第四章 食品的風味(1)20h

第四章食品的風味第一節(jié)、果蔬類正常代謝和酶促反應產生的風味第二節(jié)、食品經熱加工產生的風味第三節(jié)、微生物和發(fā)酵產生的風味第四節(jié)、動物類食品的風味

食品的風味依據原料和加工過程的不同可分為五大類：一、植物正常代謝產生的風味，指的是揮發(fā)物和非揮發(fā)物以及植物收獲時殘留在組織內的物質。二、由酶促反應所產生的風味。

三、微生物和發(fā)酵作用而產生的風味。四、熱加工產生的風味。五、氧化反應所產生的風味。其中第二、第四類可以統(tǒng)稱為褐變風味（酶褐變和非酶褐變）；第一類指的是植物正常代謝進行生物合成而生成的香氣風味物質。

食物本身或加工后都有一種特有的香味，其形成可能是生物合成、直接或間接酶作用以及高溫分解作用的結果。

食品中香味形成機制的類型有：

類型

說明

舉例

生物合成直接由生物合成形成的香味成分以萜烯類或酯類化合物為母體的香味物質，如薄荷、柑橘、甜瓜、香蕉等中的香味物質

直接酶作用酶對香味前體物質作用形成香味成分蒜酶對椏楓作用形成洋蔥香味

氧化作用（間接酶作用）酶促生成氧化劑對香味前體物質氧化生成香味成分羰基及酸類化合物的存在使香味加重，如紅茶

高溫分解作用加熱或烘烤處理使前體物成為香味成分由于存在吡嗪（如咖啡、巧克力）、呋喃（如面包）等而使香味更加突出

微生物作用微生物作用將香味前體轉化而成香氣成分酒、醋、醬油等的香氣形成

外加賦香作用外加增香劑或煙熏的方法由于加入增香劑或煙熏使香氣成分滲入到食品中而呈香第一節(jié)、果蔬類正常代謝和酶

促反應產生的風味

☆一、酶引起的褐變☆

二、果蔬類正常代謝和酶促反應產生的風味一、酶引起的褐變

褐變是食品中最普遍的一種變色現象。主要討論植物性原料在離株以后、動物性原料在死亡離體以后經常發(fā)生的不可逆的顏色變成暗褐色的現象，即稱為褐變（現象）。

由酶引起的褐變主要表現在一些淺色的水果和蔬菜中，例如蘋果、香蕉、土豆等。當他們的組織被碰傷、切開、削皮時，易發(fā)生褐變。在一些食品中適當程度的褐變是有益的，但在果蔬等食品中往往又是有害的，常常是敗壞不能食用的標志。褐變作用按其發(fā)生機制可分為酶促褐變（酶促反應）和非酶促褐變。

酶引起褐變的原因是多酚類。物質在酶催化下被氧化成鄰醌，再進一步氧化而褐變成黑色。其中相關的酶有：酚酶、酚氧化酶、多酚酶、多酚氧化酶、兒茶酚氧化酶等，一般認為酶引起的褐變有多酚氧化酶活性類型和酚羥化酶活性類型。

以含有多酚類的食品為例：

Ⅰ兒茶酚Ⅱ鄰醌多酚氧化酶多酚類物質在酶催化下被氧化成鄰醌或

酚羥基酶

Ⅲ

ⅡⅠ

Ⅰ、Ⅱ式在酚羥基酶作用下再進一步羥基化作用生成三羥基化合物黑色或褐色

聚合

Ⅱ式具有較強的氧化能力，可將Ⅲ式氧化為羥基醌Ⅱ

所謂酶促褐變就是在酶參與下的不可逆的氧化過程。酶促褐變發(fā)生在水果、蔬菜等新鮮植物性食物原料中，這些植物組織中的酚類物質在完整的細胞中作為呼吸傳遞物質，在醌式結構和酚式機構之間保持平衡，這是氧化過程和還原過程之間的平衡?？墒钱斔鼈冸x株或失去營養(yǎng)源之后，在短時間內其呼吸作用并未停止，只要有氧、有酶存在，氧化過程就照樣進行，但還原過程卻不能與之平衡，結果造成氧化物大量積累，有色的醌式化合物逐漸增多，導致食物變色。

酚酶主要是對鄰二酚、一元酚、黃酮類化合物和單寧起作用，反應速度最快的是具有鄰羥基結構的分子，如兒茶酚，咖啡酸，原兒茶酸。兒茶酚

原兒茶酸

咖啡酸

實際上酶促褐變需三個條件：（1）、具有多酚類結構的物質。（2）、有多酚氧化酶。（3）、氧氣。三者缺一不可。如蘋果、杏、香蕉、櫻桃、葡萄、梨、桃、草莓等均含有酶及兒茶酚，所以易褐變。有些瓜果如檸檬、桔子、香瓜、西瓜、柚子等不含有多酚氧化酶，也就沒有褐變。果蔬類中蔬菜除少數外，蔬菜的總體香氣較弱，但氣味卻多樣。百合科蔬菜（蔥、蒜、洋蔥、韭菜、蘆筍等）具有刺鼻的芳香；十字花科蔬菜（卷心菜、芥菜、蘿卜、花椰菜等）具有辛辣氣味；傘形花科蔬菜（胡蘿卜、芹菜、香菜等）具有微刺鼻的特殊芳香與清香；葫蘆科和茄科中的黃瓜、青椒和番茄等具有顯著的青鮮氣味；馬鈴薯也屬茄科蔬菜，具有淡淡的青香氣；食用菌則具有壤香香氣等。二、果蔬類正常代謝和酶促反應產生的風味

果蔬風味主要來源于植物正常代謝和細胞破碎時的酶促反應。如百合科植物、十字花科植物等切碎時釋放的酶產生出特征風味。這些風味都是由酶作用于適宜底物——風味前體而得到的。如蔥屬植物的風味前體是氨基酸（特別是含硫氨基酸），十字花科植物的風味前體為糖苷，而黃瓜、西紅柿則以脂肪酸為風味前體。分解生成的揮發(fā)性成分則決定了風味的性質。

例如：生果蔬中的風味化合物如下：醇（C—C），飽和脂肪醛（C—C）,單不飽和醛（已、庚、壬烯[2]醛），雙不飽和醛（庚、葵二烯（2，4）醛）以及沉香醇和β-紫羅酮等。熟果蔬的風味化合物：主要為雜環(huán)化合物。如糖醛、硫醚、阿魏酸、愈瘡木酚、吡嗪、吡啶、噻唑類等?？傊哳愶L味成分主要為脂肪醛、硫化物和雜環(huán)化合物，烹調前為直鏈化合物，烹調后多為雜環(huán)化合物。210210

風味酶風味前體揮發(fā)性香氣物質☆（一）、以氨基酸為前體的風味產生☆（二）、以脂肪酸為前體的風味產生☆（三）、以糖苷為前體的風味產生☆（四）、以色素為前體的風味產生

（一）、以氨基酸為前體的風味產生

☆1、含硫氨基酸☆2、芳香族氨基酸

1、含硫氨基酸：百合科蔬菜如洋蔥、大蒜、韭菜、細香蔥以及蘆筍均含有特殊的香辣氣味，具有刺鼻的芳香，尤其以蒜最強。它們都是以含硫氨基酸（半胱氨酸）為風味前體的。

作用過程如下：生成的烴基次磺酸不穩(wěn)定，在酶的催化下可以發(fā)生縮合、降解、重排、環(huán)化等反應，生成各種蔥屬植物的特征風味物質（主要是硫化物）。

前體

品種S-丙烯基-L—半胱氨酸椏楓洋蔥S-烯丙基-L—半胱氨酸椏楓大蒜韭菜S-甲基-L—半胱氨酸椏楓甲硫氨酸（蛋氨酸）

細香蔥蘆筍2、芳香族氨基酸：

很多水果的風味成分中包含有酚、醚類化合物。如香蕉內的欖香素和5-甲基丁香酚，葡萄和草莓中的桂皮酸酯以及某些果蔬中的香草醛等。目前普遍認為這些風味物質的前體是芳香族氨基酸，如苯丙氨酸、酪氨酸等。（二）、以脂肪酸為前體的風味產生

在水果和一些瓜果類蔬菜如黃瓜、番茄、西瓜、馬鈴薯、蠶豆、草莓等，風味成分中常發(fā)現有C和C的醇、醛類（包括飽和或不飽和化合物）以及由C、C的脂肪酸所形成的酯。這些香氣物質大多以脂肪酸為前體通過生物合成。按其催化酶的不同主要有兩類反應機理：6969

☆

1、由脂肪氧合酶產生的風味物質☆2、由β-氧化產生的風味物質

1、由脂肪氧合酶產生的風味物質：

人們發(fā)現與脂肪在單純的自動氧化中產生的脂肪臭不同，由脂肪酸經酶促反應生物合成的風味物質通常具有獨特的芳香。作為前體物的脂肪酸多為亞油酸和亞麻酸。2、由β-氧化產生的風味物質

梨、杏、桃等水果在成熟時都會產生令人愉快的果香，這些香氣成分很多由長鏈脂肪酸經過β-氧化衍生而成的中碳鏈C–C化合物。如由亞油酸通過β-氧化途徑生成的（2E，4Z）-葵二烯酸乙酯，就是梨的特征風味化合物。612（2E，4Z）-葵二烯酸乙酯

在上述途徑中，還同時生成了C～C的羥基酸，這些羥基酸也能在酶催化下環(huán)化生成γ-內酯或δ-內酯。C～C的內酯具有明顯的椰子和桃子的特征芳香。通常自然成熟的水果比人工催熟的要芳香，如自然成熟的桃子中內酯（尤其γ-內酯）的含量增加很快，其酯類和苯甲醛的含量比人工催熟的桃子要多3~5倍。這與相關酶的活性有關。812812

杏子的風味物為：γ-葵內酯γ-辛內酯芳樟醇

香蕉的風味化合物為乙酸-異戊酯為代表的乙、丙、丁酸與C～C醇構成的酯是其特征風味物；檸檬的風味化合物為橙草醛、牝牛兒醛及萜二烯。

萜二烯46

桃子的風味物為：γ-葵內酯δ-葵內酯γ-十二內酯菠蘿的風味物為：2，5-二甲基-2，3-二氫-4-羥基-呋喃酮

柑橘果實中萜、醇、醛和酯皆較多，但萜類最突出，是特征風味的主要貢獻者；蘋果中的主要香氣成分包括醇、醛和酯類。異戊酸乙酯、乙醛和反，2-己烯醛為蘋果的特征氣味物；草莓因品質易變，雖然已先后檢測出300多種揮發(fā)性物質，并且已知頭香成分主要是醇、醛和酯類，但哪些為特征香氣成分尚未搞清楚。

不同品種的葡萄香氣差別較大，玫瑰葡萄因含有豐富的單萜醇而特別香。葡萄中特有的香氣物是鄰氨基苯甲酸甲酯，而醇、醛和酯類是各種葡萄中的共有香氣物。西瓜、甜瓜等葫蘆科果實的氣味由兩大類氣味物支配，一是順式烯醇和烯醛，二是酯類。（三）、以糖苷為前體的風味產生

十字花科蔬菜有卷心菜、花椰菜、水芹菜、四季蘿卜、芥菜等，其風味前體都是糖苷類，即芥子油中的黑芥子素（黑芥子硫苷酸）。它們的特征風味物質含有異硫氰酸酯、硫氰酸酯及一些腈類化合物，當其破碎或烹調時相互作用產生特殊風味。

芥子酶酶分子重排葡萄糖黑芥子素（黑芥子硫苷酸）其中，R基多為烯丙基、丙烯基、丙基、丁烯[3]基、3-甲硫丙基。（四）、以色素為前體的風味產生

有人認為某些蔬菜的風味物質也能以色素為前體進行生物合成。例如番茄中的6-甲基-5-庚烯-2-酮和法尼基丙酮是由番茄紅素在酶催化下裂解生成。脂氧合酶脂氧合酶

O2

O26-甲基-5-庚烯-2-酮法尼基丙酮第二節(jié)、食品經熱加工產生的風味☆

一、食品加熱處理方式與氣味☆二、食品風味化合物的前體與美拉德反應☆三、肉類食品的風味☆四、面包的風味☆五、茶葉的風味☆

六、煙熏風味

食品在熱加工的過程中，將產生大量的風味組分，它們既可由食品的基本成分相互作用而產生，也可由食品成分的自身受熱降解而產生，此兩者統(tǒng)稱為非酶褐變或稱美拉德（Maillard）反應。

除了無香味的焦黑精一類高分子物質外，在食品的燒制過程中例如：咖啡、可可、茶和硬殼果品的烘烤、肉類的燒煮、烤面包、土豆以及燒菜等等都不需要酶催化就可產生雜環(huán)芳香化合物。

在以上各種情況下這些雜環(huán)化合物都是由同樣母體產生的。這些母體是食品的基本組成成分，即氨基酸包括游離氨基酸、肽類、蛋白質、胺類。羰基包括醛、酮、單糖以及因多糖分解或脂質氧化蔬菜的羰基化合物。它們在加熱過程中可生成雜環(huán)芳香化合物（所以也稱羰基反應）。以上這些反應都稱為非酶褐變反應，又稱美拉德（Maillard）反應。

另一種熱反應如食糖類、氨基酸類、肽類、維生素類等食品的主要組成成分的熱裂降解以及類脂的氧化降解形成雜環(huán)化合物，使食品帶有香味。酮類、黃酮類和胡蘿卜素很可能是非酶褐變反應的反應物，這些物質可以成為某些香味物質的母體。一、食品加熱處理方式與氣味對動、植物性食物進行的熱處理，最為常見的有烹煮、焙烤、油炸等方式。1、烹煮香氣：食物在烹煮或加熱滅菌時，一般溫度較低，時間較短，這時水果、乳品等主要是原有香氣揮發(fā)散失，反應生成新的風味物質并不多；蔬菜、谷類除原有香氣有部分損失外，也有一定量的新風味物質生成；魚、肉等動物性食物則通過反應形成大量濃郁的香氣。

在該條件下發(fā)生的非酶褐變反應，主要有Maillard(羥氨反應）、維生素和類胡蘿卜素的分解、多酚化合物的氧化、含硫化合物的降解等。因此，對于一些香氣清淡或雖香氣較濃而易揮發(fā)的果蔬等食物，不宜長時間烹煮，否則風味損失太大。

2、焙烤香氣：這種熱處理方式通常溫度較高、時間較長，這時各類食品通常都會有大量的風味物質產生。食物在焙烤時發(fā)生的非酶褐變反應，主要有Maillard(羥氨反應）、維生素的降解、油脂、氨基酸和單糖的降解、以及β-胡蘿卜素、兒茶酚等非基本組分的熱降解。

3、油炸香氣：油炸食品時其誘人的香氣很易勾起食欲，這時產生風味物質的反應途徑除了在高溫下可能發(fā)生的與焙烤相似的反應之外，更多地還與油脂的熱降解反應有關。油炸食品的特有香氣被鑒定為2，4-葵二烯醛，它是油脂熱分解出的各種羰化物中貢獻最大的組分，閾值為5×10ppm。除此之外，油炸食品的香氣成分還包含有高溫生成的吡嗪類和酯類化合物，以及油脂本身的獨特香氣，例如：用椰子油炸的食品帶有甜感的椰香，用芝麻油炸的食品帶有芝麻酚香等。-4二、食品風味化合物的前體

與美拉德反應

美拉德反應（MaillardReaction）是指氨基化合物和還原化合物之間在加熱的條件下發(fā)生的反應（又稱羰氨反應）。在食品中的反應通常是氨基酸、肽、蛋白質和還原糖類，它是食品香味產生的主要來源之一。食品中香味雜環(huán)化合物就來源于這樣一個復雜的反應體系；該反應體系中還原糖和氨基酸經過美拉德反應后，不僅生成棕黑色的色素，同時伴隨著形成多種香氣物質，即這個反應所生成的風味物質非常好聞，可以使人聯想起各種食品的香氣，經過熱加工的食品，尤其是經過烹調和烘焙加工的食品都具有形成這種香氣的特征。所以，這個反應在形成“加熱香氣”時特別受到重視。

Maillard反應可以分為二個反應階段和三條主要反應路線。二個反應階段為初級Maillard反應和高級Maillard反應。初級Maillard反應不引起褐變，也不產生食品香味，其中關鍵的一步是Amadori重排，Amadori重排產物是極為重要的不揮發(fā)的香味前驅物。高級Maillard反應包括三條主要反應路線，其中二條是從Amadori重排產物開始，另一條是間接地由Amadori重排產物開始。

第一條反應路線是由1-氨基-1-脫氧-2-酮糖在2—3位置不可逆地烯醇化，從C-1消去胺基生成甲基二羰基中間體，其進一步反應產生如C—甲基—醛類、酮醛類二羰基化合物和還原酮類等裂解產物，反應產物包括乙醛、丙酮、丁二酮和乙酸等香味成分。

第二條反應路線從烯醇式Amadori產物在1—2位置烯醇化，并消去C—3上的羥基而生成3-脫氧-己糖酮，然后脫水生成2-糖醛類香味成分。

上述二條路線生成的中間產物及以后發(fā)生的反應是相當復雜的，此過程中包括了醇醛縮合、醛-胺聚合，以及生成諸如吡咯、吡啶類等含氮雜環(huán)化合物，加熱食品具有的烤香、烘焙香和堅果香與此類雜環(huán)化合物有密切關系。

第三條反應路線是氨基酸的斯特勒克氧化（Strecker）降解反應，這是Maillard反應最重要的步驟之一。這個反應導致醛和α-氨基酮的形成，雜環(huán)化合形成吡嗪衍生物，食品焙烤時形成的香氣大部分是由吡嗪類產生的。

影響Maillard反應的因素：Maillard反應非常強調反應條件，其中溫度的影響可能最為重要。一般該反應的速率是隨著溫度的上升而增大；反應產生的香味物質主要是在較高溫度時形成，是在高級Maillard反應階段產生的。反應產物既與參與反應的氨基酸及單糖的種類有關，也與受熱時間的長短、體系的pH值、水分等因素有關。一般說來，當受熱時間較短、溫度較低時，反應主要產物除了醛類以外，還有特征香氣的內酯類和呋喃類化合物等；當受熱時間較長、溫度較高時，生成的風味物質種類有所增加，還有焙烤香氣的吡嗪類、吡咯類、吡啶類等化合物形成。

參與Maillard反應的糖類和氨基酸的結構不同，對生成的產物影響很大。首先，不同種類的糖與氨基酸作用時，將降解產生不同的風味。例如，麥芽糖與苯并氨酸反應能產生令人愉快的焦糖甜香；而果糖與苯并氨酸反應卻產生一種令人不快的焦糖味，但有二羥丙酮存在時，則產生紫羅蘭香氣。二羥丙酮和甲硫氨酸作用形成類似烤土豆的氣味，而葡萄糖和甲硫氨酸反應，則呈現烤焦的土豆味。

在葡萄糖存在時，脯氨酸、纈氨酸和異亮氨酸會產生一種好聞的烤面包香；在還原二糖如麥芽糖存在時，形成烤焦的卷心菜味而在非還原二糖如蔗糖存在時，則產生不愉快的焦炭氣味。椐研究報道，葡萄糖與各種氨基酸共熱時，能產生豐富多彩的嗅感變化。

其次，實驗表明，不同種類的氨基酸參與發(fā)生Maillard反應的難易也不一樣。一般說來，不同氨基酸降解速率次序為：羥基氨基酸、含硫氨基酸、酸性氨基酸、堿性氨基酸、芳香族氨基酸、脂肪族氨基酸。不同類型的還原糖參加反應的速率是不相同的，一般來講，五碳糖比六碳糖反應活性強，在37℃，含水量為15%時，反應的順序是：木糖＞阿拉伯糖＞葡萄糖＞乳糖＞麥芽糖＞果糖，葡萄糖的反應活性是果糖的10倍。

Maillard反應香味的分類：Hodge將Maillard反應香味物根據其香氣特征、結構、分子形狀及其形成路線等分為4個主要類別。第一大類是含氮雜環(huán)化合物，如吡嗪、吡啶、吡咯、噻唑類等，它們主要產生堅果香、烘烤香或面包香；第二大類是環(huán)狀烯醇酮結構化合物，如麥芽酚、脫氫呋喃酮等，主要產生焦糖香；第三大類是多羰基化合物，產生的是焦香；第四大類是單羰化合物，產生各種酮、醛類香氣。

加熱食品中存在的Maillard香味物質：咖啡、可可、面包、花生、豬肉、牛肉、雞肉、魚類、馬鈴薯等加熱食品中的香味物質大多是由Maillard反應產生的。目前至少有500多種香味成分在咖啡中被發(fā)現，有300多種香氣成分在焙烤的可可香味物中被鑒定，其中包括含N、O、S等雜環(huán)化合物。一個有趣的現象是煮馬鈴薯和大麥時被鑒定出的香味物質分別是125種和75種，但當烘烤這二種食物時鑒定出的香味物質分別是250種和150種，正好增加了1倍。

據研究報道，肉香中已單離出600多種揮發(fā)性物質，其中有233種成分是具有26種不同基本骨架的雜環(huán)化合物；牛肉香味成分有450多種化合物。豬肉、牛肉、雞肉香味物質之異同，以及吡嗪、吡啶、吡咯、噻唑、噻吩、惡唑、惡唑啉等雜環(huán)化合物與香味的關系。這些雜環(huán)化合物在肉香成分中含量很少，從感官特性來看，雖因閾值很低，但對肉類香味貢獻顯著。無論是豬肉、牛肉和羊肉的基本肉香是相同的，可能都來自Maillard反應，但各種肉香之間的差異可能是由其脂肪氧化提供的香味物質引起的。三、肉類食品的風味：

肉類只有在加熱煮熟或烤熟后才具有本身特有的香氣，特別是牛肉、雞肉、羊肉，其加熱香氣一般很好聞（肉香通常就是指加熱香氣），這是人類熟食（尤其是烹調）的一項主要目的。肉香具有種屬差異，如牛肉、豬肉、羊肉和魚肉的香氣各具特色。種屬差異主要由不同種類肉中脂類成分存在的差異決定。

不同加工方式得到的熟肉香氣也存在一定差別。如煮、炒、烤、炸、熏和腌肉的風味各別具一格。各種熟肉中關鍵而共同的三大風味成分為硫化物、呋喃類和含氮化合物；另外還有羰基化合物、脂肪酸、脂肪醇、內酯、芳香族化合物等等。肉類的風味是在動物死亡后肌肉變化的基礎上形成的。當動物剛死亡時，體內的糖原在酶的作用下會發(fā)生無氧酵解而生成乳酸；

經過一段時間后，除了肉中的基本成分在酶的作用下發(fā)生降解，生成氨基酸、還原糖等各種水溶性低分子物質外，肉中的ATP也會在酶的催化下分解生成呈味肌苷酸IMP（ATPADPAMPIMP次黃嘌呤+核糖），這段過程也叫“熟化”。肉類熟化后生成的低分子化合物就是肉類風味的原始前體物質。

產生肉類風味的原始前體物質有：肽類、核苷酸類、胺類、有機酸類等。在水溶液中這些分子量較大的物質進一步發(fā)生水解產生氨基酸、肽和糖類。其中二肽類的鵝肌肽和肌肽是鮮肉中最豐富的二種成分，其次為含硫氨基酸（半胱氨酸、胱氨酸）、中性α--氨基酸和其它α--氨基酸。鮮肉中的核苷酸類為酶解產物，它們受熱可以產生肉香味。經過研究發(fā)現：肉類經加工后產生肉香味主要來自以下幾類前體。

1．α--氨基酸和糖類＊2．含硫氨基酸類

3．硫胺素（V）＊4．核糖-5’-磷酸酯