酸甜苦辣的化学2

酸甜苦辣的化学

摘要生活中的食物有酸甜苦辣各种味道，通过研究讨论了产生这些味道的相关化学

物质的结构及其它们的物理和化学性质。

关键词调味剂化学结构性质应用

生活有酸，有甜，有苦，有辣，同样离不开生活的食物也有各种各样的味道，有的人喜欢吃酸的，有的人喜欢吃甜的，还有的人喜欢吃辣的甚至是苦的。但是什么让我们可以品尝到这不同的味道呢？下面我们就来探究一下产生这些奇异味道的原因。

1酸味剂

酸味能够刺激人的味觉，增强食欲，适当的食用酸味物质有助于身体健康。酸味是由舌黏膜受到氢离子的刺激而产生的感觉，所以能够在水溶液中电离出H﹢的物质都是酸味物质[3]。食品中天然存在的酸味剂主要是柠檬酸，酒石酸，苹果酸等有机酸，用于发酵的主要是乳酸和醋酸，目前在食品中除了使用天然存在的酸味剂外，还添加了己二酸，琥珀酸，肉桂酸，葡萄糖酸和延胡索酸等[4]。

1.1 乳酸（lactic acid），又名α-羟基丙酸，是天然存在的最广泛的有机酸之一。生活中用乳酸来发酵制的泡菜或酸菜不仅有调味的作用，而且还能防止细菌的繁殖。除此之外，,乳酸还广泛用于婴儿食品，糖果，乳制品，调味料，清凉饮料、合成酒、合成醋、酸乳饮料、辣酱油、酱菜等中[4]。与大多数的酸味剂相比，乳酸具有柔和的酸味，这种酸味特性使之可以作为防腐剂,在腌制的食品中乳酸的防腐剂性质可以用作高盐盐水中的一种替代物, 也可与其它食用酸相结合使用[4]。

1.2 L-苹果酸（L-Malic acid）,又名L-羟基丁二酸，存在形式为白色晶体或粉末，熔点100℃，沸点140℃，溶于水和乙醇，微溶于乙醚。自然界中，几乎一切水果中都含有苹果酸，它的酸味较柠檬酸强，两者混合使用可增强酸味。在食品工业上，苹果酸可用于加工和配置饮料，果汁等，也用于糖果和果酱的制造，同时苹果酸对食品还有抑菌防腐的作用；在医药方面，若把药剂，糖浆等中加以苹果酸则可以使之呈果味而且有助于身体的吸收和消化；在日用化工产品方面，可以作为良好的络合剂，用于牙膏配方等，还可以最为防臭剂和洗涤剂的成分使用。最重要的是苹果酸的生理功能越来越受到大众的广泛关注：苹果酸有抗疲劳作用，还对大脑起保护作用，还能够降低抗癌药物的毒素作用，能够改善记忆力等[12]。

1.3 柠檬酸（citric acid），又名α-羟基-β-羧基戊二酸，是一种普遍存在的有机酸，易溶于水和乙醇，难溶于乙醚，且在冷水中比在热水中易溶,柠檬酸在柑桔类及浆果类水果中含量最多，并且大都与苹果酸共存，酸味柔和爽快[5]。作为柠檬酸的钠盐柠檬酸钠也是一种重要的食品添加剂，广泛用于食品工业，可调节食品酸度，增强食品口感。作为食用酸类，柠檬酸可增强体内正常代谢，适当的剂量对人体无害，但是它可以促进体内钙的排泄和沉积，长期食用含柠檬酸的食品，有可能导致低钙血症[17]。经常食用罐头、饮料、果酱、酸味糖果，需要注意补钙，特别是儿童，更应多喝牛奶、鱼骨汤，以及吃些鱼头、小虾皮等。此外，胃溃疡、胃酸过多、龋齿和糖尿病患者不宜经常食用柠檬酸[17]。

1.4 葡萄糖酸（gluconic acid ）,为结晶状化合物，熔点为131℃，呈弱酸性，溶于水，微溶于乙醇，其酸味爽口。葡萄糖酸可直接用于清凉饮料，配制食醋作为酸味料，尤其适合在营养品中使用，以代替乳酸或柠檬酸。在目前食品生产中，将葡萄糖酸内酯加于豆浆中，混合均匀后再加热，即生成葡萄糖，而使大豆蛋白质凝固。

1.5 乙酸（acetic acid ），又名醋酸，是一种无色透明有刺激气味的液体，沸点118.2℃，熔点16℃，浓度在98%以上的醋酸能够冻结成冰状固体，故通常称无水醋酸为冰醋酸。可与水，酒精，乙醚以任意比例混合，能腐蚀皮肤，有杀菌作用。醋酸是我们日常生活中最常见

的一种无机酸，在许多化学实验中都用到醋酸[5]。

1.6己二酸（adipic acid ），又名肥酸，存在于葡萄皮，山楂和胡萝卜中，有的针叶树汁中也有己二酸，为白色或淡黄色单斜晶体，无臭，有微酸味，为溶于水，能溶于乙醇，易溶于甲醇和丙酮，熔点为15

2.1℃，沸点330.5℃。固体己二酸和它的水溶液在常温下容易对金属产生腐蚀，且升温有助于腐蚀的加速。食用己二酸可以用于各种产品，且在不同的食物中作用不同，比如它可以做酸味剂，起泡剂，凝胶剂，香味剂以及pH 值得控制剂等，同时己二酸还

能起到防腐保鲜的作用[2]。

除了上面介绍的酸外还有许多我们生活中常见的酸，类似磷酸，酒石酸，醋酸等，他们各自都起着不同的作用。 OH O

O malic acid HO O OH O OH

HO citric acid

gluconic acid O

OH O

adipic acid

2 甜味剂

说到甜，大家都会想到糖，其实大部分的糖是没味道的，在食物中显甜味的是因为具有甜味剂在其中。甜味剂可分为两大类：天然甜味剂和合成甜味剂。

2.1 天然甜味剂

2.1.1 蔗糖

蔗糖是由甘蔗或甜菜制成的产品，是由葡萄糖和果糖所构成的一种双糖，蔗糖是无色透明的单斜晶系晶体，蔗糖不溶于乙醇、乙醚和氯仿，易溶于水，随温度升高溶解度增加，

但即使在较低温度下，其溶解度也较大[11]。

2.1.2 葡萄糖

葡萄糖广泛存在于自然界中，葡萄糖作为甜味剂的特点是能使配合的香味更为精细，而且即使达20％浓度，也不产生像蔗糖那样令人不适的浓甜感[11]。作为营养成分可以直接被人体吸收，作为药用可以直接通过静脉注射到人体中。

2.1.3 糖醇类

常用的糖醇有山梨醇、木糖醇(xylitol)和麦芽糖醇。山梨醇可由葡萄糖还原而制取，在梨、桃、苹果中广为分布,可以在体内被缓慢地吸收利用，但血糖值不增加。木糖醇则可以作为糖尿病患者食用的甜味剂。麦芽糖醇是健康食品的一种较好的低热量甜味剂，在生理功能方面，能够促进钙的吸收，抑制体内脂肪过多和积累，但难以消化。该产品可应用于雪糕、冰棍、糕点、饮料、饼干、面包、酱菜、糖果等产品中，并且可以根据实际需要量使用，是一种非常安全的食品配料。麦芽糖醇在体内几乎不分解，可用做糖尿病、肥胖病患者的食品配料。[11]

2.2 人工合成甜味剂

人工合成甜味剂是一种只提供甜味，食用后不参与人体新陈代谢的甜味剂，这一类甜味剂的特点是高甜度，只需少量即可使食品具有很强的甜味，但不产生热量，因此在食品加工中得到广泛的应用。此类甜味剂按其结构特点可分为磺胺类甜味剂、二肽类人工合成甜味剂、蔗糖衍生物类人工合成甜味剂。[21]

2.2.1 磺胺类甜味剂

磺胺类甜味剂主要包括糖精钠（saccharin sodium salt）、甜蜜素和安赛蜜。糖精纳因其产品中易带有致癌物质邻甲苯磺酰胺，很多国家已经控制了它的食用范围，而甜蜜素和安赛蜜由于甜味纯正而强烈、持续时间长，在食品加工中具有良好的稳定性，成为当前我国食品行业应用较多的甜味剂。[21]

2.2.2 二肽类人工合成甜味剂

二肽类人工合成甜味剂是一种新型高效的甜味剂，主要有阿斯巴甜(Aspartame)和纽甜。阿斯巴甜对酸碱的稳定性差，故不适合制作面包、饼干、蛋糕等焙烤食品，常用于乳制品、糖果、巧克力、保健食品及冷饮制品等。在酸性条件下，纽甜则具有与阿斯巴甜大致相同的稳定性且纽甜的低成本、高甜度使纽甜在无营养型甜味剂中具有很强的市场竞争力，具有很大的市场发展空间。

2.2.3 蔗糖衍生物类人工合成甜味剂

这类甜味剂的代表品种就是三氯蔗糖，化妆品等行业已得到广泛的应用其甜度是蔗糖的的600倍，且甜味纯正（具有近似于蔗糖的口感及浓郁的甜味），几乎不被人体吸收，不会引起血糖变化，适宜做低热量食品的甜味剂。三氯蔗糖以其特有的理化生物特性成为目前较好的可替代食糖的甜味剂，可广范应用于碳酸饮料、酒类、果酱、烘焙食品、乳制品等食物中。

Na +O

N -

O saccharin sodium salt

sucrose

xylitol O O

H 2N HO

aspartame

3 苦味剂

苦味是分布广泛的味感, 它的高感知力使许多消费者拒食苦味食物, 然而在食品风味和

生理调节方面的独特作用使得苦味食物越来越受到人们的认可[13]。单纯的苦味人们是不喜欢

的,但当它与甜、酸或其它味感物质调配适当时,能起到丰富或改进食品风味的特殊作用,如苦

瓜、莲子的苦味被人们视为美味,啤酒、咖啡、茶叶的苦味也广泛受到人们的欢迎[23]。所以

寻求能够降低苦味的方法成为科学家着力解决的问题，目前苦味抑制剂就是常用的方法。苦味抑制剂是通过阻塞苦味受体、截断苦味信号传递或使苦味成分失活等方式,从而降低或消

除苦味物质苦味的一类化合物[7]。最常用的苦味抑制剂主要有苯乙烯酸衍生物，AMP 及其类

似物，磷脂酸和蛋白-磷脂酸复合物等。

存在于食物和药物中的苦味物质基本上都是天然存在的, 主要包括生物碱、萜类、糖苷类和苦味肽类, 另外还有胆汁、某些氨基酸等, 一些含氮有机物及某些无机盐类也有苦味。

3.1 生物碱类

生物碱类是由吡啶、四氢化吡咯、喹啉、异喹啉或嘌呤等衍生物构成的含氨有机碱性物质, 多具有显著的生理活性。已知的生物碱大约6 000 种, 可分为59 类, 几乎全部具有苦味, 且在一般情况下, 生物碱的碱性越强越苦, 成盐后仍苦。奎宁是一种广泛作为苦味基准物的生物碱,微溶于水；咖啡因(caffeine)、可可碱和茶碱也是很重要的苦味生物碱, 它们均属于甲基黄嘌呤类生物碱, 最常见于茶叶中。[13]

生物碱味苦, 而一些食物、饮料又被人所喜爱, 这时就要靠苦味抑制技术起作用了。苯乙烯酸衍生物恰能起到这个作用，据资料显示，苯乙烯酸衍生物已经被广泛的应用于咖啡，巧克力，茶中，可以适当降低苦味。

生物碱在生理上的功能也是不可小觑的：可可碱具有提神醒脑的功效，并且能促进代谢，

加快疲劳的消除；咖啡对重金属有过滤作用, 可防止铅、汞、砷等重金属的吸收；奎宁具有抗毒素的功效, 它能抑制过度兴奋的体温中枢, 排毒养颜, 使皮肤变得细嫩健美, 常见于苦瓜中…除了这些，存在于食物中的碱性成分还能有效抵消酸性物, 保持人体酸碱平衡, 消除致病隐患。[13]

O N

caffeine

O quinine

3.2 糖苷类

糖苷类苦味物质主要指黄酮类化合物, 包括黄烷酮、黄酮、异黄酮、黄烷醇(儿茶酚) 等13 种，达5 000 多个苦味酚类, 存在于柑橘、茶、大豆、红酒等物质中。

糖苷类苦味物质中最常见的为茶多酚, 它以黄烷醇为主。茶多酚能将重金属离子沉淀还原, 并通过与蛋白质的结合, 抑制细胞和病毒生长, 可对多种致癌物起抑制作用, 此外, 还

能提高肌体的抗氧化能力, 缓解和延缓动脉粥样硬化和高血压, 有保护心脑血管正常功能的作用。另外, 茶多酚参入其他有机物中, 能够延长储存期, 防止食物褪色, 提高纤维素的稳定性, 有效保护食品中各种营养成分。[13]

3.3 苦味肽类

苦味肽类多是蛋白质的水解产物，这些产物大多是有苦味的，这是因为肽类氨基酸侧链上的疏水性引起的，疏水氨基酸比例越高，肽类的苦味就越浓。大多数苦味肽含有较多的疏水性氨基酸, 且主要位于苦味肽的末端, 所以可以用多肽酶切除苦味肽两端的疏水性氨基酸而达到脱苦的目的, 也可以通过酶的作用使疏水性氨基酸不在肽的末端。

3.4 无机盐类

无机盐类是食品的组分之一, 许多无机盐都具有苦味, 其苦味与盐类阴离子和阳离子的直径都有关。随着离子直径的增大, 盐的苦味逐渐增强，比如碘化物比溴化物苦。

4 辣味物质

在美味的川菜面前想有必大家都会想起辣椒，确实随着生活水平的不断提高，许多辣味食品越来越受到大家的欢迎。

4.1 辣椒

辣椒不仅是一种很好的调味品，有的人还直接把辣椒当一种蔬菜来食用，长期食用辣椒对身体有很大的好处。辣椒之所以是辣的是因为辣椒中含有一种叫做辣椒素的物质使辣椒呈现出辣味。总体来说，辣椒素有天然辣椒素和合成辣椒素之分，下面就分别对这两类辣椒素给以介绍。

4.1.1 天然辣椒素

天然辣椒素又叫做辣椒碱，是辣椒中呈辣味的成分，其实辣椒中呈辣味的物质辣椒素类物质是一种混合物，经研究发现约由19中成分构成，其中最主要的就是上面提到的辣椒碱，其次就是二氢辣椒素，降二氢辣椒素，高二氢辣椒素等少量的辣椒素同系物[22]。辣椒素晶体

产品为白色（淡黄色）针状微晶体，熔点为57-66℃，沸点为210-220℃，易溶于甲醇，乙醇，丙酮，三氯甲烷，二氯甲烷，及碱性水溶液中，难溶于冷水。辣椒素无毒性，但刺激性很强，辣椒素常与色素体，磷脂质形成紫色油溶物。

O H

capsaicin

4.1.2 化学合成辣椒素

化学合成辣椒素在成分上与天然的辣椒素相同，只是相比较之下，不论是从辣椒素的价格还是辣度上，合成辣椒素都占很高的优势，所以近年来化学合成辣椒素越来越得到了广泛的支持应用。

辣椒素是天然的止痛药，将辣椒涂在皮肤会扩张血管加快循环；辣椒能够促进血液循环，增加血管的弹性，减低血管硬化的机会，有助于控制心脏病及冠状动脉硬化，预防心血管疾患；辣椒能缓解胸腹冷痛，制止痢疾，抑胃腹内寄生虫；还能刺激口腔黏膜，引起胃的蠕动，促进唾液分泌，增强食欲，促进消化。[22]

因此在日常的食谱中若适当食用辣椒，会给我们的身体带来意想不到的效果，对健康身体的建造有很大好处。

4.2 胡椒

其最基本的辣味物质是胡椒碱、异胡椒碱(为全反式结构),另外还有黑胡椒素、异黑胡椒素、二氢胡椒素、高二氢胡椒素A、高二氢胡椒B等[24]。

4.3 花椒

其主要辣味成分为花椒素,它是不饱和酰胺化合物,此外还有少量异硫氰酸烯丙酯等[24]。

5 结语

酸，甜，苦，辣的物质在我们的日常生活中随处可见，此外还有鲜味，涩味等味道的物品，像海鲜，海带等带有不同的鲜味。随着科技的发展，我们要利用好每种物质的优越性来制造出更多的食品添加，实现它们的价值。

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