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第二节 香气成分

放大字体缩小字体发布日期:2006-04-24

      一、香气及其含量

      食品的香气是由其所含有的香气物质成分构成的。—般来说,香气成分是指在食品中能产生或能组合生成香气,并且具有已经确定的化学组成和结构的化合物。在绝大多数情况下,香气成分在食品中的含量,是很小的。一个比较一致的看法是,香气成分的总含量大多为1l 000mg·kg1(水果多为10100mg·kg1)

      二、嗅觉的生理基础

      嗅觉是一种复杂的生理感觉表明,它直接依赖于人们鼻腔里的嗅觉器官。重要的嗅觉器官是嗅觉小胞中的嗅细胞,一般按极性顺一定的方向排列,表面带负电荷。当香气成分吸附在嗅细胞表面时,将使嗅细胞的表面电荷发生改变,产生微小的电流,从而刺激神经末梢呈兴奋状态,并最终传递到大脑的嗅觉区域,使人们产生判断结论。人们喜欢或乐意接受的嗅觉物质,便被称为香气成分。但是,需要指出的是,在大多数食品中,总是包含有许多种香气成分,因此,食品的香气,往往是一种混合物的嗅觉结果。这种结果,有时会因接受者的不同,产生不同的接受者感觉。例如,臭豆腐所散发的气味,有人认为很香,但也有人认为很臭。

      三、嗅觉理论

      人们通过嗅觉,经过大约0.20.3s的时间,即可以对食品的香气加以实现,嗅觉的生理础,给出了这样的一个大致过程,但是,具体的内容和细节仍是不甚了知,理论上的研究工作,目前也大多限于解释闻香过程的第一阶段,进展不大。整个嗅觉理论,大体上可以归纳为两种形式,即:

      ①微粒理论,包括香化学理论、吸附理论、象形的嗅觉理论等,该理论认为,香气成分粒子在嗅觉器官中,经过短距离的物理作用或化学作用而产生嗅觉。

      ②电波理论,即振动理论。该理论认为香气成分通过价电子振动,从而将电磁波传达到嗅觉器官而产生嗅觉。

      四、香气成分的阈值与香气值

      衡量香气成分的香气强度,可以通过阈值和香气值这两个定量的数据进行。香气阈值是指在用空白试验作比较时,能用嗅觉辨别该成分的最低浓度值。香气值则是香气成分的浓度与阈值的比值,它指明了一种成分在食品香气中所起的作用,因此也称为发香值。即:


      当香气成分的浓度=阈值,即香气值=1时,为嗅觉器官的最低感觉值。也就是说香气值<1时,嗅觉器官就会感觉不出这种香气成分的存在。

      五、香气成分的形成途径

      食品香气成分的形成具有4个途径,即生物合成,直接酶作用、间接酶作用和高温分解。生物合成途径是指香气成分直接由动植物生长过程中合成,许多水果、香辛料香气成分都是生物合成产生的。直接酶作用途径,是指经过酶的作用,底物转变为香气成分。葱、蒜和卷心菜等香气的形成就是属于这种途径。间接酶作用途径,又称为氧化作用途径。它是指酶先作用生成氧化剂,而后氧化剂对香气成分的前提物质进行氧化,最终生成香气物质。

      高温分解途径,是指经过加热或烘烤处理,使前提物质变成为香味成分的过程。许多食品因此而产生诱人的香气。

      六、植物性食品的香气成分

      植物性食品中所含有的香气成分,种类十分丰富,往往是几十种化合物的组合、构成表像的令人喜爱的香气。水果的香气成分(101),大多具有分子量比较低的特点,因此,挥发性比较高。

      101部分水果的香气成分

      水果

      主体香成分

      其他成分

      苹果

      乙酸异戊酯

      乙酸,乙醛,天竺葵醇,有机酸

      香蕉

      乙酸戊酯,异戊酸异戊酯

      已醇,已烯醛

      乙酸乙酯,沉香醇酯内酯

      有机酸,乙醛,高级醛

      葡萄

      邻一氨基苯甲酸甲酯

      有机酸,有机酯

      水果的香气成分,随成熟度的增加而增多,一般来讲,人工催熟的水果,其香气成分的种类及含量要比自然成熟的为少,因此,可能有食用感觉上的差别。蔬菜的香气成分(112),一般情况下,其种类及含量都不如水果,但是,蔬菜的香气大多很特别。这主要是由于蔬菜的香气成分中含硫化合物多的缘故。蔬菜中的含硫化合物,大多具有香辣气味。在大多数情况下,蔬菜香气的形成是由直接酶作用的结果。

      102部分蔬菜的香气成分

      蔬菜品种

      萝卜

      甲基硫醇,异硫氰酸丙烯酯

      丙基丙烯十硫化物,二丙烯二硫化物,二丙烯三硫化物,丙烯硫醚

      叶菜类

      叶醇

      黄瓜

      壬烯-2-醛,已烯-2-本钱,壬二烯-26-本钱

      七、动物性食品的香气成分

      l、鱼味

      鱼,无论是鲜活的还是不鲜活的,都有一股很特殊的气味,概称为腥味。这种鱼腥味,主要是由三甲胺造成的。三甲胺本身具有腥臭味,在新鲜鱼中,含量比较少,但随着存放时间的延长,含量将逐渐地增多。鱼类发臭的原因,除三甲胺的增加外,尚有赖氨酸成分的分解变化产物的影响。分解变化小所产生的哌啶具有臭味,δ—氨基戊醛具有河鱼臭味,δ—氨基戊酸具有血腥臭味。其中δ—氨基戊醛是河鱼发臭的主要原因。

      鱼气味成分尚包括由鱼油氧化分解产生的甲酸、丙烯酸、丙酸、巴豆酸、酪酸、戊酸等,以及鱼体表粘液中蛋白质、卵磷脂经细菌作用产生的氨、甲胺、硫化氢、甲硫醇、吲哚、粪臭素、四氢吡咯等。

      2、肉香味

      生肉具有比较淡的腥香味,并且与原动物具有明显的联系。这种腥香味,有时令人生厌,已经做过的拆分研究表明,生肉气味主要来自于氨基酸和低分子肽以及特种气味物质。在肉食进行热加工时,所产生的香气则特别诱人食欲。热加工所产生的肉香味,具成分将变得十分丰富。

      肉香味成分,具有典型的组合效应。它们单独存在时,很少使人能联想到某种肉食。这一点与植物香气成分有比较大的差别。肉香成分的前提物质大多是肉食的水溶性抽提物氨基酸、低分子肽、核酸、碳水化合物、脂质等物质。这些物质在肉食热加工过程中,形成肉香成分,其中包括了脂质等物质的分解或氧化,生成醛、酮、酯等物质的反应。

      3、乳与乳制品的香气

      鲜牛乳具有鲜美可口的香味。其香味成分主要由低级醛、酮、硫化物和脂肪酸组成。对加热牛奶产生的香味成分进行分析,发现有甲酸、乙酸、丙酸、丙酮酸、乳酸、糠醛、羟甲基糠醛、麦芽酚、甲基乙二醛、糠醇、硫化氢、甲硫醚、等化合物。对牛乳香气的分析,有人认为甲硫醚是其主体香成分。

      牛乳长期贮存,会出现旧胶皮味。这种气味主要来自于邻—氨基苯乙酮。受日光照射后的牛乳,会产生日光味。这是由于牛乳中的蛋氨酸受日光、核黄素因素的影响,发生分解而形成的β-甲巯基丙醛所造成的。发酵乳制品的香气,其主体成分被认为是丁二酮、3—羟基丁酮。,它们是在微生物产物α—乙酰乳酸的基础上分解而来的。乳制品长期放置于空气中,会产生氧化臭味。这是由于乳脂中不饱和脂肪酸的自动氧化造成的。

      八、加热过程中食品产生的香气

      由于加热,使得许多食品具有了美好的香气。除了前面叙述中涉及到的有关内容外,下面将着介绍有关烘烤、焙烧食品过程中产生的香气。

      1、氨基酸+碳水化合物,加热

      氨基酸+碳水化合物,是羧氨反应中最典型的产生香气物质的反应类型,反应的最终结果,与温度有很大的关系。各种氨基酸和葡萄糖共热的结果,见表l03。其中,亮氨酸、缬氨酸、赖氨酸、脯氨酸可以产生很好的香气。

      103氨基酸+葡萄糖热反应的香气

      氨基酸

      100oC时的气味

      180oC时的气味

      赖氨酸

      面包味

      组氨酸

      玉米面包味

      甘氨酸

      焦糖味

      丙氨酸

      焦糖味

      异亮氨酸

      焦干酪味

      缬氨酸

      黑麦面包味

      刺激性强的巧克力味

      亮氨酸

      甜巧克力味

      焦干酪味

      苯丙氨酸

      弱堇菜花味

      堇菜花味

      蛋氨酸

      马铃薯味

      马铃薯味

      苏氨酸

      巧克力味

      焦味

      天门冬氨酸

      冰糖味

      焦糖味

      谷氨酸

      巧克力味

      奶油球味

      精氨酸

      爆玉米味

      焦砂糖味

      脯氨酸

      焦蛋白味

      面包房味

      酪氨酸

      焦糖味

      2、面包加热产生的香气

      面包的香气来自于两个方面,一是面团发酵时产生的醇、酯类化合物,另外就是烘烤时氨基酸与碳水化合物反应的产物(据认为,有70多种)。在面包烘烤之前,加入能在羰氨反应时产生很好香味的亮氨酸、赖氨酸等氨基酸,可以使面包香气更强。

      3、花生加热产生的香气

      除羰氨反应产生的香气成分外,发现有5种吡嗪化合物和N-甲基毗咯对于主体香构成是必不可少的成分。

      九、发酵食品的香气

      食品发酵,实际上是一种微生物作用过程。食品原料中的蛋白质、碳水化合物、脂肪等物质,通过各种微生物的代谢作用,转变为醇、醛、酮、酸、酯类物质。这些转变物以及新生成物之间相互作用的结果,将使发酵食品具有很特色的香气效果。

      l、洒类香气成分

      各种酒类,都以含乙醇成分为其标志。除水和乙醇外,洒类所含的其他成分还很多,有的可高达130种以上。但这些微量成分的含量大多在1%以下。白酒的香气成分主要有醇、醛、酮。酸、酯、芳香族化合物等。其中,己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯足许多白酒的主体香成分。人工配制的各种汽酒、色酒等,一般其香气要弱些和差些。它们往往是从其他的需求方而给予人们满足。

      2、酱、酱油和醋的香气

      酱、酱油和醋,是许多东方国家人民的传统调味料。目前,大多使用配制品。具主要香气成分有醇、醛、酮、酸、酯、酚以及含硫化合物。据认为,甲基硫是构成酱油特征香气的主要成分,乙酸则是醋的主体香成分。

      十、嗜好品的香气

      l、香烟

      香烟是典型的边加热边享受羰氨反应产物的食品接受方式。香烟的香气成分,除了在燃烧过程中产生的羰氨反应产物外,还有多芳香烃类物质,这也就是所谓的焦油物质,焦油物质可能是香烟的主体香成分,它们大都有特殊的刺激性气味。

      2、茶叶

      茶叶具有特别的清香气。分析表明,成品茶叶的香气成分多达300多种,是其原鲜叶香气成分的十至几十倍。因此,茶叶的香气成分大多形成于其后的鲜叶加工过程中。主要的成分有:醇、醛、酸、酯、酚以及部分高沸点的芳香物质。

      3、咖啡

      咖啡的香气主要由焙烤产生。其中,以愈疮木酚、N—甲基吡咯为主,咖啡的香气具有浓厚感。

      十一、香气的保护与增强

      ()香气的保护

      食品的香气,主要应表现在人们食用时,因此,必须对食用前食品香气的损失,给予各种减缓或阻止。这种保护的具体着眼点,往往从以下两个方面进行。

      l、香气成分的易挥发性

      正是由于香气成分的易挥发性这一性质,才能构成有效的香气氛或感觉。但是,香气成分的含量是有限的,因此,必须尽量减少食用前的这种挥发损失。一切的手段还必须考虑到挥发的可逆性,即食用前少挥发或不挥发,而食用时又恢复原来的状态。物理的吸附作用和形成包含化合物的做法,可以在一定程度上满足这种要求。

      香气成分的吸附,主要与食品的具体成分有关。一般,液相要比固相有更大的吸附力,而脂肪又是液相中吸附作用比较强的成分。其原因是大多数香味成分具有亲脂性。形成包含化合物的保护法,是目前研究得比较多的一个课题。它是用纤维素、淀粉、糊粘、果胶等物质对需要保护的对象表面形成具有半渗透性的薄膜,而这种膜可以阻止大部分的香气成分的通过。在食用时,这种膜被水浸润破坏,从而释放出香气成分。

      2、香气成分的化学不稳定性

      有一些香气成分容易受内部、外部条件的影响,发生氧化、聚合等化学反应,从而失去原来的香气特性。

      ()香气的增加

      食品的香气,可以通过添加一定的化学物质来加以改善和增强,这种添加物也因此被称为香气增强剂。食品香气的增强,大多通过这样的途径加以实现。香气增强剂,除目前广泛使用的味精(l—谷氨酸钠)外,尚有5’—磷酸肌苷、5’—磷酸鸟苷、麦芽酚和乙基麦芽酚。

      现在的研究表明,添加香气增强剂,不仅可以增强食品的香气,而且还能改善或掩盖一些不愉快的气味,提高和增强食品的风味。由于味精、5’—磷酸肌背、5’—磷酸鸟苷更主要的作用是作鲜味成分,将在后面专门加以叙述,所以,这里将只介绍麦芽酚和乙基麦芽酚。

      l、麦芽酚

      麦芽酚为白色或微黄色针状结晶或粉末,熔点为160163℃,易溶于热水及氯仿,不溶于乙醚、苯、石油醚麦芽酚具有焦糖香味。在酸性条件下,其增香和调香效果较好。碱性条件下,由于成盐,香气逐渐变弱。麦芽酚可用于各种食品,如巧克力、果酒、饼干、汽水等,一般用量为200mg·㎏1s。由于麦芽酚还可以增甜,所以,添加麦芽酚的食品,可以减少糖的用量。一般来说,l份麦芽酚可代替4份香豆素使用。

      2、乙基麦芽酚

      乙基麦芽酚为白色或微黄色针状结晶,熔点为8992℃,易溶于热水。乙基麦芽酚具有糖香味。用于食品,其增香性能为麦芽酚的6倍。世界卫生组织等规定,乙基麦芽酚作为添加剂的ADI0.2mg·㎏1。一般在食品中的用量为0.4100mg·㎏1

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