合成風味物質(zhì)

合成風味物質(zhì)第1頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四目錄第一節(jié)概述12第二節(jié)合成風味物質(zhì)3第三節(jié)風味增效劑第2頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四教學目標1、掌握風味增效劑的概念；掌握食品中常用的風味增效劑的呈味機理及其影響因素。2、理解芳香物質(zhì)的四種分類；3、了解合成物質(zhì)的種類；了解風味輪和不同的風味特征。第3頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)概述第4頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四天然風味物質(zhì)是動植物來源的食品原料經(jīng)過加工或預處理過程中，在物理、化學或生物的作用下產(chǎn)生的。人們能夠支配使用200多種高純度的天然風味物質(zhì)，其中大約100種是酯類。天然的風味物質(zhì)資源是有限的，提取分離過程復雜，成本高。天然等同風味物質(zhì)是人工合成的與天然風味物質(zhì)結(jié)構(gòu)完全相同的化合物。合成風味物質(zhì)是通過化學合成得到的具有風味特性的化學物質(zhì)。第5頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四雖然合成的風味物質(zhì)有著充分的理由來占領市場（80%），但是消費者從衛(wèi)生、安全角度考慮，仍然傾向于天然的風味物質(zhì)。目前，在沒有天然風味物質(zhì)與之相匹配時，或者是產(chǎn)品價格較低，無法承擔天然風味物質(zhì)的高消費時，人們才會利用合成物質(zhì)。人造風味料是允許在食品中安全使用的合成風味物質(zhì)、溶劑和載體以一定的形式和濃度混合并產(chǎn)生風味的混合物。第6頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)合成風味物質(zhì)第7頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四物理提取01從風味前體中獲得03化學合成02風味物質(zhì)獲得方式一、風味物質(zhì)的合成化學合成物質(zhì)產(chǎn)生風味物質(zhì)需要滿足的條件：1風味物質(zhì)的結(jié)構(gòu)明確2合成原料價格有優(yōu)勢3必須合法和國際規(guī)定4最終產(chǎn)品消費者可以接受并會購買第8頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四合成風味物質(zhì)的三階段：從實驗室（以克計的制備階段）到試驗廠（千克單位）再到生產(chǎn)工廠（噸計的規(guī)模）。純度是合成風味物質(zhì)的一項重要質(zhì)量指標。合成風味料的物理特性與其氣味和滋味評價綜合使用。氣味和滋味的評價在使用上的意義遠遠大于某些物理指標。第9頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四二、風味物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)分類芳香族烴酯環(huán)萜酮胺酸醇第10頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四盡管一種有機物化合物的功能基團對其香氣及風味結(jié)構(gòu)有著重要影響，但是化學結(jié)構(gòu)和感官特性之間并沒有太多聯(lián)系。根據(jù)化學結(jié)構(gòu)和感官特性可以將芳香化學物分為四種：（1）結(jié)構(gòu)相似氣味相似；（2）結(jié)構(gòu)不同氣味相似；（3）結(jié)構(gòu)相似氣味不同；（4）氣味相似或氣味不同的異構(gòu)體或立體異構(gòu)體。第11頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四似檸檬氣味似可可氣味似肉氣味似芥末氣味(1)結(jié)構(gòu)相似氣味也相似第12頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四(2)結(jié)構(gòu)不同氣味相似第13頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四(3)結(jié)構(gòu)相似氣味不同第14頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四(4)異構(gòu)體或立體異構(gòu)體SimilarodorsDifferentodors第15頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四在很多限定條件下，有機化合物的風味強度與它的量相反，也就是風味強度與蒸汽壓成反比，蒸汽壓越低，風味強度越大。含有支鏈的化合物的風味比直鏈的風味更強大一些。但是這一結(jié)果并不能預測。分子中的取代基團對于風味有很大影響，影響大小在一定程度上還取決于分子的大小。但小分子中功能團的取代基可能會從根本上改變整個化學性質(zhì)，而大分子的功能團對于整個分子結(jié)構(gòu)來說所占比例較少，影響就沒有這么明顯。第16頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

風味物質(zhì)的結(jié)構(gòu)？第17頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四1烴烴是最簡單的有機化合物，由苯環(huán)、萘環(huán)、蒽環(huán)組成的芳香烴具有較強的芳香風味。以萜烯類在風味上使用最重要。第18頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四(2)羧酸：二元三元羧酸通常無味，應用最多的是醋酸。(3)縮醛：在干燥條件下，乙醇或乙二醇和醛的羰基反應生成的化合物。只有兩種應用最多：乙醛縮乙二醇(令人愉悅的堅果味)和肉桂醛縮乙二醇(強烈的香甜味)。(4)醇類：芳香醇大多令人愉悅和圓潤的風味特征，而多羥基取代的脂肪醇和芳香醇沒有特征氣味(如甘油)；萜醇是一類獨特且非常重要的風味物質(zhì)，廣泛應用于各類精油中。(5)醛和酮：不飽和醛具有特殊的刺激氣味，有三鍵存在時尤為突出；作為有價值的風味物質(zhì)的最小分子質(zhì)量的酮是甲基戊基酮，它有強烈的水果味，并一直延續(xù)到下一個同系物。第19頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四（6）酯：酯是各種氣味和風味的主要來源，有200多種應用于食品中，并廣泛分布于精油中。（7）醚：低分子量的醚易揮發(fā)，有甜味和醇味；較高分子質(zhì)量的醚有醚味和果味。（8）雜環(huán)化合物：含有O、N、S的雜環(huán)化合物一般具有強烈的特征氣味，是植物風味重要成分，也是熱處理食品的風味主要揮發(fā)性成分。第20頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四（9）內(nèi)酯

是獨特的風味物質(zhì)，具有水果的特征性氣味（香豆素不允許用在食品）。（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）。（11）苯酚（12）含硫化合物蔥蒜類中的主要特征成分。第21頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四三風味化合物的感官屬性分類風味輪：在風味成分的加工過程中，用來描述風味物質(zhì)或成分的一種可能的方式是根據(jù)其母體風味特征把它們分組。風味輪中心是代表形成風味主體的風味基質(zhì)，包含了需要對不能以純物質(zhì)狀態(tài)應用的單個風味組分進行支撐、稀釋、加強和保護所有配料。排列順序為相鄰部分具有相似的風味特征，類似于彩虹中各種色帶的排列。1風味輪第22頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四第23頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四2不同的風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)青草風味順？反？第24頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四反-2-己烯醛和順-3-己烯醇普遍作為風味化合物。從亞麻酸酶促合成不飽和醛和醇。第25頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四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味來源于含硫化合物。(2)水果風味第26頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四(2)水果風味酯類內(nèi)酯類含硫化合物縮醛菠蘿第27頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四來源于柑橘類水果和植物（柑橘、檸檬、橘子和柚子）。風味影響最強的化合物是檸檬醛?？辔逗軓姷妮祁惢衔锸窍惆赝ㄓ绊戣肿拥闹匾镔|(zhì)）。(3)柑橘風味第28頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四(3)柑橘風味檸檬醛：香葉醛和橙花醛的混合第29頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四薄荷類結(jié)構(gòu)特點:具有單環(huán)萜類的小環(huán)酮類；樟腦類特點: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)薄荷樟腦風味第30頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四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)薄荷樟腦風味第31頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四苯基乙醇、香葉醇、β-紫羅酮和一些酯類。(5)花香風味第32頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四具有強烈的風味，并且有生理功效；其風味強度高，所以使用量非常少。(6)香辛料草本風味第33頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四(7)木質(zhì)煙熏味通常認為木質(zhì)煙熏味不屬于天然的風味物質(zhì)，而是在儲藏和熱處理過程中形成的。高濃度時有異味。第34頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四吡嗪化合物(8)烘烤焦香味第35頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四(9)堅果焦糖風味堅果焦糖味是大多數(shù)含糖食品經(jīng)加熱處理后的風味。烘烤堅果輕微的苦味和焦香味共同組成了這種風味。風味物質(zhì)共同的結(jié)構(gòu)是環(huán)狀的烯醇酮。第36頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四HVP風味特點：彌漫的熱、咸、香。(10)肉湯植物水解蛋白風味第37頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四含硫化合物和含氮雜環(huán)化合物是產(chǎn)生風味的主要因素。(11)肉香風味第38頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四酸敗風味最主要成分是丁酸和異丁酸。(12)脂肪酸敗風味第39頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四黃油特征風味(丁二酮,3-羥基-2-丁酮,戊二酮)、甜乳脂發(fā)酵風味(乙酸丙酮酯,δ-葵內(nèi)酯,γ-辛內(nèi)酯)。(13)奶油黃油風味第40頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四蘑菇風味：1-辛烯-3-醇；土腥味：二甲萘烷醇。(14)蘑菇土腥風味第41頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四溫辣的樹根氣味，代表化合物：亞丁基苯并呋喃酮，丁基苯并呋喃酮等。(15)芹菜湯風味第42頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四(16)含硫蔥蒜風味這些含硫化合物是一類非常重要的具有極低閾值的風味物質(zhì)，一般情況下是在植物和食品進行熱加工處理時形成的。下面是兩種含硫風味物質(zhì)形成過程：第43頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四蛋氨酸天冬氨酸第44頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四四合成風味化合物的發(fā)展前景第45頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四曲線A以上化合物能否作為潛在的風味劑使用，主要取決于其感官特性、商業(yè)可獲得性和毒理學評價。區(qū)域Ⅰ：很少部分在風味工業(yè)中使用；區(qū)域Ⅱ：需要更好地了解其特性和相互作用（單個或混合物，包括氣味和滋味閾值、穩(wěn)定性、協(xié)調(diào)作用等）；區(qū)域Ⅲ：由于價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，也有一些風味化學物未公開發(fā)表。第46頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)風味增效劑第47頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四一引言風味增效劑：本身不具有風味（在有效的用量水平）但能提高食品風味的化合物。風味增效劑的發(fā)展：尋求新的風味增效劑食鹽谷氨酸鈉鳥苷酸鈉、5’-核苷酸第48頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四二、L-氨基酸和5’-核苷酸的化學性質(zhì)結(jié)構(gòu)：嘌呤5’-核苷酸XY第49頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四谷氨酸在不同pH下的解離形式具有風味增強作用的是谷氨酸的鈉鹽，pH會影響其效果，同時谷氨酸會參加Mailliard反應而使其失效。第50頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四谷氨酸鈉不吸濕，在儲藏過程中，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不易被分解（pH5.0-8.0）。但是在高溫、酸性條件下（pH2.2-4.4），谷氨酸鈉會部分水解轉(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酸或強堿條件下，谷氨酸鈉會外消旋化為D,L-谷氨酸。第51頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四5’-肌苷酸鈉和5’-鳥苷酸鈉屬于非吸濕性鹽，對熱（120°C）和酸（最適pH5-7）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5’-核苷酸的影響較小。罐藏加工導致5’-核苷酸大量損失。核苷酸的其他損失途徑還包括失水、酶作用、輻射等。由于5’-核苷酸是水溶性的，任何產(chǎn)品的水分損失都會降低5’-核苷酸的增效作用。第52頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四三谷氨酸(MSG)與5’-核苷酸的感官性質(zhì)1、鮮味效應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：第53頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四1輕微地降低甜味的感覺閾值（蔗糖）2對咸味沒有什么影響（NaCl）3顯著降低酸味的感覺閾值（酒石酸）4對苦味沒有影響（硫酸奎寧）2、谷氨酸鈉對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”。第54頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四3對香氣的影響4協(xié)同效應MSG和IMP混合使用具有顯著的協(xié)同效應，不僅能顯著增強味覺強度，還能改善滋味質(zhì)量。風味增強劑對香氣感知的影響也存在爭議。有人認為是MSG和IMP可以影響食品香氣，如0.01%的IMP可以增強牛肉面條湯的香氣強度，但也有研究認為MSG對16種食品香氣性質(zhì)沒有影響。第55頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四第56頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四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、淀粉等物質(zhì)復合而成。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、豐滿，且香味更濃郁。第57頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四四食品中的風味增效劑（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味增強劑。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味增強劑。第58頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四1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。自溶法中，細胞被殺死而酶不被失活，利用酶進行自我溶解。質(zhì)壁分離是利用高濃度的鹽進行脫水破壞細胞使酶釋放。酸水解是酵母濃縮物中加入鹽酸，高壓高溫下水解，反應后以堿中和，產(chǎn)品中MSG含量高，但是此法成本高。第59頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四2、水解植物蛋白（HVP）水解植物蛋白HVP本身具有風味(在生產(chǎn)過程中)且在加工過程中能進一步反應(Mailiard反應)，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。HVP生產(chǎn)中也可以外加入氨基酸和還原糖，在一定條件下進行熱效應來提高產(chǎn)品的附加值。第60頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四（二）谷氨酸鈉和5’-核苷酸在食品中的應用風味增強劑在食品中的作用十分廣泛。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%。第61頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四第62頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四（三）谷氨酸鈉和5’-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行酸水解和通過化學方法用丙烯腈合成而來。第63頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四25’-核苷酸的來源

5’-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。第64頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四（四）谷氨酸鈉和5’-核苷酸的毒性1、谷氨酸鈉：從毒理學來說，谷氨酸鈉的毒性很低。其對老鼠的LD50值為19.9g/kg。長期飼養(yǎng)試驗（食物的4%）表明谷氨酸鈉對幾種動物沒有顯著影響。谷氨酸鈉與中國餐館綜合征（CRS）有關系。盡管大量科學證明谷氨酸鈉是安全的，但是公眾還是認為攝入谷氨酸鈉可能會誘發(fā)一些不良反應。2、5'-核苷酸：急性毒性的劑量范圍是2.7-14.0g/kg。在長期飼養(yǎng)過程，當5’-核苷酸的攝入量低于2%（總食物量