食品中风味物质的生物合成
食品中风味物质的生成机理研究
食品中风味物质的生成机理研究食物的美味与风味物质息息相关。
食品中的风味物质使我们能够感受到食物的香气、味道和口感。
风味物质的生成机理一直是食品科学家们的研究方向之一。
本文将探讨食品中风味物质的生成机理，并介绍几种常见的风味物质。
风味物质的生成可以通过生物、化学和物理过程来实现。
首先，生物过程是指食物中的微生物通过代谢或发酵产生的物质，如乳酸菌发酵过程产生的乳酸、酒精发酵过程产生的酒精等。
这些微生物代谢的产物会改变食物的风味。
其次，化学过程是指食物中的化学反应所产生的风味物质。
例如，烹调过程中会发生糖的焦糖化反应，使食物产生独特的焦糖香气；蛋白质热处理过程中会发生美拉德反应，产生肉香味。
此外，食品中的氧化反应也会导致风味物质的生成，如脂肪氧化会生成酸败味。
最后，物理过程也会对食品的风味产生影响。
例如，烹调中的高温会使食物中的挥发性物质快速蒸发，烟熏和烘焙等过程会为食物增添独特的风味。
同时，物理过程也可以改变食物的质地，影响人们对食品的感受。
风味物质是极其复杂的，它们来源于各种各样的食材和反应。
以下是几种常见的风味物质及其生成机理的介绍。
首先，谈论一下谷氨酸钠，它是一种常见的增味剂。
谷氨酸钠可以增强食物的鲜味，常被用作饮料、方便面和调味品的添加剂。
谷氨酸钠的生成机理是通过谷氨酸的代谢和合成实现的。
许多食材都富含谷氨酸，例如海带、柠檬和酵母。
而谷氨酸钠的合成通常通过微生物发酵或化学方法进行。
其次，来谈论一下羟基甲基呋喃，一种具有独特香气的风味物质。
羟基甲基呋喃通常存在于烘焙食品和咖啡中，给人一种浓烈的香气。
它的生成机理是通过糖类和氨基酸的加热反应产生的。
在高温下，糖类和氨基酸发生麦尔反应，形成羟基甲基呋喃。
最后，我们来谈论一下氨基酸的降解与发酵对风味的贡献。
许多食材中含有大量的氨基酸，而氨基酸的降解和发酵过程会导致风味物质的生成。
例如，肉类中的谷氨酸在烹调过程中会通过发酵生成谷氨酸钠，增强食物的鲜味；乳制品中的赖氨酸会通过发酵过程转变为丁酸，使奶酪味道更浓郁。
生物技术合成天然香料香精
以丁香酚或异丁香酚为前体
丁香酚是丁香油的主要成分，是一种天然前体，市场上有大量供 应，价格也不贵。 有些微生物菌株能将丁香酚转化为阿魏酸、阿魏醛或松柏醛，继 而再转化为香兰素，如铜绿假单胞菌转化丁香酚，转化9h可产生 香兰素280mg/L，香草醇100mg/L以及阿魏酸48mg/L；利用枯草 芽孢杆菌转化异丁香酚，香兰素浓度可达0.61g/L，摩尔转化率为 12.4% ，其无细胞萃取液能产生 0.9g/L 香兰素，摩尔转化率为 14%。
应用实例
日本山形县工业技术中心采取突变法，将产香能力强的遗传因子 导人酵母菌中，经过两年时间培育出了新酵母菌。用这种新酵母 菌酿制葡萄洒及一些果酒 ,可提高酒中乙酸异戊酯等7种香气的含 量，使酒味香气浓郁。 通过基因工程将牛肉风味肽的基因附在α-factor载体上在酵母细胞 中表达 ,所生产出来的酵母抽提物中含有较高浓度的风味牛肉肽 , 即可利用酵母进行发酵生产牛肉风味肽。将脱苦蛋白酶和风味醛 氧化酶对应基因在菌体中克隆并成功表达,可利用建造的基因工程 菌排去干酪香料中的不良风味.
香兰素的生物转化路线
酶转化法
近年来对微生物转化法生产香草醛研究得较多,但一般情况下香草 醛只是代谢中间产物,会继续降解而不易积累。因此除了继续设法 寻找可在代谢途径中积累香草醛的菌株外,用酶转化法生产香草醛 是近年来又一个很有前景的研究方向。 常用来进行生物转化的酶有从转化效果较好的微生物中提取出来 的相关酶,也有从植物中提取的酶。已经报道的酶转化法有的与微 生物转化法相结合分两步进行;也有用酶单独进行转化的。
1990年Yoshimoto等人从Pseudomonassp.TMY1009中分离出一 种苯乙烯双氧酶,并阐述了用苯乙烯双氧酶从苯乙烯和异丁香酚转 化香草醛的方法。 荷兰的Robert 等人建立了双酶法合成香草醛的工艺 ,在该工艺中 香草醇氧化酶(VAO) 能将甲氧甲酚和香草胺以很高的产率转化为 香草醛。VAO催化的甲氧甲酚转化分两步进行,即先形成香草醇再 氧化为香草醛;VAO催化的香草胺转化能在碱性条件下有效地进行, 香草胺先转化为香草胺中间产物,后者再经非酶水解转化为香草醛。 由于红辣椒和辣椒素能经酶法水解转化为香草胺,因此由香草胺生 产香草醛的方法很有潜力。 Yoshida Aya等人用黑曲霉中的氨氧化酶(AO)通过氨基氧化由香 草胺生产香草醛。
生物技术合成天然香料香精全解
同时 , 采用植物细胞培养 技术生产香兰素及其系 列化合物时 , 会受到多种 因素影响。外植体、使 用培养基的类型、培养 基中添加的前体物质的 种类和数量、培养期的 温度和光照都会对代谢 物的组成和产量有重要 影响。
三.酶工程
酶工程是利用酶的催化作用生产各种有价值物质的技 术。酶工程是指在一定的生物反应器内，利用酶的催化作 用，将相应的原料转化成有用物质的技术，也是将酶学理 论与化工技术结合而形成的新技术。
二.细胞工程
利用植物细胞、 组织和器官大规模培养技术 ,可以大 量培养香料植物,从而获得高价值的香料。植物细胞培养是 一种令植物细胞在培养基或培养液中生长的技术，使植物 的生长和收成易于控制，免受天气及其他环境因素的影响。
植物香料属于次级代谢物，通常只在已分化的特殊组 织中产生，故在培养植物细胞生产香料时，需靠控制培养 液的成分和培养的环境以提高其次级代谢物的产量
应用实例
在利用植物细胞培养技 术生产香兰素时 , 通过在 培养基中添加一些植物 激素 , 如 2,4- 二氯苯氧乙 酸 (2,4dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D) 、 苄 基 腺 嘌 呤 (benzyl adenine,BA) 和 萘 乙 酸 (naphthalene acetic acid,NAA)等,愈伤 组织发生率大大提高 , 而 且所形成的愈伤组织的 继代培养生长较好。
谢 谢！
生物技术合成天然香料香精
杨晨
目录
起源
香料香精
生物技术合成天然香料香精的方法
生物转化法合成天然香兰素
生物转化法合成天然2-苯乙醇
前景与展望
起源
自古以来，人们已在无意识的情况下利用微生物使一些食品更具风味， 如各种酒类、酱、醋和面包等发酵类食品都具有一种自然的清香。到 19世纪末20世纪初，人们才开始认识发酵食品的典型香味与发酵微生 物之间的关系，香味物质乃是微生物生长过程合成的一些代谢产物。 发酵食品中特定的微生物群已决定了该食品所特有的香气，比如奶酪、 酸奶、酱油、啤酒、泡菜等中的味道各有特点。已知有多种微生物， 包括细菌、霉菌和酵母，都可以利用基本的营养成分通过全程合成某 些香料化合物，包括挥发性醇类、酯类、羰基化合物、有机酸、硫化 物、氨基酸类等。
水果风味化学及其生物合成途径
水果风味化学及其生物合成途径水果是人们日常饮食中重要的组成部分，其香气、味道、色泽和口感对人们的感官体验有着重要的影响。
而水果风味的形成与生物合成途径有着密切的关联，下文将对其进行探讨。
一、水果中的芳香物质水果中的芳香物质是形成水果香气的主要成分，而其多数属于挥发性芳香化合物。
挥发性芳香物质各自的香气特征取决于其分子结构。
例如，大多数酯类芳香物质都有甜味和水果味道。
常见的水果香气成分包括苯丙烯，甲基苯丙烯，苯酮，萜类及醇类。
其中，萜类化合物对于水果香气的形成起着重要作用。
比如，柠檬和橙都含有大量的橙皮烯和柠檬烯等萜类化合物，而奇异果则含有香叶烯和β-芳橙烯等化合物。
二、生物合成途径水果香气的生物合成途径复杂，涉及多种酶和代谢途径。
常见的生物合成途径包括萜类合成途径和酯类合成途径。
1、萜类合成途径萜类化合物的生物合成主要由类似于异戊二烯的化合物开始，这些化合物来自甲羟丙烷三磷酸通路和甘油三磷酸通路的交叉反应。
而接下来的转化则需要多种酶的参与。
比如，产生柠檬烯的反应需要把靠近异戊二烯底部的碳原子（C5）和靠近磺酸基的碳原子（C1）分别去掉，这需要多种酶的参与。
其中一种叫做异戊烷基丙烯酸去羧酶，可以将异戊二烯羧酸转化为异戊烯醛。
而异戊烯醛再被转化成柠檬醛，最后形成柠檬烯。
2、酯类合成途径酯类化合物的生物合成则通过酯化的途径来实现。
酯化可以发生在果汁中的果酸和醇之间，或者在果实细胞中的果酸和胆固醇之间。
以苹果的酯类合成为例，苹果的果实中有高浓度的苹果酸，通过水解之后，可以产生苹果酸半酯。
而苹果中还含有高浓度的醇类，比如，乙醇和异戊醇。
通过酯化反应，苹果酸半酯与醇类可以形成苹果酸异丁酯和苹果酸乙酯等大量的酯类芳香物质。
三、结论水果香气的形成是由多种复杂的化学反应组成的，其中有两种主要的生物合成途径：萜类合成途径和酯类合成途径。
这些途径涉及多种酶和代谢过程的参与，完成对水果风味的塑造。
在食品产业中，了解水果香气的形成和生物合成途径，可以为制定更好的水果风味调味品和香精提供参考。
南昌大学食品化学第八章风味
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２．味觉的生理基础
味觉产生的过程 呈味物质刺激口腔内的味觉感受体，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，从而产生味觉。 味蕾 口腔内感受味觉的主要是味蕾，其次是神 经末梢。味蕾一般由４０～１５０个味觉 细胞构成，其表面有许多味觉感受分子， 不同物质能与不同的味觉感受分子结合而 呈现不同的味道。
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４、影响味觉产生的因素
物质结构 蔗 糖 物质的水溶性 25℃：0.1% ０℃：0.4% 温度 味觉的感受部位 味的相互作用 味的对比现象 味的相乘作用 味的消杀作用 味的变调作用 味的疲劳作用
食盐 0.05% 0.25% 柠檬酸 硫酸奎宁 0.0025% 0.0001% 0.003% 0.0003%
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３、味的阈值
阈值：感受到某种呈味物质的味觉所需要的 该物质的最低浓度。 – 几种基本味感物质的阈值 根据阈值的测定方法的不同，又可将阈值分 为： – 绝对阈值：指人从感觉某种物质的味觉从 无到有的刺激量 – 差别阈值：指人感觉某种物质的味觉有显 著差别的、刺激量的差值 – 最终阈值：指人感觉某种物质的刺激不随 刺激量的增加而增加的刺激量
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五、涩味
口腔组织所感受到的引起组织表面粗糙褶皱 的收敛感、干燥感觉，唾液中蛋白质与单宁、 多酚类化合物生成沉淀或者聚合物而产生涩 感。单宁、多酚类同时带有苦味。 单宁的大的模截面积易于蛋白质发生疏水结 合，同时与蛋白质发生交联，产生涩感。 醛类能使P2凝固，而产生涩感。
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最近为了将此理论的有效性延伸至强甜味物 质，又在这个理论中增加了第三点，即在甜 味分子中存在着一个具有适当立体结构的亲 油区（常以γ表示） ，它与味觉受体的类似 亲油区域可以相互吸引。甜味分子的亲油结 构为次甲基（—CH2—），甲基（—CH3） 或苯基(—C6H5)。强甜味分子的几何形状使 其所有的活性单元（AH，B和“γ”)都能与受 体接触，形成一个三角形构象，见图：
食品化学7风味物质
创造新口感
风味物质可以增强饮料的口感，使其 更加丰富多样。例如，果汁饮料中的 果味香精、碳酸饮料中的柠檬酸等。
风味物质可以创造新的口感，开发出 新的饮料品种。例如，茶饮料中的茶 味香精、咖啡饮料中的咖啡味香精等。
掩盖不良口感
风味物质可以掩盖饮料中的不良口感， 提高接受度。例如，用甜味剂掩盖药 味。
在焙烤食品中的应用
在肉制品中的应用
增强肉香味
风味物质可以增强肉制品的肉香味，提高其品质和接受度。例如， 在火腿、香肠等肉制品中添加的香辛料、调味料等。
掩盖不良气味
风味物质可以掩盖肉制品中的不良气味，提高接受度。例如，用香 辛料掩盖猪肉的腥味。
创造新口味
风味物质可以创造新的口味，开发出新的肉制品品种。例如，各种口 味的火腿、香肠等肉制品。
05
风味物质的安全与健康问题
风味物质的摄入量与安全问题
风味物质的摄入量
食品中的风味物质含量通常较低，但过量摄 入可能导致不适或中毒。例如，某些香料和 调味品中的苯甲酸和山梨酸等防腐剂，过量 摄入可能对肝脏和肾脏造成损害。
限量标准
为了确保食品的安全性，各国政府和国际组 织制定了食品中风味物质的限量标准。这些 标准基于风险评估和科学数据，以确保消费
食品化学7风味物质
• 风味物质概述 • 风味物质的主要种类 • 风味物质的分析方法 • 风味物质在食品工业中的应用 • 风味物质的安全与健康问题
01
风味物质概述
风味物质的定义与分类
定义
风味物质是指能够影响食品风味的化 合物，这些化合物可以是食品本身含 有的，也可以是在加工过程中产生的 。
分类
风味物质可以根据其化学性质、来源 和作用方式进行分类，如脂肪族、芳 香族、含硫化合物等。
微生物发酵法生产食品风味物质
文章编 号 ：ｏ Ｏ ９ ３ ２ １ ） ７ ０ ３ ５ １ ０ 一９ ７ （ ０ １ ０ 一Ｏ １ 一Ｏ
Ｐｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｏ ｏｏ ｌｖ ｙ Ｍ ｉ ｒ ｂｉ ｅ ｍｅｎ ａ ｉ ｎ ｏ ｕ ｔｏ ｆｆ ｄ ｆ ｏｒｂ ｃ ｏ ａＩ ｒ ａ ｆ ｔ ｔｏ
ＣＨＥＮ ｎ， Ｙａ ＬＵ — ａ， ＯＮＧ ａ － ｉ Ｌｉｘｉ ＸＩ Ｘｉｏ ｈｕ
合物根 据其 不 同 的化 学 结 构 可 以 分 为 醛 类 ， 酮类 ， 酯 类， 内酯 等 。 １ １ 醛 类 ．
物质 的生产 主要 依赖 于化学合 成 。在现有 的风 味物质
中 ，５ 的产 品是 通过化 学合成 方法 得到 的 。近年 来 ， ８
随着生 物技术 的不 断 发展 ， 生 物 技术 合 成 风 珠物 质 用 越 来越 受到人 们 的重视 。风 味物质 的生物合 成主要 有 两 种途 径 ： 是利用 适 当 的前 体 物通 过 酶 进行 生物 转 一 化 ， 到风 味物质 ； 得 二是从 简单便 宜 的营养 物质如葡 萄
食品中的风味物质
二、嗅感和嗅感物质
嗅感
指挥发性物质刺激鼻腔的嗅觉神经而在中枢引起的一种感 觉，其中产生的令人愉快的挥发性物质称为香气，而产生令 人厌恶的挥发性物质称为臭气。嗅觉是比味觉更为复杂的感 觉，人们从嗅到某种物质到产生感觉大约需要0.2-0.3s，味 觉为1.5-4.0s，香气是混合物所致。一般用香气值来表示某 种物质在香气产生中的作用大小。香气值=嗅觉物质的浓度/ 阈值，若香气值小于1，则说明该物质在香气产生中没有发生 作用。
2.2不同食品的风味
（一）植物性食品的风味The flavor of plant food
1.水果的香气成分Flavor component of fruits 主要是以亚油酸和亚麻酸为前体物经生物合成途径产生的（有酶 催化）。 水果中的香气成分主要为C6~C9的醛类和醇类，此外还有酯类、 萜类、酮类，挥发酸等。
几种物质的味的阈值
名称 蔗糖 食盐 柠檬酸 硫酸奎宁 味感 甜 咸 酸 苦 阈值(%) 25℃ 0.1 0.05 0℃ 0.4 0.25
2.5×10-3 3.0 ×10-3 1.0 ×10-4 3.0 ×10-4
1.3影响味感的主要因素
1.呈味物质的结构 2.温度 3.浓度和溶解度
1.4 各物质间的相互作用
概念 两种相同或不同的呈味物质进入口腔时，会使二者呈味 味觉都有所改变的现象，称为味觉的相互作用
味的对比现象
指两种或两种以上的呈味物质，适当调配，可使某中呈味物质的味觉更加突出的 现象。如在10%的蔗糖中添加0.15%氯化钠，会使蔗糖的甜味更加突出，在醋中添 加一定量的氯化钠可以使酸味更加突出，在味精中添加氯化钠会使鲜味更加突出。 味的协同效应 指两种具有相同味感的物质进入口腔时，其味觉强度超过两者单独使用的味觉 强度之和。如谷氨酸钠与肌苷酸能相互增强鲜味；麦芽酚几乎对任何风味都能 协同;食盐使人感到味精的鲜味增强；
食品化学食品风味物质
v 2. 肉类的气味
v 熟肉香气的生成途径主要是加热分解。因 加热温度不同，香气成分有所不同。肉香 形成的前体物有氨基酸、多肽、核酸、糖 类、脂质、维生素等。肉香中的主要化合 物有内酯类，呋喃衍生物，吡嗪衍生物及 含硫化合物等。
v 3. 乳及乳制品的气味
v 新鲜乳香气的主体成分是二甲基硫醚，含 量稍高就会产生异味。此外， 还有低级 脂肪酸、醛、酮等。
食品化学食品风味物质
10.2 风味物质的分类及特征
v 一、甜味和甜味剂
食品化学食品风味物质
v 糖及其衍生物、非糖物质 v （1）山梨糖醇 v （2）甘草 v （3）甜叶菊苷 v （4）氨基酸和二肽衍生物 v （5）糖精：其钠盐、铵盐更甜 v （6）甜蜜素
形成香气成分。
食品化学食品风味物质
v 4. 加热分解 v 麦拉德反应、焦糖化反应、Strecker降
解反应可产生风味物质。油脂，含硫 化合物等的热分解也能生成各种特有 的香气。
食品化学食品风味物质
v 二、植物性食品的香味成分 v 1.水果的香气成分 v 主要是以亚油酸和亚麻酸为前体物经生
物合成途径产生的（有酶催化）。 v 水果中的香气成分主要为C6～C9的醛类和
食品化学食品风味物质
v 三、风味物质间的相互作用 v 1、相互作用类型 v （1）、味的对比 v （2）、味的相乘 v （3）、味的拮抗 v （4）、味的变调
食品化学食品风味物质
v 2、典型的呈味物质相互影响的效果 v （1）咸味和酸味 v （2）咸味和苦味 v （3）咸味和鲜味 v （4）咸味和甜味 v （5）甜味剂和甜味剂 v （6）甜味和酸味 v （7）其他：甜味和苦味；甜味和鲜味；酸味
食品化学食品风味物质
v 3、簟类的香味气成分 v 蘑菇主香成分有：肉桂酸甲酯，1-辛烯-3-醇，
食品化学论述题
论述题1、举例说明食品风味形成途径。
答：食品风味形成的途径主要有两方面：第一，生物合成；第二，化学反应。
生物合成：（1）植物中脂肪氧合酶对脂肪酸的作用：这类反应经常发生，如食用香菇的特征香味。
（2）支链氨基酸的酶法脱氨脱羧：产生水果香气。
（3）萜类物质的生物合成：产生多种萜类化合物；（4）莽草酸途径在与莽草酸有关的芳香族化合物形成中有重要作用；（5）、乳酸-乙醇发酵产生的风味物质：生产干酪、酒饮料；（6）酶法合成支链脂肪酸：羊膻气味。
化学反应：（1）美拉德反应：牛肉中的风味物质与此反应有关；（2）类胡萝卜素降解：使茶叶具有浓郁的甜香味和花香；（3）其他：如热作用下的顺反异构，水解作用等。
2、氨基酸在食品风味形成中作用。
答：（1）降解反应：主要指水溶性的风味物质热降解，即糖类、肽类和氨基酸在较高浓度和较高的温度，一定的pH 值条件下发生反应，产生特定的浓郁的肉香气。
（2）Maillard 反应：食品中的游离氨基酸和还原糖是产生肉香的基本物质，加入一定的反应介质，在加热过程中分解发生羰氨反应（非酶促褐变反应）产生特定的肉香。
（3）氨基酸味道有甜、酸、鲜、咸、苦等，分别赋予食品牛肉、猪肉、鸡肉、海鲜类、鲜厚味等几种风味。
动物蛋白水解物含天然甜、鲜味氨基酸，赋予食品鲜、甜、厚味及海鲜味。
3、酶对食品风味形成有何影响？答：酶对食品风味形成有主要作用，其中水解酶类和氧化酶类影响最大。
如多糖及蛋白质的水解有助于滋味的鲜爽甜醇、糖苷的水解有助于苦味的减轻等；多酚类的氧化将产生有色成分、脂肪的氧化对香气有重要的作用，如刚刚捕获的鱼和海产品具有令人愉悦的植物般的清香和甜瓜般的香气，就是长链多不饱和脂肪经酶促氧化的结果。
4、食品非酶促反应与风味化合物的形成答：（1）Maillard反应。
（2）糖类、蛋白质、脂肪的热分解反应。
（3）维生素的降解。
（4）脂肪的氧化。
5、鱼贝类抽提物中主要成分。
答：鱼贝类组织用热水或适当的除蛋白剂处理，将生成的沉淀除去后的得到的溶液中含有各种物质。
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食品中风味物质的生物合成
食品中的风味物质是指食物中的有机化合物，它们能够提供食物的特定的风味和气味。
风味物质的生物合成是指通过生物体内的代谢过程，将原料中的物质转化为风味物质的过程。
风味物质的生物合成主要包括三个步骤：首先，原料中的物质经过酶的催化作用，被分解成更小的物质，如糖、氨基酸等；其次，这些物质经过酶的催化作用，被转化为更复杂的物质，如酮、醛等；最后，这些物质经过酶的催化作用，被转化为风味物质，如酸、醇等。
风味物质的生物合成受到多种因素的影响，如原料中的物质种类、含量、温度、pH值、
酶的种类和活性等。
因此，在食品中生产风味物质时，必须控制这些因素，以保证风味物质的生物合成效率。
此外，风味物质的生物合成还受到微生物的影响。
微生物可以分解原料中的物质，并将其转化为风味物质，从而改变食物的风味和气味。
因此，在食品中生产风味物质时，也可以利用微生物的作用来提高风味物质的生物合成效率。
总之，风味物质的生物合成是一个复杂的过程，受到多种因素的影响，如原料中的物质种类、含量、温度、pH值、酶的种类和活性等，以及微生物的作用。
因此，在食品中生产
风味物质时，必须控制这些因素，以保证风味物质的生物合成效率。