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
味觉:甜、苦、酸、咸、辣、鲜、涩··· 嗅觉:香、臭、···
触觉:硬、粘、热、凉、 运动感觉:滑、干、
视觉:色、形状、 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。
分类 化学感觉
物理感觉
心理感觉
(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(taste bud)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 味道 阈值(%) 食盐 咸 0.08 砂糖 甜 0.5
8.2.2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0.250.4nm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8-2 a。沙伦伯格的理
柠檬酸 酸 0.0012 奎宁 苦 0.00005 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8-2 Shallenberger 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(relative
sweetness RS)。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 柚皮苷 新橙皮苷 高新橙皮苷 4-O-正丙基新圣草柠檬苷 洋李苷
8.2.3酸味和酸味物质
R 新橙皮糖 新橙皮糖 新橙皮糖 新橙皮糖 葡萄糖 X H H H H H Y H OH OH OH OH Z OH OCH3 OC2H5 OC2H5 OH 甜度 100 1000 1000 2000 40 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,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130,乳酸(50%)60,富马酸165。酸味强度与它们的阈值大小不相关(表8-4)。
表8-4 一些有机酸的阈值 (%)
柠檬酸 0.0019
8.2.4苦味和苦味物质
食品中有不少苦味(bitter)物质,单纯的苦味人们是不喜欢的,但当它与甜、酸或其它味感物质调配适当时,能起到丰富或改进食品风味的特殊作用。如苦瓜、白果、莲子的苦味被人们视为美味,啤酒、咖啡、茶叶的苦味也广泛受到人们的欢迎。当消化道活动发生障碍时,味觉的感受能力会减退,需要对味觉受体进行强烈刺激,用苦味能起到提高和恢复味觉正常功能的作用,可见苦味物质对人的消化和味觉的正常活动是重要的。俗话讲“良药苦口”,说明苦味物质对治疗疾病方面有着重要作用。应强调的是很多有苦味的物质毒性强,主要为低价态的氮硫化合物、胺类、核苷酸降解产物、毒肽(蛇毒、虫毒、蘑菇毒)等。
植物性食品中常见的苦味物质是生物碱类、糖苷类、萜类、苦味肽等;动物性食品常见的苦味物质是胆汁和蛋白质的水解产物等;其它苦味物有无机盐(钙、镁离子),含氮有机物等。
苦味物质的结构特点是:生物碱碱性越强越苦;糖苷类碳/羟比值大于2为苦味(其中 –N(CH3) 3 和 -SO3 可视为2个羟基);D型氨基酸大多为甜味,L型氨基酸有苦有甜,当R基大(碳数大于3)并带有碱基时以苦味为主;多肽的疏水值大于6.85KJmol-1 (Q=g/n)时有苦味;盐的离子半径之和大于0.658nm的具有苦味。
盐酸奎宁(quinin,图8-5)一般作为苦味物质的标准。
苹果酸 0.0027 乳酸 0.0018 酒石酸 0.0015 延胡索酸 0.0013 琥珀酸 0.0024 醋酸 0.0012
图8-5盐酸奎宁
(1) 茶碱、咖啡碱、可可碱。是生物碱类苦味物质,属于嘌呤类的衍生物(图8-6)。
咖啡碱: R1=R2=R3=CH3; 可可碱: R1=H, R2=R3=CH3; 茶碱R1=R2= CH3, R3=H
图 8-6 生物碱类苦味物质
咖啡碱(caffeine)主要存在于咖啡和茶叶中,在茶叶中含量约为1~5%左右。纯品为白色具有丝绢光泽的结晶,含一分子结晶水,易溶于热水,能溶于冷水、乙醇、乙醚、氯仿等。熔点235-238℃,120℃升华。咖啡碱较稳定,在茶叶加工中损失较少。
茶碱主要存在于茶叶中,含量极微,在茶叶中的含量约0.002%左右,与可可碱是同分异构体,具有丝光的针状结晶,熔点273℃,易溶于热水,微溶于冷水。
可可碱(theobromine)主要存在于可可和茶叶中,在茶叶中的含量约为0.05%左右,纯品为白色粉末结晶,熔点342-343℃,290℃升华,溶于热水,难溶于冷水、乙醇和乙醚等。
(2)啤酒中的苦味物质
啤酒中的苦味物质主要来源于啤酒花和在酿造中产生的苦味物质,约有30多种,其中主要是酸和异酸等。
酸,又名甲种苦味酸,它是多种物质的混合物,有葎草酮(humulone)、副葎草酮(isohumulone)、蛇麻酮(lupulone)等(图8-7)。主要存在于制造啤酒的重要原料啤酒花中,它在新鲜啤酒花中含量约2~8%,有很强的苦味和防腐能力,在啤酒的苦味物质中约占85%。
图8-7 葎草酮、蛇麻酮结构
异酸是啤酒花与麦芽在煮沸过程中,由40~60%的酸异构化而形成的。在啤酒中异
酸是重要的苦味物质。
当啤酒花煮沸超过2h或在稀碱溶液中煮沸3min,酸则水解为葎草酸和异己烯-3-酸,使苦味完全消失。
(3)糖苷(glycoside)类 苦杏仁苷、水杨苷都是糖苷类物质,一般都有苦味。存在于中草药中的糖苷类物质,也有苦味,可以治病。存在于柑橘、柠檬、柚子中的苦味物质主要是新橙皮苷和柚皮苷(naringin),在未成熟的水果中含量很多,它的化学结构属于黄烷酮苷类(图8-8)。
图8-8 柚皮苷的结构
柚皮苷的苦味与它连接的双糖有关,该糖为芸香糖,由鼠李糖和葡萄糖通过1→2苷键结合而成,柚苷酶能切断柚皮苷中的鼠李糖和葡萄糖之间的1→2糖苷键,可脱除柚皮苷的苦味。在工业上制备柑橘果胶时可以提取柚皮苷酶,并采用酶的固定化技术分解柚皮苷,脱除葡萄柚果汁中的苦味。
(4) 氨基酸和肽类中的苦味物质 一部分氨基酸如亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、组氨酸、赖氨酸和精氨酸都有苦味。水解蛋白质和发酵成熟的干酪常有明显的令人厌恶的苦味。氨基酸苦味的强弱与分子中的疏水基团有关;小肽的苦味与相对分子质量有关,相对分子质量低于6000的肽才可能有苦味。
8.2.5咸味和咸味物质
咸味(salty)是中性盐呈现的味道,咸味是人类的最基本味感。没有咸味就没有美味佳肴,可见咸味在调味中的作用。在所有中性盐中,氯化钠的咸味最纯正,未精制的粗食盐中因含有KCI、MgCl2 和MgSO4,而略带苦味。在中性盐中,正负离子半径小的盐以咸味为主;正负离子半径大的盐以苦味为主。苹果酸钠和葡萄糖酸钠也具有纯正的咸味,可用于无盐酱油和肾脏病人的特殊需要。
8.2.6其它味感
辣味、涩味、鲜味等味感虽然不属于基本味,但它是日常生活中经常遇到的味感,对调节食品的风味有重要作用。现简介如下:
8.2.6.1辣味和辣味物质
辣味(piquancy)是刺激口腔黏膜、鼻腔黏膜、皮肤、三叉神经而引起的一种痛觉。适当的辣味可增进食欲,促进消化液的分泌,在食品烹调中经常使用辣味物质作调味品。 辣椒、花椒、生姜、大蒜、葱、胡椒、芥末和许多香辛料都具有辣味,是常用的辣味物质,但其辣味成份和综合风味各不相同。分别有热辣味、辛辣味、刺激辣等。属于热辣味的有:
辣椒中的辣椒素(capsaicinoids),主要是一类碳链长度不等(C8~C11)的不饱和脂肪酸香草基酰胺;胡椒中的胡椒碱(piperine),花椒中的花椒素都是酰胺化合物;属于辛辣味的有姜中的姜醇(gingerol)、姜酚(shogaols)、姜酮(zingerone),肉豆蔻和丁香中的丁香酚,都是邻甲氧基酚基类化合物;属于刺激辣的有:蒜,葱中的蒜素、二烯丙基二硫化物、 丙基烯丙基二硫化物,芥末、萝卜中的异硫氢酸酯类化合物等。几种辣味物质的结构见图8-9。
图8-9 几种辣味物质结构
8.2.6.2 涩味和涩味物质
涩味(acerbity),涩味物质与口腔内的蛋白质发生疏水性结合,交联反应产生的收敛感觉与干燥感觉。食品中主要涩味物质有:金属、明矾、醛类、单宁。
单宁(tannin)是其中的重要代表物,单宁易于同蛋白质发生疏水结合;同时它还含有许多能转变为醌式结构的苯酚基团(图8-10),也能与蛋白质发生交联反应。这种疏水作用和交联反应都可能是形成涩感的原因。柿子、茶叶、香蕉、石榴等果实中都含有涩味物质。茶
叶、葡萄酒中的涩味人们能接受;但未成熟的柿子、香蕉的涩味,必须脱除。随着果实的成熟,单宁类物质会形成聚合物而失去水溶性,涩味也随之消失。柿子的涩味也可以用人工方法脱掉。单宁是多酚类物质,所以在加工过程中容易发生褐变。
图8-10 单宁
8.2.6.3鲜味及鲜味物质
鲜味(Flavor enhancers)是呈味物质(如味精) 产生的能使食品风味更为柔和、协调的特殊味感,鲜味物质与其他味感物质相配合时,有强化其它风味的作用,所以,各国都把鲜味列为风味增强剂或增效剂。常用的鲜味物质主要有有氨基酸和核苷酸类。氨基酸类有谷氨酸一钠(MSG)、谷甘丝三肽和水解植物蛋白等;核苷酸类有5'-肌苷酸(IMP)、5'-鸟苷酸(GMP)、5-黄苷酸(XMP)等。当鲜味物质使用量高于阈值时,表现出鲜味,低于阈值时则增强其它物质的风味。各类鲜味物质的特点见第11章。
动物的肌肉中含有丰富的核苷酸,植物中含量少。5-肌苷酸广泛存在于肉类中,使肉具有良好的鲜味,肉中5-肌苷酸来自于动物屠宰后ATP的降解。动物屠宰后,需要放置一段时间后,味道方能变得更加鲜美,这是因为ATP转变成5- 肌苷酸需要时间。但肉类存放时间过长,5—肌苷酸会继续降解为无味的肌苷,最后分解成有苦味的次黄嘌呤,使鲜味降低。在实际工作中通过检测次黄嘌呤的含量判断肉类、尤其是水产品的新鲜程度。
图8-11是鳕鱼肉在0°C贮藏期间ATP及其降解产物的消长情况。其中:三磷酸腺苷(ATP )是无鲜味的物质,单磷酸肌苷酸(IMP inosine monophosphate)是具有很好鲜味的物质,肌苷(Ino inosine)是无味的物质,次黄嘌呤(Hx,hypoxanthine)是苦味物质。 鱼肉在尸僵前主要核苷酸类物质是ATP,此时鱼肉风味不好;贮藏2-4天时大多数ATP转化为IMP,此时的肉最鲜美;贮藏到10天后肌苷酸类物质都转化为Hx,肉的味感变差。
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图8-11 鳕鱼肉在贮藏期间核苷酸类物质的消长情况
除了以上介绍的鲜味物质外,常用的还有琥珀酸及其钠盐,琥珀酸多用于果酒、清凉饮料、糖果;其钠盐多用于酿造商品及肉制品。
8.3 嗅觉和嗅感物质
8.3.1 嗅觉生理 (1)嗅感现象
嗅感(smell)是指挥发性物质刺激鼻粘膜,再传到大脑的中枢神经而产生的综合感觉。在人的鼻腔前庭部分有一块嗅感上皮区域,也叫嗅粘膜。膜上密集排列着许多嗅细胞就是嗅感受器。它由嗅纤毛、嗅小胞、细胞树突和嗅细胞体等组成(图8-12)。人类鼻腔每侧约有2000万个嗅细胞,挥发性物质的小分子在空气中扩散进入鼻腔,人们从嗅到气味到产生感觉时间很短,仅需0.2~0.3S。
图8-12 嗅粘膜的结构
人们的嗅觉是非常复杂的生理和心理现象,具有敏锐、易疲劳,适应与习惯等特点,嗅觉比味觉更复杂。不同的香气成分给人的感受各不相同,薄荷、菊花散发的香气使青少年思维活跃、思路清晰;玫瑰花的香气使人精神倍爽、心情舒畅;而紫罗兰和水仙花的香气能唤起美好的回忆。食品的香气给人愉快感受,能诱发食欲,增加人们对营养物质的消化吸收,唤起购买欲望。
人对嗅感物质的敏感性个性差异大、若某人的嗅觉受体越多,则对气味的识别越灵敏、越正确。若缺少某种嗅觉受体,则对某些气味感觉失灵。嗅感物质的阈值也随人的身体状况变化,身体状况好,嗅觉灵敏。
某物质的嗅感强度常用香气值(Flavor unit)衡量: FU(香气值)== 嗅感物质的浓度 / 阈值。
FU小于1,不能产生嗅感,FU越大,说明是该体系的特征嗅感成分。 (2)嗅感信息分类
由于各种食品都有复杂的化学组成,食品的嗅感物质一般都有几百种。有人用物理、化学分类法,根据气味与基本化学结构,把600多种气味物质分为44类:如花味、甜味、汗味等。有人采用心理分类法,由180人对30种物质进行嗅感评价,按各人的感觉,归纳嗅感因子;如辛香、香味、醚味等9种嗅感因子。因此科学分类嗅感信息,对于研究食品的香气是十分重要的。目前,研究工作中采用较多的是根据物质分子的嗅感强度分为:基本特征类、综合特征类、背景特征类三大类。
基本特征类:在食品中具有占优势的嗅感,如麝香气味、尿气味是基本特征类气味。基本特征类风味有30多种,但目前还有很多的没有确定分子结构特征。
综合特征类:一些物质不具有很强的特征嗅感,但与其它物质综合作用嗅感器官时,具有多个互不占优势的嗅感信息的复合气味。这类气味也能赋予食品风味的一些特征。
背景特征类:是多种低强度嗅感的组合,信息图形非常复杂,信息结构与“噪音本底”的概念类似,对食品风味只有较小的作用。
在食品风味的研究中,掌握食品的特征性香气成分是重要的分析方法之一。 8.3.2 原嗅
在自然界中的色彩可谓五彩缤纷,多姿多彩,每一种物质都有其特别的色彩,但通过物理学研究后找到了三原色。嗅感是物质刺激鼻腔的感觉,如同色彩刺激眼睛的感觉一样,气味多种多样。因此,有人根据色盲的原理,企图找到一些闻不到某种气味的人,称这些人有特异嗅觉缺失或味盲,而这个人缺失气味就叫原嗅。这样以味盲发生率的高低推测出各种不同的气味中有8种原臭(表8-5)。
表8-5 8种原嗅的结构及基本参数
8.3.3麝香
关于嗅感的研究,内容很多,本章仅以麝香的研究作一说明,以加深对原嗅概念的理解。麝是一种动物,又称香獐,麝香(muskiness)是香獐香中腺分泌的,干燥后呈综红色或暗红色,具有极好的香气,是各种名贵香精的重要原料,对人体健康也有很多的好处。具有麝香气味的化合物百种以上,从结构上分两大类:大环化合物、芳香族化合物。 (1) 大环化合物
15到17个碳环分子,长椭圆形的分子构象,麝香气味好。典型的麝香大环化合物如图8-13。
图8-13 典型的麝香大环化合物
凡具有图8-13中类似结构的化合物,都具有麝香气味,麝香大环化合物的嗅感强度与成环的碳数有一定的关系,成环的碳数为14-16个碳的麝香气味强,11-13个碳只有不纯的麝香气味,17-18个碳麝香气味弱,19个碳以上无麝香气味。
(2)芳香族化合物
具有苯环结构及适当取代基的一类化合物也具有麝香气味,该类化合物根据取代基的不同分为:非硝基芳香化合物和硝基芳香化合物。
苯环上取代基为季碳烷基称为非硝基芳香化合物,又根据季碳烷基在苯环上的取代位置分为:间麝香和邻麝香(图8-14)。
图8-14非硝基芳香化合物—间麝香
间麝香的嗅感强度取决于苯环上有两个季碳烷基,图8-14中,结构式a和b都具季碳烷基取代基,因此嗅感强;c结构只有一个季碳烷基,另一个为叔碳烷基,因而香气弱;d结构没有季碳烷基,故无麝香气味。
邻麝香(图8-15)在呈香规律上遵循间麝香的嗅感规律,但当酰基被亚氨基(NH)取代时,随着基团的极性减弱其嗅感强度也降低。
图8-15非硝基芳香化合物—邻麝香
苯环上取代基为硝基的,称为硝基芳香化合物,该类物质根据取代位置不一样分为:假间麝香和假邻麝香,这里硝基具类似乙酰基与叔丁基的作用(8-16)。
图8-16硝基芳香化合物
8.4风味化合物形成的途径
食品风味的好坏取决于三个关键环节。第一是食品原料的生产阶段,对动植物而言,合理的生理、生态条件,合理的熟度是产生良好风味的基础。第二是原料和产品的贮藏阶段,由于酶和微生物的作用,会使部分风味物质损失,甚至会导致使食品不能食用。第三是食品的加工阶段,合理的加工工艺能使食品形成良好的风味。其中前两条对食品风味的影响主要是酶催化的反应,第三条主要是非酶的反应。
8.4.1酶催化反应
食品中酶催化的反应包括主要成分和非主要成分的反应。生物体在正常生长期内酶催化的反应一般可形成较好的风味,如桃、苹果、梨和香蕉等随着果实的逐渐成熟香气逐渐变浓。以下几种典型的物质的反应如下:
8.4.1.1油脂与脂肪酸的酶促氧化(图8-17)
由于该类反应受到生物体的控制,脂肪在果蔬体内的生物氧化,裂解产物多为6-9个碳的化合物,有较好的气味;由氧化而产生的嗅感物质为中碳链的化合物(6-12个碳),生成的产物主要为C6和C9醛、醇类,对促成食物风味转化有很好的作用。
图8-17 油酸在生物体内的氧化产生的风味物质
8.4.1.2 芳香族氨基酸的转化
生物体内的酪氨酸、苯丙酸等是香味物质的重要前体,在酶的作用下,莽草酸途径产生各类酚醚类化合物。植物中丁香酚类物质的形成途径如图8-18。
图8-18莽草酸途径产生的酚醚类化合物
8.4.1.3蛋白质、氨基酸的转化
生物体内的蛋白质在酶的作用下,可以把蛋白质水解为氨基酸,然后氨基酸进一步分解转化。典型的葱蒜风味就是由含硫氨基酸转化而来(见本章8.5.1节)。一般氨基酸在生物体内形成酯类的反应步骤见图8-19。
图8-19氨基酸转化酯类的一般途径
8.4.1.4其它物质的转化
主要指的是在食品中存在比较多的碳水化合物、酸类、及部分色素。碳水化合物、有机酸是生物主流代谢的核心物质,在糖酵解、三羧酸循环中,能产生多种中间产物,这些产物或者对食品质量有好处,或对食品质量不利。如淀粉在酶的作用下转化为糖(图8-20),是高淀粉、高水分农作物的常见反应,反应对食品风味的影响很大,如甘薯中淀粉转化为糖,有利于改进烤甘薯的色泽风味,但土豆中淀粉转化为糖,不光使土豆片变色,过多的糖分还使油炸土豆特有的香味损失。
图8-20 淀粉在低温条件下的降解
8.4.2非酶反应
在食品加工中,加热是食品是最普通、最重要的步骤,也是形成食品风味的主要途径。风味前体物质可发生各类反应,从而形成不同特性的风味物质。
8.4.2.1基本组分的相互作用
基本组分是指碳水化合物、蛋白质、油脂。这类物质在加工条件下的反应是本教材的重点,前面的章节已经有详细的介绍。加工中形成风味物质的反应主要是热降解反应。糖的热降解反应有:裂解、分子内脱水、异构,反应中单糖和双糖等产生低分子醛、酮、焦糖素等;纤维素、淀粉等400oC以下生成呋喃、糠醛、麦芽酚等。氨基酸的热降解反应主要为含硫氨基酸的降解(肉香成分)、杂环氨基酸的降解(面包、饼干、烘玉米与谷物的香气)。油脂热降解反应主要为不饱和脂肪酸的热氧化降解,生成各种小分子的烯醛、醛、烃类;饱和脂肪酸的热氧化降解,生成物有甲基酮、内酯、脂肪酸及丙烯醛等。控制好温度与反应时间,基本组分的相互作用可产生很好的香气。
8.4.2.2非基本组分的热降解
非基本组分是指食品中含量相对低的组分。在食品加工中维生素类物质的降解,虽然损失了营养,但能产生较好的风味。如抗坏血酸在热加工中生成糠醛,糠醛再进一步转化,产生的物质具有较好的香气;类胡萝卜素了物质转变为紫罗酮等衍生物,可使食品产生更好的嗅感;硫胺素降解可产生多种嗅感物质,大多具有肉香味(图8-21)。
图8-21 硫胺素的降解反应
8.5几类典型食品的风味
8.5.1植物源性食品的风味 8.5.1.1水果的风味成分
味感以大多以甜酸味为主体,但不同质量的水果差别较大。水果中常常有不良味感成分,单宁在水果中普遍存在,使水果产生涩感;多种水果有糖苷,大多数苷类具有苦味或特殊的气味。
水果的香味主要通过酶促作用生物合成,随着果实逐渐成熟而增加,但人工催熟的水果香气不如自然成熟的好。水果的香气成分醛、醇来源于亚油酸与亚麻酸的分解,带支链的脂肪族酯、醇、酸来源于支链氨基酸。水果香在贮藏期会不断减弱,热加工时一般原有香气破
坏,形成加工后的臭感物质。水果的主要香气物质有:有机酸酯类、醛类、萜烯类,其次还有有机酸类、醇类和羰基化合物类。各种水果的香气成分差异较大,成分十分复杂,参看表8-6。
表8-6 几种水果中主要呈香物质
水果名称 苹果 桃 香蕉 葡萄 香瓜 菠萝 香气种类数 主要香气物质 250 70 350 280 80 120 2-甲基丁酸乙酯、2-己烯醛、丁酸乙酯、乙酸丁酯 C6-、C11内酯和其它酯类 如 — 十一烷酸内酯 乙酸异戊酯、异戊酸异戊酯、丁酸异戊酯 邻氨基苯甲酸酯、2-甲基3-丁烯-2-醇、芳樟醇、香叶醇 烯醇、烯醛、酯类 己酸甲酯、乙酸乙酯、3-甲硫基丙酸甲酯 8.5.1.2 蔬菜的风味成分
蔬菜的风味没有水果那样浓郁,类型也有别于水果,但有些蔬菜的风味独具特色。如葱、蒜、姜、芫荽(俗称香菜)风味突出;萝卜、黄瓜、甘蓝具有浓厚的特殊气味;青椒、西红柿、芹菜、韭菜各具不同风味。
葱、蒜的辣味物一般以半胱氨酸为前体,经蒜氨酸而合成,是一些含硫化合物。如洋葱风味的形成,是在其组织破裂后,原先被隔离在细胞不同区域内的蒜氨酸酶被激活,水解风味前体物质[S-(1-烯丙基)-L-半胱氨酸亚砜],生成次磺酸中间体、氨与丙酮酸、次磺酸能进一步重排,产生具有强穿透力的、催人泪下的挥发性硫化合物:丙基烯丙基二硫化物、二烯丙基二硫化物、氧化硫代丙醛(CH3CH2CH=S=O),另外还有硫醇、三硫化合物及噻酚等。葱、蒜经加热后,其辛辣味逐渐消失而产生甜味的原因是加热使酶失去活性,上述反应不能发生,而含硫化合物经加热降解生成的丙硫醇具有很好的甜味。
大蒜的特征风味成分是蒜素,它是由蒜氨酸经酶分解而成,产生的途径如图8-22。
图8-22大蒜风味产生的途径
萝卜含有甲硫醇和黑芥子素,黑芥子素经酶水解生成挥发性辣味物质异硫氰酸丙酯。 S∙C6H10O5
CH2=CH—CH2—N=C +H2O CH2=CH-CH2-N=C=S+C6H12O6+KHSO4 OSO3K
十字花科蔬菜的种子均含有黑芥子素,在甘蓝、芦笋等蔬菜中还含蛋氨酸,蛋氨酸经加热分解生成有清香气味的二甲硫醚。
CH3-S-CH3-CH2-CH(NH2)COOH CH3-S-CH3+CH2=CH-COOH
8.5.1.3茶叶的香气成分
茶的香型和特征是决定茶叶品质的重要因素,各种不同来源的茶叶,具有各自独特香气,习惯上把茶叶具有的特殊香气统称茶香。茶香与原料品种、采摘季节、叶的鲜嫩程度、生长条件、加热温度、发酵程度等因素有关。
茶香物质十分复杂,其中有萜烯类化合物、醇类、酯类、酚类、羰基化合物类等。在这些香气物质中,沸点在200℃以下的属于低沸点芳香物质,一般具有强烈的青草味;沸点在200℃以上的具有良好的香气。如:苯乙醇具有苹果香;苯甲醇具有玫瑰香;茉莉酮(3-甲基-2-[2-戊烯基]环戊烯-[2]酮)具有茉莉花香。芳樟醇具有百合花香或玉兰花香。
(1)绿茶的香气成分 绿茶的香气来源于两条途径。① 在“杀青”过程中,鲜叶中低沸点物质如:青叶醇(3-顺-己烯醇及2-顺-己烯醇)、青叶醛(3-顺-及2-顺-己烯醛),因加热部
分逸出。高沸点的香气成分如:苯甲醇、苯丙醇、芳樟醇、苯乙酮等随着低沸
点物质部分挥发而显露出来,如:芳樟醇在鲜叶中仅占2%左右,制成绿茶后含量上升到10%左右。部分青叶醇在加热过程中也可异构成具有清香味的反式青叶醇,它与鲜叶中剩余的青叶醇、青叶醛以及高沸点的香气成分共同组成了绿茶的清香鲜爽的特有风味。②在加热过程中,形成了新的香气物质,使绿茶的香气得以充实和提高。绿叶中存在的胡萝卜素,经氧化裂解而生成具有紫罗兰香气的紫罗兰酮;可溶性糖,在绿茶炒制过程中,形成的焦糖香气;茶叶中所含的甲基蛋氨酸锍盐受热分解,生成二甲硫醚和丝氨酸。绿茶中虽然仅含有微量的二甲硫醚(约0.25mg/kg),但它与残留的青叶醇共存形成绿茶的“新茶香”。这种特殊的茶香随着茶叶贮存期的延长因挥发而散失,使绿茶丧失了新茶香味。
(2)红茶的香气成分 红茶的制作过程可分为萎凋、揉捻、发酵、二次干燥等工艺过程。鲜叶中的酶系很复杂,在萎凋过程中,多酚氧化酶、水解酶异常活跃,使红茶的香气前体物质如:儿茶酚类、类胡萝卜素、不饱和脂肪酸、碳水化合物等发生明显变化,尤其在发酵阶段,茶叶成分发生各种变化,生成的香气成分可达数百种。在红茶的香气成分中,醇、醛、酸、酯的含量高,尤其是紫罗兰酮类化合物,对红茶特征茶香的形成起着重要作用。
另外茶叶中非常重要的多酚类物质(约占干重的15%以上),在红茶的加工过程中被多酚氧化酶氧化成邻醌结构,经进一步化学反应生成茶黄素、茶红素等,在焙制干燥时发生Maillard反应,生产褐变产物,对红茶的色泽起着重要作用。
‘
8.5.1.4 大米食味
对大米品质的评价,一般要从色泽、光泽、粒形、硬度、粘度、甜度、香气等进行综合评价。大米中淀粉含量90%左右,影响米饭黏性;蛋白质含量7%左右,影响米饭的香气及浸米时的吸水性,蛋白质含量过高食味不好;大米中含有少量的脂肪,是产生大米陈化味的主要原因。煮熟的米饭只有淡淡的清香,风味成分主要为微量的醇、醛、酮类物质。
8.5.2动物源性食品风味 8.5.2.1畜禽肉类的风味
各种熟肉的香气都非常诱人,现已鉴定出近千种香气成分,形成熟肉香气的前体物质包括:糖类、氨基酸类、肽类和脂类等。影响肉类风味的主要因素分为宰前与宰后的各种因素。宰前因素包括:畜禽种类、性别、年龄、饲养条件。如鸡可积累-生育酚,体内羰化物少,嗅感不强;未成年公猪有类似尿的气味(甾体激素5-雄甾-16-烯-3-酮);幼小动物缺少典型的肉香。另外畜禽宰前的精神压力,导致生理代谢及ATP的分解不正常,也明显影响风味。宰后因素包括:宰后处理(熟化、冷藏、嫩化)、加工方式等。
肉香与其前体物质有关,瘦肉中水溶性低分子量化合物(还原糖、肽类、氨基酸等)在加工过程中形成风味物质,肌肉组织中低分子量物质愈多,风味愈好,这是肉风味的主体。另外一些含硫氨基酸在高温加工条件下也产生特有风味。脂肪是形成畜禽肉风味差异的主要物质,脂肪酸组成的差异、脂肪的酶促氧化产物的不同、脂溶性成分的不同(脂溶维生素、脂蛋白等),都导致肉制品风味的不同。完全无脂肪的瘦肉,难区别肉的种类。
畜禽肉的肉香成分有:煮肉香气以硫化物、呋喃、苯环型化合物为主体;烤肉香以吡臻、吡咯、吡啶等碱性组分与异戊醛为主;炒肉间于煮与烤之间;熏肉时烟料质量影响肉的风味,烟料的主要成分有酚类(愈创木酚、甲酚)、羰化物(甲[乙]醛、丙酮)、以及脂肪酸类、醇类、糠醛。熏制的温度影响肉与烟料成分的作用。另外腌料配方也明显影响腌肉的风味。
牛脂肪加热时产生的有烃类25种,羰化物15种,酯类2种,醇类11种,内酯类9种,吡臻类5种,脂肪酸类等。C5-C9的饱和醛类,2-壬烯醛,2-癸烯醛另加微量硫化氢,就有明显的牛油臭味。猪脂肪亦有与牛脂肪类似的成分,含C5-C9的饱和醛类、2-庚烯醛、2-癸烯醛、2,4-癸二烯醛、戊醇、辛醇、1-辛烯-3-醇等化合物。
8.5.2.2 乳及乳制品
鲜乳含多种脂肪酸,多种蛋白质与盐类,还含有一定量的糖,这些物质都以胶体态或溶液态存在,易于发生各种酶促与非酶促反应。鲜乳或乳制品风味的好坏与加工、贮藏等关系密切。鲜乳的主要香气成分有142种不同的酸,低碳数的酸对嗅感影响大;有少量低分子醛类,4-顺-庚烯醛是特征化合物之一,还有甲基酮、丁二酮等羰化物;酯类化合物有C1-C10的脂肪酸甲酯或乙酯;硫化物有二甲硫醚、硫化氢等。
新鲜乳制品如管理不当,易产生不良嗅感。主要有以下几方面原因。 ① 在35C时对外界异味很容易吸收。 ② 牛乳中的脂酶易水解产生脂肪酸(丁酸)。 ③ 乳脂肪易发生自氧化产生辛二烯醛与壬二烯醛。
④ 日晒会使牛乳中蛋氨酸通过光化学反应生成-甲硫基丙醛,产生牛乳的日晒味。其反应如下:
CH3-S-(CH2)2-CH(NH2)COOH CH3-S-(CH2)-CHO+CO2+NH3
-甲巯基丙醛有一种甘蓝气味,即使稀释到0.05ppm,这种日晒味也能被感觉出来。产生日晒味的四个要素为游离氨基酸和肽类;光能;氧气;维生素B2(核黄素)。
⑤ 细菌的在牛乳中生长繁殖,作用于亮氨酸生成异戊醛,产生麦芽气味。反应如下: (CH3)2CH-CH2-CH(NH2)COOH(CH3) 2-CH-CH2-CHO+CO2 +NH3
奶粉和练乳的加工是热加工工艺,各物之间的非酶褐变反应不可避免的,特别是美拉德反应的产物与二次生成物,可使牛奶形成特有香气。另一方面少量脂肪的氧化,也易使奶粉产生不新鲜气味,奶粉脂肪的氧化产物主要有糠醛、丁酸-2-糠醇酯、邻甲酚、苯甲醛、水杨醛等。
发酵乳制品主要有酸奶和奶酪。乳酸菌产生的香气主要有异戊醛、2C-8C的挥发性酸,特征风味成分有3-羟基丁酮、丁二酮,它们由乙酰乳酸分解而成,都有好的清香气味,酸奶的风味由乳酸味、乳糖的甜味及上述香气组成。奶酪品种400种以上,一般熟化过程长,有各种微生物、酶参与反应。其中乳酸菌产生乳酸香气,其它微生物产生脂酶、蛋白酶分解脂肪与蛋白质,奶酪的加工处理不同,风味差别很大。奶酪主要味感物质有乙酸、丙酸、丁酸,香气物有甲基酮、醛、甲酯、乙酯、内酯等。
8.5.2.3水产品的风味
水产品包括鱼类、贝类、甲壳类的动物种类,还包括水产植物等。每种水产品的风味因新鲜程度和加工条件不同而丰富多采。
动物性水产品的风味主要由嗅感香气和鲜味共同组成。 ⑴ 新鲜鱼类和海产品的风味
最近研究证明刚刚捕获的鱼和海产品具有令人愉快的植物般的清香和甜瓜般香气。这一类香气来源自C6、C8和C9的醛类、酮类和醇类化合物,这些化合物是由长链不饱和脂肪经酶促氧化生成的产物。如花生四烯酸在脂肪氧化酶作用下生成氢过氧化物中间体,再被裂解酶或经歧化反应生成C6系列挥发性香气物质,主要是顺-3-己烯醛或己醛。在大多数海产品中发现有C8系列的醇类和酮类,它们使鱼具有特别的植物般香味。
鱼和海产品的种类很多,新鲜度也差别很大,随着新鲜度变化而改变的风味物质导致了鱼的风味有较大差异,过去一直认为鱼腥味与三甲胺有关系,但纯三甲胺通常只有氨味而无腥味,受酶的作用,三甲胺氧化物降解成三甲胺、二甲胺,只有在海产品中有相当数量的三甲胺氧化物,很新鲜的鱼基本不含三甲胺,该化合物经改性后能增强鱼腥味。
当鱼新鲜度降低,会形成腥臭气味。鱼腥味的特征成分是存在鱼皮粘液内的-氨基戊酸、- 氨基戊醛和六氢吡啶类化合物共同形成。在鱼的血液内也含有 -氨基戊醛。在淡水鱼中,六氢吡啶类化合物所占的比重比海鱼大,这些腥气特征化合物的前体物质,主要是碱性氨基酸,所以在烹调时加入食醋可消除腥味。鱼臭是鱼表皮粘液和体内含有的各种蛋白质、脂肪
等在微生物的作用下,生成了硫化氢、氨、甲硫醇、腐胺、尸胺、吲哚、四氢吡咯、六氢吡啶等化合物。
在被称为氧化鱼油般的鱼腥气味中,还有部分来自-不饱和脂肪酸自动氧化而生成的羰基化合物,鱼油中含有丰富的多不饱和脂肪酸,如亚麻酸(18:3 3)、花生四烯酸(20:5 3)和二十二碳六烯酸(22:6 3,即DHA)是鱼油中三种主要不饱和脂肪酸,它们容易发生自动氧化反应,产生焦味、鱼腥味,例如2,4-癸二烯醛、2,4,7-癸三烯醛等,后者即使浓度很低,也带有鱼腥味。
⑵ 冷冻鱼和干鱼的呈味成分
和鲜鱼相比,冷冻鱼的嗅感成分中羰基化合物和脂肪酸含量有所增加,其它成分与鲜鱼基本相同,干鱼那种青香霉味,主要是由丙醛、异戊醛、丁酸、异戊酸产生,这些物质也是通过鱼的脂肪发生自动氧化而产生的。鱼死亡后,肉质变化与畜肉变化类似,但由于鱼肉的变化速度较快,所以除部分瘦肉外,一般鱼死亡不久,鱼肉的品质便很快变差,加之鱼肉中不饱和脂肪酸含量比畜肉高,更容易引起氧化酸败,新鲜度降低很快。所以,新鲜鱼加工时,应及时处理,防止产生不良的臭气。
⑶ 熟鱼和烤鱼的香气成分
熟鱼和鲜鱼比较,挥发性酸、含氮化合物和羰基化合物的含量都有所增加,并产生熟鱼的诱人的香气。熟鱼的香气形成途径与其它畜禽肉类相似,主要是通过Maillard反应、氨基酸降解、脂肪酸的热氧化降解以及硫胺素的热解等反应生成,各种加工方法不同,香气成分和含量都有差别,形成了各种制品的香气特征。
烤鱼和熏鱼的香气与烹调鱼有差别,如果不加任何调味品烘烤鲜鱼时,主要是鱼皮及部分脂肪、肌肉在加热条件下发生的非酶褐变,其香气成分较贫乏;若在鱼体表面涂上调味料后再烘烤,来自调味料中的乙醇、酱油、糖也参于了受热反应,羰基化合物和其它风味物质含量明显增加,风味较浓。
⑷ 其它水产品的香气成分
甲壳类和软体水生动物的风味,在很大程度上取决于非挥发性的味感成分,而挥发性的嗅感成分仅对风味产生一定的影响。例如蒸煮螃蟹的鲜味,可用核苷酸、盐和12种氨基酸混合便可重现,如果在这些呈味混合物基础上,加入某些羰基化合物和少量三甲胺,便制成酷似螃蟹的风味产品。海参具有令人好感的风味,其青香气味的特征化合物有2,6-壬二烯醇、2,7-癸二烯醇,7-癸烯醇、辛醇、壬醇等,产生这些物质的前体物是氨基酸和脂肪。
8.5.3 发酵食品
发酵食品的种类很多,酒类、酱油、醋、酸奶等都是发酵食品。它们的风味物质非常复杂。主要由下列途径形成。①原料本身含有的风味物质;② 原料中所含的糖类、氨基酸及其他类无味物质,经发酵在微生物的作用下代谢而生成风味物质;③ 在制作过程和熟化过程中产生的风味物质。由于酿造选择的原料、菌种不同,发酵条件不同,产生的风味物质千差万别,形成各自独特的风味。
8.5.3.1白酒
酒的种类很多,风味各异,现仅介绍白酒和葡萄酒的风味物质。白酒的芳香物质已经鉴别出300多种,主要成分包括:醇类、酯类、酸类、羰基化合物、酚类化合物及硫化物等。以上这些物质按不同比例相互配合,构成各种芳香成分。按风味成分将白酒分成五种主要香型(表8-7)。
表8-7 白酒的香型
香型 代表酒 五粮液、 泸州大曲 香型特点 香气浓郁、纯正协调、绵甜爽净、回味悠长 清香纯正、入口微清香型 山西汾酒 甜、干爽微苦、香味悠长 幽雅的酱香、醇甜绵酱香型 茅台、郎酒 柔、醇厚持久、空杯留香时间常、口味细腻、回味悠长 米香型 桂林三花 香气清淡 介于浓香和清香之间 乳酸乙酯、己酸乙酯比大曲少;丁酸乙酯增多。高沸点物质、杂环类物质含量高,成分复杂 香味成分总量较少、乳酸乙酯、-苯乙醇含量相对较高 己酸乙酯含量高、乙酸乙酯和乳酸乙酯比例恰当 几乎都是乙酸乙酯、己酸乙酯 特征风味物质 酯类占绝对优势,其次是酸,酯类以乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯最多 浓香型 凤香型 西凤酒
(1) 醇类化合物 白酒香气成分中含量最大的是醇类物质,其中以乙醇含量最多,它是通过淀粉类物质经酒精发酵得来。除此外,还含有甲醇、丙醇、2-甲基丙醇、正丁醇、正戊醇、异戊醇等。除甲醇外,这些醇统称高级醇,又称高碳醇。高碳醇含量的多少,决定了白酒风味的好坏。高碳醇来源于氨基酸发酵,故酒类发酵原料要有一定蛋白质。果酒发酵因氨基酸少,生成的高碳醇较少;白酒及啤酒发酵,高碳醇直接从亮氨酸、异亮氨酸等转化而成反应如下:
CH3)2-CH-CH2-CH2-CH (NH2)-COOH+H2O(CH3)2CH-CH2CH2OH+NH3+CO2 亮氨酸 异戊醇
好酒应高碳醇含量稍高,且比率适当。如果高碳醇含量过高,会产生不正常风味。 (2)酯类化合物 白酒中的酯类化合物主要是发酵过程中的生化反应产物,此外,也可以通过化学合成而来。酯类的含量、种类和它们之间的比例关系,对白酒的香型、香气质量关系至关重要。白酒的香型基本是按酯类的种类、含量以及相互之间的比例进行分类的。例如:在浓香型白酒中,它的香气主要是由酯类物质所决定,酯类的绝对含量占各成分含量
之首,其中己酸乙酯的含量又占各微量成分之冠,己酸乙酯的香气占主导;清香型白酒的香味组分仍然是以酯类化合物占绝对优势,以乙酸乙酯为主,酯类的来源有:
① 酵母的生物合成,是酯类生成的主要途径。 R-COOH+COA-SH+ATPR-CO-S-COA+AMP+ppi R-CO-S-COA+ROHR-CO-OR+COA-SH
② 白酒在蒸馏和贮存过程中发生酯化反应生成。在常温下酯化速度很慢,往往十几年才能达到平衡。故此,随着酒贮存期的延长,酯类的含量会增加(表8-8)。这是经陈酿酒比新酿造的酒香气浓的原因。一般优质酒都经多年陈酿。
表8-8 蒸馏酒贮藏时间与酯化率的关系
贮藏期 酯化率(%)
(3)酸类化合物
有机酸类化合物在白酒中是重要的呈味物质,它们的种类很多,有含量相对较高、易挥发的有机酸,如乙酸、丁酸、己酸等;有含量中等的含C3、C5、C7的脂肪酸;有含量较少、沸点较高的C10或C10以上的高级脂肪酸,如油酸、亚油酸、棕榈酸等。酸类化合物本身对酒香直接贡献不大,但具有调节体系口味和维持酯的香气的作用,也是酯化反应的原料之一。这些酸类一部分来源于原料,大部分是由微生物发酵而成。带侧链的脂肪酸一般是通过 -酮酸脱羧生成,这些带侧链的酮酸,则是由氨基酸的生物合成而来。
(4)羰基化合物
羰基化合物也是白酒中主要的香气成分。茅台酒中羰基化合物最多。主要有乙缩醛、丙醛、糠醛、异戊醛、丁二酮等。大多数羰基化合物由微生物酵解而来。 酒中的乙醇和乙醛缩合生成柔和香味的缩醛 R-CHO+2R’OHR-CH (OR’ ) 2+H2O
除上述主要形成途径外,少数羰基化合物可以在酒的蒸馏过程中通过Maillard反应或氧化反应生成。酒中的双乙酰及2,3-戊二酮是酵母正常的新陈代谢产物。在酿造酒和蒸馏酒中均含有双乙酰,它对酒类的口味和风味有重要影响,当含量在2-4mg/kg时,能增强酒的香气强度,含量过高时会使酒产生不正常气味。双乙酰由如下途径形成:
① CH3CHO+CH3COOH CH3COCOCH3 ② 由乙酰辅酶和活性乙醇缩合而成。 辅酶A+乙酸 乙酰辅酶A
乙酰辅酶A+活性乙醇 双乙酰+辅酶A ③ -乙酰乳酸的非酶分解
非酶分解 丙酮酸+活性乙醛 -乙酰乳酸 双乙酰
8个月 34 2年 36 3年 62 4~5年 ④ 2,3-丁二醇氧化为双乙酰
(5)酚类化合物
某些白酒中含有微量的酚类化合物,如4-乙基苯酚、愈创木酚、4-乙基愈创木酚等。这些酚类化合物一方面由原料中的成分在发酵过程中生成,另一方面是贮酒桶的木质容器中的某些成分,如香兰素等溶于酒中,经氧化还原产生。
8.5.3.2果酒的香气
最重要的果酒是葡萄酒,葡萄酒的种类很多,按颜色分为红葡萄酒(用果皮带色的葡萄制成);白葡萄酒(用白葡萄或红葡萄果汁制成)。按含糖量分:干葡萄酒(残糖量小于4g/L)、半干葡萄酒(含糖量4~12 g/L)、半甜葡萄酒(含糖量12~50 g/L )和甜葡萄酒(含糖量大于50 g/L)。
葡萄酒的香气成分,包括芳香和花香两大类:芳香来自果实本身,是果酒的特征香气;花香是在发酵、陈化过程中产生的。葡萄酒的香气物质特点如下:
①醇类化合物 葡萄酒中的高碳醇含量以红葡萄酒较多,但较白酒少,主要的高级醇有异戊醇、其他的如异丁醇、仲戊醇的含量很少。这些高级醇主要是发酵过程中由微生物生物合成,高级醇的含量和品种对其风味有重要影响,较少的高级醇会给葡萄酒带来良好的风味,如葡萄牙的包尔德葡萄酒中含较多的高级醇,很受各国欢迎。甘油是发酵的副产物,味甜象油一样浓厚,而且会影响葡萄酒的风味。果酒中还有些醇是来自果实,例如:麝香葡萄的香气成分中含有芳樟醇、香茅醇等萜烯类化合物,用这种葡萄酿成的酒中也含有这种成分,从而酒呈麝香气味。
② 酯类化合物 葡萄酒中的酯类化合物比啤酒多,而比白酒少。主要是乙酸乙酯、其次是己酸乙酯和辛酸乙酯。由于酒中含酯类化合物少,故香气较淡。在发酵过程中除生成酯类还会生成内酯类,如-内酯等,这些成分与葡萄酒的花香有关。如;5-乙酰基-2-二氢呋喃酮是雪犁葡萄酒香气的主要成分之一。另外葡萄酒在陈化期间4,5-二羟基己酸--内酯含量会明显增加,故该化合物常作为酒是否陈化的指标。
③ 羰基化合物 葡萄酒中的羰基化合物主要是乙醛,有的酒可高达100mg/kg,当乙醛和乙醇缩合形成乙缩醛后,香气就会变得很柔和。葡萄酒中也含有微量的2,3-戊二酮。
④ 酸类及其它化合物 葡萄酒中含有多种有机酸,如酒石酸、葡萄酸、乙酸、乳酸、琥珀酸、柠檬酸、葡萄糖酸等,含酸总量比白酒大,其中酒石酸含量相对较高,它们主要来自果汁。在酿造过程中,酒石酸会以酒石(酒石酸氢钾)形式沉淀,部分苹果酸在乳酸菌的作用下变成乳酸,使葡萄酒的酸度降低。葡萄酒中还有微量的酚类化合物,如:对乙基苯酚、对乙烯基苯酚呈木香味;4-乙基(乙烯基)-2-甲氧基苯酚呈丁香气味,为使葡萄酒的风味更加浓厚,陈化时的容器最好使用橡木桶。从果皮溶出的花色苷、黄酮及儿茶酚、单宁等多酚类化合物质,含量较高,使葡萄酒产生涩味,甚至苦味,人们不希望葡萄酒的涩味和苦味太强,在生产过程中应设法控制,以降低酒中多酚物质的含量。
葡萄酒中的糖类产生甜味,有机酸产生酸味及酒中所含的香气物质,共同组成了它的特殊风味。红葡萄酒一般是深红色或宝石红色,具优雅的酒香和浓郁的花香;白葡萄酒澄清透
明,呈淡黄色,酒味清新,有果实的清香,风味圆滑爽口,果酒中还含有一定量维生素,具有滋补强身作用,受到人们普遍欢迎。
8.5.3.3 酱油
以大豆、小麦等为原料经曲霉分解后,在18%的食盐溶液中由乳酸菌、酵母等长期发酵,生成了氨基酸、糖类、酸类、羰基化合物和醇类等成分,共同构成了酱油的风味,在最后加热(78~80℃)工序中,发生一系列反应,生成香味物质,使香气得到显著增加。酱油的主要香气物质有:醇类、酸类、羰基化合物及其硫化物等。
酱油中除1~2%的乙醇外,还含有微量的各种高级醇类,如:丙醇、丁醇、异丁醇、异戊醇、-苯乙醇等;酱油中约含1.4%的有机酸,其中乳酸最多,其次是乙酸、柠檬酸、琥珀酸、乙酰丙酸、-丁酮酸(具有强烈的香气,是重要的香气成分)等;酯类物质有:乙酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、丙二酸乙酯、安息香酸乙酯等;C1~C6的醛类和酮类化合物是Maillard反应的产物,反应同时也产生了麦芽酚等香味物质,使香气得到显著增加。在酱油中还有甲硫醇、甲硫氨醛、甲硫氨醇、二甲硫醚等硫化物对酱油的香气也有很大的影响,特别是二甲硫醚使酱油产生一种青色紫菜的气味。
酱油的整体风味是由它的特征香气和氨基酸、肽类所产生的鲜味;食盐的咸味;有机酸的酸味等的综合味感。
思考题:
1、 食品风味包括哪些基本要素?
2、 风味物质的相互作用有哪些现象,试举例说明? 3、 食品味觉是如何产生的?
4、 Shallenberger甜味理论有哪些基本论述? 5、 糖的甜度受哪些因素影响? 6、 苦味物质的来源和重要的生理作用?
7、 辣味物质有哪几类,各具有什么结构特点和典型化合物? 8、 影响肉类风味的主要因素有哪些? 9、 有哪些基本嗅感物质?
10、 具有麝香气味的物质有几类,呈香强度与分子结构有何关系? 11、 食品香气的形成有哪几种途径? 12、 使乳制品产生不良嗅感的原因有哪些?
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