食品风味化学课件.ppt

食品风味的重要性,食品的功能 营养的功能 感官的功能 保健的功能,食品风味化学概述,食品的感官功能,色泽质地风味口感,风味的概念,是指摄入口腔的食物使人的感觉器官，包括味觉、嗅觉、痛觉、触觉和温觉等所产生的感觉印象，即食物客观性使人产生的感觉印象的总和,影响味觉产生的因素,物质的结构 物质的水溶性 温度 味觉的感受部位 味的相互作用,糖类甜味酸类酸味盐类咸味生物碱苦味,物质的结构,物质的水溶性,完全不溶于水的物质是无味的，溶解度小于阈值的物质也是无味的水溶性越高，味觉产生的越快，消失的也越快一般呈现酸味、甜味、咸味的物质有较大的水溶性，而呈现苦味的物质的水溶性一般,温度,一般随温度的升高，味觉加强，最适宜的味觉产生的温度是10-40，尤其是30最敏感，大于或小于此温度都将变得迟钝温度对呈味物质的阈值也有明显的影响25：蔗糖0.1%，食盐0.05%，柠檬酸0.0025%，硫酸奎宁0.0001%0：蔗糖0.4%，食盐0.25%，柠檬酸0.003%，硫酸奎宁0.0003%,味的相互作用,两种相同或不同的呈味物质进入口腔时，会使二者呈味味觉都有所改变的现象，称为味觉的相互作用味的对比现象 味的相乘作用 味的消杀作用 味的变调作用 味的疲劳作用,香是食品的一项重要感观指标食品的香气会增加人们的愉快感和引起人们的食欲，间接增加人体对营养成分的消化和吸收食品香气由多种呈香的挥发性物质组成，大多数属于非营养性物质，含量甚微，香气与分子结构有高度特异性鉴定食品的香气离不开人们的嗅觉,生物合成酶直接作用酶间接作用高温分解作用微生物作用外加赋香作用,食品中香气形成的途径,食品风味物质：能够引起人多种感觉器官产生感官反应的食 品中所含的刺激物。如醋的酸味、蔗糖的甜味、食盐的咸味、茉莉的香气等,食品风味物质的特点：1.种类繁多，相互影响。如：经过调配的咖啡已经鉴定的风味物质达500多种，尚未鉴定的还有数百种；焙烤土豆香气中已经鉴定的风味物质200多种。食品的风味是大量的风味物质相互协同或拮抗而形成的，如2-丁酮、2-戊酮、2-己酮、2-庚酮、2-辛酮单独存在时并不产生嗅感，但当以一定比例混合时，就会产生明显的嗅感 2.含量极微，效果显著。食品中风味物质的含量一般在10-810-14；马钱子碱在食品中含量为7 10-7%时，就有明显的苦味；水中乙酸异戊酯含量为5 10-6 mg/kg时，就有明显的水果香气 3.稳定性差，易被破坏 4.风味类型与风味物质种类和结构缺乏普遍的规律性,定义：利用化学的原理和方法研究食品中风味物质的组成、结构、性质、分离提取及在食品中应用的食品化学的学科分支,食品风味化学,一、食品风味物质的发现研究二、食品风味物质的分离、鉴定方法研究 三、食品风味物质的构效关系研究四、食品风味物质的作用机制及表征方法研究,食品风味化学的发展趋势,一、发现新的食品风味物质，为食品开发提供依据二、对食品风味进行调整和控制三、阐明风味产生的过程和机制，避免不良风味的产生四、有助于规定和控制食品的风味质量五、帮助遗传学家培育出具有更好风味的原料新品种,食品风味化学研究的意义,应尽量完全从食品中抽提出其中的风味组份。任何一种抽提方法，都不应破坏风味物质，不应产生异味而掩盖原有风味。但是，一般的风味物质都具热敏性，易氧化。这就要求抽提过程的条件要温和(例如尽可能用较低的温度)，抽提介质要避免与被抽提风味物质发生化学反应，避免造成污染,风味物质分离方法,食品分析常用的抽提方法主要有水蒸汽蒸馏剂抽提法、吹扫捕集法、液态CO2或超临界流体抽提法。其中水蒸汽蒸馏有机溶剂抽提法是传统的方法，操作温度较高，对蒸汽压高的组份抽提一般较完全，但对蒸汽压低的组份抽提效率不高。一些易水解的成分在水蒸汽中会破坏，有机溶剂也易污染抽提的风味物质。如果减少水和有机溶剂的用量，使用高真空减压蒸馏等改进手段，便可减少上述不利影响。水蒸汽蒸馏有机溶剂抽提法成本低，设备简单，操作方便，因而目前仍是广泛使用的方法之一,吹扫捕集法中采用一种非常纯净(纯度大于99.998%)的惰性气体(氦或氮)将挥发性的成分从食品原料中吹扫出来，然后用冷阱捕集。该方法抽提条件比传统的水蒸汽蒸馏有机溶剂抽提法更为温和，可以使一些热敏感、易水解的成分分离开来。显然，作为吹扫介质的惰性气体不会污染抽提的风味物质,液体CO2和超临界CO2抽提法中，是以液体CO2和超临界CO2作为抽提溶剂。对产品的污染小、抽提效率高、抽提过程温度低，是目前最理想的抽提方法之一。但也存在缺点：抽提挥发性风味物质的同时，一些不挥发的非风味物质也被抽提出来，从而得到一种半固体状的抽提物。但可通过增加分离步骤或调节CO2的密度得到改善,近年来，一些精密的分析手段被应用于风味物质的分离和鉴定，例如，气相色谱(GC)、气质联用(GC MS)甚至液质联用(HPLCMS)等。然而，无论使用多么精密的分析手段，风味物质较完全地被抽提出来是获得准备结果的必要保证,食品风味强化剂,食品风味强化剂是用来调节食品风味的，包括嗅、味两个部分，它们可以是成分单一的香料或复杂成分调成的香精组成在食品工业发达的国家，风味剂的种类可占添加剂种类的5060%,食品风味强化剂的生产方法,一般是从含香的动植物体中通过萃取、蒸馏或者是从无味的前体物质经类似烹饪的方式加工获得相关风味物质，再经过人工调配制成。近年来，生产风味物质采用了更新的手段，如分子蒸馏、超临界萃取、超滤等方法。而作为食品风味强化剂的另一主要风味物质来源是通过化学合成的香精香料。目前，在所有生产的风味化合物中84%的产品是由化学合成法生产的。随着生物技术的飞速发展，利用生物技术生产风味物质制备食品风味强化剂已被多项研究证明是行之有效的,1.1 食品风味强化剂的传统生产方法,物理法生产风味强化剂来自大自然的辛香料，芳香植物的花、叶、根、水果蔬菜等可通过压榨、蒸馏、萃取、吸附、超滤、顶空气体捕集、CO2 高压提取等物理方法得到精油、萃取物、油树脂、浸酊、浸膏、蒸出液、萜烯类、除萜精油、重组精油等一系列天然香原料，可将这些香原料进一步调配成各种风味强化剂用热加工法生产食品风味强化剂，基本反应属于氨基酸和糖之间的美拉德反应,1.2 食品风味强化剂的化学合成法,是指采用天然原料或化工原料，通过化学合成制成香料化合物，再经过设计，并按照主香、辅香、头香、定香的设计比例等一系列人工手段配制而成的食品风味强化剂,1.3 生物技术生产风味强化剂,可以在短时间内获得大量的产品与天然产品特征类似，深受消费者欢迎，并得到了社会认可生物合成的风味物质风味醇厚自然且不受原料、地区等限制，克服了传统的从动植物中提取风味物质的困难,酶工程制备风味物质,将酶制剂添加到食品中可以改善和强化食品的风味这种酶称为风味酶很多食品需要在加工后再添加风味酶以恢复其风味利用脂肪酶催化合成芳香酯和风味酶促进前体物质转化为风味物质,利用酶法可生产奶类香精，其主要以稀奶油、奶油为原料，通过脂肪酶将乳脂肪分解从而得到增强150200倍的乳香原料，以此为基础配制奶类香精，香气柔和完美留香持久。另外，风味酶在乳及乳制品中应用可恢复乳粉及脱脂乳的香味，改善干酪的风味和消除酸乳生产中可能产生的异味，并加快发酵过程,淀粉酶用于面包烘烤时，将淀粉分解为麦芽糖和小分子糊精，供给酵母发酵，不仅可以改善面团特性，增大面包体积，赋予面包良好的质地，还可以改善面包色泽和风味。因为淀粉酶催化所得的水解产物,除提供酵母发酵底物外，剩余的还原糖还可参与美拉德反应，赋予面包表皮棕黄的色泽，同时与水解中间产物脱水糖、糖醛、还原酮、芳香羟基化合物等反应产物配合发酵，形成芳香物质，共同赋予面包香味,许多微生物如细菌、酵母、真菌等都可以利用简单的营养物质发酵生产风味物质微生物具有代谢能力强、易于培养、原料来源广泛等特点。微生物不仅种类多，而且可以通过选育获得更理想的生产菌种，除了可以用于生产已存在的香料物质外，还可望发现新的优质风味原料,微生物法制备风味物质,吡嗪类为含N的杂环化合物，是加热食品中所具有的典型的香味成分，谷氨酸棒杆菌是四甲基吡嗪的产生菌。将吡嗪类化合物加入到食品中，能够使其产生坚果味、咖啡味、巧克力味和香蕉香气许多细菌、霉菌和酵母都可用来生产香兰素，这些微生物以阿魏酸、丁子香酚、异丁子香酚、香草醇、香草胺、松柏醇、藜芦醇等化合物为前体，经发酵可获得香兰素,植物组织细胞培养合成食品风味物质,食品工业意义上的植物组织培养主要是指细胞的悬浮培养，即使游离的植物细胞或一些小的细胞团在液体培养基中增殖并分离提取细胞产生的次生代谢产物的技术。利用该技术生产含有天然组分的次生代谢产物，可免受天气和环境的影响，易于控制。因此。与传统的微生物发酵一样，植物组织培养具有较好的应用前景,食品风味强化剂成分分析方法,食品风味强化剂成分的分析一般包括样品的前处理，风味物质的分离、鉴定(含定量)、综合评价等手段,前处理方法,传统的食品风味强化剂样品的前处理方法主要包括蒸馏法、萃取法、吸附法等。利用这些方法采集样品的风味成分，是分析鉴定食品风味物质的前提,分离方法,对于其挥发性组分，气相色谱是目前最常用的分离手段对于食品风味强化剂中的非挥发性成分，其主要分离方法是薄层色谱(TCL)和高效液相色谱(HPLC),鉴定方法,色谱-质谱(GC-MC)联用技术GC或LC与傅立叶变换红外光谱以及二维核磁共振谱联用,肉与肉制品风味的形成,肉类风味只有加热以后才能获得，而未烹调的肉类很少或没有香味，只有血腥味在烧煮期间，瘦肉和脂肪组织中的非挥发性化合物之间发生了复杂的系列热诱导反应，从而导致大量反应产物生成已鉴定出的肉类挥发性化合物有1000多种。与猪肉、羊肉或禽肉相比，大部分化合物是从牛肉中鉴别出来的,肉风味的前体物质,主要有两类：水溶性化合物和脂溶性化合物。在加热期间挥发性香味物质的产生源于氨基酸与还原糖之间的美拉德反应以及脂类的热降解反应主要的水溶性风味前体物包括糖类、磷酸糖类、核苷酸糖类、游离氨基酸、肽、核苷酸及其它的含氮化合物(如硫胺素)。通过研究发现，在加热期间，糖类和氨基酸的数量减少，尤其是半胱氨酸和核糖损失量最大半胱氨酸和核糖在肉类风味形成中起了非常重要的作用,脂类降解产生的挥发性物质,在熟肉风味物质中已发现由脂类降解产生的几百种挥发性化合物，包括脂肪族烃、醛、酮、醇、羧酸及酯，这些化合物来自脂肪酸的氧化在加热期间，磷脂是产生挥发性物质的重要来源,美拉德反应产生的挥发性物质,氨基酸与还原糖之间的美拉德反应是形成熟肉制品风味最重要途径之一。该反应复杂，产生了大量的风味化合物,由核糖和半胱氨酸产生的含硫化合物对肉类特征香气似乎更重要。肉中的核糖主要来源于次黄嘌呤核苷酸(肌苷酸)和其它的核糖核苷酸食品中的烧烤味,通常与吡嗪、噻唑等杂环化合物的存在有关在烤肉当中,吡嗪是主要的挥发性物质熟肉挥发性物质的一个显著特征是以含硫化合物为主体,脂类与美拉德反应产物间的相互作用,肉脂类自动氧化产生的饱和与不饱和醛类是熟肉挥发性风味组成的主要贡献者。羰基化合物与氨基或硫醇基间的反应是美拉德初级反应和形成香气化合物的后期阶段的重要步骤，因此，可以认为烹调期间由脂类产生的羰基化合物也许参与了美拉德反应中肉已被鉴定的挥发物中，有很多化合物是由脂类和美拉德反应产物之间相互作用形成的,食品加工与风味,人们在食品中已经发现5000种风味物质绝大部分风味物质是在食品加工中产生的食品中的脂类、蛋白质和碳水化合物等组分在加工中受到降解和破坏，产生许多不同类型的风味物质,在食品加工中，脂类的降解对许多食品风味的形成是非常重要的加工中食品中的脂肪酸极易受到酶的破坏，尤其是一些不饱和脂肪酸受到酶破坏降解后，产生许多低碳链风味物质，在各种内源酶作用下又发生许多次级反应如酯化反应、异构化反应、还原反应等，生成许多易挥发性低级醇醛酸酯及其聚合物,在食品加工中，蛋白质和碳水化合物的降解对食品风味的形成也是非常重要的，二者通常是紧密相关、相辅相承地对食品风味的影响发挥作用的,斯特勒克降解反应是吡嗪类化合物形成的一个很重要的途径吡嗪类化合物通常需要在烘烤温度下才能生成，它是许多烘烤食品中很重要的一种风味物质,吡嗪类化合物的形成,是大多数焙烤食品的风味来源，通过美拉德反应形成这些杂环化合物主要是可可、玉米花、绿茶、啤酒中的风味物质,呋喃类、吡喃酮类、吡咯类噻吩化合物的形成,碳水化合物的降解产物与含硫氨基酸反应生成噻唑类化合物在咖啡中已经发现了近30种噻唑类风味物质,噻唑的形成,风味化学研究的困境,人对食品风味的感受是一个综合的生理过程，即使最先进的仪器也无法完成仪器可测定含量，不能测定呈味类型和强度，只能靠人测评,1分析仪器无法对风味物质的呈味类型和强度进行分析,2分析仪器无法满足某些超微量风味物质的需要,许多超微量风味物质容易为人们感觉出来，很难用实验手段进行提取和分析,对风味物质的分析鉴定需要大量的数据资料气谱质谱数据系统联用方法只能鉴定已知成分，已知成分如在数据库中没有质谱数据也不能鉴定，需要做大量分离工作，分离组分用光谱方法进行鉴定,3分析所需要的数据资料还不完备,4风味成分数目大，类群复杂,研究者无法集中在一个或几个官能团上，使研究简化,使风味物质的分离很困难，受到糖类、蛋白质、脂肪和水等阻碍,5风味成分分散于大量的对风味并不重要的介质中,某些风味物质会自动氧化分解生成其他化合物某些风味物质对热很不稳定，易发生氧化反应和还原降解反应某些风味物质在人为条件下会分解食品成分之间可能会相互作用，产生新的风味物质,6许多风味成分很不稳定,7同一风味成分在不同的浓度或介质中，可能会呈现不同的风味特征8风味成分之间在呈味性质上常存在着相互影响,研究风味成分的形成机理将风味化学和人体生理学结合，进一步研究呈味机理和呈香机理研究烹调加工过程与风味形成的关系改善实验条件，研究解决困难方法,1基础理论方面的研究,风味化学研究的前景,2开发应用方面的研究,模拟天然香味成分，人工合成食用香料根据所分析的风味成分，筛选新的调味品将风味化学和风味工艺学结合起来，研制调味料,