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第九节食品风味

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第九节 食品 风味
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第九章 食品风味化学 Flavor Chemistry 贺州学院化学与生物工程系 谢冬娣 • 第一节 食品中的呈味物质 • 第二节 食品中的风味成分 • 第三节 风味化合物的形成途径 • 第四节 食品风味的化学研究进展 1 §教学要求:了解食品中呈味影响因素。了解动、植 物性食品的香气及呈香机理。掌握呈味物质的呈味机 理。掌握食品香气的形成途径及其在食品加工中的应 用。 §重点:呈味物质的呈味机理。食品中香气形成的几 种常见的途径。 §难点:气味的形成机理;风味物的呈味、呈香机理 。 2 F 概述 一、食品风味的含义 风味(flavor)是指人以口腔为主的感觉器官对食品产生的综合 生理效应。(嗅觉,味觉,痛觉及触觉) 风味包括滋味和气味 二、风味物质一般具有下列特点 (1) 成分多,含量甚微; (2) 大多是非营养物质; (3) 味感性能与分子结构有特异性关系; (4) 多为对热不稳定的物质。 3 一、食品的味(原味) 酸、甜、苦、咸 。 F第一节 食品中的呈味物质 1 . 味觉感受器 味蕾:由味细胞聚集成。分布在舌头表面、上腭和喉 咙周围。 味觉感受器分布在味细胞的细胞膜上。 自由神经末梢:是识别不同化学物质的微接受器。分 布在整个口腔。 味是人对食物在口腔味觉感受器的刺激产生的感觉。 4 5 2 . 味觉敏感性 味觉敏感部位 : 阈值:能感受到某种物质的最低浓度。 绝对阈值 差别阈值 最终阈值 几种呈味物质的阈值 呈味物 味感 阈值(%) 常温 0℃ 盐酸奎宁 苦 0.0001 0.0003 食 盐 咸 0.05 0.25 柠檬酸 酸 0.0025 0.003 蔗 糖 甜 0.1 0.4 6 3.味的分类 味的国别分类: 日本----甜、酸、苦、咸、辣 欧美----甜、酸、苦、咸、辣、金属味 印度----甜、酸、苦、咸、辣、淡、涩、不正常 中国----甜、酸、苦、咸、辣、涩、鲜 基本味:甜、酸、苦、咸 由味觉感受器感受 7 (1)温度的影响:在10~40℃之间较敏感,在30℃时最敏感。 温度对味觉的影响 呈味物 味感 阈值(%) 25 ℃ 0℃ 盐酸奎宁 苦 0.0001 0.0003 食 盐 咸 0.05 0.25 柠檬酸 酸 0.0025 0.003 蔗 糖 甜 0.1 0.4 3. 味的影响因素 8 (2)溶解性的影响: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) 呈味物质之间的影响 味的相乘作用 味的消杀作用 味的对比作用 味的变调作用 味的适应现象 适当调和两种呈味物质时,其中一种味感更突出。 两味相影响发生味感改变,特别是 先感受的味对后感受的味产生质的影响。 一种味感的存在引起另一种味感的减弱。 两味共存,使味感增强。 一种味感在持续刺激下会变得迟钝。 9 §年龄 §粘度 §颗粒度 §质构 §颜色 §嗜好与风俗 §习惯 10 非洲有一种深红色的神秘非洲有一种深红色的神秘 果,它含有一种变味蛋白酶果,它含有一种变味蛋白酶( ( 又称神秘果素又称神秘果素) ),吃了后会使,吃了后会使 酸的东西产生甜的感觉,在酸的东西产生甜的感觉,在 食品工业上,常用神秘果作食品工业上,常用神秘果作 调味剂。调味剂。 §使用一些味感增强、抑制及改变的物质,可能会为食 品调味开辟一条全新的途径。 11 还有一种匙羹藤(属于 萝摩科攀援植物,我国名 为“武靴藤“),其叶对苦 味及甜味有抑制作用,吃 了它后再去吃甜菜或苦的 物质,便不知其味。 12 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 0.27 0.5 0.5~0.7 0.6 0.7 0.8 1 1.1~1.5 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 50 100~200 500~700 1000~1500 1. 相对甜度:以蔗糖甜度作为标准 部分甜味剂的相对甜度 二、甜味 甜度:果糖>蔗糖>葡萄糖>麦芽糖>半乳糖 甜度标准:以10%或5%的蔗糖水溶液在20℃时的甜度为1.0 13 席伦伯格(Shallenberger)的AH/B理论。 该理论认为,甜味物质分子中有一电负性的原子A并与 氢生成AH基团;同时在AH基团0.3nm左右处有另一个电 负性原子B。在人的甜味受体上也有相应的AH和B基团, 若两者空间形成氢键,便产生甜味。 2. 呈甜机理 14 氯仿 邻—磺酰苯亚胺 (糖精) 葡萄糖 质子受体基B : O N S Cl 质子给体AH: -OH -NH -NH2 15 该理论的 局限性 不能解释强甜味物质有AH/B结 构的糖和D-氨基酸甜度相差很大 不能解释D型与L型氨基酸味感不同, D-缬氨酸呈甜味,L-缬氨酸呈苦味 未考虑甜味分子在空间的 卷曲和折叠效应 16 ß-D-呋喃果糖呈甜味示意图 ß-D-呋喃果糖甜味单元中AH/B和受体之间的关系 §科尔(Kier)补充和发 展。 认为在强甜味 化合物除存在AH/B结 构外,分子具有一个亲 脂区域γ, γ区域是亚 甲基、甲基、苯基等, γ区域与AH/B两基团在 空间位置由一定要求, 它的存在可增强甜味剂 的甜度。 17 AH/B理论认为苦味来自呈味分子的疏水基。 三、 苦味 1. 呈苦机理 质子给体AH: -OH -NH -CHOOCH3 -C(OH)COCH3 质子受体B: -CHO -COOH -COOCH3 AH和B之间距离为0.15nm 受体部位的AH/B结构单位取向决定了分子的甜味和 苦味。 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。 18 2. 食物中的天然苦味化合物 1) 生物碱类:奎宁、番木碱、咖啡碱、可可碱、茶碱等 R1=R2=R3=CH3 咖啡碱 R1=H R2=R3=CH3 可可碱 R1=R2= CH3 R3= H 茶碱 嘌呤类衍生物是食品中重要的生物碱类苦味物质。 咖啡碱存在于茶叶、咖啡和可可中;可可碱存在于可可 和茶叶中。都有兴奋中枢神经的作用。 19 咖啡咖啡 可可可可 20 2)糖苷类:柚皮苷、新橙皮苷等 对于糖苷类脱苦的方法:树脂吸附,-环糊精包埋,酶 制剂酶解糖苷(如下式)等。 柚皮苷酶水解柚皮苷脱苦部位 柚皮苷的苦 味与1,2糖苷键 有关。 21 3)萜类---- 啤酒中的苦味物质 常见的葎草酮酮和蛇麻酮酮都是啤酒花的苦味成分。 一般含有内酯、内缩醛等能形成螯合物的结构具有 苦味。葎草酮、蛇麻酮、胆酸、柠檬苦素、南瓜苦素等 葎草酮 异葎草酮 22 R1=R2=OH R3=H 鹅胆酸 R1=R3=OH R2=H 脱氧胆酸 R1=R2=R3= OH 胆酸 胆汁是动物肝脏分泌并储存在胆囊中的一种液体,味极 苦,胆汁中苦味的主要成分是胆酸、鹅胆酸和脱氧胆酸。 在畜、禽、水产品加工中稍不注意,破损胆囊,即可导致 无法洗净的苦味。 4)胆汁---- 胆酸、鹅胆酸和脱氧胆酸 23 四、酸味 1 . 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 ,阴离子是助味剂。酸味的强度与pH不呈正相关关系。 2)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。 24 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) 5、酒石酸 6、苹果酸 7、磷酸 2. 主要酸味剂 25 阳离子产生咸味 阴离子抑制咸味 五、咸味 咸 味 1 . 呈味机理 ----中性盐离解的阴阳离子共 同作用的结果 26 •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。 1)阳离子产生咸味 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,并能产生副味。 •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。 27 1.食盐: 阈值0.2% 2. KCl: 3. 苹果酸钠: 2. 主要咸味料 无机盐类的咸味或苦味与阴离子、阳离子的离子直径 之和有关。 离子直径小于6.5Å的盐显示纯咸味 如:LiCl=4.98Å,NaCl=5.56Å,KCl=6.28Å 随着离子直径的增大盐的苦味逐渐增强 如:CsCl=6.96Å,CsI=7.74Å,MgCl2=8.60Å 28 六、鲜味 1) 味精 (谷氨酸钠MSG) :L - 型谷氨酸钠是肉类鲜味的 主要成分。其鲜味与其离解度有关。 2) 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,呈鲜成分是5’-核糖核苷酸。 3) 琥珀酸钠 贝类中含量较高。 1. 鲜味剂 鲜味是一种复杂的综合味感。 鲜味化合物含量大于阈值时鲜味增加;小于阈值 时,增强风味。 主要分为:氨基酸类、核苷酸类、有机酸类 29 2. 鲜味剂的增效作用 MSG、5’-IMP、5’-GIP、琥珀酸钠的阈值分别: 140mg/kg 120mg/kg 35mg/kg 150mg/kg MSG、5’-IMP、5’-GIP、琥珀酸钠合用可明显提高的鲜味 。 如:1%IMP+1%GMP+98%MSG的鲜味是MSG的四倍 30 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,又称辛辣感。是舌、鼻腔粘膜受刺激产生。 七、 辣味 1. 辣味的呈味机理 辣味物质 亲水基团-----定味作用 疏水基团-----助味作用 辣味料的辣度排序:热辣 辛辣 辣椒、胡椒、花椒、姜、葱、蒜、芥末 31 2. 辣味的类型 对味觉和嗅觉器官有双重刺激,还有催泪作用。 如:芥末、萝卜、辣根的辣味物质是芥子油,是异硫氰酸酯类 葱、蒜、韭、洋葱的辣味物质是二硫化合物类 1)热辣味 2)辛辣味 3)刺激性辣味 伴有较强烈的挥发性芳香辣味。 如:鲜姜辣味物质以姜醇为主,丁香与肉豆蔻的辣味物质是 丁香酚和异丁香酚。 口腔中产生灼烧的无芳香感觉,常温下不刺鼻,高温 下能刺激咽喉粘膜。如:红辣椒主要呈辣成分有辣椒素、 二氢辣椒素。胡椒中的胡椒碱。花椒中的花椒素。 32 涩味通常是由于像单宁等多酚类化合物与口腔粘膜 上或唾液中的蛋白质缔合而产生沉淀或聚合物而引起 的感受(收敛及干燥),因此又称涩感。 八、涩味 1. 涩味的形成 2. 涩味成分 主要涩味物质是多酚类的化合物,其次是明矾,还有 醛类、有机酸也具有涩味。 33 34 主要是以亚油酸和亚麻酸为前体物经生物合成途径 产生的(有酶催化)。 水果中的香气成分主要为C6~C9的醛类和醇类,此 外还有酯类、萜类、酮类,挥发酸等。 F 第二节 食品中的风味成分 1. 水果的香气成分 一、植物性食品的香气成分 35 ①桃的香气成分主要有各种酯类; ②红苹果则以正丙~己醇和酯为其主要的香气成分; ③柑橘以萜类为主要风味物; ④菠萝中酯类是特征风味物; ⑤甜瓜的香气成分中含量最高的是壬二烯醛。 ☺一些水果的主要香气成分 36 蔬菜中风味物质的形成途径主要是生物合成。 2. 蔬菜中的香气成分 1)新鲜蔬菜的清香 许多新鲜蔬菜可以散发出清香—泥土香味,这主要由甲 氧基烷基吡嗪类作用的结果。 茄科葫芦科的蔬菜其特征气味物有C6或C9的不饱和醇、 醛及吡嗪类化合物。 如:黄瓜、青椒、番茄等 37 2)百合科蔬菜 具有刺鼻的芳香气味, 风味成分主要是含硫化合物(硫醚、硫醇)。 如:大蒜、洋葱、葱、韭菜等。在组织受到破碎和酶 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。 3)十字花科蔬菜 具有辛辣芳香气味,有刺激性 最重要的气味物也是含硫化合物(硫醇、硫醚、异硫氰 酸酯)。 如:卷心菜、萝卜、花椰菜、芥菜、辣根等 。 38 5)其 它 蘑菇主香成分有:肉桂酸甲酯,1-辛烯-3-醇,香菇精。 海藻香气的主体成分是甲硫醚,还有一定量的萜类化合 物,其腥气来自于三甲胺。 烤紫菜的香气的产生有麦拉德反应参与。 4)伞形花科蔬菜 具有微刺鼻的芳香, 头香物有萜烯类化合物。 如:胡萝卜、芹菜、香菜等。 39 3. 茶叶中的香气成分 不同的茶叶特征香气化合物与茶树品种、生长条件、 季节、成熟度、 加工等有关。 (1)绿茶 (2)红茶-发酵茶 茶香形成机理 鲜叶→杀青→揉捻→ 干燥→成品茶 醇类多、酸类及酯类较少,具清草香 鲜叶→ 萎凋→揉捻→发酵→ 干燥→成品茶 醇类少、酸类及酯类较多,具花香、果香 热作用下的挥发、异构、糖氨反应等 酶作用下的水解、氧化等 40 新鲜的畜肉带有腥膻气味,风味物质主要硫化氢、 硫醇、醛类、甲醇和氨等。 熟肉香气的生成途径主要是加热分解。 肉香形成的前体物有氨基酸、多肽、核酸、糖类、脂 质、维生素等。 二、动物性食品的香气成分 1. 畜禽肉类的风味物质 41 ☺加热生成肉香成分的主要三种途径 : (1)脂质的热氧化水解、硫胺素热解。 (2)美拉德反应、Strecker降解、糖的热解。 (3) 不同风味化合物的进一步反应或相互反应。 根据这些研究成果,可配制各种肉类食用香精。 肉香中的主要化合物有内酯类,呋喃衍生物,吡嗪衍生 物及含硫化合物等。 42 鸡肉香主要是由羰基化合物和硫化物构成。 若除去2-反-4-顺-癸二烯醛,鸡肉的独特香气就失去了。 牛、羊肉的膻气源于脂质中特有的脂肪酸。 如:羊肉中 含有4-甲基辛酸和4-甲基壬酸。 ☺不同动物各有肉味 特征成份 煮肉 异硫化物、呋喃类化合物、苯环型化合物 烤肉 吡嗪类化合物 熏肉 酚类、甲(乙)醛、丙酮、醇等 ☺不同加热肉香成分 43 新鲜鱼的淡淡的清鲜气味是脂肪氧化酶作用于多不饱和脂 肪酸生成挥发性羰基化合物所致。 熟鱼肉中的香味成分是由高度不饱和脂肪酸转化产生的。 1)新鲜鱼的挥发性物质 2. 水产品的风味物质 淡水鱼土腥味是浮游生物分泌物引起。 随鲜度下降发出的腥味,主体成分是哌啶, 存在于鱼腮部和血液中的血腥味的主体成分 是 -氨基戊酸。 44 主要是微生物和酶的作用:鱼、贝类死后其体内的赖氨酸逐 步酶促分解。鲜鱼肉内中约2%的尿素,在一定条件下可分解 生成NH3。鱼体表面粘液中的蛋白质,氨基酸等被细菌分解。 鱼油氧化分解生成的甲酸、丙酸、丙烯酸、丁酸、戊酸等。 新鲜海鱼中微生物 产生的主要挥发物 2)鲜度降低时的挥发性物质 -----鱼中令人不愉快的气味形成途径: 三甲胺----未冷冻鱼的腐败指标 45 直接由生物体合成香气成分,主要是多不饱和脂肪酸 经脂肪氧合酶酶促生成的挥发性物质。 亚油酸和亚麻酸的酶解产物多为C6和C9的醇、醛类以 及由C6、C9脂肪酸所生成的酯。 F 第三节 风味化合物的形成途径 一、酶促反应 1. 脂肪氧化酶途径 46 O2 脂氧合酶 裂解酶 + 亚油酸酶解生成香气示意图 47 亚麻酸在脂肪 氧合酶作用下 形成醛 48 2. 支链氨基酸的降解 香蕉和苹果的成熟风味大多是由氨基酸挥发物引起的,这种风味形 成过程的最初反应称为酶催化斯特雷克(Strecker)降解反应。这是因为 出现的氨基酸转移和脱羰基作用与非酶褐变时发生的反应相似,所以称 为酶促Strecker降解反应。 后熟 果实 中酶 转化 亮氨 酸成 为香 味化 合物 49 3.莽草酸合成途径 莽草酸途径的 前体物产生的 某些重要风味 化合物 50 4. 萜类化合物的合成 萜烯 通过 异戊 二烯 途径 合成 萜烯类化合物是柑橘类水果重要芳香物质。 51 萜类特征风味成分简介: 柠檬醛(柠檬 ) 苎烯(酸橙 ) 诺卡酮(葡萄柚) ß-二甲基亚甲基十 二碳三烯醛(橙) 4(S)-(+)香芹酮(芷茴香) 4(R)-(-)香芹酮(留兰香 ) 52 5. 乳酸-乙醇发酵中的风味 乳酸菌 异质发 酵产生 的主要 挥发物 微生物产生的酶使原料成分生成小分子,这些分子经过不同时期的化学反 应生成许多风味物质。发酵乳制品和酒精饮料的风味即是乳酸菌发酵产生。 乙醛是酸奶的特征效应化合物; 丁二酮也是其特征风味成分,乳酸有特殊气 味及酸味。 啤酒风味物:醇、酯、醛、酮、硫化物等 53 二、非酶促反应 1. 美拉德反应 在加工食品过程中,还原糖和氨基化合物的作用会导致褐变色素生 成的同时,褐变反应还可产生一些挥发性物质。这这些化合物只有较较少 的物质质就具有特征效应风应风 味,它们们一般呈现坚现坚 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 54 在烹调的牛肉中由半胱氨酸和糖—氨基产生褐变反应生成的噻唑啉 煮牛肉风味 55 2. 热降解反应 1)糖、蛋白质、脂肪的热降解 单糖、双糖热分解生成呋喃类化合物;多糖在 高温直接分解生成呋喃和糖醛、麦芽粉、等。 蛋白质、氨基酸热裂解生成硫化氢、氨、吡啶、 噻吩等含硫化合物,有强烈气味。 脂肪的热氧化产生刺激性气味。 56 2)维生素的降解 类胡萝卜素氧化裂解形成茶叶风味的某些重要化合物 VB1在加热时生成含硫化合物、呋喃、噻吩,有肉香味 。 VC不稳定,氧化分解生成糖醛等低分子醛。 57 脂肪的非酶促氧化生成过氧化物分解产生醛、 酮,使食品发出哈败味。 3. 脂肪的氧化 58 一、风味成分获得手段 §传统方法: §1.从含香的动植物体中通过萃取、蒸馏。 §2.从无味的前体物质经类似烹调的方式加工获得 。 §现代手段: §1.通过分子蒸馏、超临界萃取、超滤等。 §2.利用酶催化生物工程技术、生物转化技术等生 产风味物质 。 §最终目的: §实现风味产品的人工控制生产 。 第四节 食品风味的化学研究进展 59 二、风味成分的应用 §随着人们对风味成分认识的不断深入,其不再仅仅是 给人以感官的刺激,还有许多其他的功能不断被发现。 §1.肉桂的气味能够松解肌肉,除掉抑郁症,帮助风湿 病。熏衣草的香气使人平静,镇静,轻松,并能降低血 压。 §2.研究表明把辣椒油混合在用于涂抹船体表面的油漆 中,能有效的防止甲壳类等软体动物的粘附,此前使用 的渔船防粘剂主要为三丁基锡等有机锡类化合物,这些 有机锡属于环境污染物,利用辣椒油代替有机锡既经济 又保护了环境。 60 三、现代食品风味化学的瓶颈 §1.现有的分析仪器很难对风味物质的呈味类型和呈味强度进 行准确的分析。 §2.食品中的风味成分数量繁多,类群复杂,许多含量较低的 风味成分分散在大量的对风味并不重要的介质中。 §3.对同一种风味成分来说,在不同的浓度或不同的介质中, 可能呈现不同的风味特征。 61 现代食品风味化学的前景 §1.进一步研究食物的风味成分和风味成分的形成机理 。 §2.将风味化学和人体生理学两个领域结合起来,进一 步研究物质的呈香机理和呈味机制。余德寿等人对麻油 的呈香成分采取了感观评价与仪器测定相结合的方法, 将两种方法的数值用三元回归方程计算,得出一个较能 说明麻油香味浓淡的分值。 §3.研究烹调过程与风味形成的关系 62 本章小结 63 本章结束 64 作 业 §简述甜味物质的呈甜机理。 §简述动物肉加热时肉香形成途径。 §酶促反应形成风味化合物的途径。 §名词解释:风味、阈值、相对甜度、味的消杀作用、涩味 65
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