第六章食品加工中风味的产生和变化分析

后分散于高水分含
水分活度低
量的介质中，不容
美拉德反应快？
ห้องสมุดไป่ตู้
易发生美拉德反应。
(五) pH对美拉德反应的影响
pH也影响美拉德反应中某些途径的反应速率，从 而改变挥发性物质形成的平衡。在pH3-10之间时， 美拉德反应随pH增加而加快，色泽会加深。
在偏酸环境中，反应速率降低，因为在酸性条件 下，N-葡萄糖胺容易水解，N-葡萄糖胺是美拉德 特征风味形成的前体物质。
（二）加热时间对Maillard反应的影响
加热时间是决定风味特性的关键因素。大多数情 况下，延长反应时间可以获得更多的产物。然而增 加美拉德反应的时间并不会增加风味的强度而是改 变风味化合物的最终平衡，从而改变风味特性。 对于咖啡豆烘焙的研究很好地说明这个观点。如 下图：
5-甲基糠醛
糠醛 乙酸
糠醇
二 Maillard反应机理
蛋白黑素 （melanoidins）
Amadori（醛糖）重排、
的形成
Heyene广s（泛酮存糖在）重于排食品1,工2-业烯的醇一化种非酶褐变 生成HMF
羰基 缩合
分子 重排
经过复2,杂3-的烯反醇应化历程 生成还原酮
缩合， 聚合
又S称tre羰c解k氨e反r降应 风味前体物质的形成，包括 形风成味A物md质or的重形排成产，物包、括He脱yn氧s 糖酮脱水、碳水化合物裂解、 重氨排基产酸物降和解脱、氧碳糖水酮化。合物和氨基酸碎片的缩合反应。
• 反应速率一般受模型体系的pH和水分活度的影响。 pH的影响是不一定的，在较高pH下有些挥发性物 质形成较慢，而其他一些则生成较快。再者，次 级反应也可能消耗一些挥发性物质，因此其最终 的浓度同样依赖于体系中的次级反应动力学。
五 美拉德反应形成的风味物质
（一）羰基化合物
主要途径是Strecker降解。这个反应发生在二羰基 化合物和游离氨基酸之间。Strecker降解的最终产物 是CO2、胺、脱氨基、脱羰基的氨基酸所对应的醛。
2、理解酶反应产生风味的原理；烟 熏风味产生的机理及风味物质；
3、了解美拉德反应在食品工业中的 应用。
加工风味的分类
a 产品的天然原 料缺乏，只有在 加工后才能达到 预期风味。
d 发酵产品。
LORE M
b 氨基酸与糖发生 美拉德反应或其他 相关反应产生的。
c 可控制的酶促
反应产生的。
e 脂类高温产品。
（四）混杂化合物
异戊酸、苯乙醛、2-乙酰基-1-吡咯啉等芳香族化 合物的动力学研究得知，这些挥发性物质在反应 开始阶段均符合零级反应动力学。
• 风味的形成是有体系依存性的，对于一些挥发性 物质而言，较复杂的模型体系与简单模型体系相 比有完全不同的反应动力学。这提醒我们在根据 模型体系预测真实食品体系的风味时必须谨慎。
（二）含氧杂环化合物
水相模拟体系加热（80-150°C）时含有氧化杂 环化合物形成的动力学的研究表明，挥发性物质 形成和加热时间之间呈线性关系，可以用零级动 力学来处理研究。
（三）含硫化合物
在75-115°C，含硫芳香化合物随加热时间或温 度的增加而增加，但是在更长的时间和更高的温 度的范围内，浓度趋于一个平衡值。
• 炖肉缺乏烤肉特有的风味，主要因为炖肉的水分 活度接近于1.0，在处理过程中温度没有超过 100°C。而烤肉表面干燥，水分活度低于1.0。此 外，由于表面是干的，表面温度有可能超过 100°C。低水分活度和高的表面温度有助于烧烤 风味化合物的产生，从而赋予烤肉特有的风味。
呋喃硫醇具有较高的活化能(活化能等于气体常数R除以 线的斜率)，其次是吡嗪和糠醛。表明在高温度下呋喃硫 醇具有最高的反应速率(或最高的生成率)，其次是吡嗪 和糠醛。当温度降低到典型的储藏温度时，糠醛将有最 高的反应速率，而呋喃硫醇的反应速率最慢。
12
三 影响美拉德反应的因素
加热 温度
加热 时间
氧化还 原状态
缓冲液 /盐
影响因素 pH
体系 组分 水分 活度
13
（一）加热温度对美拉德反应的影响
• 加热温度是美拉德反应中影响风味形成的一个重 要因素。与普通的化学反应类似，美拉德反应速 度会随着温度的上升而加快。在一定的时间范围 内，反应体系温度升高10°C，美拉德反应速度会 加倍。但过高的温度又会使氨基酸和糖类遭到破 坏，甚至产生致癌物质。因此温度通常控制在 180°C以下，以100-150°C为佳。
四 美拉德反应的动力学和风味
通过不同温度下加热模型体系足够长的时间来获 得可靠的动力学数据。
零级动力学：指单位时间内吸收或消除等量的药
物，也称恒量吸收或消除动力学。不同于一级动力 学过程，零级动力学反应速率与底物浓度无关。
一一级级动动力力学学：：药药物 物的的转转运运或或消消除除速速率率是是与与血血药药浓浓
第一节 美拉德反应及应用
一 Maillard反应及应用
Maillard反应是非酶褐变的一种，在风味形成中起 重要作用。是氨基化合物和羰基化合物发生的复杂 化学反应。
食品中的还原糖和氨基酸或蛋白质可发生复杂的 Maillard反应，形成类黑精和非挥发性物质，同时产 生超过3500种挥发性物质，这些物质具有很低的感 官阈值，对食品风味十分重要。
知识 点
回顾 一
天然/人 造调味香 辛料概念
常用的植 物调味料
来源
香草特征 风味
香辛料粉 碎过程的
影响
香辛料的 灭菌处理
精油
A
知
识 点
常用的溶剂、 CO2超临界萃取
B
回
压榨精油 C
顾
香 薄荷种类
D
辛 料 的
水果、水果 汁和浓缩物 E
衍 收获后发酵和加工中产生 F
生 物
咖啡、可可 和茶调味料 G
水蒸馏、水和蒸汽 蒸馏、蒸汽蒸馏
（六）缓冲液/盐对美拉德反应的影响
缓冲液的种类和浓度也会有影响反应速率。不同 的缓冲液对美拉德反应的影响有所不同，普遍认 为磷酸盐是最好的催化剂。pH在5-7的磷酸盐缓冲 液有最好的催化效应。
有研究表明，谷物食品添加常量盐（NaCl）和低 量盐后分别进行热处理，然后通过气相色谱分析 两种情况下的挥发性物质。发现低量盐分产生的 挥发性物质较少。
（三）体系组分对美拉德反应的影响
氨基酸和糖的类型都影响着反应的速率；
一般来说，糖对反应速率大小的影响：戊糖(木糖 和阿拉伯糖)>已糖(葡糖糖或果糖)>二糖(乳糖或麦 芽糖)>三糖>淀粉糖浆干粉>麦芽糊精>淀粉； 在很多反应中，反应速率也依赖于氨基酸是否带 有氨基乙酸，其反应活性强。
脂肪对美拉德反应也有很大影响，后续知识章节 会讲述。
在偏碱的环境中，美拉德中间产物与NH3快速产 生类黑精，体系颜色就会很快变深。
pH对吡嗪的形成有很大影响，pH9.0加热体系比 相同条件下pH5.0的体系产生的吡嗪多近500倍。
一些挥发性物质或产物的形成都有最佳pH，不断增 加pH，产物可能增加或减少。在加热模型体系中， pH极大影响芳香化合物的平衡，因此食品中pH微小 变化就可能明显改变加热后食品的风味特征。
在风味形成反应中，糖的种
糖 种类
类对反应速率的影响大于对
决风定味美特拉性德的风影味响形。成反的应反速率 应是速通率过反应物损失和色泽形
成的速率来反应的。
糖的类型对风味特性有一定
的影响，但是氨基酸在这方
面更重要。决当定制美备拉一德种反风应味 时，糖种类风的味选的择风对味风特味性特
氨基酸 种类
性的产生是次要的，氨基酸
（二）含氮杂环化合物
烷基吡嗪一般具有烘烤的、类似坚果的风味，甲氧基 吡嗪通常具有粗糙的、蔬菜风味特性。 2-甲酸基吡咯有甜玉米风味，2-乙酰基吡咯有焦糖风 味，吡咯内酯有辣椒风味。
五 美拉德反应形成的风味物质
嘧啶化合物在褐变食物中不如吡咯和吡嗪分布广 泛，但它们具有很多风味特征，清新气味最为普遍。
度度成成正正比 比，，即即单单位位时时间间内内转转运运或或消消除除恒恒定定比比例 例的的药药 物物，，故故有 有时时也也称称为为恒恒比比转转运运或或消消除除。。
（一）吡嗪
水分活度Aw和pH对吡嗪的形成有很大影响。当水 分活度增加到0.75前吡嗪随着水分活度的增高线性 增加；水分活度在0.75-0.84范围内，根据吡嗪种类 的不同，其含量或下降或不变。吡嗪的生成速率和 pH（5-9）同样成线性关系。
树脂油
去萜烯的方法
薄荷油
防止果汁发酵或变质方法
香子兰
可可风味产生的主要 反应、茶三种类型
What is your favorite food? And simply talk about what is the characteristic flavor components in the food?
第六章 食品加工中风 味的产生与变化
Changes in Food Flavor Due to Processing
CONTENTS
1 美拉德反应及应用 2 脂肪降解产生的风味 3 肉类风味的加工 4 酶反应产生的风味 5 高温分解产生的风味：烟熏味
教学目标
1、掌握美拉德反应含义；掌握影响 美拉德反应的条件；掌握脂肪降解产 生的风味原理及风味物质；
（五）含氧化合物
氧䂳和氧䂳啉只有在美拉德反应体系中出现，氧 䂳呈现清味新味、甜味、花香味或似蔬菜味。
六 美拉德反应的应用
美拉德的反应在我们日常生活中经常存在，通过 美拉德反应可以产生很多风味物质和颜色，其中 有些是期望的，有些是不期望的。
比如肉类香精或者面包生产过程需要就利用美拉 德反应； 焦香糖果的生产中要有程度的控制美拉德反应； 果蔬饮料加工中避免美拉德反应。
的选择才是重要的。
（四）水分活度对美拉德反应的影响
水分活度将影响大多数美拉德反应途径的速率， 也会影响整个风味的形成速率和风味特性。 水分活度对烷基吡嗪形成速率及形成量都有关。 当水分活度为0.75时加热产生的吡嗪数量最多，大 于或小于这个水分活度含量都将减少。
水
生成物
反应物
还原糖+氨基酸→ 产物+H2O
（三）含氧杂环化合物
呋喃酮和吡喃酮都是焦糖化、美拉德反应风味中 的含氧杂环化合物，呈现出的风味为焦糖味、甜 味、水果味、黄油味、坚果味或烧焦味。
五 美拉德反应形成的风味物质
（四）含硫杂环化合物
2-异丁基噻䂳对番茄风味，2-乙酰基噻䂳有坚果、 谷物、爆米花的风味。噻吩存在于酸果蔓中，烧 烤中也存在。
（一）肉类香精
肉类香精主要以糖类和含硫氨基酸，通过加热发 生的一系列反应合成的，这些反应主要是包括脂 肪酸的氧化分解，糖和氨基酸的热降解、羰基反 应以及各种生物合成的二次三次反应等。包括牛 肉香精、猪肉香精、鸡肉香精等。
香精分类，按风味可分为：猪肉香精、鸡肉香精、 牛肉香精、海鲜香精；按香型风格可分为：炖肉 风格香精、烧烤风味香精、肉汤风味香精、纯天 然肉香风味香精。
（二）烟用香精
安全烟要求降低烟中焦油和烟碱的含量，但是这 会导致烟味不足和香味减弱。 因此需要给烟草加香： 具有相似或接近天然烟香且色泽较浅的烟香物质； 有多种烟香前驱物的美拉德反应产物； 能对刺激性及烟杂气具有良好的抑制和掩盖作用。
氨基酸
缬氨酸 苏氨酸 亮氨酸 天冬氨酸 脯氨酸 苯丙氨酸 甘氨酸 谷氨酸
100°C
黑麦面包 巧克力 果香、甜巧克力 烤甜香、糖香 爆米花香 清香气、类玫瑰花香 焦糖味 焦糖、苦杏仁味
180°C
沁巧克力 烧糊味 烧糊干酪 烧糊的糖 烤面包 类紫丁香 焦糊的糖 烧糊的糖
• 不同的温度条件下会产生不同的风味。
还原糖+氨基酸+H2O →产物
反应途径受到水的抑制。 反应途径受到水的促进。
低水分含量的食品
水分活度高
中，尽管反应物浓
美拉德反应快？
度增加，但是反应
美拉德反应在中等程度水分物含流量动的转食移受到限
品中最容易发生。美拉德反制应。适宜的
在高水水分分含含量量的为食15-80%。美拉德反应具有
品中，实反际应应物用稀价释值的是在较低水分食品中。
随着烘烤时间的改变，咖啡豆中风味化合物的数量 也在改变，因此感官特性随着加热时间而发生变化。 也恶有化嘧研 ，啶 究 让表 人明 难， 以环反接戊应受酮时；间另过外长反苯，应酚产时物间的 延香 长吡气 ，嗪会 美发 拉生 德 反应会向着生成聚合物方向进行，褐变加剧。一般 反应型香料反应时间不超过4h。
（七）氧化还原状态对美拉德反应的影响
氧化还原状态对美拉德反应有一定的影响。
氧气不能催化吡嗪的形成。没食子酸丙酯在 100°C短时间反应2h对吡嗪的形成有显著影响， 但在长时间18h时抑制了反应。但是在充满氧的情 况下，反应产物会微量降低。
当反应体系中加入CuCl2和ZnCl2同样减少吡嗪产 量，但同时增加了褐变。