香气

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1~l 000mg·kg—1(水果多为10~100mg·kg—1)。

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0.2~0.3s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{dy}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{zd1}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{zd1}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(表10—1),大多具有分子量比较低的特点,因此,挥发性比较高。

表10—1  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(表11—2),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。

表10—2  部分蔬菜的香气成分

 

蔬菜品种
 香  气  成  分
 
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-2,6-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xx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l0—3。其中,亮氨酸、缬氨酸、赖氨酸、脯氨酸可以产生很好的香气。

表10—3  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
 无
 面包味
 
组氨酸
 无
 玉米面包味
 
甘氨酸
 无
 焦糖味
 
丙氨酸
 无
 焦糖味
 
异亮氨酸
 无
 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
 无
 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。

    (二)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160一163℃,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89—92℃,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ADI为0.2mg·㎏—1。一般在食品中的用量为0.4~100mg·㎏-1。


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