食品风味化学

食品风味化学
一、食品风味的涵义
人类对食品的获取，不仅是生理上对各种营养成分和卫生质量的需求，也是各种心理因素的一种享受。

具有良好或独特风味的食品，会使人们在感官上得到真正的愉快，并直接影响其对营养物的消化和吸收。

人们随着生活水平的改善，对食品风味的要求也越来越高。

对生产经营者来说，一种食品的风味和质量与其经济效应也是密切相关的。

因此，研究食品的风味已成为食品科技人员日益重要的任务。

什么是食品风味，食品作为一种刺激物，它能刺激人的多种感觉器官而产生各种感官反应。

对这些感官反应有不同的分类法。

由于食品对感官的刺激而引起的反应非常广泛，所以人们对“风味”
一词也存在多种定义和理解。

感官反应
分类
味觉(甜、苦、酸、咸等)化
学感觉
嗅觉(香，臭等)
触觉(硬、粘，热等)
物理感觉
运动感觉(滑，干等)
视觉(色、形状等)
心理感觉
听觉(声音等)
一种比较狭义的观点认为：“风味”决定人们对食品的选择、接受和吸收，它是食物刺激味觉或嗅觉受体而产生的综合生理响应。

按照这个定义，风味主要是指食物刺激人类感官而引起的化学感觉。

H a l l认为，“风味”是由摄入口腔的食物使人产生的各种感觉，主要是味觉、嗅觉、触觉等所具有的总的特性。

这个定义比前一种广
义些，它包括了食物刺激人类感官而引起的化学感觉和物理感觉，认为是这些感觉的总和。

还有一种更为广义的说法，认为“风味”意味着食物在摄入前、后刺激人的所有感官而产生的各种感觉的综合。

它包括了味、嗅、触、视、听等感官反应而引起的化学、物理和心理感觉，是这些感觉的综合效应。

我国的感官分析术语标准(G B10221.2—88)规定了风味的涵
义：风味是品尝过程中感受到的
嗅觉、味觉和三叉神经感觉特性
的复杂结合。

它可能受触觉的、
温度感觉的、痛觉的和(或)动觉效
应的影响。

这个定义与国际食品
科技界普遍接受的定义基本一
致，仅在表述上有些差别。

由于风味是一种感觉现象，所以
对风味的理解和评价往往会带有
强烈的个人、地区或民族的特殊
倾向性。

在英语中，风味一词用
F l a v o r表示，以区别于A r o m a(香味)
和T a s t e(口味)。

但F l a v o r含有仅指
一切挥发性物质的意思。

物质的
挥发性是产生嗅感的前提。

因此，
欧美对风味的研究和解释，往往
也侧重于嗅感。

而中文“风味”一词
的内涵比F l a v o r更为广泛。

我们在这里不准备全面讨论风
味概念所包含的广义内容，仅侧
重于食品所引起的化学感觉。

食品种类繁多，风味各异。

它们
所引起的化学感觉虽各不相同，
但要对食品风味进行分类却相当
困难。

1972年，O h l o f f曾提出过一个食品风味分类法。

但这种分类
缺乏理论依据，也不够全面和严
密。

我国目前尚无食品风味的系
统分类法，有待于有关学者的努
力。

二、风味物质的特点
食品的风味大多是由食品中的
某些化合物体现出来。

这些能体
现食品风味的化合物称为风味物
质。

一种食品的风味物质往往很
多，但除了少数食品由于风味物
均匀分布而表现出某种缓慢风味
之外，大多数食品在形成风味时，
都会有几种化合物起着主导作
用。

若能以一个或几个化合物来代
表其特定食品的某种风味时，这
几个化合物便称为该食品的特征
化合物或关键化合物。

几种食物的特征化合物
食品中的风味物质一般具有下列
特点
(1)种类繁多，相互影响
形成某食品特定风味的物
质，尤其是产生嗅感的风味物
质，其组分一般都非常复杂，
类别众多。

例如，经过调配的
咖啡的风味成分中，已鉴定出
的组分数目达468种以上，尚未鉴定的估计仍有数百种。

又如
在焙烤过的土豆中，已被鉴定
的风味组分也超过了200种。

在风味物质的各组分之间，它们
还可能会相互产生拮抗作用
或协同作用。

例如当含有1m g ／k g的(3Z)—己烯醛时，会产
生青豆气味，而当含有13m g
／k g的(3Z)—己烯醛及12.5m g ／k g的(2E，4E)—癸二烯醛时，并无特殊气味。

又如2—丁酮、2—戊酮、2—己酮、2—庚酮和2—辛酮，当它们的浓度分别
为5、5、1、0.5、0.2m g／k g并单独存在时，并不产生嗅感，
但若将它们按上述浓度混合，
则会形成明显的嗅感。

(2)含量极微，效果显著
在一般的食品中，嗅感风味
物质的含量都极微小，约占食
品的10-8％～10-14％。

味感风味物质的含量因食品的不同而
差异较大，通常比嗅感物质多
一些，但在整个食品中所占的
比重仍很低。

它们在食品中所
占的百分含量虽少，而产生的
风味效果却十分明显。

例如，
马钱于碱在食品中含量达7×
10-7％时，人便会感觉到苦味；
当每吨水中含有5×10-6m g／
k g的乙酸异戊酯时，我们也会
嗅到香蕉气味。

(3)稳定性差，易被破坏
很多风味物质，尤其嗅感物质
容易挥发，在空气中很快会自
动氧化或分解，热稳定性也
差。

例如，茶叶的风味物质在
分离后就极易自动氧化；油脂
的嗅感成分在分离后马上就
会转变成人工效应物，而油脂
腐败时形成的鱼腥味组分也
极难捕集；肉类的一种风味成
分，即使保存在0℃的四氯化
碳(C C l4)中，也会很快分解成12
种组分等等。

(4)风味与风味物质的分子结构缺
乏普遍规律性
一般说来，食品的风味与其
风味物质的分子结构都具有
高度的特异性，分子结构稍有
改变，其风味即差别甚大。

另
一方面，某些能形成相同或相
似风味的化合物，其分子结构
也缺乏明显的规律性。

关于食
品风味与其风味物质结构的
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关系，我们将在后面各章中详
细讨论。

除上述主要特点外，风味物质还具有易受浓度、介质等外界条件
影响等特点。

例如2－戊基呋喃在浓度大时表现出甘草味，而稀释后则呈豆腥味。

风味物质大多为非营养性物质，它们虽不参与体内代谢，但能促进食欲。

所以风味也是构成食品质量的重要标志之一。

三、风味化学的研究对象及意义?几千年来，人类都是靠着自身的天然能力，用嘴、鼻、眼等感官去判别、评价一种东西能不能吃或好不好吃，并形成了各种口味。

到现在，人们已超越了吃东西仅是补充养料、进行新陈代谢的生物学观点，进一步产生了对食品风味的追求。

社会生产力和人目生活水平的提高，促进对食品风味的研究，使它逐步从食品化学中分出，发展成一门分支学科。

食品风味化学是一门研究食品风味组分的化学本质、分析方法、生成及变化途径的科学。

它的具体研究内容可以包括以下几方面：了解天然风味物质的化学组成和分离鉴定方法；了解风味化合物的形成机制及变化途径；研究食物在贮藏和加工过程中产生的风味成分；研究食品风味增效剂、强化剂、稳定剂、改良剂等的利用和影响等。

风味化学简史
食品和饮料的感官品评自古就有。

食品的气味和滋味一直被人们用作选择和评价食品的标准。

蒸煮、烘焙和油炸可以便食品的香气袭人、津津有味。

这是为什么呢？难道在食物加工的过程中发生了神奇的变化？诸如此类的问题，在19世纪前一直无人涉足。

风味化学是从19世纪初开始发展起来的。

历史给人智慧，在这里．我们扼要回顾一下风味化学的发展历程。

苯甲醛是第一个被鉴定的风味化合物V o g e l(1818年)和M a r t r e s(1819年)先后从苦杏仁中提取出这种物质，于1832年鉴定这种物质是苯甲醛。

这是风味化学发展史的第一个里程碑。

香兰素(V a n i l i n)即香草醛，1858年从香荚兰中提取和鉴定的重要风味物质。

它的人工合成标志着
风味工业的起步。

1860年，第一本关于人造风味配
方的书在美国费城出版，它是风
味化学的雏形。

各种食品中的挥发性成分的鉴
定是20世纪开始的。

如20世纪30
年代，C o p p e n s和H o e j e n b o s研究草莓的风味。

他们从445公斤的草莓
汁中提取86克中性油，鉴定出12
种化合物，推测5种可能的化台
物。

20世纪60年代，特别是色谱—
质谱（G C－M S）联用仪在风味分
析中的应用，使食品风味的研究
获得迅速的发展。

各种食品中有
数百种挥发性化合物被分析。

目前人工合成的香料化合物已达
6000多种，其中常用的有400种左
右，新化合物还将不断涌现。

1975年5月第一届风味研究讨论
会在荷兰召开。

20世纪80年代，风
味研究有更大发展，有关的学术
会议、期刊和专著日益增多。

著名的风味科学家W e u r m a n把
风味研究发展归纳如下表中的三
个阶段，现代食品风味化学正处
在第三阶段。

纵观风味化学的发展史，分析化
学和感官分析，特别是仪器分析
发探举足轻重的作用。

食品风味研究的发展阶段
我国古代有世界上最早的烹任
技术的著述，有一套比较完整的
烹调方法。

但近代，对于风味化学的研究起步较晚。

近年来，我国的风味化学研究有较大的发展．但与国际风味研究的先进水平比较还有较大的差距，我国的食品风味化学工作者任重而道远。

对食品风味的研究．虽然会由于风味物的特点难度较大，但风味化学研究的不断进展，也将会对食品工业产生巨大的影响。

其意义主要体现在下列几方面：
首先，可以使贮藏加工后的食品恢复新鲜风味。

例如，可以采用改变某些风味物质的浓度，或破坏某些影响风味的稳定性差的化合物，或通过酶的纯化来加强某种酶促反应等方法，使食品恢复风味，提高质量。

其次是有可能应用于配制风味
食物或生产新型食品。

例如配制模拟柑桔风味的食品，配制模拟白兰地风味的饮料；或生产具有牛肉风味的猪肉，生产含有土豆风味的快餐食品等等。

第三，推测风味形成的机制，以防止不良风味产生。

例如，目前已经了解，洋葱风味底物的最适
p H值为5～7，在该条件下有助于洋葱风味的形成。

又如研究油脂
酸败的机制，也有助于防止高脂肪食品的不良风味的产生。

第四，有助于规定和控制食品的风味质量。

目前各国对食品的营养或卫生质量，都制订有相应的检查和监督标准或法规，而对于食品的风味质量，则缺乏相对的标准和规定。

食品风味化学的研究进展，将会推进食品风味质量的稳定和提高。

第五，对食品风味的研究也将能帮助遗传学家培育出具有更好风味的原料新品种。

风味化学的研究方向
食品风味化学研究的内容相当广泛．其主要的研究方向可归纳如下：
风味的化学组成和含量，以及质量标准和控制；
味觉或嗅觉与呈味或含香物质的组成及分子结构的关系；
提取、浓缩、分离、鉴别和测定天然或人工合成风味物质的技术和方法；
风味物质的生成途径和机理以及人工合成风味物质的方法；风味物质之间的相互作用和它们各自稳定性以及食用的安全性。

四、风味物质的开发动向
食品风味工业是为人民提供香
气袭人的含香物质和美味馋人的
呈味物质的行业。

随着人类文明
的进步和食品加工技术的发
展．风味工业也不断增长。

食品风味产品按其来源可以分
为如下三大类：
天然风味物质
这类物质是天然食物成天然食
物原料经过物理方法和生物技术
加工的食品或饮料的成分。

在制
取风味物质时尽可能保持其大部
分风味成分不损失。

天然同一性风味物质
这类物质是由从天然动植物中
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提取的风味物质(单窝体或混合物)或化学合成化合物单离体调合的风陈物质。

这种混合物的风味与天然风味极其相似．称之天然同一性风味物质。

人工合成风味物质
这些物质是用化学方法合成的，具有比天然风味物更强的香气或滋味的化台物单休或混合物。

这类非天然风味物质允许使用的数目不多，用量也有严格的限定。

食品风味产品的发展趋势或倾向受到人群消费心理、饮食爱好、习俗、加工技术和政府的产业政策的影响。

当前天然食品或绿色食品越来越受消费者的青睐。

这种现象。

人们称之为“回归大自然”的思潮或倾向。

这种倾向已经在世界食用香料消费中有明显的反映。

食品风味产品开发顺应这种潮流，形成如下主要发展倾向：
生物技术的应用
发酵生产的风味物质或食用香精可以被人们接受为天然风味产
品．当前生物技术和生物工艺生产的香味物质是各国竞争开发的高技术产品。

我国也在跟踪这类高技术产品的开发，已研制成功增香奶油、发酵甲基酮等。

酵素香料在工业上的应用已濒趋成熟，据美国U n i o n o f B i o c h e m的统计，约有800种的酶已商品化。

植物组织及细胞培养仍处于研究阶段，工业化应用来日方长；微生物在制取香料中的应用研究陆续有报导，也是一个很有潜力的生物技术。

二氧化碳超临界流体萃取技术的应用
二氧化碳超临界流体萃取（S u p e r C r i t i c a l F l u i d E x t r a c t i o n)是一种新的分离技术。

二氧化碳的超流体对于大多数有机化合物有良好的溶解性、作为溶剂无毒性又容易去除。

因此C O2超流体萃取天然风味物质或香料，比水蒸汽蒸馏和有机溶剂萃取有无可比拟的优越性。

这一技术在生产食品风味物质中的应用正在不断扩大。

新的天然植物萃取物的应用
人们研究发现在植株上的活花的香气成分与摘下来的花朵的香气成分不同。

因此现在有人模拟新鲜花的成分开发新的天然香精。

又如I F F公司开发一种含有新
鲜茉莉花组分的新型天然植物萃
取物用于S m e l l o f L o v e香水中。

此外为广适用新的食品加工技
术的需要，开发适用于微波炉加
热和挤压加工小使用的风味物质
也是值得注意的动向。

风味化学研究的困
境
现在使用的分析仪器无法对风
味物质的呈味类型和呈味强度进
行分析
现在使用的分析仪器无法满足
某些超微量呈味物质的需要
分析所需要的数据资料尚不完
备
食物中的风味成分数目庞大、类群复杂
含量较低的风味成分分散于大量的对风味并不重要的介质之中风味化学研究的困境
许多风味成分很不稳定
对同一风味成分来说.在不同的浓度或不同的介质中，可能会呈现不同的风味特征
风味成分之问在呈味物质上常存在着相互影响
总之，在风味化学研究的提取、分离和鉴定过程中，每一个步骤都还存在着一些困难和障碍:在风味化学研究的多种方法、各种手段中，没有哪一种是很完美的，都存在一些尚未解决的问题。

风味化学研究的前景
进一步研究食物的风味成分和风味成分的形成机理
将风味化学和人体生理学两个领域结合起来，进一步研究物质的呈香机理和呈味机理
研究烹调加工过程与风味形成的关系
进一步改善实验手段和实验条件，研究解决现在所存在的困难的方法
模拟天然香味成分，人工合成食
用香料
根据所分析的食品风味成分，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
第二章味感与呈味物质第一
节味觉现象
一、味的概念和分类
味感是食物在人的口腔内对味
觉器官化学感系统的刺激并产生的一种感觉。

这种刺激有时是单一性的，但多数情况下是复合性的。

味感的分类
目前世界各国对味感的分类并
不一致。

例如日本将味感分成甜、苦、酸、咸、辣5类；欧美各国则再加上金属味，共分为6类；印度的分类没有金属味，却有淡味、涩味、不正常味，加上上述5类分成8类；
我国的分类通常分成甜、苦、酸、咸、辣、鲜、涩7味。

此外，还有些国家或地区的分类有凉味、碱味等等。

但从生理学的角度看，只有甜、苦、酸、咸4种基本味感。

辣味仅是刺激口腔粘膜、鼻腔粘膜、皮肤和三叉神经引起的一种痛觉；
涩味则是口腔蛋白质受到刺激而凝固时所产生的一种收敛的感觉，与触觉神经末梢有关。

味感的分类
这两种味感与上述四种刺激味蕾的基本味感有所不同，但就食品的调味而言，也可看作是两种独立的味感。

鲜味由于其呈味物质与其他味感物质相配合时能使食品的整个风味更为鲜美，所以欧美各国都将鲜味物质列为风味增效剂或强化剂，而不看作是一种独立的味感。

但我国在食品调味的长期实践中，鲜味已形成了一种独特的风味，故在我国仍作为一种单独味感列出。

至于其他几种味感如碱味、金属味和清凉味等，一般认为也不是通过直接刺激味蕾细胞而产生的。

二、味感的生理基础
食物的滋味虽然多种多样，但它使人们产生味感的基本途径却很相似：首先是呈味物质溶液刺激口腔内的味感受体，然后通过一个收集和传递信息的神经感觉系统传导到大脑的味觉中枢，最后通过大脑的综合神经中枢系统的分析，从而产生味感。

人接受呈味物质刺激的器官(感
觉器)是口腔、舌；其中主要是通
过味觉受纳器细胞产生反应；这
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些味觉受纳器细胞包含在味蕾之中。

人接受呈味物质的刺激，通过脑神经传大脑，人由此获得味觉。

各种动物的味蕾数目差别较大。

动物中兔子约有1.7万个，牛有2.5万个左右，鸟舌中味蕾较少，一般只有20～60个。

但是鸽子能尝出一粒谷中富含蛋白质的部分和富含淀粉的部分。

味蕾通常由40～150个味细胞所组成，大约10～14天更新一次。

香蕉形的味细胞也叫味感受器，有点像木桶的桶板那样排列组成味蕾，内表面还形成凹凸不平的神经元突触。

味蕾的味孔口与口腔相通。

味细胞表面由蛋白质、脂质及少量的糖类、核酸和无机离子组成。

不同的味感物质在味细胞的受体上与不同的组分作用，例如甜味物质的受体是蛋白质，苦味和咸味物质的受体则是脂质。

味细胞后面连着传递信息的神经纤维，这些神经纤维再集成小束通向大脑。

这些神经传导系统上有几个独特的神经节，它们在各自位置上支配着所属的味蕾，以便有选择地响应食物的不同化学成分。

不同的味感物质在味蕾上有不同的结合部位，尤其是甜味、苦味和鲜味物质，其分子结构有严格的空间专一性要求。

这反映在舌头上不同的部位会有不同的敏感性。

一般说来，人的舌前部对甜味最敏感，舌尖和边缘对咸味较为敏感，而靠腮两边对酸味敏感，舌根部则对苦味最为敏感。

但这也不是绝对的，会因人而异。

各种味感在舌上最敏感的部位
味感物质只有溶于水后才能进入味蕾孔口刺激味细胞。

将一块干燥的糖放在用滤纸擦干的舌面时，并不感到甜味。

口腔内由腮腺、颌下腺、舌下腺以及无数唾液腺分泌出来的唾液，是食物的天然溶剂。

分泌腺的活动和唾液成分在很大程度上也会与食
物的种类相适应。

食物越干燥，在单位时间内分泌的唾液量越多。

吃鸡蛋黄时，分泌出的唾液浓厚并富含蛋白酶，
而吃酸梅时则会分泌出稀薄而含
酶少的唾液。

唾液还能洗涤口腔，
使味蕾能更精确地辨别味感。

因
此，唾液对味感也有极大的关系。

试验表明，人的味觉从刺激味蕾
到感受到滋味，仅需1.5～4.0m s，
比人的视觉(13～45m s)，听觉
(1.27～21.5m s)或触觉(2.4～8.9m s)
都快得多。

这是因为味觉通过神经传递，几
乎达到了神经传递的极限速度，
而视觉、听觉则是通过声波或一
系列次级化学反应来传递的，因
而较慢。

三、味的阈值(C T)
从人对4种基本味感的感觉速度
来看，以咸味感觉最快，对苦味
反映最慢，当食品中带有苦味时
总是在最后才觉察到。

但从人们
对味的敏感性来看，苦味却往往
比其他味更大，更易被觉察到。

这涉及味感强度问题。

对于味感强度的测量和表达，目
前一般都采用品尝统计法，即由
一定数量的味觉专家在相同条件
下进行品尝评定，得出其统计值，
并采用阈值作为衡量标准。

所谓阈值是指能感受到该物质
的最低浓度(m o l／m3，％或m g／k g等)。

一种物质的阈值越小，表示其敏
感性越强。

几种物质的味的阈值
阈值根据其测定方法的不同，又
可分为绝对阈值、差别阈值和最
终阈值。

绝对阈值又叫感觉阈值，是指一
种感觉从无到有的刺激量。

通常
是配制出某味感物质的一系列差
别极小的递增浓度水溶液来供品
尝小组评定。

差别阈值是指将某一给定刺激
量变更到显著刺激时所需的最小量。

最终阈值则是指某味感物达到
一定量后即不再增加刺激强度的
溶液浓度。

从含意上看，绝对阈值最“小”，最终阈值最“大”。

它们都可按需要用来表达味感物的敏感性。

应当指出，对呈味物质的感受和
反映，不仅依动物种类而不同，
人与人之间也存在差异。

由于种族、习惯等原因，一般西
欧人比东方人味盲多一些。

所以由人来比较味的强度是不
够全面和准确的，这也是引起各
文献中阈值差异的原因之一。

目前有人采用通过电生理学的
方法，纪录鼓索神经的电反应来
确定味的强度，以期在仪器检测
方面有所突破。

四、影响味感的主要因素
(一)呈味物质的结构
呈味物质的结构是影响味感的
内因。

一般说来，糖类如葡萄糖、蔗糖
等多呈甜味；羧酸如醋酸、柠檬
酸等多呈酸味；盐类如氯化钠、
氯化钾等多早咸味；而生物碱、
重金属盐则多呈苦味。

但它们都有许多例外，如糖精、
乙酸铅等非糖有机盐也有甜味，
草酸并无酸味而有涩味，碘化钾
呈苦味而不显咸味，等等。

总之，物质结构与其味感间的关
系非常复杂，有时分子结构上的
微小改变也会使其味感发生极大
的变化。

(二)温度
从刚才的表中也可以看出温度
对味觉有影响。

所以相同数量的
同一物质往往因温度不同其阈值
也有差别。

实验表明，味觉一般
在30℃下比较敏锐，而在低于10℃或高于50℃时各种味觉大多变得迟钝。

温度与味觉阈值的关系
(三)浓度和溶解度
味感物质在适当浓度时通常会
使人有愉快感，而不适当的浓度
则会使人产生不愉快的感觉。

从
图还可看出，浓度对不同味感的
影响差别很大。

一般说来，甜味
在任何被感觉到浓度下都会给人
带来愉快的感受；单纯的苦味差
不多总是令人不快的；而酸味和
咸味在低浓度时使人有愉快感，
在高浓度时则会使人感到不愉
快。

呈味物质只有溶解后才能刺激
味蕾。

因此，其溶解度大小及溶
解速度快慢，也会使味感产生的
时间有快有慢，维持时间有长有
短。

例如蔗糖易溶解，故产生甜
味快，消失也快：而糖精较难溶，
则味觉产生较慢，维持时间也较
长。

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味感物质浓度与快感度的关系?(四)各物质间的相互作用
某物质的味感会因另一味感物的存在而显著加强，这种现象叫味的相乘作用。

例如谷氨酸钠(M S G)与5′－肌苷酸(5′－I M P)共用能相互增强鲜味；麦芽酚几乎对任何风味都能协同，在饮料、果汁中加人麦芽酚增强甜味。

有时由于两种味感物质的共存也会对人的感觉或心理产生影响，也有人将这种现象称为味的对比作用。