浅谈食品风味化学

浅谈食品风味化学 摘 要: 食品的风味是食品的典型特征之一，能够反映食品的质量与品质。进行风味分析需采用合适的分离分析 技术，而提取方法极大地影响了分析结果的可靠性和准确性。本文简要概述了食品风味未知的特点，介绍了食品风味物质的提取、浓缩、分离分析测定技术及生产应用前景。 关键词: 食品风味; 化学物种; 化学结构；分析分离 食品的风味广义上是指食品入口前后对人体的视觉、味觉、嗅觉和触觉等感觉器官的刺 激, 引起人们对它的总体特征的综合印象. 食品的 香味是指食物入口前后, 鼻腔可以直接感 觉到的嗅觉. 食品的 滋味是指食品中可溶性成分溶于唾液或食品的溶液后, 刺激人舌表面的 味蕾, 再经过味神经纤维送到大脑的味觉中枢, 经过大脑的分析所产生的味觉食品的滋 味和香味是食品风味的具体体现, 食品风味的产生与食品中的调味物质有着非常密切的关系 一、食品分离分析技术 分离食品风味成分的方法很多, 可根据原型食品的特性、要求( 如固态或液态) 、及风味成 分本身的性质( 如挥发性、极性等) 来确定, 并没有一个固定的模式。通常可以从已有的文献中 查找, 或采用多种方法进行试验来选定最佳方法。分离提取食品风味物质之前, 首先必须选择 具有代表性且品质最佳的天然原型食品, 才能获得目标物的风味。 1、 直接萃取法( 浸提法) 根据风味物质的理化特性, 选择合适的溶剂和萃取温度, 可直接将风味成分从原材料中萃 取出来。直接萃取法在目前使用还是非常广泛的。对虾香味料就可以采用乙醇-水作为溶剂进 行加热提取。对虾的香味是在烹调新鲜对虾后产生的。对虾中的蛋白质、氨基酸( 尤其是含硫 氨基酸) 、还原糖、无机盐、脂肪等组成的香味前体物质经加热后, 经过一系列反应而产生了对 虾特有的香气, 其中具有鲜味的谷氨酸、核苷酸和具有甜味的甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、甜菜碱 等的含量对对虾的香味起着决定性的作用。这些物质均有较好的水溶性。此外, 考虑到对虾香 味料若能带上虾黄素将更加完美, 而虾黄素在加热后可以与蛋白质分离, 并易溶于乙醇等非极 性溶剂中, 因此采用乙醇-水混合溶剂加热回流浸提, 便可以将对虾中的呈香、呈味、呈色物质 提取出来。 经预处理后, 苦杏仁原料中所含的苦杏仁苷可以用乙醇热浸提出来。浸提液趁热压滤并加 热浓缩后, 白色的苦杏仁苷便会在室温下结晶析出。 辣椒中的辣椒精( 包括辣椒素、辣椒色素以及具有特有香气的各种挥发性物质) , 也可以使 用乙醇浸取的方法提取[ 7]。 随着糖尿病、肥胖症、高血脂等疾病的发病率日益提高, 低热量的甜味剂已引起广泛的注 意[ 8] 。甘草甜味剂就是一种低热量甜味剂, 它是甘草酸的盐, 通常以钙、钾、铵盐等形式存在于 甘草中。将粗 2、 碎的甘草根用60℃的水萃取后, 在萃取液中加入硫酸便可沉淀出甘草酸。将干的 甘草酸慢慢加入含 KOH、Mg( OH) 2 和 Ca( OH) 2 的水中, 得到甘草酸盐浓溶液, 其甜味比甘草 酸单铵盐更好[ 9]。 使用萃取法时应注意的一个问题是: 用不同的萃取方法所得的风味物质成分有所不同, 如 不同的萃取方法对所得的大蒜精油分成就有影响[ 3、 蒸馏法 蒸馏法分为常压蒸馏法和减压蒸馏法。常压蒸馏法由于容易因热降解而产生后生物已很 少采用。有些啤酒厂采用常压蒸馏法从酒花中提取香味物质, 在蒸馏过程中形成的含硫物质会 产生恶劣气味( 若将此蒸馏液加入一罐法发酵的锥形罐中, 由于进行了 CO2 洗涤, 可除去带来 的不良气味) 。如果将粉碎的酒花用水浸泡后, 再取酒花水进行蒸馏, 则酒花的香味不被氧化, 可保存其原有的清香成分[ 11] 。 4、 蒸汽蒸馏-萃取法 该方法是先进行蒸馏, 再使用低沸点溶剂萃取蒸馏液的一种方法。这两个步骤已被 Likens-Nickerson 所提出的装置融为一体[ 12] , 并已出现了许多改良型[ 13], 其中尤以 Schultz 修 改的型式[ 14]和由 Macleod 及 Cave 提出的改良型[ 15, 16] 使用最多。这类装置对多种化合物都具 有较高的回收率, 且在常压及减压条件下均可使用。 茉莉花茶用 Likens-Nickerson 提取器经恒温蒸馏后, 用乙醇作萃取剂可萃取出其香气成 分。萃取液可用 Na2SO4 干燥[ 17]。而红茶经减压水蒸汽蒸馏后用乙醇萃取, 可将其苦香物质萃 取出来, 用无水 Na2SO4 作干燥剂浓缩后, 再用分馏装置分馏, 即可得到黄棕色的浓烈香精 油[ 18]。烧鱼全香气体的分离也可采用蒸汽蒸馏-萃取法, 但鱼样先要经过一定的预处理[ 19] 。 5、 吸附法 该方法已用于甜茶甙的分离。国内分离纯化甜茶甙时采用的方法十分繁琐, 有机溶剂消耗 量大, 不适合于工业化生产, 得率也不高( 2. 1% ) [ 20]。据报导, 日本采用热水提取、提取液用大 孔吸附树脂处理以吸附甜茶甙, 解吸后的解吸液再用阴阳离子交换树脂脱盐、脱色。这种方法 使用的有机溶剂少, 甜茶甙的得率也大为提高( 7% ) , 并适合于工业化生产。 6、 超临界流体萃取法[ 26, 27] 50 年前就已经知道了使用 CO2 在超临界状态下萃取植物香料成分, 但由于投资高和涉及 到大量的研究工作, 直到最近才开始商业性的开发。以超临界流体为溶剂的抽提技术兼有蒸馏。 二、食品风味的合成 传统的天然风味剂或香料的生产方式, 往往要受到原料来源、含量、地区等的限制, 以致无 法大量生产, 价格也较高。通过新的生物技术来获得风味成分已是必然的趋势。目前已经使用 的有酶催化生物工程技术及生物转化技术, 例如植物细胞培养法、单细胞组织培养法、植物优 生法、自然合成法、遗传工程法等。另外, 由于食品中的酶在其风味形成中起着重要作用, 若利 用生物催化剂或利用微生物的代谢活动( 实际上也是利用其体内的酶系) 来直接制取风味物 质, 则可望在短期内获得大量的产品。近 20 年来, 食品风味学者和生化学者在这方面已作出了 显著成绩, 所得的生物合成产品在性质上与天然产品类似, 并得到了世界的公认。WHO, FAO下属的CAC食品添加剂委员会已明确定义, 通过发酵法等生物合成技术制得的风味物质也 属于天然范畴。风味物质的生物合成为生物技术在食品行业中的应用开辟了一个新的领 域。 用生物技术制造的食品风味剂可分为两大类, 一类是复合型风味, 如奶制品、肉香等。另一 类为单一的香料物质, 如醇、醛、酸、酯和杂环化合物。由生物技术得到这些配料后, 还可以进一 步调制出各种香气和香味。目前, 微生物已经用于生产在食品工业中广泛使用的正常风味组 分其中最主要的方面是甜味剂( 如 Aspartame, 即天门冬氨苯丙酰甲酰) , 增味剂 5’ -核苷 酸和发酵食品。利用黑曲霉发酵生产谷氨酸也早已应用于工业化味精的生产。可利用微生物来合成的一些香气物质。 三、食品风味的生产机应用前景 随着风味研究的深人开展 , 研究者也在思索着如何将风味产品和有关技术应用于生产。 风味增效剂 , 能够提高感受细胞的敏感性 , 加强滋味信的传递。其增效作用有的单一 , 有的复杂。实践中应用较多的有麦芽酚 、乙基麦芽酚。 谷氨酸钠 (M s G) 、 核昔酸 (MI P 、 GM P) 。 麦芽酚和乙基麦芽酚都具有焦糖 香气 , 乙基麦芽酚还 有明显的水果香味 , 它们广泛应用于饮料 、 冷食品以及烘焙 制品中改善风味增强甜味。味精 、鸡精的增鲜作用推广很快 , 无论在食品加工还是烹调中都成为必不可少的调味品 。前已讨论过风味酶的作用 , 现在风味酶制剂不断被开发 出来用于加工业 。 蔬菜中已获成功的有水芹、圆 白菜和香菜等 .在干燥的卷心菜中加人从卷心菜叶和芥末种子中提取的 酶 ( 1% 的量 ) , 30 ℃反应 h6 就能恢复香气。 风味酶在乳及乳制品中可 以恢复乳粉与脱脂乳 的香味 , 改善干酪的风味质 量 , 消除酸乳的异味并加快发酵过程 。 红茶发酵时加人外源 多酚氧化酶 、 过氧化物酶 , 邻位二酚氧化还原酶 , 绿茶萃取液 中添加果胶脂酶均可提高茶香品质 。 风味研究的一个重要目 的是实现 风味 产品的人工控制生产 , 创造出新的食品添加 剂。 利L一蛋 氨酸脱氨产生甲硫丁酸 , 在发酵条件下脱梭形成甲硫丙醛并 迅速还原成甲硫丙醇 。 上个世纪 90 年代初利用组培技术已 获得一种应用极为广泛的芳香族香味物质香兰素 。 风味物质直接应用稳定性差 , 选择恰 当的壁材利用微胶 囊技术将风味物质制成微胶囊产品 , 添加于食品中能逐渐释 放香味 , 提高产品品质特征 。这在香料生产中应用较多 , 利用 此技术制成的微胶囊香精已大量投人商品化应用 。 经过一百多年的探讨 , 尽管已取得了许多关于风味化学的信息 , 甚至还制造出人工鼻摸拟人的感觉 ,但是关于风味 形成机理 、呈味机理仍然没有得到合理的解释。 自然界的风 味物质多种多样 , 形成途径错综复杂 , 要弄清这些问题还需 要研究人员更加深人的做好风味化学的研究工作。 参考文献 [1] 凌健斌郑建仙 . 酶法增强葡萄酒风味的研 究 (J ) , 食品 工业 , 199 9 , (4 ) [2] 魏金凤 . 孙毅等 . 食品呈香物质的分子基础及食品香精 的配制(J) , 中国调味品 , 19 89 , (9) [3] 欧仕益 . 李炎等 . 生物催化法生产香料的展望 ( J ) , 广州 食品工业科技 , 1 99 9 ( 3 ) [4] 张宁 . 曹劲松等 . 风味物质分离方法研究进展 ( J ) , 中国 调味品 , 19 98 (4 ) [5] 靳烨 . 增香酶在食品工来中的应用 ()J , 中国食品工业 , 1995 , (9 )