食品风味化学2公开课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三章 食品风味形成途径,3.1 生物合成,在生物体内多种酶直接或间接催化下合成风味物质许多食物在生长，成熟和贮存过程中所产生风味物质，大多是通过这条基本途径形成。例如：水果、香瓜、西红柿等瓜等中香气成分形成。,3.1.1 以氨基酸为前体生物合成,在多种水果和许多蔬菜风味成分中，都具有低碳数醇、醛、酸、酯等化合物，此类化合物一般是以脂肪族氨基酸为前体进行生物合成产生。如：,第1页,第2页,有诸多水果香气成分中具有酚、醚类化合物，如香蕉内榄香素和5-甲基丁香酚；葡萄和草莓中桂皮酸酯等。这些酚醚类化合物是以芳香氨基酸为前体由生物体合成。,例如Phe、Tyr,（1）通过不一样样途径生成咖啡酸,第3页,第4页,第5页,（,2,）,第6页,葱、蒜、韭菜重要特性风味成分是硫化物。这些硫化物是以半胱氨酸为前体生物合成。,第7页,3.1.2 以脂肪酸为前体生物合成,已醛是苹果、葡萄、草莓、菠萝、香蕉少桃子嗅感成分，2反-壬烯醛(醇)和3顺-壬烯醇则是香瓜、西瓜、等特性香味物质。这些C6和C9嗅感物质可以亚油酸为前体在氧合酶催化下合成：,（1）,第8页,（,2,）,第9页,在黄瓜、番茄等蔬菜中具有嗅感分子包具有C6和C9饱和及不饱和醛醇。这些物质除了可以亚油酸为前体通过上述途径合成外，还可用亚麻酸为前体进行生物合成。,第10页,第11页,产物2Z-己烯醇和2E-己烯醛是番茄特性香气物质，而2E，6Z-壬二烯醛(醇)则是黄瓜特性香气成分。,梨、杏、桃等水果在成熟时都会产生令人快乐果香，这些香气成分诸多是由长链脂肪酸径-氧化途径生成2E，4Z-癸二烯酸乙酯，就是梨特性嗅感物质。,第12页,第13页,所生成内酯(C8-12)具有明显椰子和桃子特性芳香。一般自然成熟水果比人工催熟要香。例如自然成熟桃子中内含量增长很快，其酯类和苯甲醛含量比人工催熟桃子要多35倍。这与有关酶活性有关。,3.1.3 以单糖、糖苷为前体生物合成,在水果存在大量多种单糖，它们不仅构成了水果味感成分，并且也是许多嗅感成分如醇、醛、酸、酯类前体物质。其生物合成途径一般为：单糖径无氧代谢生成丙酮酸后，再在脱氢酸催化下氧化脱羧生成活性乙酰辅酶A。后来分两条途径合成酯：一是在醇转酯酰酶催化下生成乙酸某酯；另一是在还原酶催化下先生成乙醇，再合成某酸乙酯。,第14页,第15页,十字花科蔬菜特性嗅感物质有异硫氰酸酯、硫氰酸酯及某些腈类化合物。这些嗅感化合物是以糖 (即黑芥子硫苷酸)为前体进行生物合成：,第16页,其中R基多为烯丙基、丙烯基、丙基、丁烯基等。,3.1.4 以其他物质为前体生物合成,有些蔬菜嗅感物也能以色素为前体进行生物合成。例如：番茄中番茄红素在酶催化下可以裂解生成几种嗅感物质。,某些水果尤其是柑桔类水果嗅感成分中，有一部分(萜烯类化合物)据研究成果是以羟基酸为前体通过异戊二烯途径合成物。,3.2 热处理过程食品风味形成(热反应),在食品加工艺中，加热是使多种食品熟成最普遍最重要环节，也是形成食品风味最重要途径。,三条途径形成:,(1)通过水溶性风味前体物质热降解,(2)Maillard反应,(3)和脂质氧化作用。,第17页,其中Maillard反应是风味形成最重要途径，其生成物在整个风味体系中具有决定性影响。,3.2.1 水溶性风味前体物质热降解,3.2.1.1 蛋白质、多肽和游离氨基酸,蛋白质多肽小分子肽游离氨基酸挥发性羰基化合物,(部分特殊呈味效应)(有呈味效应)(挥发性风味物质),游离氨基酸呈味特点,-AA L-型 D-型 AA L-型 D-型,Glu 鲜 无 His 微苦 甜,Asp 无 甜 Val 微苦 甜,Ala 甜 -Met 无 甜,第18页,Phe 苦 甜 CySH 甜 -,Leu 苦 甜 Gly 苦、甜 -,Ile 苦 甜 Pro 苦、甜,Try 苦 甜 Arg 苦,Ser 微甜 甜,-,3.2.1.2 碳水化合物,碳水化合物在加热条件下发生褐变反应，这种现象称为焦糖化反应。在焦糖化反应过程中，一部分碳水化合物通过脱水、环化、形成羟甲基呋喃类风味物质，然后深入合成褐色素。,而另一部分碳水化合物发生热降解反应，形成醛、酮类挥发性羰基化合物。,第19页,葡萄糖,第20页,所产生挥发性化合物中，与焦糖特有气味有关重要是:糖醛及其衍生物和1-甲基-环戊烯醇-2-酮3；,具有经典焦糖香气物质是:4-羟基-2，3，5-己三酮和4-羟基-5-甲基-2-二氢呋喃酮-3。,第21页,3.2.1.3 核苷酸,动物及部分植物原料中具有丰富三磷腺苷物质，在生物酶及热作用下降解产生对应核苷酸。其中5-核苷酸是经典呈鲜味物质。(见鲜味物质2.2.5),动物性食物(畜、禽、鱼、虾等)具有极丰富5-肌苷酸(5-IMP)，是肉类及海洋动物性食物所特有鲜味物质。,植物性食物(如蘑茹类部分蔬菜)中具有大量5-鸟苷酸(5-GMP)及少许5黄苷酸(5-XMP)特有鲜味。,5-核苷酸呈鲜味效应(CT),-,5IMP 0.0250%MSG(谷氨酸钠)0.0300%,5GMP 0.0125%,-,第22页,3.2.2 Maillard反应,即羰氨反应，是指具有羰基化合物(如糖、醛、酮等)。与具有氨基化合物(如：氨基酸、蛋白质、胺类等)发生一系列复杂反应，最终形成黑色素过程。反应过程中产生大量香气物质。,此反应由法国著名科学家美拉德19发现，故命名为美拉德反应。,Maillard反应使食品色香味，营养。,食品中Maillard反应，重要发生在还原糖与氨基酸或蛋白质之间，脂肪受热氧化产生醛也可参与此反应，不过次要。,3.2.2.1 Maillard反应三个阶段,第23页,(1)初级阶段,重要是由还原糖分子中羰基与氨基酸分子中氨基发生简朴反应，是深入反应基料。,此阶段不引起褐变，也不产生明显风味。,包括羰氨缩合和分子重排两种作用。,羰氨缩合：,第24页,羰氨缩合作用是可逆，在稀酸条件下，羰氨缩合产物很易水解；在碱性条件下有助于羰氨反应。,分子重排一阿马都利分子重排(Amadori),葡萄糖 薛夫氏碱,(Schiffs base),N,葡萄糖基胺,第25页,N,葡萄糖基胺 薛夫氏碱阳离子,(1-,氨基,-1-,脱氧,-,已酮糖,),（或果糖基胺）,（,2,）高级阶段,第26页,羟甲基糠醛,是食品加热过程中重要生香阶段。伴随温度升高和时间延长，初级阶段产物发生深入降解；多糖、蛋白质、脂肪等降解成小分子中间产物(醛、酮还原糖、氨基酸等)。例如：,果糖基胺脱水：生产羟甲基糠醛。,烯醇式,Schyffs,碱,3,脱氧奥苏溏,不饱和奥苏糖,第27页,果糖基胺脱去胺残基：生成还原酮。,还原酮,二羰基化合物、还原酮是化学性质比较活泼中间产物，它可以深入脱水后再与胺缩合，也可以裂解成较小分子，假如酮醛、乙二酰、乙酸等。例如：,酮式,二羰基化合物,第28页,二羰基化合物与,AA,作用（,AA,发生脱羧脱氨作用）,氨基酮 醛,总之，这些中间产物(有自身有一定气味)又互相深入反应，使高级阶段反应变愈加复杂交叉。生成内酯类、呋喃类和吡喃类化合物等嗅感物质。,伴随反应进行，更多嗅感物质也相继生成，如吡咯类、吡啶类、吡嗪类等化合物。这些杂环化合物都呈一定香气，尤其是呋喃类和吡嗪类化合物，使食品具有焙烤香和焦香。(示例),二羰基化合物 氨基酸,第29页,Schyffs,碱阳离子,呋喃类,第30页,吡嗪类,（3）终了阶段：,包括两类反应，是使食品生色阶段。,食品从黄褐黑。,醇醛缩合：是由两分子醛自相缩合作用生成不饱和醛。,第31页,众多高度活泼中间复杂混合物，其中有糠醛衍生物，二羰基化合物，还原酮类，斯特克斯降解产物以及糖类裂解(如醛)和降解物缩合醛等，这些中间产物在AA和蛋白质参与下聚合为黑色素。,聚合作用：生成类黑色素,第32页,3.2.2.2,影响美拉德反应原因,反应物种类与浓度,反应能力,(,速度,),：,小分子化合物高分子化合物,不饱和化合物饱和化合物,反应最终产物称为类黑色素（类黑精），具有抗氧化作用，使食品贮存期延长。,其反应式和构造式仍不清晰。,例如：,从乳粉中得来黑色素分子式：C19H30O16N2,人杏干中得来黑色素分子式：C17H19O9N,第33页,羰基化合物：,不饱和醛单糖双糖淀粉,氨基化合物：,胺类氨基酸蛋白质,此外，反应物种类不一样样，产生香气也不一样样。,羰基化合物和氨基化合物浓度，反应速度,例为增长食品色香味，加工前可采用挂糊(面包表面)刷鸡蛋等等手段增长反应物浓度。,第34页,温度与时间,T10，35倍,例：晒酱3040需十几天或数十天，方抵达色香规定。而焙烤食品，160以上，几分钟或十几分钟即可。,酸度(pH),pH=49时，适后Maillard反应，且在此范围内随pH升高反应速度加紧。,水分,Maillard反应需要水参与，且食物食水30%左右时反应程度最大，当水分3%时可克制反应进行。而水分过多时，使反应物浓度减少，且影响温度升高，不利于反应。,第35页,氧气影响,研究表明，较低温度时，氧能增进Maillard反应速度加紧，而当温度80时，氧对反应速度无明显影响。,3.2.3 脂质氧化降解作用,第36页,这些挥发性化合物具有很低香气阈值，因而在食品香气中具有重要作用。,不饱和酸氧化降解产物除与酸自身构造有关外，还受温度等许多原因影响。如：不饱和酸,不饱和酸,第37页,饱和酸,第38页,此外饱和酸经热氧化裂解还可生成短链脂肪酸和丙烯醛等。,第39页,3.3 其他途径形成风味物质,有些食物经射线，尤其是由“钴60”产生-射线照射时也能发生非酶化学反应而形成嗅感物质。,水分、氧气在-射线作用下，能产生H、OH，O2-，1O2等，化学反应能力很强活性物质，这些物质很易与食品组分互相作用。如：(糖类、蛋白质、氨基酸、脂肪、核酸)。OH可从葡萄糖分子中C-H键处，随机地拉出H，生成六种葡萄糖自由基，这些自由基又会深入发生多种反应而生成挥发性低分子化合物。,第40页第41页,又如：油脂受到辐射时，能形成多种羰化物：,第42页,上述反应过程中间体，若有不饱和脂肪酸自由基，还易发生聚合反应形成二聚体。,再例如蛋白质、氨基酸：,在紫外线或或见光照射同步，又有氧气存在时，假如食品内具有易被光分解物质光敏物质(核黄素、叶绿素等色素)，食品中某些成分就易发生光敏氧化反应，产生低分子挥发性化合物嗅感物质。,第43页,3.4 风味剂开发与制备,3.4.2 有机合成法制备香味化合物,常见香味化合物有醛类、酮类、羧酸类、醇类、醚类等，在这些化合物中，有脂肪族化合物，脂环族化合物，芳香族化合物，杂环化合物。,人们从食品中检测出来香气化合物，一旦分子构造确定后来，便可进行有机合成，并使之进入食用风味剂市场。,目前世界上合成香味物质已达数千种，比较重要和常用也有几百种。,其合成措施可参阅：香料化学与工艺学何坚、孙宝国编，化学工业出版社，1995年。,这里只举例阐明：,第44页,浅黄色液体，具有类似,咖啡和肉香味，易挥发。,合成措施：由2-甲基呋喃和氯代甲醚在吡啶存在下缩合：,应用：咖啡、肉汁、汤类烘烤食品中。用量,15ppm,。,2-,甲基,-5-,甲硫基呋喃,第45页,2，4，5-三甲基噻唑,无色液体，具有类似巧克力，坚果和焦糖香味。,合成：甲基,-,溴乙基酮和硫酰胺制备,应用：巧克力香、咖啡香和肉香型香味料、糖果、冰淇淋、肉制品、腌制品等。用量,2,6ppm,。第46页,3.4.1 运用Maillard反应制备香味剂,3.4.1.1 原料,（1）葡萄糖、木糖、果糖、乳糖、核糖、蔗糖、鼠李糖等羰基化合物。,（2）多种氨基酸、蛋白质、肽、蛋白水解物，NH3等氨基化合物。,3.4.12 措施,原料(羰基源、氨基源、水)配比,装入耐压容器瓶密封高温热反应（时间不等）仃止加热并冷却反应物转入分液漏斗用有机溶剂萃取风味成分分离提纯；或仪器分析、鉴定,第47页,例如,重要气味：肉香味、焦糖味、甜味、水果味、坚果味。已成为食品工业增香剂，阈值可达PPb级。,第48页,又如：吡嗪类香味化合物。,第49页,重要香味：炒坚果味、烤花生味、爆玉米花味等,再如：噻吩类化合物,第50页,重要香味：新鲜甜香味、刺激味、炒洋葱香味、焦肉香味、焦咖啡味等。,第51页,