食品风味化学嗅感及嗅感物质三.pptx

食品风味化学3/24/20243 嗅感及嗅感物质嗅感及嗅感物质(三三)食品风味化学3/24/2024食品风味化学3/24/20243.1嗅感及其生理学嗅感及其生理学3.2 嗅感理论嗅感理论 3.3 嗅感分子的构性关系嗅感分子的构性关系从化学结构研究气味从化学结构研究气味3.4 嗅感分子的构性关系嗅感分子的构性关系从气味研究分子的化学结结构从气味研究分子的化学结结构3.5 食品中嗅感物质形成的基本途径之一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食品中嗅感物质形成的基本途径之二学习目标：了解嗅感及其生理学、嗅感理论、嗅感学习目标：了解嗅感及其生理学、嗅感理论、嗅感分子的构性关系，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。知道和掌握食品中嗅感物质形成的基本途径。食品风味化学3/24/20243-4 嗅感分子的构嗅感分子的构-性关系性关系 从气味研究分子的化学结构从气味研究分子的化学结构 食品风味化学3/24/20243.4.1香味与分子结构之间的关系香味与分子结构之间的关系一、从气味探讨分子结构一、从气味探讨分子结构（1）从气味预测官能团）从气味预测官能团我们评价某致香物有我们评价某致香物有 “醇香、酯香醇香、酯香”时，事实上就已经把这种致香物中时，事实上就已经把这种致香物中含醇类、酯类就指明了，这就是从气味直接预测官含醇类、酯类就指明了，这就是从气味直接预测官能团的一个简单例子。一般来讲，当分子量比较小，能团的一个简单例子。一般来讲，当分子量比较小，官能团在整个分子中占的比例较大时，官能团对气官能团在整个分子中占的比例较大时，官能团对气味的影响是主要的，气味的表现主要由它决定。例味的影响是主要的，气味的表现主要由它决定。例如：含有如：含有羟基、醚基、巯基、硫醚基、胺基、羰基、羟基、醚基、巯基、硫醚基、胺基、羰基、羧基、酯基羧基、酯基等官能团的化合物分别各自有共同气味。等官能团的化合物分别各自有共同气味。低级酯类（低级酯类（C6以下）以下）一般有轻微的果实香一般有轻微的果实香(表表21)。可以看出这些酯类均有共同香气，表现有共同。可以看出这些酯类均有共同香气，表现有共同联想香气。分子内酯基的位置对气味影响不大。联想香气。分子内酯基的位置对气味影响不大。食品风味化学3/24/2024表表21酯类（酯类（C6）的气味）的气味结构式RCOOR气味RR 香气表现联想气味CH3CH3CH2CH3CH2CH3CH2CH2CH3CH(CH3)2CH2CH2CH2CH3CH2CH(CH3)2CH2CH2CH2CH3CH2CH(CH3)2CH2CH2CH3CH(CH3)2CH2CH3CH2CH3CH3CH3轻快果实香轻快果实香果实香果实香轻快果实香轻快果实香甜的果实香甜的果实香花样果香花样果香轻快果实香轻快果实香青的果实香青的果实香青的果实香青的果实香成熟梨香成熟梨香朗姆酒朗姆酒菠萝或香蕉菠萝或香蕉菠萝或香蕉菠萝或香蕉菠萝或香蕉菠萝或香蕉朗姆酒朗姆酒苹果苹果苹果苹果食品风味化学3/24/2024分分子子中中的的各各个个相相互互独独立立的的官官能能团团对对气气味味的的影影响响不不是是简简单单的的相加关系。例如，由苯相加关系。例如，由苯至苯酚到悬钩子酮至苯酚到悬钩子酮的气味变化：的气味变化：食品风味化学3/24/2024（二二）从从气气味味预预测测分分子子的的部部分分结结构构当当官官能能团团不不是是简简单单的的置置换换基基，而而是是和和分分子子的的整整体体结结构构有有关关时时，根根据据一一定定的的气气味味可可以以预预测测分分子子的的官官能能团团，这这样样的的例例子比较多。子比较多。焦焦糖糖的的香香气气使使人人联联想想到到砂砂糖糖那那样样甜甜的的芳芳香香，具具有有这这种种香香味味的的化化合合物物中中具具有有环环状状二二酮酮体体的的烯烯醇醇结结构：构：食品风味化学3/24/2024具具体体的的化化合合物物例例如如：麦麦芽芽酚酚、乙乙基基麦麦芽芽酚酚、异异麦麦芽芽酚酚、甲甲基基环环戊戊稀稀醇醇酮酮、羟羟基基呋呋喃喃酮酮。但但是是别别麦麦芽芽酚酚无无香香味味，这这是是由由于于二二酮酮体体稀稀醇醇式式结结构构中中环环上上氢氢未未被被取取代代的的原原因因。这这已被实验所证实。已被实验所证实。食品风味化学3/24/2024食食品品和和烟烟草草香香气气成成分分中中存存在在有有吡吡嗪嗪核核、吡吡啶啶核核、噻噻唑唑核核化化合合物物，它们可能是通过梅拉德它们可能是通过梅拉德(Maillard)反应由糖和氨基酸转化而来。反应由糖和氨基酸转化而来。各各种种母母核核本本身身具具有有其其特特异异气气味味，但但下下列列化化合合物物却却具具有有相相同同的的钟钟性性胡胡椒椒香香气气，这这可可以以归归结结于于取取代代基基保保持持在在杂杂环环上上相相对对位位置置的的一一致致性性所所致致，并并且且杂杂芳芳香香环环上上电电子子密密度度分分布布相相似似。有有人人把把分分子子中中易易于于移移动动的的电子分布视为共同部分结构。电子分布视为共同部分结构。食品风味化学3/24/2024（三三）从从气气味味研研究究分分子子骨骨架架结结构构当当我我们们把把共共同同香香气气的的化化合合物物放放在在一一起起进进行行比比较较时时，可可以以看看出出有有些些化化合合物物官官能能团团不不同同，也也没没有有共共同同的的部部分分结结构构，但但具具有有相相同同或或相相似似的的香香气气品品质质，这这是是和和分分子子的的整整体体结结构构有关。例如：有关。例如：下下面面化化合合物物官官能能团团各各异异，也也无无相相似似的的共共同同部部分分结结构构，通通过过UV研研究究发发现现与与有有关关活活泼泼电电子子分分布布无无关关。但但他他们们有有相相同同的的骨骨架架结结构构，正正是是由由于下图所示的整体结构决定了他们具有相同的花香气味。于下图所示的整体结构决定了他们具有相同的花香气味。食品风味化学3/24/2024莰莰稀稀、莰莰醇醇2、1，8桉桉叶叶油油素素三三者者具具有有相相同同的的樟樟脑脑气气味味。比比较较分分子子结结构构时时发发现现官官能能团团没没有有对对气气味味产产生生影影响响。三三者者都都有有一一个个相相似似的的牢牢固固筐筐型型结结构构。相相似似的的例例子子还还很很多多，此此处不再叙述。处不再叙述。食品风味化学3/24/20243.4.2香型与分子结构特征之间的关香型与分子结构特征之间的关系系 香香型型也也即即香香气气类类型型。人人们们把把具具有有相相同同香香气气的的物物质质归归类类在在一一起起就就构构成成了了某某种种香香型型，关关于于香香型型（香香气气）的的分分类类方方法法有有许许多多种种，有有些些分分类类方方法法与与分分子子结结构构相相联联系系。本本节节内内容容不不对对众众多多香香气气分分类类方方法法进进行行讲讲述述，只只将将几几种种在在香香味味化化学学中中有有意意义义的的香香型型与与对对应应的分子结构特征予以总结。的分子结构特征予以总结。食品风味化学3/24/2024食品风味化学3/24/2024一、一、麝香及其分子结构特征麝香及其分子结构特征已已发发现现的的麝麝香香香香味味物物质质有有以以下下几几类类：一一是是苯苯系系麝麝香香化化合合物物（包包括括硝硝基基麝麝香香和和非非硝硝基基麝麝香香）；二二是是大大环环麝麝香香化化合合物物；三三是是甾甾体体及及四四氢萘麝香化合物氢萘麝香化合物。自自从从1888年年鲍鲍尔尔（Baur）首首次次合合成成硝硝基基麝麝香香后后，人人们们开开辟辟了了苯苯系系麝麝香香的的领领域域，合合成成出出了众多硝基麝香化合物（见表了众多硝基麝香化合物（见表28）。）。食品风味化学3/24/2024表表28常见硝基麝香化合物常见硝基麝香化合物食品风味化学3/24/2024表表28所所列列结结构构似似乎乎给给人人们们一一种种印印象象，芳芳香香族族硝硝基基化化合合物物具具有有麝麝香香香香气气的的条条件件为为至至少少具具备备二二个个硝硝基基、一一个个甲甲基基、和和一一个个叔叔丁丁基基。但但是是具具备备上上述述条条件件的的下下述化合物却没有麝香香气：述化合物却没有麝香香气：食品风味化学3/24/2024显显然然，只只具具备备上上述述条条件件是是不不够够的的，还还必必须须有有另另外外的的基基团团存存在在。这这个个基基团团是是与与苯苯环环直直接接相相连连的的带带有有孤孤电电子子对对的的结结构构,或或重重键键结结合合的的结结构构,如如果果没没有有这这样样的的基基团团,芳芳环环上上必必须须有有第第三三个个硝硝基基存存在在。这这虽虽然然能能解解释释一一些些问问题题，但但对对与与葵葵子子麝麝香香结结构构类类似似的的化化合合物物（）没有麝香气味却不能得到解释。）没有麝香气味却不能得到解释。食品风味化学3/24/2024毕毕特特在在总总结结前前人人经经验验的的基基础础上上，从从分分子子的的整整休休结结构上考虑对上述现象予以解释。构上考虑对上述现象予以解释。他认为：在苯环上置换的硝基有两种不同的类型他认为：在苯环上置换的硝基有两种不同的类型：（1）能能自自由由旋旋转转并并与与苯苯环环共共平平面面，此此时时的的硝硝基基作作为为极极性性官官能能团团对对待待，可可视视为为与与置置换换的的酰酰基基是是等等价价的，的，(2)当当邻邻位位有有体体积积庞庞大大的的取取代代基基（例例如如叔叔丁丁基基、烷烷氧氧基基）时时，硝硝基基与与苯苯环环不不共共平平面面，硝硝基基不不能能白白由由旋旋转转，此此时时，硝硝基基只只作作为为体体积积庞庞大大的的取取代代基基对对待待，和叔丁基等价。和叔丁基等价。食品风味化学3/24/2024酮酮麝麝香香的的两两个个硝硝基基均均属属（2）情情况况，则则它它和和茚茚满满麝麝香香的的结结构构等等价价，两两者者均均有有强强烈烈的的确确香香香香气气，二二甲甲苯苯麝麝香香中中的的三三个个硝硝基基有有两两个个为为（2）情情况况，一一个个为为(1)情情况况，仍仍和和上上两两化化合合物物等等价价。葵葵子子麝麝香香中中由由于于甲甲氧氧基基的的阻阻碍碍作作用用使使得得与与之之相相邻邻的的一一个个硝硝基基属属（2），另另一一个个属属(1)情情况况，因因此此其其结结构构与与酮酮麝麝香香等等价价，具具有有麝麝香香香香气气。而而化化合合物物（）由由于于环环氧氧化化的的结结果果，使使得得两两个个硝硝基基均均属属(1)情情况况，所所以以它它的的空空间间结结构构实实际际上与葵子麝香是不等价的，因此上与葵子麝香是不等价的，因此无麝香香气无麝香香气。食品风味化学3/24/20241948年年，卡卡平平特特和和伊伊斯斯特特(Carpenter and Easter)报报道道了了安安波波诺诺(Ambral)发发现现下下面面化化合合物物具具有有麝麝香香香香气气，从从而而开开辟辟了了非非硝硝基基麝麝香香的的领域。领域。到目前为止，已有大量到目前为止，已有大量非硝基麝香非硝基麝香问世问世(表表2一一9)。近年来，人们已。近年来，人们已将注意力集中到非硝基麝香领城中，这类物质一般表现出较好的光将注意力集中到非硝基麝香领城中，这类物质一般表现出较好的光稳定性，更能模仿天然存在的稳定性，更能模仿天然存在的大环麝香大环麝香的香气。的香气。食品风味化学3/24/2024食品风味化学3/24/2024对这类化合物的结构特征，毕特总结为以下几个方面：对这类化合物的结构特征，毕特总结为以下几个方面：第一，碳原子数在第一，碳原子数在120之间，最好在之间，最好在1618之间；之间；第二，第二，2，3一二氢茚或一二氢茚或1，2，3，4四氢萘的骨架；四氢萘的骨架；第第三三，一一个个酰酰基基和和一一个个仲仲或或叔叔丁丁基基作作为为独独立立的的基基团团与与苯苯核相连，核相连，最好是乙酰基和叔丁基与苯核相连；最好是乙酰基和叔丁基与苯核相连；第第四四，与与芳芳环环相相连连的的非非芳芳环环的的碳碳原原子子有有一一个个是是叔叔碳碳原原子子或季碳原或季碳原子，最好是季碳原子。子，最好是季碳原子。食品风味化学3/24/2024关于关于大环麝香大环麝香的例子。总体可以将该类物质归纳为：的例子。总体可以将该类物质归纳为：(1)环中碳原子数为环中碳原子数为13一一19的环酮；的环酮；(2)环中碳原子数为环中碳原子数为13一一15的环碳酸酯；的环碳酸酯；(3)环中碳原子数为环中碳原子数为15一一19的酸酐；的酸酐；(4)环中碳原子数为环中碳原子数为1418的环内酯；的环内酯；(5)环中碳原子数为环中碳原子数为1419的环亚胺。的环亚胺。食品风味化学3/24/2024甾甾体体化化合合物物则则被被限限定定于于一一定定结结构构大大小小的的甾甾醇醇或或甾甾酮酮，这类化合物如：这类化合物如：食品风味化学3/24/2024具具有有麝麝香香香香味味的的化化合合物物种种类类较较多多，结结构构复复杂杂，是是否否可可以以说说麝麝香香香香型型与与其其分分子子结结构构之之间间就就没没有有共共性性联联系系呢呢?不不是是。通通过过研研究究发发现现上上述述各各类类物物质质的的分分子子在在整整体体结结构构上上有有必必然然的的联联系系，例例如如，具具有有麝麝香香香香韵韵的的灵灵猫猫酮酮与与雄雄甾甾一一16烯烯一一3一一酮酮在在外外形形上上有有极极其其的的相相似性。似性。这这种种相相似似的的共共性性，毕毕兹兹等等人人总总结结为为下下述述麝麝香香分分子子结结构构特特征征：结结构构密密集集、相相当当坚坚硬硬、椭椭圆圆形形分分子子具具有有一一个个在在空空间间上上可可以以接接近近的的极极性性基基团团，分分子子量量在在220一一250之间。之间。食品风味化学3/24/2024食品风味化学3/24/2024二、紫罗兰香及其分子结构特征二、紫罗兰香及其分子结构特征自自1934年年卢卢基基伽伽鉴鉴定定出出紫紫罗罗兰兰酮酮的的结结构构以以来来，人人们们已已合合成成出出许许多多具具有有紫紫罗罗兰兰香香味味的的化化合合物物（表表2一一10）。从从这这些些化化合合物物的的结结构构可可以以归归纳纳该该香香气气类类型型物物质质具具有有的的分分子子结结构构特特征征为为：具具有有l，3烯烯酮酮取取代代的的环环己己烯烯，在在上上述述取取代代基基两两侧侧至至少少具具备备两两个个甲甲基基，甲甲基数目增多则气味加强。基数目增多则气味加强。食品风味化学3/24/2024表表210一些一些紫罗兰香味紫罗兰香味的化合物结构的化合物结构食品风味化学3/24/2024食品风味化学3/24/2024三、苦杏仁香味及其分子结构特征三、苦杏仁香味及其分子结构特征包包伦伦斯斯（Boelens）总总结结了了一一系系列列具具有有苦苦杏杏仁仁香香味味化化合合物物（表表211），并并总总结结出出苦苦杏杏仁仁化化合合物物的的结构特征为：结构特征为：（1）分分子子中中至至少少有有一一个个官官能能团团，而而这这个个官官能能团团必必须须是是吸吸电电子子基基；（2）吸吸电电子子基基连连接接在在闭闭环环的的共共轭轭体体系系（苯苯环环或或五五元元杂杂环环）或或吸吸电电子子基基连连接接成成下下面面结构的双键上：结构的双键上：食品风味化学3/24/2024表表211具有具有苦杏仁香味苦杏仁香味的化合物的化合物食品风味化学3/24/2024食品风味化学3/24/2024四、茉莉香及其分子结构特征四、茉莉香及其分子结构特征19世世纪纪末末至至20世世纪纪初初期期，人人们们才才开开始始茉茉莉莉香香化化学学的的研研究究，自自茉茉莉莉油油中中分分离离并并鉴鉴定定出出其其关关键键香香气气成成分分“茉茉莉莉酮酮”、“茉茉莉莉内内酯酯“、和和“茉茉莉莉酮酮酸酸甲甲酯酯”后后，合合成成出出了了大大量量的的与与上上述述三三种种结结构构相相关关的的茉茉莉莉香香味化合物味化合物(表表2一一12)。食品风味化学3/24/2024后后来来，人人们们还还发发现现有有些些与与茉茉莉莉油油无无关关的的成成分分也也具具有有茉茉莉莉香香气气，这这些些化化合合物物包包括括：（1）利利用用羟羟醛醛缩缩合合反应得到的某些酮和醛反应得到的某些酮和醛，例如：，例如：食品风味化学3/24/2024（2）某些）某些酯类酯类，例如：，例如：食品风味化学3/24/2024（3）1，3二噁烷二噁烷的衍生物，例如：的衍生物，例如：食品风味化学3/24/2024（4）其它类型化合物，例如）其它类型化合物，例如：食品风味化学3/24/2024表表212具有具有茉莉香味茉莉香味的化合物的化合物食品风味化学3/24/2024从从上上述述化化合合物物结结构构可可以以总总结结出出茉茉莉莉香香味味的的分分子子结结构构特特征征为为：环环绕绕一一个个中中心心碳碳原原子子上上连连接接有有三三个个不不同同的的基基团团，既既是是：一一个个强强的的极极性性基基团团（官官能能团团），一一个个含含有有C5C6的的烷烷基基侧侧链链和和一一个个较较弱弱的的极极性性基基团团，可可以形象的表达为：以形象的表达为：食品风味化学3/24/2024食品风味化学3/24/2024五、龙涎香及其分子结构特征五、龙涎香及其分子结构特征龙龙涎涎香香是是一一种种珍珍贵贵的的动动物物香香，来来源源于于自自然然界界抹抹香香鲸鲸的的代代谢谢物物。由由于于天天然然产产品品来来源源日日益益困困难难，因因此此，人人们们正正在在努努力力寻寻找找化化学学合合成成物物来来替替代代天天然然产产物物。目目前前，能能合合成成出出来来并并应应用用于于香香精精调调制制的的龙龙涎涎香香类类物物质质为为数数不不多多，但但经经对对天天然然产产品品的的分分析析发发现现，有有众众多多的的有有机机物物属属于于龙龙涎香气物质。奥诺夫涎香气物质。奥诺夫(Ohloff)将这些物质分成以下几类：将这些物质分成以下几类：第一，赖百当第一，赖百当系列，这类化合物如：系列，这类化合物如：食品风味化学3/24/2024第二，第二，降补生烷降补生烷的衍生物，该类化合物如：的衍生物，该类化合物如：食品风味化学3/24/2024第三，第三，十氢萘系列内酯十氢萘系列内酯，例如：，例如：食品风味化学3/24/2024第四，第四，十氢萘系列的四氢呋喃衍生物十氢萘系列的四氢呋喃衍生物，例如：，例如：食品风味化学3/24/2024从从骨骨架架结结构构可可以以看看出出，龙龙涎涎香香分分子子结结构构具具有有稠稠合合的的十十氢氢萘萘结结构构，奥奥诺诺夫夫将将龙龙涎涎香香型型分分开开特特征征总总结结成成一一个个有有名名的的规规则则嗅嗅觉觉三三轴轴向向规规则则。他他认认为为：龙龙涎涎香香型型的的分分子子强强烈烈的的立立体体结结构构关关系系表表现现在在反反式式稠稠合合的的十十氢氢萘萘的的骨骨架架上上(结结构构A)，人人类类的的香香味味感感受受体体与与香香味味分分子子之之间间的的相相互互作作用用发发生生在在一一个个三三度度空空间间中中。香香味味分分子子与与嗅嗅觉觉感感受受体体之之间间的的作作用用是是通通过分子的三点作用而发生的。过分子的三点作用而发生的。食品风味化学3/24/2024在在结结构构A中中，直直立立的的桥桥头头取取代代基基(R1或或R2)或或者者氢氢原原子子作作为为作作用用点点之之一一，另另一一个个作作用用点点是是位位于于位位的的取取代代基基Ra，此此外外，分分子子中中的的5一一位位上上的的取取代代基基也也可可当当作作一一个个作作用用点点。取取代代基基R1、R2和和Ra中中含含有有氧氧原原子子时时对对产产生生龙龙涎涎香香是是有有利利的的。例例如如，满满足足上上述述条条件件的的二二氢氢降降龙龙涎涎香香醇醇和和5，5一一9一一三三甲甲基基反反式式一一2一一十十氢氢萘萘基基乙乙酸酸酯酯两两个个化化合合物物具具有有典典型型的的龙龙涎涎香香香香气气。三三点点作作用用的的实实质质结结果果是是，当当大大多多数数功功能能因因子子(基基团团)处处于于反反式式十十氢氢萘萘的的同同侧侧时时气气味味加加强强，而而多多数数功功能能因因子子处处于于异异侧侧时时气气味味大大大大减减弱弱。结结构构B不不能能满满足足类类似似龙龙涎涎香香性性质质的的香香味味分分子子所所要要求求的立体化学条件，所以具有的立体化学条件，所以具有B式结构的化合物不会产生龙涎香气。式结构的化合物不会产生龙涎香气。食品风味化学3/24/2024食品风味化学3/24/2024六、檀香及其分子结构特征六、檀香及其分子结构特征檀香香味分子可以归纳成以下几种类型：一是檀香醇的衍生物、同檀香香味分子可以归纳成以下几种类型：一是檀香醇的衍生物、同系物及同分异构体；二是萜基环己醇类；三是龙脑烯基衍生物类；系物及同分异构体；二是萜基环己醇类；三是龙脑烯基衍生物类；四是其它化合物。具有代表性的檀香化合物如表四是其它化合物。具有代表性的檀香化合物如表2一一13。表213 具有代表性的檀香化合物 食品风味化学3/24/2024布布伦伦克克和和克克蕾蕾恩恩(Brunke&Klein)根根据据檀檀香香分分子子结结构构总总结结出出檀檀香香分分子子的的结结构构特特征征为为：具具有有12一一17个个碳碳原原子子(1个个醚醚氧氧基基中中氧氧原原子子相相当当l个个碳碳原原子子)以以及及与与分分子子大大的的基基团团部部分分具具有有特特定定距距离离的的烃烃基基的的分分子子有有檀檀香香香香气气。大大的的基基团团部部分分可可以以是是多多环环、单单环环或或者者脂脂肪肪族族基基团团。分分子子中中C2和和C6位位置置上上的的支支链链化化，有有利利于于檀檀香香香香气气的的嗅嗅觉觉效效果果，C7位位置置上上的的双双键键是是必必要要的的，该该双双键键可可以以被被环环丙丙烷烷环环、醚醚基基或或具具有有立立体体障障碍碍的的环环境境所所替代。结构式如下替代。结构式如下（R=H,CH3）：）：食品风味化学3/24/20241.樟脑香樟脑香具有樟脑气味化合物有：具有樟脑气味化合物有：莰酮、莰醇、莰烯、莰酮、莰醇、莰烯、1,8-桉桉树脑、萘、对二氯苯、二环辛烷、环辛烷树脑、萘、对二氯苯、二环辛烷、环辛烷。(七七)其他基本嗅感及结构其他基本嗅感及结构食品风味化学3/24/2024这里既有含极性基团的分子，也有不含极性基团的这里既有含极性基团的分子，也有不含极性基团的分子。分子。这是目前已知的在基本嗅感中唯一含有非极这是目前已知的在基本嗅感中唯一含有非极性基团的分子类型性基团的分子类型。其中的饱和烃分子，嗅感十分其中的饱和烃分子，嗅感十分微弱。由此可见，极性功能团在这里对樟脑气味的微弱。由此可见，极性功能团在这里对樟脑气味的性质没有什么影响，性质没有什么影响，决定嗅感性质的主要结构因素决定嗅感性质的主要结构因素是分子外形是分子外形。Amoore提出，樟脑气味嗅感分子的提出，樟脑气味嗅感分子的结构特征结构特征为：为：具有高堆积密度和刚性、直径约为具有高堆积密度和刚性、直径约为0.75nm的球形或卵形分子；而分子中极性功能团对的球形或卵形分子；而分子中极性功能团对嗅感强度有影响。嗅感强度有影响。食品风味化学3/24/20242.薄荷香薄荷香 主要是一些单环萜类和小环酮类化合物。如：L-薄荷醇、异胡薄荷醇、胡椒醇、香芹醇、薄荷酮、薄荷醇、异胡薄荷醇、胡椒醇、香芹醇、薄荷酮、异胡薄荷酮、胡椒酮、麝香草酚、香芹酚异胡薄荷酮、胡椒酮、麝香草酚、香芹酚、香芹酮。、香芹酮。食品风味化学3/24/2024 3.麦芽香麦芽香 异丁醛、异丁醛、2-甲基丁醛、异戊醛、甲基丁醛、异戊醛、2-甲基戊醛、正甲基戊醛、正丁醛以及丁醇丁醛以及丁醇等。若在异丁醛分子中引入一个竞争性外形基团时，例如3-甲基丁酮、2-硝基丙烷等，其嗅觉缺失会显著降低。目前已证实麦芽香模式的存在目前已证实麦芽香模式的存在。食品风味化学3/24/20244.尿臭尿臭 目前已知有尿臭味的嗅感分子有：目前已知有尿臭味的嗅感分子有：16-雄甾雄甾烯烯-3-酮、酮、4,16-雄甾二烯雄甾二烯-3-酮、顺酮、顺-4-甲甲基基-4(4-叔丁环己基叔丁环己基)-2-戊酮、戊酮、2-甲基甲基-4(5,5,6-三甲基三甲基-2-降龙脑基降龙脑基)环己酮环己酮(见见p136)。其中有些分子的。其中有些分子的顺式和反式结构之顺式和反式结构之间在嗅感强度上存在很大差别间在嗅感强度上存在很大差别。体积外形体积外形大约处于大约处于10.40.3nm的狭窄的范围之内的狭窄的范围之内，分子内都含有酮基分子内都含有酮基。食品风味化学3/24/2024 5.鱼腥臭鱼腥臭 叔胺叔胺类的许多低分子化合物类的许多低分子化合物都具有这种强烈气都具有这种强烈气味。如三甲胺、二甲基乙胺、甲基二乙胺、味。如三甲胺、二甲基乙胺、甲基二乙胺、N-甲基甲基吡咯烷、吡咯烷、N-甲基呱啶甲基呱啶等。一般认为，等。一般认为，鱼腥鱼腥气味与其嗅感分子中完全被取代的氮原子有关气味与其嗅感分子中完全被取代的氮原子有关，分子结构的关键特征是存在分子结构的关键特征是存在带带3个小烷基和孤个小烷基和孤电子对的氮原子或磷原子、砷原子电子对的氮原子或磷原子、砷原子。食品风味化学3/24/2024 6.汗酸臭汗酸臭 研究表明，研究表明，异戊酸、异丁酸、异己酸异戊酸、异丁酸、异己酸等都等都呈现出较强烈的汗臭气味，而且这种气味呈现出较强烈的汗臭气味，而且这种气味模式与鱼腥味的嗅感模式有着很强的联系。模式与鱼腥味的嗅感模式有着很强的联系。鱼腥气味的嗅觉缺失患者中，有很大比例鱼腥气味的嗅觉缺失患者中，有很大比例也具有汗臭气味的嗅觉缺失。目前看来，也具有汗臭气味的嗅觉缺失。目前看来，汗酸臭气味的刺激分子仅具有汗酸臭气味的刺激分子仅具有狭窄的结构狭窄的结构范围：局限于范围：局限于C3C8且末端有一个异丙基且末端有一个异丙基的柔性羧酸分子的柔性羧酸分子。食品风味化学3/24/2024附：非基本嗅感成分及结构附：非基本嗅感成分及结构 (一一)、柿子椒香气、柿子椒香气(绿铃胡椒香气绿铃胡椒香气)据报道，据报道，2-异丁基异丁基-3-甲氧基吡嗪甲氧基吡嗪是甜柿子是甜柿子椒的特征风味化合物，阈值很小，在空气椒的特征风味化合物，阈值很小，在空气中为中为210-6mg/kg为嗅感强度极大的芳香物为嗅感强度极大的芳香物质。质。Seifert等人对气味与分子结构间的关等人对气味与分子结构间的关系作过大量研究，主要结论如下。系作过大量研究，主要结论如下。食品风味化学3/24/2024(1)侧链烷基的影响侧链烷基的影响 研究表明，当改变上述研究表明，当改变上述分子中吡嗪环上的侧链烷基分子中吡嗪环上的侧链烷基(异丁基异丁基)时，其时，其嗅感性质及强度变化。嗅感性质及强度变化。由表可见，当异丁由表可见，当异丁基被基被C3C6烷基取代时，气味特征和阈值烷基取代时，气味特征和阈值几乎不变；若被碳数小于几乎不变；若被碳数小于3或大于或大于6的烷基的烷基取代，其气味性质发生改变，阈值也明显取代，其气味性质发生改变，阈值也明显增大。增大。食品风味化学3/24/2024(2)侧侧链链甲甲氧氧基基的的影影响响 试试验验指指出出，当当甲甲氧氧基基被被乙乙氧氧基基取取代代时时，嗅嗅感感特特征征为为带带泥泥土土的的甜甜柿柿子子椒椒气气味味，阈阈值值增增大大了了26倍倍；当当被被仲仲丁丁氧氧基基-OCH(CH3)CH2CH3取取代代时时，则则特特征征气气味味消消失失而而呈呈现现花花香香。这这说说明明当当甲甲氧氧基基被被碳碳数数更更多多的的烃烃氧氧基基取取代代后后，原原气气味味减减弱弱直直至至丧丧失失.有有人人还还发发现现，当当甲甲氧氧基基被被甲甲硫硫基基(-SCH3)或或二二甲甲胺胺基基-N(CH3)2取取代代后后，原原气气味也消失，出现味也消失，出现化学药品气味化学药品气味。食品风味化学3/24/2024(二二)焦糖香气焦糖香气 也称为褐变风味。具有这类气味的化合物也称为褐变风味。具有这类气味的化合物很多，包括有很多，包括有吡喃酮、呋喃酮、环酮吡喃酮、呋喃酮、环酮等等.食品风味化学3/24/2024 形形成成焦焦糖糖香香气气的的嗅嗅感感分分子子都都含含有有一一个个共共同同的的部部分分结结构构-烯烯醇醇环环酮酮结结构构，这是呈现焦糖香气的必要条件。这是呈现焦糖香气的必要条件。在在羟羟基基的的-位位上上存存在在取取代代基基，也也有有重重要影响。要影响。Hodge认认为为产产生生焦焦糖糖香香气气的的分分子子应应具具备备下列条件下列条件：食品风味化学3/24/2024烯烯醇醇-羰羰基基结结构构必必须须处处于于同同一一平平面面上上，且且相相互形成分子内氢键；互形成分子内氢键；羟羟基基的的-位位上上的的取取代代基基对对维维持持分分子子的的外外形形也是必需的。也是必需的。例例如如，2-甲甲基基-3-甲甲氧氧基基吡吡喃喃-4-酮酮之之所所以以没没有有焦焦糖糖香香气气，与与其其不不能能形形成成分分子子内内氢氢键键有有关关；别别麦麦芽芽酚酚和和2,3-二二甲甲基基-5-羟羟基基吡吡喃喃-4-酮酮则则由由于于在在羟羟基基的的-位位上上无无取取代代基基，因因而而也也不不产产生嗅感。生嗅感。食品风味化学3/24/2024 对对Hodge结结构构模模式式也也有有不不同同看看法法。例例如如Ohloff认认为为，焦焦糖糖香香气气嗅嗅感感分分子子的的烯烯醇醇-羰羰基基部部分分必必须须有有平平面面结结构构，但但内内氢氢键键的的结结合合则则不不是是必必须须的的。他他主主张张在在分分子子中中应应有有质质子子供供体体A-H和和质质子子受受体体B，且且两两者者间间的的距距离离应应小小于于0.3nm，方方能能与与嗅嗅细胞受体相互作用。这个学说与甜味理论接近。细胞受体相互作用。这个学说与甜味理论接近。食品风味化学3/24/2024 (三三)花香及其它花香及其它 Beets认为，有些非基本嗅感是由小极性分子认为，有些非基本嗅感是由小极性分子产生的。这类小极性分子，如产生的。这类小极性分子，如H2S、CH3SH、(CH3)2S、NH3、CH3NH2等，在与等，在与嗅粘膜嗅粘膜受体受体结合时，由于结合时，由于极性功能团极性功能团有利于定向和高有利于定向和高效率相互作用，容易进入受体的适宜位置，从效率相互作用，容易进入受体的适宜位置，从而产生一种有高度复杂综合特征的强烈嗅感。而产生一种有高度复杂综合特征的强烈嗅感。食品风味化学3/24/2024 这时这时气味的性质特征主要取决于极性功能团的气味的性质特征主要取决于极性功能团的本质本质。随着。随着分子量的增分子量的增大，大，分子体积增加分子体积增加，嗅，嗅感分子与受体的相互作用才变得较有选择性，感分子与受体的相互作用才变得较有选择性，嗅感的信息也由复杂变得较为简单、基本，这嗅感的信息也由复杂变得较为简单、基本，这时时气味的性质也由受极性功能团的特定影响而气味的性质也由受极性功能团的特定影响而转变为越来越受分子外形的影响转变为越来越受分子外形的影响。食品风味化学3/24/2024 他根据对非基本嗅感物质的研究结果，提出了他根据对非基本嗅感物质的研究结果，提出了两条具有基本重要性的原理。两条具有基本重要性的原理。(1)当分子的外形部分由一个类似形态的不同当分子的外形部分由一个类似形态的不同部分所取代时，分子的主要嗅感特性保持不变部分所取代时，分子的主要嗅感特性保持不变。食品风味化学3/24/2024 (2)当极性基团由一个具有相似定位趋向的另当极性基团由一个具有相似定位趋向的另一极性基团取代时，分子的主要嗅感特性也保持一极性基团取代时，分子的主要嗅感特性也保持不变。不变。食品风味化学3/24/2024 电子鼻技术原理电子鼻技术原理及应用及应用。3/24/2024食品风味化学食品风味化学3/24/2024Introduction:.Olfactory PhysiologyOrganic ChemistrySignal ProcessingPattern RecognitionComputational LearningElectronicNoseChemical Sensors/Analytical Chemistry食品风味化学3/24/2024Electronic Nose Systems食品风味化学3/24/2024Commercially Available Systems食品风味化学3/24/2024Block Diagram of theExperimental Setup食品风味化学3/24/2024Experimental SetupSwitchingBoxMassFlowControllerNetworkAnalyzerVOCinbubblerNitrogenVOCPCSensorCell食品风味化学3/24/2024EXPERIMENTAL SETUPMass FlowControllerNetwork AnalyzerGas BubblerSensorCellMass FlowMeterSwitchingBoxPost-Itnotes食品风味化学3/24/2024How Does Odor Signallook Like?食品风味化学3/24/2024Identification of VOCsPreprocessingIncreasing Pattern SeparabilityNeural Network TrainingNeural Network ValidationVOC IdentificationRaw Sensor Readings(6-D)Filtering,Normalization,De-trending,etc.Fuzzy nose(FNOSE),Feature range stretching,orNonlinear cluster transformationMultilayer perceptron LEARN+(for incremental learning)Classification.食品风味化学3/24/2024Thanks！