食品风味化学-嗅感及嗅感物质(一)

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形式扩散,进入鼻腔后与嗅细胞之间发生了某 种化学反应或物化反应(如吸附与解吸)而形成 的。这类学说中较有名的有三个:
8/31/2012
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第一个是立体结构学说,认为嗅感都由有限的几种
原臭组成,每种原臭都有特定的嗅细胞受体。
第二个是渗透和穿刺学说认为嗅细胞能被气味的刚
性分子所渗透和极化,定向双脂膜可能暂时被穿孔, 并借此进行离子交换,产生神经脉冲。
嗅感是比味感更复杂、更敏感的感觉。人从嗅到 气味物到有感觉,仅需0.2~0.3s。 食品的嗅感风味,既不是由嗅感物质的组分百分 含量,也不是由其阈值大小单一决定的。
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2、气味的分类
Байду номын сангаас
(1)物理、化学分类法 在这种分类中,以Amoore的分类最有名。他根 据对600多种物质气味的描述、分析、归纳出归 纳出7种“原臭”词汇:樟脑臭、刺激臭、醚臭、 花香、薄荷香、麝香和恶臭(腐败臭)(后又增加了 第8种叫甜香)。
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在这8种“原臭”中,它们都是有特殊官能团的结 构紧密的极性分子。 ①在异戊酸、1-二氢吡咯、三甲胺和异丁醛4个分 子中,其官能团是绝对不能代替的。 ②薄荷味和尿臭两个分子,结构中的酮基较为重 要,二级醇可以勉强地取代。 ③余下的两个分子,其嗅感似乎主要依赖于分子 的大小及形状,其他的许多官能团取代其分子中 的官能团后,似乎也能满足其嗅感要求。
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(3)为了得到在嗅粘膜上确实存在不同形状受 体位置的直接证明,R.C.Gestelard曾用微电 极测量青蛙嗅细胞对不同气味的电脉冲反应, 发现青蛙中不同的嗅细胞对不同气味分子具有 选择性。他共找出8种不同的嗅细胞受体,其 中有5种与人类的原臭(樟脑臭、麝香、醚臭、 刺激臭、腐败臭)相关联。
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(4)对生殖器官的影响 气味与性的关系已引 起人们注意,这在动物中更为明显,许多 动物是通过信息素的气味来寻找配偶的。 实验表明,有些气味能促进子宫运动,有 的则抑制、甚至会引起流产。
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(5)对精神活动的影响 美好气味会使身心 愉快、神清气爽,有解除过度紧张、疲劳 的感觉;而恶臭会使人心烦、焦燥,丧失 活动欲望。当人们在集中注意力工作时, 气味的影响并不严重,但精神松弛时便会 增强。
§3 嗅感及嗅感物质(一)
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3.1嗅感及其生理学 3.2 嗅感理论 3.3 嗅感分子的构性关系——从化学结构研究气味 3.4 嗅感分子的构性关系——从气味研究分子的化学结构 3.5 食品中嗅感物质形成的基本途径之一 3.6食品中嗅感物质形成的基本途径之二
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三、嗅觉生理学
(一)嗅觉的特性 (1)敏锐 人的嗅觉相当敏锐,某些动物嗅觉更为突 出,如犬类、鳝鱼的嗅觉比普通人嗅觉约灵敏100 万倍。
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(2)易疲劳、适应和习惯 香水久闻而不觉其香;粪便 尽管恶臭,但呆久也能忍受。这说明嗅觉细胞易产生 疲劳而对该气味处于不灵敏状态,但对其他气味并不 疲劳。 当嗅觉中枢神经由于一种气味的长期刺激而陷入负反 馈状态时,感觉便受到抑制而产生适应性。另外,当 人的注意力分散时会感觉不到气味,时间长些便对该 气味形成习惯。疲劳、适应和习惯这三种现象会共同 发挥作用,很难区别。
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(2)酶学说 是少数人提出的,认为嗅感
是由于气味分子刺激了嗅粘膜上的酶,使 酶的催化能力、变构传递能力、酶蛋白的 变性能力等发生了变化而形成的。不同气 味间的差别,在于各分子对酶所施加的影 响不同。
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(3)化学学说 主张嗅感是气味分子以微粒的
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②同年Wright等人用50种气味与几种标准物进行 比较,得出8个因子:对三叉神经产生刺激的A 因子;香料性的B因子;树脂样的C因子;药味 样的D因子;苯并噻唑样的E因子;乙酸己脂样 的F因子;不快感的G因子;柠檬样的H因子等。
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(3)按嗅盲分类法 嗅盲也叫特异嗅觉缺失,是指对 某种气味无感受能力,而对其他气味和普通人一 样。从对测试色盲的三原色基础中得到启示,推 断嗅盲者感受不到的气味也很可能是“原臭(基 本臭)”。 Amoore据此发现了8种“原臭”(表3~3,p105)。 (甜汗酸味、精液味、腥臭、麦芽味、薄荷味、 尿臭、麝香味、樟脑味)。
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(二)嗅觉受体 在人的鼻腔前庭部分有一块嗅感上皮区域,也 叫嗅粘膜。膜上密集排列着许多嗅细胞就是嗅感受 器。它由嗅纤毛、嗅小胞、细胞树突和嗅细胞体等 组成。
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人类鼻腔每侧约有2000万个嗅细胞,兔子有 五千万个。嗅细胞和其周围的支持细胞、分泌粒 并列形成嗅粘膜。支持细胞上面的分泌粒分泌出 嗅粘液覆盖在嗅粘膜表面,液层厚约100μm,具 有保护嗅纤毛、嗅细胞组织以及溶解Na+、K+、 Cl-、Ca2+等的功能。 人患萎缩性鼻炎与嗅粘膜上缺乏粘液,处于 干燥状态有关。在嗅小胞上面生有几根至十几根 总在自发运动的纤毛,叫嗅纤毛。它象在水下生 长的水草,最初向粘液表面生长,至液面后便曲 折横向延伸。

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人在正常呼吸时,带有挥发性嗅感物分子 的空气流通过外鼻进入鼻腔,与嗅粘膜上 的嗅细胞接触,然后气流通过内鼻进入肺 部。因此,嗅感物质分子必须溶于粘液中 才能与嗅纤毛相遇而被吸附到嗅细胞上。
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(三)气味对身体的影响
(1)对呼吸器官的影响 主要是改变呼吸类 型。如:闻到香气时人会不自觉地深长吸 气;闻到可疑气味时呼吸短而强以便鉴别 气味;而闻到恶臭则会下意识地暂停呼吸, 再一点点试探;闻到辛辣气味会咳嗽等等。
这种分类法是先让人闻了许多气味后,把他所感受到 的印象用某种基准来判断表达,然后根据分析结果找 出气味内在的基本性质。 采用的基准主要有两种,一种是使用语言描述法,另 一种是不用语言为媒介的轮廓法。
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如:①Schutz采用 “快适度”为基准去评定气味 性质,再将评定结果用多变量解释法进行分析, 最后归纳出9种因子:A因子为辛香味,是对三 叉神经刺激的不饱和化合物;B因子为香味;C 因子为醚味,含氧元素,属植物气味;D因子为 香甜味,象动、植物气味的结合;E因子为油脂 味,含氮元素,属动物气味;F因子为焦味;G 因子为烧硫磺味;H因子为臭树脂味;I因子为金 属味等。
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①具有醚臭的分子象棒状,厚约0.5nm; ②樟脑气味舶分子近似球形,直径0.75nm; ③麝香气味分子是圆盘状,直径约0.9nm; ④花香的分子是一个圆盘并连有一条尾巴, 头的直径为0.9nm,尾巴为0.4nm; ⑤薄荷味分子呈楔形,并有一个能在楔形分 子边缘形成氢键的强电负性基团。
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实验论证: (1)、按照这个学说的分子空间形状与气味 有高度相关性的观点,如果知道了一个分 子的几何形状,就有可能预测它的气味来。 如(A)分子,它可能适合风筝形的嗅细胞受 体而产生花香,也能适合楔形的嗅细胞受 体而产生薄荷香,或借助分子的一条侧链 而适合于棒形的嗅细胞受体,具有醚臭。
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三、外形-功能团学说
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后来 Amoore 在1967年又鉴别出第8种原臭: 甜香。他们还认为,在嗅粘膜上相应存在 有若干种形状大小不同的凹形的嗅小胞, 如同“锁眼” 。
当气味分子像“锁匙”一样插入时,嗅细胞 便受到刺激而产生嗅感。对于那些不属于 原臭的其他气味,他们认为是几种气味分 子同时刺激了不同形状的嗅细胞后产生的 复合气味的结果。
学习目标:了解嗅感及其生理学、嗅感理论、嗅感 分子的构性关系, 知道和掌握食品中嗅感物质形成的基本途径。
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§3-1 嗅感及其生理学
一、嗅感的概念 嗅感是指挥发性物质刺激鼻腔嗅觉神经而在中枢 神经中引起的一种感觉。其中产生令人喜爱感觉 的挥发性物质叫香气;产生令人厌恶感觉的挥发 性物质叫臭气。
因此他认为:
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①决定物质气味的主要因素可能是整个分子的几
何形状,而与分子结构或成分的细节无关。
②有些原臭的气味取决于分子所带的电荷。
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在采用X-射线衍射、红外光谱、电子束探 针等研究手段,探索了某些已知结构式的 分子的三维空间模型后,提出了各种原臭 的分子空间模型:如
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(2)、该学说认为,天然存在的某种复杂气味是由 几种原臭分子共同作用嗅细胞而产生的。如雪松 油的主要嗅感物,按其分子的空间形状适合樟脑 臭、麝香、花香和薄荷臭4种气味受体,在 Johnston主持下,经过86次试验,终于找到了 用这4种原臭分子的不同数量组合复制出了有天然 雪松油气味的数量组合。此外,他们还用这4种原 臭化合物调配出具有天然檀香木油的气味组合。
第三个是外形-功能团学说,认为气味分子的形状、
大小以及功能团的性质、位置不同,因而吸附在嗅粘 膜后的排列状态也不一样,使嗅细胞产生不同的刺激 而形成嗅感。 8/31/2012
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二、立体结构学说
为 Amoore所发现,亦称“锁和锁匙学说”。 它曾在解释酶促反应机理、抗原与抗体的弹性 反应、DNA与mRNA的偶合作用等方面取得成 功。
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§3-2 嗅感理论
一、有关气味本质的学说
(1)振动学说 当嗅感分子的固有振动频率与 受体膜分子的振动频率相一致时,受体便获得 气味信息。另一种观点主张,有效的刺激是嗅 感分子中价电子等分子内振动,只有分子与受 体膜实际接触才会产生嗅感信息。他们都认为 由于不同气味分子所产生的振动频率不同,从 而形成不同的嗅感。
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Harper等人根据气味的品质将其详细分成44 类,如水果味、肥皂味、醚味、樟脑味、芳 香、香料味、薄荷味、柠檬味、杏仁味、花 味、甜味、麝香味、蒜味、鱼腥味、焦味、 石炭酸味、汗味、草味、腐败味、粪味、树 脂味、油味、腐臭味等。
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(2)心理学分类法
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Amoore发现具有相同气味的分子,其外形上也有 很大的共同性;而分子的几何形状改变较大时,嗅 感也就发生变化。
例如,两个光学异构体形状不同,就可能具有不同 的气味;改变了苯环上取代基的位置,也可能会极 大地改变其嗅感;而对含14~19个碳原子的大环化 合物作相当大的重排改变时,对气味特性也不会有 很大影响等等。
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(3)个性差异大 不同的人嗅觉差别很大,即使嗅觉 敏锐的人也会因气味而异。对气味不敏感的极端情 况便形成嗅盲,这也是由遗传产生的。有人认为女 性的嗅觉比男性敏锐,但也有不同看法。
(4)阈值会随人体状况变动 ①身体疲劳或营养不良 时嗅觉会降低;②生病时会感到食物平淡不香;③ 女性在月经期、妊娠期或更年期可能会嗅觉减退或 过敏现象,
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因此从理论上可以预测该化合物应具有这3种嗅 感的水果香气。若将其手性碳原子上的氢用甲 基取代,成为(B)分子,则使分子的空间形状不 易再进入风筝形或楔形受体,但仍能使棒形嗅 细胞受体产生刺激。因此从理论上可预见(B)分 子的气味主要为醚臭。上述预测已被实验证实。
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(2)对消化器官的影响 美好的食品香气会 促进消化器官运动和胃分泌,使人产生腹 鸣或饥饿感;不良的腐败臭气会抑制肠胃 活动,使人食欲丧失或恶心呕吐。同样, 增加饲料的风味也能促使动物迅速生长肥 壮。
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(3)对循环器官的影响 良好的气味会使人血 管扩张、血压下降。心脏冠状动脉狭窄症 患者用戊基亚硫酸抢救,除了主要是药理 作用外,气味也有影响。
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