第四章 合成風(fēng)味物質(zhì)

1、第四章第四章 合成風(fēng)味物質(zhì)合成風(fēng)味物質(zhì) Synthetic Flavorings 目錄目錄 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 1 2 第二節(jié)第二節(jié) 合成風(fēng)味物質(zhì)合成風(fēng)味物質(zhì) 3 第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)味增效劑風(fēng)味增效劑 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 1、掌握風(fēng)味增效劑 的概念；掌握食品中 常用的風(fēng)味增效劑的 呈味機(jī)理及其影響因 素。 2、理解芳香物質(zhì)的 四種分類； 3、了解合成物質(zhì)的 種類；了解風(fēng)味輪和 不同的風(fēng)味特征。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 l天然風(fēng)味物質(zhì)是動(dòng)植物來源的食品原料經(jīng)過加工或 預(yù)處理過程中，在物理、化學(xué)或生物的作用下產(chǎn)生 的。 l人們能夠支配使用200多種高純度的天然風(fēng)味物質(zhì)， 其中大約100種是酯類。

2、l天然的風(fēng)味物質(zhì)資源是有限的，提取分離過程復(fù)雜， 成本高。 l天然等同風(fēng)味物質(zhì)是人工合成的與天然風(fēng)味物質(zhì)結(jié) 構(gòu)完全相同的化合物。 l 合成風(fēng)味物質(zhì)是通過化學(xué)合成得到的具有風(fēng)味特性 的化學(xué)物質(zhì)。 l雖然合成的風(fēng)味物質(zhì)有著充分的理由來占 領(lǐng)市場(chǎng)（80%），但是消費(fèi)者從衛(wèi)生、安 全角度考慮，仍然傾向于天然的風(fēng)味物質(zhì)。 目前，在沒有天然風(fēng)味物質(zhì)與之相匹配時(shí)， 或者是產(chǎn)品價(jià)格較低，無法承擔(dān)天然風(fēng)味 物質(zhì)的高消費(fèi)時(shí)，人們才會(huì)利用合成物質(zhì)。 l人造風(fēng)味料是允許在食品中安全使用的合 成風(fēng)味物質(zhì)、溶劑和載體以一定的形式和 濃度混合并產(chǎn)生風(fēng)味的混合物。 第二節(jié)第二節(jié) 合成風(fēng)合成風(fēng) 味物質(zhì)味物質(zhì) 物理提取物理提取

3、01 從風(fēng)味前體從風(fēng)味前體 中獲得中獲得 03 化學(xué)合成化學(xué)合成 02 風(fēng)味物質(zhì) 獲得方式 一、風(fēng)味物質(zhì)的合成一、風(fēng)味物質(zhì)的合成 化學(xué)合成物質(zhì)產(chǎn)生風(fēng)味 物質(zhì)需要滿足的條件： 1 風(fēng)味物質(zhì)的結(jié)構(gòu)明確 2 合成原料價(jià)格有優(yōu)勢(shì) 3 必須合法和國(guó)際規(guī)定 4 最終產(chǎn)品消費(fèi)者可以接 受并會(huì)購(gòu)買 l合成風(fēng)味物質(zhì)的三階段：從實(shí)驗(yàn)室（以克計(jì) 的制備階段）到試驗(yàn)廠（千克單位）再到生 產(chǎn)工廠（噸計(jì)的規(guī)模）。 l純度是合成風(fēng)味物質(zhì)的一項(xiàng)重要質(zhì)量指標(biāo)。 l合成風(fēng)味料的物理特性與其氣味和滋味評(píng)價(jià) 綜合使用。 l氣味和滋味的評(píng)價(jià)在使用上的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 某些物理指標(biāo)。 二、風(fēng)味物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)分類二、風(fēng)味物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)分類 芳

4、香族 烴 酯 環(huán)萜酮 胺酸 醇 l盡管一種有機(jī)物化合物的功能基團(tuán)對(duì)其香氣及風(fēng) 味結(jié)構(gòu)有著重要影響，但是化學(xué)結(jié)構(gòu)和感官特性 之間并沒有太多聯(lián)系。 l根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)和感官特性可以將芳香化學(xué)物分為 四種： l（1）結(jié)構(gòu)相似氣味相似； l（2）結(jié)構(gòu)不同氣味相似； l（3）結(jié)構(gòu)相似氣味不同； l（4）氣味相似或氣味不同的異構(gòu)體或立體異構(gòu)體。 似檸檬氣味 似可可氣味 似肉氣味 似芥末氣味 (1)結(jié)構(gòu)相似氣味也相似 (2)結(jié)構(gòu)不同氣味相似 (3) 結(jié)構(gòu)相似氣味不同 (4) 異構(gòu)體或立體異構(gòu)體 Similar odors Different odors p在很多限定條件下，有機(jī)化合物的風(fēng)味強(qiáng)度與它 的量相反，也

5、就是風(fēng)味強(qiáng)度與蒸汽壓成反比，蒸 汽壓越低，風(fēng)味強(qiáng)度越大。 p含有支鏈的化合物的風(fēng)味比直鏈的風(fēng)味更強(qiáng)大一 些。但是這一結(jié)果并不能預(yù)測(cè)。 p分子中的取代基團(tuán)對(duì)于風(fēng)味有很大影響，影響大 小在一定程度上還取決于分子的大小。 p但小分子中功能團(tuán)的取代基可能會(huì)從根本上改變 整個(gè)化學(xué)性質(zhì)，而大分子的功能團(tuán)對(duì)于整個(gè)分子 結(jié)構(gòu)來說所占比例較少，影響就沒有這么明顯。 風(fēng)味物質(zhì)的結(jié)構(gòu) ？ 1 烴烴 l烴是最簡(jiǎn)單 的有機(jī)化合 物，由苯環(huán)、 萘環(huán)、蒽環(huán) 組成的芳香 烴具有較強(qiáng) 的芳香風(fēng)味。 以萜烯類在 風(fēng)味上使用 最重要。 l(2)羧酸：二元三元羧酸通常無味，應(yīng)用最多的是醋酸。 l(3)縮醛：在干燥條件下，乙醇或乙二醇

6、和醛的羰基反 應(yīng)生成的化合物。只有兩種應(yīng)用最多：乙醛縮乙二醇 (令人愉悅的堅(jiān)果味)和肉桂醛縮乙二醇(強(qiáng)烈的香甜味)。 l(4)醇類：芳香醇大多令人愉悅和圓潤(rùn)的風(fēng)味特征，而 多羥基取代的脂肪醇和芳香醇沒有特征氣味(如甘油)； 萜醇是一類獨(dú)特且非常重要的風(fēng)味物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于 各類精油中。 l(5)醛和酮：不飽和醛具有特殊的刺激氣味，有三鍵存 在時(shí)尤為突出；作為有價(jià)值的風(fēng)味物質(zhì)的最小分子質(zhì) 量的酮是甲基戊基酮，它有強(qiáng)烈的水果味，并一直延 續(xù)到下一個(gè)同系物。 l（6）酯：酯是各種氣味和風(fēng)味的主要來源，有 200多種應(yīng)用于食品中，并廣泛分布于精油中。 l（7）醚：低分子量的醚易揮發(fā)，有甜味和醇味； 較高

7、分子質(zhì)量的醚有醚味和果味。 l（8）雜環(huán)化合物：含有O、N、S的雜環(huán)化合物一 般具有強(qiáng)烈的特征氣味，是植物風(fēng)味重要成分， 也是熱處理食品的風(fēng)味主要揮發(fā)性成分。 l（9）內(nèi)酯 是獨(dú)特的風(fēng)味物質(zhì)，具有水果的特征性氣 味（香豆素不允許用在食品）。 l（10）含氮化合物 胺、酰胺、亞胺、氨基酸、異硫 氰酸酯（存在辛辣蔬菜中）。 l（11）苯酚 l（12）含硫化合物 蔥蒜類 中的主要特征成分。 三三 風(fēng)味化合物的感官屬性分類風(fēng)味化合物的感官屬性分類 l風(fēng)味輪：在風(fēng)味成分的加工過程中，用來描述風(fēng)味 物質(zhì)或成分的一種可能的方式是根據(jù)其母體風(fēng)味特 征把它們分組。 l風(fēng)味輪中心是代表形成風(fēng)味主體的風(fēng)味基質(zhì)，包含

8、 了需要對(duì)不能以純物質(zhì)狀態(tài)應(yīng)用的單個(gè)風(fēng)味組分進(jìn) 行支撐 、稀釋、加強(qiáng)和保護(hù)所有配料。 l排列順序?yàn)橄噜彶糠志哂邢嗨频娘L(fēng)味特征，類似于 彩虹中各種色帶的排列。 1 風(fēng)味輪 2 不同的風(fēng)味特征不同的風(fēng)味特征 短鏈不飽和醛和醇、酯類和具有很低閾值的烷 烴取代基的噻唑和烷氧基吡嗪等雜環(huán)化合物。 (1)青草風(fēng)味 順？ 反？ 反-2-己烯醛和順-3-己烯醇普遍作為風(fēng)味化合物。 從亞麻酸酶促合成不飽和醛和醇。 存在于成熟的水果中。 包括：酯類和內(nèi)酯及酮、醚和乙縮醛。 熱帶水果典型的奇異風(fēng)味來源于含硫 化合物。 (2) 水果風(fēng)味 (2) 水果風(fēng)味 酯類 內(nèi)酯類 含硫化合物 縮醛 菠蘿 來源于柑橘類水果和植物（

9、柑橘、檸檬、橘子和 柚子）。 風(fēng)味影響最強(qiáng)的化合物是檸檬醛。 苦味很強(qiáng)的萜類化合物是香柏酮（影響柚子的重 要物質(zhì)）。 (3) 柑橘風(fēng)味 (3) 柑橘風(fēng)味 檸檬醛：香葉醛和橙花醛的混合 薄荷類結(jié)構(gòu) 特點(diǎn):具有單 環(huán)萜類的小 環(huán)酮類； 樟腦類特點(diǎn): 通過橋環(huán)連 接的具有高 堆積密度和 剛性的球形 或卵形分子。 (4) 薄荷樟腦風(fēng)味 L-薄荷醇是薄荷類最重要的合成化合物， 用于非食品行業(yè)。 (4) 薄荷樟腦風(fēng)味 苯基乙醇、香葉醇、-紫羅酮和一些酯類。 (5) 花香風(fēng)味 具有強(qiáng) 烈的風(fēng) 味，并 且有生 理功效； 其風(fēng)味 強(qiáng)度高， 所以使 用量非 常少。 (6)香辛料草本風(fēng)味 (7) 木質(zhì)煙熏味通常認(rèn)為

10、木質(zhì)煙熏味不屬于天然的 風(fēng)味物質(zhì)，而是在儲(chǔ)藏和熱處理過 程中形成的。高濃度時(shí)有異味。 吡嗪化合物(8)烘烤焦香味 (9) 堅(jiān)果焦糖風(fēng)味 堅(jiān)果焦糖味是大多數(shù)含糖食品經(jīng)加熱處理后的風(fēng) 味。烘烤堅(jiān)果輕微的苦味和焦香味共同組成了這 種風(fēng)味。風(fēng)味物質(zhì)共同的結(jié)構(gòu)是環(huán)狀的烯醇酮。 HVP 風(fēng) 味 特 點(diǎn) ： 彌 漫 的 熱 、 咸 、 香 。 (10)肉湯植物水解蛋白風(fēng)味 含硫化合物和含氮 雜環(huán)化合物是產(chǎn)生 風(fēng)味的主要因素。 (11) 肉香風(fēng)味 酸敗風(fēng)味最主要成 分是丁酸和異丁酸。 (12) 脂肪酸敗風(fēng)味 黃油特征風(fēng)味(丁二酮,3- 羥基-2-丁酮,戊二酮)、甜 乳脂發(fā)酵風(fēng)味(乙酸丙酮 酯, -葵內(nèi)酯,-辛

11、內(nèi)酯)。 (13) 奶油黃油風(fēng)味 蘑菇風(fēng)味： 1-辛烯-3- 醇； 土腥味： 二甲萘烷 醇。 (14) 蘑菇土腥風(fēng)味 溫辣的樹根氣 味，代表化合 物：亞丁基苯 并呋喃酮，丁 基苯并呋喃酮 等。 (15) 芹菜湯風(fēng)味 (16) 含硫蔥蒜風(fēng)味 這些含硫化合物是一類非常重要的具有極低閾值的 風(fēng)味物質(zhì)，一般情況下是在植物和食品進(jìn)行熱加工 處理時(shí)形成的。下面是兩種含硫風(fēng)味物質(zhì)形成過程： 蛋氨酸 天冬氨酸 四四 合成風(fēng)味化合物的發(fā)展前景合成風(fēng)味化合物的發(fā)展前景 l曲線A以上化合物能否作為潛在的風(fēng)味劑使用， 主要取決于其感官特性、商業(yè)可獲得性和毒理學(xué) 評(píng)價(jià)。 l區(qū)域：很少部分在風(fēng)味工業(yè)中使用； l區(qū)域：需要

12、更好地了解其特性和相互作用（單 個(gè)或混合物，包括氣味和滋味閾值、穩(wěn)定性、協(xié) 調(diào)作用等）； l區(qū)域：由于價(jià)格太高或尚不能通過合成得到， 或是出于安全方面的原因被禁止使用，也有一些 風(fēng)味化學(xué)物未公開發(fā)表。 第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)味增風(fēng)味增 效劑效劑 一一 引言引言 l風(fēng)味增效劑：本身不具有風(fēng)味（在有效的用量 水平）但能提高食品風(fēng)味的化合物。 l風(fēng)味增效劑的發(fā)展： 尋求新 的風(fēng)味 增效劑 食鹽 谷氨 酸鈉 鳥 苷 酸 鈉 、 5- 核 苷 酸 二、二、L-氨基酸和氨基酸和5-核苷酸的化學(xué)性質(zhì)核苷酸的化學(xué)性質(zhì) l結(jié)構(gòu)： 嘌呤嘌呤 5 -核苷酸 核苷酸 X Y 谷氨酸在不同pH下的解離形式 具有風(fēng)味增強(qiáng)作用的

13、是谷氨酸的鈉鹽，pH會(huì)影響其效 果，同時(shí)谷氨酸會(huì)參加Mailliard反應(yīng)而使其失效。 l谷氨酸鈉不吸濕，在儲(chǔ)藏過程中，外觀及品質(zhì)不 發(fā)生變化。而在熱處理過程中不穩(wěn)定。在常規(guī)的 食品加工或烹飪時(shí)不易被分解（pH 5.0-8.0）。 但是在高溫、酸性條件下（pH2.2-4.4），谷氨 酸鈉會(huì)部分水解轉(zhuǎn)化為5-吡咯烷酮-2-羧酸，從 而失去增效作用。在非常高的溫度和強(qiáng)酸或強(qiáng)堿 條件下，谷氨酸鈉會(huì)外消旋化為D,L-谷氨酸。 l5-肌苷酸鈉和5-鳥苷酸鈉屬于非吸濕性鹽，對(duì)熱 （120C）和酸（最適pH 5-7）都較穩(wěn)定；兩者 在干燥狀態(tài)和光照狀態(tài)下都很穩(wěn)定，深度油炸對(duì) 5-核苷酸的影響較小。 l罐藏加

14、工導(dǎo)致5-核苷酸大量損失。 l核苷酸的其他損失途徑還包括失水、酶作用、輻 射等。 l由于5-核苷酸是水溶性的，任何產(chǎn)品的水分損失 都會(huì)降低5-核苷酸的增效作用。 三三 谷氨酸谷氨酸(MSG)與與5-核苷酸的感官性質(zhì)核苷酸的感官性質(zhì) 1、鮮味效應(yīng) MSG的鮮味效果原理仍不明確，能夠?qū)е滤姆N基本 滋味的MSG可能的結(jié)構(gòu)如下圖： 1 輕微地降低甜味的感覺閾值（蔗糖） 2對(duì)咸味沒有什么影響（NaCl） 3 顯著降低酸味的感覺閾值（酒石酸） 4 對(duì)苦味沒有影響（硫酸奎寧） 2、谷氨酸鈉對(duì)滋味的影響 谷氨酸鈉是甜咸味的；5-肌苷酸鈉的滋味是牛肉味； 5-鳥苷酸鈉被描述為“橡木-蘑菇味”。 3 對(duì)香氣的影響

15、 4 協(xié)同效應(yīng) MSG和IMP混合使用具有顯著的協(xié)同效應(yīng)，不僅能 顯著增強(qiáng)味覺強(qiáng)度，還能改善滋味質(zhì)量。 風(fēng)味增強(qiáng)劑對(duì)香氣感知的影響也存在爭(zhēng)議。有人認(rèn) 為是MSG和IMP可以影響食品香氣，如0.01%的IMP 可以增強(qiáng)牛肉面條湯的香氣強(qiáng)度，但也有研究認(rèn)為 MSG對(duì)16種食品香氣性質(zhì)沒有影響。 l雞精與味精并沒有太大的區(qū)別。雖然大部分雞精的 包裝上都寫著“用上等肥雞制成”、“真正上等雞 肉制成”，但它并不像我們想像由雞肉、雞骨或其 濃縮抽提物做成的天然調(diào)味品。它的主要成分其實(shí) 就是味精（谷氨酸納）和鹽。其中，味精占到總成 分的40%左右，另外還有糖、雞肉或雞骨粉、香辛 料、肌苷酸、鳥苷酸、雞味香精

16、、淀粉等物質(zhì)復(fù)合 而成。 雞精的味道鮮，主要還是其中味精的作用。 另外，肌苷酸、鳥苷酸都是助鮮劑，也具有調(diào)味的 功效，而且它們和谷氨酸鈉結(jié)合，能讓雞精的鮮味 更柔和，口感更圓潤(rùn)、豐滿，且香味更濃郁。 四四 食品中的風(fēng)味增效劑食品中的風(fēng)味增效劑 （一）食品中的谷氨酸鈉和5-核苷酸 MSG和IMP/GMP是食品中最常見的風(fēng)味增強(qiáng)劑。 在一些水解植物蛋白和酵母提取物食品組分中也 有較高含量的風(fēng)味增強(qiáng)劑。 1 酵母提取物酵母提取物 酵母提取物含有較多量的核糖核氨酸（RNA），而RNA 是呈味核苷酸的前體。因此，通過水解RNA可以得到呈 味核苷酸。 酵母水解的方式有三種：自溶、質(zhì)壁分離和酸催化。 自溶法

17、中，細(xì)胞被殺死而酶不被失活，利用酶進(jìn)行自我 溶解。 質(zhì)壁分離是利用高濃度的鹽進(jìn)行脫水破壞細(xì)胞使酶釋放。 酸水解是酵母濃縮物中加入鹽酸，高壓高溫下水解，反 應(yīng)后以堿中和，產(chǎn)品中MSG含量高，但是此法成本高。 2、水解植物蛋白（、水解植物蛋白（HVP） l水解植物蛋白HVP本身具有風(fēng)味(在生產(chǎn)過程 中)且在加工過程中能進(jìn)一步反應(yīng)(Mailiard 反應(yīng))，或含有高濃度的MSG而被用于咸味香 精。HVP中含有約9-12%MSG和約45%鹽。 lHVP生產(chǎn)中也可以外加入氨基酸和還原糖， 在一定條件下進(jìn)行熱效應(yīng)來提高產(chǎn)品的附加 值。 （二）（二）谷氨酸鈉和5-核苷酸在食品中的應(yīng)用 風(fēng)味增強(qiáng)劑在食品中的作

18、用十分廣泛。谷氨酸鈉在食 品中的使用量是0.1-0.6%；5-肌苷酸鈉和5-鳥苷酸 鈉在食品中用量是0.001-0.150%。 （三）谷氨酸鈉和（三）谷氨酸鈉和5-肌苷酸的來源肌苷酸的來源 1 谷氨酸鈉的來源谷氨酸棒桿菌發(fā)酵生產(chǎn)，然后中 和得到MSG晶體。 發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸鈉的流程 除了用發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸鈉以外， 我們還可以利用小麥面筋或玉米 蛋白進(jìn)行酸水解和通過化學(xué)方法 用丙烯腈合成而來。 2 5-核苷酸的來源 l5-核苷酸可以從肉類和魚類的萃取物以及脫水蘑菇中 分離得到。商業(yè)生產(chǎn)的方法是RNA酶解法和發(fā)酵法。 （四）（四）谷氨酸鈉和5-核苷酸的毒性 l1 、谷氨酸鈉：從毒理學(xué)來說，谷氨酸鈉

19、的毒性很低。 其對(duì)老鼠的LD50值為19.9g/kg。長(zhǎng)期飼養(yǎng)試驗(yàn)（食物 的4%）表明谷氨酸鈉對(duì)幾種動(dòng)物沒有顯著影響。谷 氨酸鈉與中國(guó)餐館綜合征（CRS）有關(guān)系。盡管大量 科學(xué)證明谷氨酸鈉是安全的，但是公眾還是認(rèn)為攝入 谷氨酸鈉可能會(huì)誘發(fā)一些不良反應(yīng)。 l2、5-核苷酸：急性毒性的劑量范圍是2.7-14.0g/kg。 在長(zhǎng)期飼養(yǎng)過程，當(dāng)5-核苷酸的攝入量低于2%（總 食物量）時(shí)，不能觀察到其對(duì)任何一種動(dòng)物有顯著影 響。 （五）（五）作為風(fēng)味增效劑的食鹽作為風(fēng)味增效劑的食鹽 l食鹽對(duì)感官直覺的作用不僅僅是簡(jiǎn)單的加入咸味， 即是在亞閾值水平也能增強(qiáng)風(fēng)味的作用。有人把 鹽和高血壓、中風(fēng)、心血管疾病聯(lián)系在一起；但 是在尋找鹽的替代物時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)沒有真正可以替 代鹽的物質(zhì)。 （六）其他增效劑（六）其他增效劑 1 1、牛肉風(fēng)味肽（、牛肉風(fēng)味肽（BMPBMP） 最初是從牛肉的木瓜蛋白酶消化液中分離來的八肽；化學(xué) 合成的牛肉風(fēng)味蛋白與食鹽、谷氨酸鈉有較好的協(xié)同作用， 能增強(qiáng)牛肉味，并有很好的熱穩(wěn)定性。 l2 鮮味谷氨酸結(jié)合物鮮味谷氨酸結(jié)合物 谷氨酸鹽的反應(yīng)產(chǎn)物有鮮味作用，如谷氨酸和 乳酸的濃縮產(chǎn)品（N-乳酰-L-谷氨酸鹽）具有和谷 氨酸鈉相似的