第六章 食品加工中风味的产生和变化

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。
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（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
度成正比，即单位时间内转运或消除恒定比例的药 度成正比，即单位时间内转运或消除恒定比例的药 物，故有时也称为恒比转运或消除。 物，故有时也称为恒比转运或消除。
（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。
• 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
→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 物流动转移受到限 美拉德反应在中等程度水分含量的食 制。 品中最容易发生。美拉德反应适宜的 水分含量为 15-80% 。美拉德反应具有 在高水分含量的食 实际应用价值的是在较低水分食品中。 品中，反应物稀释 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？ 易发生美拉德反应。
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。
• 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。
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三 影响美拉德反应的因素
加热 时间 体系 组分
加热 温度 氧化还 原状态 缓冲液 /盐
影响因素
水分 活度
pH
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（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
（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。
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。
氨基酸
100°C
180°C
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
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
(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。 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。
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。
二 Maillard反应机理
Amadori（醛糖）重排、 Heyenes（酮糖）重排
（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
还原糖+氨基酸+H2O
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
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。 也有研究表明，反应时间过长，产物的香气会发生 苯酚 吡嗪 环戊酮 嘧啶 恶化，让人难以接受；另外反应时间延长，美拉德 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。
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。
（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
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。
（六）缓冲液/盐对美拉德反应的影响
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 2 3 4 5 美拉德反应及应用
脂肪降解产生的风味
肉类风味的加工 酶反应产生的风味 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； 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。 b 氨基酸与糖发生
美拉德反应或其他
LORE M
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。
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
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。
（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。
（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。
（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
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
知识
点 回顾 一
香辛料粉 碎过程的 影响 香辛料的 灭菌处理
知 常用的溶剂、 识 CO2超临界萃取 点 压榨精油 回 顾 薄荷种类 香 辛 水果、水果 料 汁和浓缩物 的 衍 收获后发酵和加工中产生 生 咖啡、可可 物 和茶调味料
精油
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。
（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。
蛋白黑素 （melanoidins） 的形成
1,2-烯醇化 广泛存在于食品工业的一种非酶褐变 生成HMF
羰基 缩合
缩合， 分子 经过复杂的反应历程 2,3-烯醇化 聚合 重排 生成还原酮
Strecker降 又称羰氨反应 解 风味前体物质的形成，包括 形成 Amdor重排产物、Heyns 风味物质的形成，包括脱氧糖酮脱水、碳水化合物裂解、 重排产物和脱氧糖酮。 氨基酸降解、碳水化合物和氨基酸碎片的缩合反应。
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。
（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。
A B
水蒸馏、水和蒸汽 蒸馏、蒸汽蒸馏
树脂油
去萜烯的方法
C
D
薄荷油
防止果汁发酵或变质方法
E
F
香子兰
可可风味产生的主要 反应、茶三种类型
G
What is your favorite food? And simply talk about what is the characteristic flavor components
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。
一级动力学： 一级动力学：药物的转运或消除速率是与血药浓 药物的转运或消除速率是与血药浓
（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。
在风味形成反应中，糖的种 类对反应速率的影响大于对 糖 决定美拉德风味形成的反 风味特性的影响。反应速率 种类 应速率 是通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。当制备一种风味 决定美拉德反应 氨基酸 风味的风味特性 种类 时，糖种类的选择对风味特 性的产生是次要的，氨基酸 的选择才是重要的。