食品风味物质

第8章风味物质8.1概述8.1.1风味的概念通常指的风味(Flavour)就是食品风味，食品风味的基本概念是：摄入口腔的食品，刺激人的各种感觉受体，使人产生的短时的，综合的生理感觉。这类感觉主要包括味觉、嗅觉、触觉、视觉等（见表1）。由于食品风味是一种主观感觉，所以对风味的理解和评价往往会带有强烈的个人、地区或民族的特殊倾向性和习惯性。表1食品的感官反应分类感官反应分类味觉：甜、苦、酸、咸、辣、鲜、涩···化学感觉嗅觉：香、臭、···触觉：硬、粘、热、凉、物理感觉运动感觉：滑、干、视觉：色、形状、心理感觉听觉：声音实际上，食品所产生的风味是建立在复杂的物质基础之上的，就风味一词而言，“风”指的是飘逸的，挥发性物质，一般引起嗅觉反应；“味”指的是水溶性或油溶性物质，在口腔引起味觉的反应。因此狭义上讲，食品风味就是食品中的风味物质刺激人的嗅觉和味觉器官产生的短时的，综合的生理感觉。嗅觉（smell）俗称气味，是各种挥发成份对鼻腔神经细胞产生的刺激作用，通常有香、腥、臭之分，嗅感千差万别，其中香就又可描述为果香、花香、焦香、树脂香、药香、肉香等若干种。味觉（taste）俗称滋味，是食物在人的口腔内对味觉器官产生的刺激作用，味的分类相对简单，有酸、甜、苦、咸是四种基本味，另外还有涩、辛辣、热和清凉味等。8.1.2风味物质的特点风味物质是指能够改善口感，赋予食品特征风味的化合物，它们具有以下特点：（1）食品风味物质是由多种不同类别的化合物组成，通常根据味感与嗅感特点分类，如酸味物质、香味物质。但是同类风味物质不一定有相同的结构特点，酸味物质具有相同的结构特点，但香味物质结构差异很大。（2）除开少数几种味感物质作用浓度较高以外，大多数风味物质作用浓度都很低。很多嗅感物质的作用浓度在ppm、ppb、ppt(10-6、10-9、10-12)数量级。虽然浓度很小，但对人的食欲产生极大作用。（3）很多能产生嗅觉的物质易挥发、易热解、易与其它物质发生作用，因而在食品加工中，哪怕是工艺过程很微小的差别，将导致食品风味很大的变化。食品贮藏期的长短对食品风味也有极显著的影响。（4）食品的风味是由多种风味物质组合而成，如目前已分离鉴定茶叶中的香气成份达500多种；咖啡中的风味物质有600多种；白酒中的风味物质也有300多种。一般食品中风味物质越多，食品的风味越好。（5）呈味物质之间的相互作用对食品风味产生不同的影响。①对比现象两种或两种以上的呈味物质适当调配，使其中一种呈味物质的味觉变得更协调可口，称为对比现象。如10%的蔗糖水溶液中加入1.5%的食盐，使蔗糖的甜味更甜爽；味精中加入少量的食盐，使鲜味更饱满。②相乘现象两种具有相同味感的物质共同作用，其味感强度几倍于两者分别使用时的味感强度，叫相乘作用，也称协同作用。如味精与5＇－肌苷酸（5＇－ＩＭＰ）共同使用，能相互增强鲜味；甘草苷本身的甜度为蔗糖的５０倍，但与蔗糖共同使用时，其甜度为蔗糖的100倍。③消杀现象一种呈味物质能抑制或减弱另一种物质的味感叫消杀现象。例如：砂糖、柠檬酸、食盐、和奎宁之间，若将任何两种物质以适当比例混合时，都会使其中的一种味感比单独存在时减弱，如在１～２％的食盐水溶液中，添加７～１０％的蔗糖溶液，则咸味的强度会减弱，甚至消失。④变调现象如刚吃过中药，接着喝白开水，感到水有些甜味，这就称为变调现象。先吃甜食，接着饮酒，感到酒似乎有点苦味，所以，宴席在安排菜肴的顺序上，总是先清淡，再味道稍重，最后安排甜食。这样可使人能充分感受美味佳肴的味道。8.1.3研究食品风味的重要性人对某种食品风味的可接受性是一种生理适应性的表现，只要是长期适应了的风味，不管是苦、是甜、是辣人们都能接受，如很多人喜欢苦瓜的苦味和啤酒的苦味。食品的风味与人的习惯口味相一致，就可使人感到舒服和愉悦，相反，不习惯的风味会使人产生厌恶和拒绝情绪。食品的风味决定了人们对食品的可接受性。一项调查指出：要消费者对食品的价格、品牌、便利性、营养、包装、风味等几方面确定首选项时，80%以上的消费者注重食品的风味。因此，研究物质的呈味特点，掌握人对食品风味的需求，是食品风味研究的重点。8.2味觉和味感物质8.2.1味觉生理味觉的形成一般认为是呈味物质作用于舌面上的味蕾（tastebud）而产生的。味蕾是由30-100个变长的舌表皮细胞的组成，味蕾大致深度为50-60μm，宽30-70μm，嵌入舌面的乳突中，顶部有味觉孔，敏感细胞连接着神经末梢，呈味物质刺激敏感细胞，产生兴奋作用，由味觉神经传入神经中枢，进入大脑皮质，产生味觉。味觉一般在1.5—4.0ms内完成。人的舌部有味蕾2000-3000个。人的味蕾结构如图8-1。图8-1味蕾的解剖图由于舌部的不同部位味蕾结构有差异，因此，不同部位对不同的味感物质灵敏度不同，舌尖和边缘对咸味较为敏感，而靠腮两边对酸敏感，舌根部则对苦味最敏感。通常把人能感受到某种物质的最低浓度称为阈值。表8-2列出几种基本味感物质的阈值。物质的阈值越小，表示其敏感性越强。除上述情况外，人的味觉还有很多影响因素。俗话讲：“饥不择食”，当你处于饥饿状态时，吃啥都感到格外香；当情绪欠佳时，总感到没有味道，这是心理因素在起作用。经常吃鸡鸭鱼肉，即使山珍海味，美味佳肴也不感觉新鲜，这是味觉疲劳现象。表8-2几种基本味感物质的阈值物质食盐砂糖柠檬酸奎宁味道咸甜酸苦阈值（%）0.080.50.00120.000058.2.2甜味和甜味物质甜味（sweet）是人们最喜欢的基本味感，常作为饮料、糕点、饼干等焙烤食品的原料，用于改进食品的可口性。8.2.2.1甜味理论早期人类对甜味的认识有很大的局限性，认为糖分子中含有多个羟基则可产生甜味，但有很多的物质中并不含羟基，也具有甜味。如：糖精、某些氨基酸、甚至氯仿分子也具有甜味。1967年，沙伦伯格（Shallenberger）提出的甜味学说被广泛接受。该学说认为：甜味物质的分子中都含有一个电负性的Ａ原子（可能是Ｏ、Ｎ原子），与氢原子以共价键形成AH基团（如；－ＯＨ、＝ＮＨ、－NH2），在距氢0.250.4nm的范围内，必须有另外一个电负性原子B（也可以是O、N原子），在甜味受体上也有AH和B基团，两者之间通过一双氢键偶合，产生甜味感觉。甜味的强弱与这种氢键的强度有关，见图8-2a。沙伦伯格的理论应用于分析氨基酸、氯仿、单糖等物质上，能说明该类物质具有甜味的道理（图8-2b）。a甜味AH/B模型b几种甜味物质的AH/B位点图8-2Shallenberger甜味学说Shallenberger理论不能解释具有相同AH－B结构的糖或D－氨基酸为什么它们的甜度相差数千倍。后来克伊尔（Kier）又对Shallenberger理论进行了补充。他认为在距A基团0.35nm和B基团0.55nm处，若有疏水基团γ存在，能增强甜度。因为此疏水基易与甜味感受器的疏水部位结合，加强了甜味物质与感受器的结合。甜味理论为寻找新的甜味物质提供了方向和依据。8.2.2.2影响甜味剂甜度的因素甜味的强弱称作甜度（sweetness）。甜度只能靠人的感官品尝进行评定，一般是以蔗糖溶液作为甜度的参比标准，将一定浓度的蔗糖溶液的甜度定为1（或100），其它甜味物质的甜度与它比较，根据浓度关系来确定甜度，这样得到的甜度称为相对甜度（relativesweetnessRS）。评定甜度的方法有极限法和相对法。前者是品尝出各种物质的阈值浓度，与蔗糖的阈值浓度相比较，得出相对甜度；后者是选择蔗糖的适当浓度（10%），品尝出其它甜味剂在该相同的甜味下的浓度，根据浓渡大小求出相对甜度。常见的甜味物质的相对甜度见本书第2章和第11章。(1)糖的结构对甜度的影响①聚合度的影响。单糖和低聚糖都具有甜味，其甜度顺序是：葡萄糖＞麦芽糖＞麦芽三糖，而淀粉和纤维素虽然基本构成单位都是葡萄糖，但无甜味。②糖异构体的影响。异构体之间的甜度不同，如α-Ｄ-葡萄糖＞β-Ｄ-葡萄糖。③糖环大小的影响。如结晶的-Ｄ-吡喃果糖（五元环）的甜度是蔗糖的２倍，溶于水后，向-Ｄ-呋喃（六元环）果糖转化，甜度降低。④糖苷键的影响。如麦芽糖是由两个葡萄糖通过-1，4糖苷键形成的，有甜味；同样由两个葡萄糖组成而以-1，6糖苷键形成的龙胆二糖，不但无甜味，而且还有苦味。（2）结晶颗粒对甜度的影响商品蔗糖结晶颗粒大小不同，可分成细砂糖、粗砂糖，还有绵白糖。一般认为绵白糖的甜度比白砂糖甜，细砂糖又比粗砂糖甜，实际上这些糖的化学组成相同。产生甜度的差异是结晶颗粒大小对溶解速度的影响造成的。糖与唾液接触，晶体越小，表面积越大，与舌的接触面积越大，溶解速度越快，能很快达到甜度高峰。（3）温度对甜度的影响在较低的温度范围内，温度对大多数糖的甜度影响不大，尤其对蔗糖和葡萄糖影响很小；但果糖的甜度随温度的变化较大，当温度低于40℃时，果糖的甜度较蔗糖大，而在温度大于50℃时，其甜度反比蔗糖小。这主要是由于高甜味的果糖分子向低甜味异构体转化的结果。甜度受温度变化而变化，一般温度越高，甜度越低。（4）浓度的影响糖类的甜度一般随着糖浓度的增加，各种糖的甜度都增加。在相等的甜度下，几种糖的浓度从小到大的顺序是：果糖、蔗糖、葡萄糖、乳糖、麦芽糖。各种糖类混合使用时，表现有相乘现象。若将26.7%的蔗糖溶液和13.3%的42DE淀粉糖浆组成的混合糖溶液，尽管糖浆的甜度远低于相同浓度的蔗糖溶液，但混合糖溶液的甜度与40%的蔗糖溶液相当。8.2.2.3甜味物质甜味物质的种类很多，按来源分成天然和人工合成的。按种类可分成糖类甜味剂、非糖天然甜味剂、天然衍生物甜味剂、人工合成甜味剂。（1）糖类甜味剂糖类甜味剂包括糖、糖浆、糖醇。该类物质是否甜，取决于分子中碳数与羟基数之比，碳数比羟基数小于2时为甜味，2-7时产生苦味或甜而苦，大于7时则味淡。常见的糖类甜味剂见第2章和第11章。（2）非糖天然甜味剂这是一类天然的、化学结构差别很大的甜味的物质。主要有甘草苷（glycyrrhizin,相对甜度100-300，图8-3）、甜叶菊苷（stevioside,相对甜度200-300，图8-3）、苷茶素（相对甜度400）。以上几种甜味剂中甜叶菊苷的甜味最接近蔗糖。图8-3甘草苷与甜叶菊苷（3）天然衍生物甜味剂该类甜味剂是指本来不甜的天然物质，通过改性加工而成的安全甜味剂。主要有：氨基酸衍生物（6-甲基-D-色氨酸，相对甜度1000），二肽衍生物（aspartame,阿斯巴甜，相对甜度20-50）、二氢查尔酮衍生物(dihydrochalcone)等，二氢查耳酮衍生物（图8-4）是柚苷、橙皮苷等黄酮类物质在碱性条件下还原生成的开环化合物。这类化合物有很强的甜味，其甜味可参阅表8-3。图8-4二氢查耳酮衍生物表8-3具有甜味的二氢查耳酮衍生物的结构和甜度二氢查耳酮衍生物RXYZ甜度柚皮苷新橙皮糖HHOH100新橙皮苷新橙皮糖HOHOCH31000高新橙皮苷新橙皮糖HOHOC2H510004-O-正丙基新圣草柠檬苷新橙皮糖HOHOC2H52000洋李苷葡萄糖HOHOH408.2.3酸味和酸味物质酸味(sour)物质是食品和饮料中的重要成份或调味料。酸味能促进消化，防止腐败，增加食欲、改良风味。酸味是由质子（H+）与存在于味蕾中的磷脂相互作用而产生的味感。因此，凡是在溶液中能离解出氢离子的化合物都具有酸味。在相同的pH值下，有机酸的酸味一般大于无机酸。这是因为有机酸的酸根、负离子在磷脂受体表面的吸附性较强，从而减少受体表面的正电荷，降低其对质子的排斥能力，有利于质子（H+）与磷脂作用，所以有机酸的酸味强于无机酸，有机酸的酸味阈值约在pH3.7~4.9，而无机酸的阈值约在pH3.5~4.0。一般有机酸种类不同，其酸味特性一般也不同，6碳酸风味较好，4碳酸味道不好，3碳、2碳酸有刺激性。酸味的品质和强度除决定酸味物质的组成、pH值外，还与酸的缓冲作用和共存物的浓度、性质有关，甜味物质、味精对酸味有影响。酸味强度一般以结晶柠檬酸（一个结晶水）为基准定为100，其它如无水柠檬酸为110，苹果酸为125，酒石酸为13