮苷的苦味与由鼠李糖和葡萄糖之间形成的1?

2键的分子构象有关。

柚皮苷酶是从商品柑桔果胶制剂和曲霉（Aspergillus）中分离出来的，这种酶水解1?

2键（图9-3）生成无苦味产物。

固相酶体系还扩大到对柚皮苷含量过高的葡萄柚汁的脱苦味。

商业上还从葡萄柚皮中回收柚皮苷，并应用于一些食品中以代替苦味的咖啡因。

蛋白质水解物和干酪有明显非需宜的苦味，这是肽类氨基酸侧链的总疏水性所引起的。

所有肽类都含有相当数量的AH型极性基团，能满足极性感受器位置的要求，但各个肽链的大小和它们的疏水基团的性质极不相同，因此，这些疏水基团和苦味感觉器主要疏水位置相互作用的能力也大不相同。

已证明肽类的苦味可以通过计算疏水值来预测。

一种蛋白质参与疏水缔合的能力与各个非极性氨基酸侧链的疏水贡献总和有关，这些相互作用主要对蛋白质伸展的自由能产生影响。

因此，根据?

G=?

?

g的关系，用下述方程式

Q=?

g/n

可计算出蛋白质子平均疏水值，式中?

g表示每种氨基酸侧链的疏水贡献，n是氨基酸残基数。

各个氨基酸的?

g值按溶解度数据测定得到，其结果列于表9-1。

Q值大于1400的肽可能有苦味，低于1300的无苦味。

肽的分子量也会影响产生苦味的能力，只有那些分子量低于6000的肽类才可能有苦味，而分子量大于这个数值的肽由于几何体积大，显然不能接近感受器位置。

表9-1各种氢基酸的计算?

g值

图9-4表明αs1酪蛋白在残基144,145和残基150,151之间断裂得到的肽，其计算Q值为2290，这种肽非常苦。

从αs1酪蛋白得到强疏水性肽，是成熟干酪中产生苦味的原因。

曾有人用这种方法预测了脂类衍生物和糖类的苦味。

羟基化脂肪酸，特别是一些羟基衍生物常常带苦味，可以用分子中的碳原子数与羟基数的比值或R值来表示这些物质的苦味。

甜化合物的R值是1.00,1.99，苦味化合物为2.00,6.99，大于7.00时无苦味。

盐类的苦味与盐类阴离子和阳离子的离子直径有关。

离子直径小于6.5?

的盐显示纯咸味（LiCl=4.98?

，NaCl=5.56?

，KCl=6.28?

），因此有些人对KCl感到稍有苦味。

随着离子直径的增大（CsCl=6.96?

，CsI=7.74?

），盐的苦味逐渐增强，因此氯化镁（8.60?

）是相当苦的盐。

4（咸味和酸味物质

氯化钠和氯化锂是典型咸味的代表。

近来一些国家主张降低膳食中食盐的量，引起人们对食品中的钠盐替换物产生兴趣，特别是用钾离子和铵离子来代替。

食品中采用的氯化钠的替换物的风味不如添加NaCl调味的食品风味，目前正在进一步了解咸味的机理，希望找到一种接近NaCl咸味的低钠产品。

从化学结构上看，阳离子产生咸味，阴离子抑制咸味。

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。

在阴离子中，氯

离子对咸味抑制最小，它本身是无味的。

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产生的肥皂味是由阴离子所引起的，这些味道可以完全掩蔽阳离子的味道。

描述咸味感觉机理最满意的模式是:

水合阳-阴离子复合物和AH/B感觉器位置之间的相互作用。

这种复合物各自的结构是不相同的，水的羟基和盐的阴离子或阳离子都与感受器位置发生缔合。

同样，酸味化合物感觉也涉及AH/B感受器，但目前的资料还不足以确定水合氢离子（H3O+）、解离的无机或有机阴离子、或未离解的分子在酸味反应中的作用。

同一般概念相反，一种酸溶液的强度似乎不是酸味感觉的主要决定因素，而其他尚不了解的分子特性似乎是最重要的决定因素，例如重量、大小和总的极性等。

二、风味增强剂

在烹调和加工食品的过程中，人们已经利用了风味增强剂，但对风味增强的机理并不清楚。

风味增强剂对植物性食品、乳制品、肉禽、鱼和其他水产食品风味的作用是很显著和需宜的。

人们最熟知的这类物质是L-谷氨酸钠（MSG）、5′-核苷酸和5′-肌苷一磷酸（5′-IMP）、D-谷氨酸盐和2′-或3′核糖核苷酸并不能增强风味的活性。

MSG、5′-IMP和5′-鸟苷一磷酸是商业上已经出售的风味增强剂，而5′-黄嘌呤一磷酸和几种天然氨基酸，包括L鹅膏蕈氨酸（L-ibotenicacid）和L-口蘑氨酸（L-tricholomicacid）是商业上有应用前景的产品。

酵母水解物在食品中产生的很多风味，均是由于5′-核糖核苷酸的存在而引起的。

食品工业中大量使用的纯风味增强剂是来源于微生物，其中包括核糖核酸所产生的核苷酸。

已研究出的几种很强的增强风味的5′-核糖核苷酸的人工合成衍生物，一般是嘌呤-2位的取代物。

风味强化活性主要与这些物质的感受器位点有联系，可能是共同占有专门感受甜味、酸味、咸味和苦味感觉的感受器位点。

事实证明，在产生可口味道和增强风味时，MSG和5′-核糖核苷酸之间发生协同作用。

这表明在活性化合物之间存在某些共同的结构特征，其作用机理有待进一步研究。

除了5′-核糖核苷酸和MSG外还有其他增强风味的化合物存在，其中麦芽酚和乙基麦芽酚是必须提到的两个化合物，因为它们已在商业上作为甜味食品和果实的风味增强剂产品出售。

高浓度麦芽酚具有使人感到愉快的焦糖风味并在稀溶液中产生甜味，当使用浓度约为550ppm时，可使果汁具有温和可口、饮用舒适的感觉。

麦芽酚属于一类以平面烯醇酮式存在的化合物，平面烯酮式优于环状二酮式，因为烯酮式能发生强的分子间氢键键合。

麦芽酚和乙基麦芽酚（-C2H5，代替环上-CH3，）二者都能适合甜味感受的AH/B部位（图9-1），而乙基麦芽酚是比麦芽酚更有效的甜味增强剂，这些化合物的风味增强作用的机理目前尚不清楚。

三、涩味

涩味可使口腔有干燥感觉，同时能使口腔组织粗糙收缩。

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。

另外，难溶解的蛋白质（例如某些干奶粉中存在的蛋白质）与唾液的蛋白质和粘多糖结合也产生涩味。

涩味常常与苦味混淆，这是因为许多酚或单宁都可以引起涩味和苦味感觉。

单宁（图9-5）具有适合于蛋白质疏水缔合的宽大截面，还含有许多可转变成醌结构的酚基，这些基团同样也能与蛋白质形成化学交联键，这样的交联键被认为是对涩味起作用的键。

涩味也是一种需宜的风味，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，使涩味去掉。

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，通常要没法降低多酚单宁的含量。

四、辣味

调味料和蔬菜中存在的某些化合物能引起特征的辛辣刺激感觉，这称之为辣味。

虽然这些感觉和一般的化学刺激或催泪作用引起的感觉难以分开，但是这些化合物确实具有味的感觉。

某些辣味成分（例如红辣椒、黑胡椒和生姜中存在的）是非挥发性的，它们能作用于口腔组织。

而某些香调味料和蔬菜所含的辣味成分中具有微弱的挥发性，产生辣味和香味，例如芥末、辣根、小萝卜、洋葱、水田芥菜和芳香调味料丁香等。

所有这些调味料和蔬菜在食品中能提供特征风味，并使口味增强。

在加工食品中添加少量这类物质，可以使人感到需宜的风味。

红辣椒（Capsicum）含有一类称为辣椒素的化合物（capsaicionids），该物质属于不同链长（C8,Cl1）的不饱和一元羧酸的香草酰胺。

辣椒素是这些辣味成分中的代表。

人工合成的几种含有饱和直链酸成分的辣椒素化合物可代替天然辣味提取物或辣椒油。

不同辣椒品种中的总辣椒素含量变化非常大，例如，红辣椒含0.06,，红辣椒粉含0.2,，印度的山拉姆（Sannam）辣椒含0.3,，非洲的乌干达Uganda中含0.85,。

而甜红辣椒中辣味化合物含量很低，主要用于着色和增加菜肴的风味。

红辣椒还含有挥发性芳香化合物，成为食品风味中的一部分。

黑胡椒和白胡椒是由pipernigrum浆果加工制得，所不同的是黑胡椒是由未成熟的青浆果制成，而白胡椒是由成熟的浆果制成。

胡椒的主要辣味成分是胡椒碱，一种酰胺。

分子中不饱和结构的反式构象是强辣味所必须的，在光照和贮藏时辣味会损失，这主要是由于这些双键异构化作用所造成的。

胡椒还含有挥发性化合物，其中1-甲酰胡椒碱和胡椒醛（3，4-亚甲二氧基苯甲醛）为含胡椒调味料或胡椒油的食品提供风味。

胡椒碱可以人工合成，并已用于食品中。

姜是一种多年生的块茎植物（ZingiberofficinaleRoscoe），含有辣味成分和某些挥发性芳香成分。

新鲜生姜的辣味是由一类叫做姜醇的苯烃基酮所产生的，（6）-姜醇是其中最有效的一种。

在干燥和贮存时，姜醇脱水形成一个和酮基共轭的外部双键，反应的结果是生成一种生姜酚的化合物，它比姜醇辣味更强。

（6）-姜醇加热到高温时会导致所连接的羟基裂解成为酮基，生成甲基酮（β-3-甲氧基-4-羟苯基丁酮）、姜油酮，从而显示出温和的辣味。

（6）-姜醇

五、清凉风味

当某些化学物质接触鼻腔或口腔组织刺激专门的味感受器时，会产生清凉感觉，效果很类似薄荷、留兰香卷（叶）薄荷和冬青油等薄荷风味。

虽然许多化合物都能引起这种感觉，但以天然形式（L异构体）存在的-（-）薄荷醇是最常用的，对此芳香成分总的感觉还是樟脑味。

樟脑除产生清凉感觉外，还具有一种由d-樟脑产生的特有樟脑气味。

与薄荷有关的化合物所产生的清凉作用和结晶多元醇甜味剂（例如木糖醇）所产生的凉味机理有稍许不同，后者一般认为是物质吸热溶解所产生。

第三节蔬菜，水果和调味料风味

一、葱属类中的含硫挥发物

葱属类植物以具有强扩散香气为特征。

主要种类有葱头、大蒜、韭葱、细香葱和青葱。

在这些植物组织受到破碎和酶作用时，它们才有强烈的特征香味，这说明风味前体可以转化为香味挥发物。

在葱头中，引起这种风味和香味化合物的前体是S-（1-丙烯基）-L-半胱氨酸亚砜，韭葱中也有这种前体存在。

用蒜氨酸酶可迅速水解前体，产生一种假的次磺酸中间体以及氨和丙酮酸盐（图9-6），次磺酸再重排即生成催泪物硫代丙醛-S-氧化物，呈现出洋葱风味。

酶水解前体化合物时生成的丙酮酸是一种性质稳定的产物，形成葱头加工产品的风味。

不稳定的次磺酸还可以重排和分解成大量的硫醇、二硫化物、三硫化物和噻吩等化合物。

这些化合物对熟葱头风味也起到有利作用。

大蒜的风味形成一般与葱头风味形成机理相同。

除前体S-（2-丙烯基）-L半胱氨酸亚砜外，二烯丙基硫代亚磺酸盐（蒜素）（图9-7）使鲜大蒜呈现特有风味，而不能形成葱头中具有催泪作用的S氧化物。

大蒜中的硫代亚磺酸盐风味化合物的分解和重排几乎与葱头中化合物的分解和重排（图9-6）相同，生成的甲基丙烯基和二烯丙基二硫化物，使蒜油和熟大蒜产生风味。

二、十字花科中的含硫挥发物

十字花科植物，例如甘蓝（Brassicaoleracea）、龙眼包心菜（BrassicaoleraceaL.）、芜菁（Brassicarapa），黑芥子（Brassicajuncea）、水田芥菜（Nastrurtiumofficinake）、小萝卜（Raphanussativus）和辣根（Armoracialapathifolia）中的活性辣味成分也是挥发性物质，具有特征风味。

辣味常常是刺激感觉，刺激鼻腔和催泪。

在这种食物组织破碎以及烹煮时作用更加明显。

这种食物组织的风味主要是硫葡糖苷酶作用于硫葡糖苷前体所产生的异硫氰酸酯所引起的（图9-8）。

十字花科植物中存在多种其他硫葡糖苷，都产生特征风味。

小萝卜中的轻度辣味是由香味化合物4-甲硫基-3-叔丁烯基异硫氰酸酯产生的。

除异硫氰酸酯外，硫葡糖苷还产生硫氰酸酯（R-S,C,N）和腈（图9-8），辣根、黑芥末、甘蓝和龙眼包心菜含有烯丙基异硫氰酸酯和烯丙基腈，各种物质浓度的高低随生长期、可食用的部位和加工条件不同而有所不同。

在温度比室温高很多时，加工（烹煮和脱水）往往会破坏异硫氰酸酯，提高腈含量并促进其他含硫化合物的降解和重排。

几种芳香异硫氰酸酯存在于十字花科植物中，例如，2-苯乙基异硫氰酸酯是水田芥菜中一种主要香味化合物。

这种化合物能使人产生一种兴奋的辣味感觉。

三、香菇类蘑菇中特有的硫化物

香菇（Letinusedodes）中已发现一种罕见的C-S裂解酶体系。

提供风味的香菇多糖酸（lentineacid）前体是一个结合成γ谷氨酰胺肽的S-取代L半胱氨酸亚砜。

在风味形成过程，首先是酶水解γ谷氨酰胺肽键释放出半胱氨酸亚砜前体（蘑菇糖酸），然后蘑菇糖酸受到S-烷基-L-半胱氨酸亚砜裂解酶作用，生成具有活性的风味化合物蘑菇香精（lenthionine）（图9-9），这些反应只有在植物组织破坏后才发生，而风味是在干燥和复水或新鲜组织短时间浸渍时出现的。

除蘑菇香精外，还生成聚噻嗯烷，但风味主要是由蘑菇香精产生的。

图9-9香菇型蘑菇中的蘑菇香精的形成

四、蔬菜中的甲氧基烷基吡嗪挥发物

许多新鲜蔬菜可以散发出青香—泥土香味，这种香味对识别它们是否新鲜有很大的作用。

甲氧基烷基吡嗪类，这类化合物使蔬菜散发出芬芳的香味，例如2-甲氧基-3-异丁基吡嗪，它可产生一种很强的甜柿子椒香味，其可感觉出的阈值水平是0.002ppb。

生土豆、青豌豆和豌豆荚的大部分香味是由2-甲氧基-3-异丙基吡嗪产生的，2-甲氧基-3-仲丁基吡嗪是红甜菜根的香味物质。

这些化合物是植物体内生物合成的，某些微生物菌株（如Pseudomonasperolens，Pseudomonastetrolens）也能合成这些特征性物质，图9-10表示酶作用形成甲氧基吡嗪的反应机理。

五、脂肪酸的酶作用产生的挥发物

1（植物中脂肪氧合酶产生的风味在植物组织中，由酶诱导的不饱和脂肪酸氧化和分解产生的特征香味，与某些水果的成熟和植物组织破坏有关。

这与脂类化合物自动氧化形成风味化合物不同。

由这种酶作用所产生的化合物可显示特殊风味（图9-11）。

脂肪酸专一性氢过氧化作用所产生的2-反-己烯醛和2-反-6-顺壬二烯醛受脂肪氧合酶的催化，而脂肪酸分子裂解还生成含氧酸，含氧酸不会影响风味。

由于发生连续反应，所以香味随时间而变化。

例如，脂肪氧合酶所产生的醛和酮转换成相应的醇时（图9-12），通常比母体羰基化合物有更高的感觉阈值，而且香味更浓。

通常C6化合物产生像刚割的青草植物一样的香味，C9化合物类似黄瓜和西瓜香味，C8化合物类似蘑菇或紫罗兰或志鹳草叶的气味。

这种C6和C9化合物是伯醇和醛，C8化合物为仲醇和酮。

图9-11亚麻酸在脂肪氧合酶作用下形成醛的反应（A）:

新鲜西红柿中的主要形式（B）:

黄瓜中的主要形式

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