食品生物化学---第9章ppt课件.ppt

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1、食品生物化学食品生物化学 第一节 食品的色素化学 第二节 味感和味感物质 第三节 嗅感和嗅感物质 第九章 食品的色香味化学食品生物化学食品生物化学 学习目标学习目标 1.了解色素的分类及其化学结构。 2.掌握色素的性质及在实践中的应用。 3.掌握食品加工贮藏中褐变的机理及应用。 4.了解各种味感及产生的机制。 5.掌握甜味物质、酸味物质及苦味物质的应用。 6.掌握食物中主要香气成分，了解香气成分的产生过程。食品生物化学食品生物化学第一节食品的色素化学 食品中的色素，可分为天然色素和人工合成色素两种。 一、食品中的天然色素一、食品中的天然色素 食品中的天然色素是指在新鲜原料中能被识别的有色物质或

2、本来无色，但经加工发生化学反应而呈现颜色的物质。 食品中的天然色素按来源可分为动物色素、植物色素和微生物色素三大类，按其化学结构分为吡咯色素、多烯色素、多酚色素、醌酮色素，以及其它类别的色素。食品生物化学食品生物化学 1吡咯色素 这类化合物是由4个吡咯环的-碳原子通过次甲基（CH=）相连而成的共轭体系。生物组织中的天然吡咯色素有两大类，即动物组织中的血红素和植物组织中的叶绿素。它们都与蛋白质相结合，不同的是血红素的卟啉环与铁原子结合，叶绿素的卟啉环与镁原子结合，另外卟啉环的-位上连接的取代基不同。 （1）血红素血红素是动物血液和肌肉中的色素，它是呼吸过程中氧气和二氧化碳的载体、血红蛋白的辅基。

3、食品生物化学食品生物化学 图图9-1 亚铁血红素分子结构亚铁血红素分子结构食品生物化学食品生物化学 肉的颜色是由于存在两种色素，即肌红蛋白和血红蛋白所致。它们都是珠蛋白，由蛋白质和血红素构成。血液中的血红蛋白由四分子亚铁血红素和一分子四条肽链组成的球蛋白结合而成。肌肉中的肌红蛋白由一分子亚铁血红素和一分子一条肽链组成的球蛋白结合而成，所以肌红蛋白的分子量是血红蛋白的四分之一。 肌红蛋白和血红蛋白分子中的铁原子上有结合水，它跟分子状态氧相遇时，水分子被氧置换形成氧合肌红蛋白和氧合血红蛋白，反应是可逆的。氧合肌红蛋白和氧合血红蛋白为鲜红色，血红素铁原子仍为二价。食品生物化学食品生物化学 当氧合肌红

4、蛋白或血红蛋白在有氧的条件下加热时，因珠蛋白发生热变性，血红素中的Fe2+被氧化为Fe3+，生成黄褐色的变肌红蛋白（肌色质）。但在缺氧条件下贮存，变肌红蛋白中Fe3+ 又还原成Fe2+，因而又变成粉红色的血色质。煮肉或肉类贮存过程中均可见到这种现象。 一定pH和温度条件下，向肌肉中加入还原剂抗坏血酸，可使变肌红蛋白重新生成肌红蛋白，这是保持肉制品色泽的重要手段，血红素与NO作用，生成鲜桃红色的亚硝基亚铁血红素 ，亚硝基肌红蛋白或亚硝基血红蛋白在受热后发生变性，生成亚硝基血色原，色泽仍保持鲜红。故肉类食品加工常添加一些发色剂和还原剂，如硝酸盐、亚硝酸盐、抗坏血酸等。但过量的亚硝酸盐能与食物中的胺

5、类化合物反应，生成亚硝胺类物质，具有致癌作用。所以肉制品的发色不得使用过多的硝酸盐和亚硝酸盐。食品生物化学食品生物化学 （2）叶绿素叶绿素是存在于植物体内的一种绿色色素，它使蔬菜和未成熟果实呈现绿色。叶绿素是由叶绿酸、叶绿醇及甲醇所形成的二醇酯，绿色来自叶绿酸残基部分。高等植物叶绿素有a、b两种，当碳-3处为甲基时为叶绿素a，为醛基时为叶绿b，通常a:b=3:1。叶绿素在植物细胞中与蛋白质结合成叶绿体。 在室温下，叶绿素在弱碱中比较稳定。如果加热，叶绿素被水解为叶绿素盐，其分子上的卟啉环中的镁被铜、铁所替代，生成的盐更稳定。所以在一些果蔬的加工中采用铜叶绿酸钠（或称叶绿素铜钠盐）作护色剂。食品

6、生物化学食品生物化学图图9-2 叶绿素的分子结构叶绿素的分子结构食品生物化学食品生物化学 叶绿素在稀酸条件下，中心的镁离子可被氢原子取代，生成暗绿色或绿褐色的脱镁叶绿素，加热可使反应加速，食品加工中经常出现黄褐色就是这个原因，可以加入叶绿素铜钠盐护色，以保持蔬菜的绿色。 任何加工或贮藏过程都会破坏叶绿素。例如，透明容器中的脱水食品会因光氧化而失色，脱水食品叶绿素的脱镁反应速率与脱水前的热烫程度有直接的关系。绿色蔬菜在冷冻或冷藏时颜色会改变，其变化也受冷冻前热烫温度与时间的影响。热加工对叶绿素的破坏最为严重，可在蔬菜加工前使用钙、镁的氢氧化物或氧化物以提高pH防止生成脱镁叶绿素，保持鲜绿色。但碱

7、化剂处理会破坏食物的质地、风味和维生素C。热加工中也可以使用叶绿素铜钠盐护色。食品生物化学食品生物化学 2多烯色素 多烯色素是由异戊二烯残基为单元组成的共轭双键长链为基础的一类色素，总称为类胡萝卜素。类胡萝卜素广泛分布于生物界，颜色从黄、橙、红以至紫色都有，不溶于水而溶于脂类溶剂。按类胡萝卜素的结构与溶解性质分为两大类：胡萝卜素类和叶黄素类。 大多数天然类胡萝卜素都可看作是番茄红素的衍生物。 图图9-3 番茄红素的结构式番茄红素的结构式食品生物化学食品生物化学 （1）胡萝卜素类结构特征为共轭多烯烃，溶于石油醚，但仅微溶于甲醇、乙醇。主要有-、-、-、- 4种，其中以-胡萝卜素应用较广，它既是天

8、然的食品色素，又是人体营养物质维生物A的主要来源。 （2）叶黄素类系胡萝卜素的衍生物，可以醇、醛、酮、酸形态存在。溶于甲醇、乙醇和石油醚。主要有叶黄素、玉米黄素、隐黄素、辣椒红素等。叶黄素主要有橙黄色和红色，性质与胡萝卜类色素相似，也是应用较广泛的天然色素。 类胡萝卜素对pH的变化和热比较稳定，只有强氧化剂才使其破坏褪色。食品类胡萝卜素被破坏主要由于光敏氧化作用，双键发生裂解，使颜色失去，尤其在pH和水分含量比较低时更容易被氧化。提取后的类胡萝卜素对光、热、氧比较敏感，而在细胞中与蛋白质成结合态时却相当稳定。食品生物化学食品生物化学 3酚类色素 酚类色素是植物中水溶性色素的主要成分，可分为花青

9、素、花黄素和鞣质三大类，它们是多元酚的衍生物，并能溶于水。 （1）花青素类花青素存在于植物细胞液中，使植物的花、叶、茎、果实等呈现美丽的色彩，常见的花青素有天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、牡丹色素、紫丁香色素等。 自然状态的花青素都以糖苷形式存在，称花青苷。花青素通常与一个或几个单糖结合成苷，糖基部分一般是葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖。非糖部分的基本结构为带有许多羟基或甲基的苯并吡喃环的多酚化合物，或称花色基原。大部分花青苷是由3，5，7-三羟基花色基原盐酸盐衍生而来的。而糖分子常与其C-3处的羟基连接。现在统称花青苷类为花青素。食品生物化学食品生物化学 图图9-4 3，5，7-

10、三羟基花色基原盐酸盐花青苷基本结构三羟基花色基原盐酸盐花青苷基本结构 食品生物化学食品生物化学 花青素的颜色随pH而变化，因花青素分子中的氧原子是四价，使它具有伪碱基性质，能与酸形成盐；又由于花青素是花色基原的羟基取代物，具有酸的性质，能与碱生成盐，从而使这类色素在不同pH下发生结构上的变化，因而使颜色发生变化。 水果加工过程中，光、高温、高浓度的糖、pH及抗坏血酸都能破坏花青素。含花青素的食品在光照或稍高温度下会很快变成褐色。二氧化硫、亚硫酸盐也能使其退色。 花青素能与金属形成紫色或暗灰色色素，称为色淀，含花青素的水果最好用涂料罐或玻璃罐包装。 花青素苷在糖苷酶或酚酶作用下分解成糖和花青素而

11、褪色，花青素与盐酸共热生成无色物质，称为无色花青素。无色花青素也以苷的形式存在于植物组织中，在一定条件下可转化为有色花青素，是罐藏水果果肉变红变褐的原因之一。食品生物化学食品生物化学 （2）花黄素类花黄素称为黄酮类色素物质，广泛分布于植物的花、果实、茎叶中，是一类水溶性黄色物质。主要有黄酮、黄酮醇、查耳酮、金酮和双黄酮等。 黄酮类的结构母核是2-苯基苯并吡喃酮，结构式如下：图图9-5 2苯基苯并吡喃酮（简称黄酮）苯基苯并吡喃酮（简称黄酮）食品生物化学食品生物化学 黄酮色素与葡萄糖、鼠李糖，云香糖等结合成配糖苷形式而存在。自然情况下，黄酮类的颜色自浅黄以至无色，但在碱性溶液中呈现明显黄色，这主要

12、是因黄酮类物质在碱性条件下其苯并吡喃酮的1，2碳位间的CO键打开，形成查尔酮结构所致，各种查尔酮的颜色自浅黄以至深黄不等。这就是在硬水（pH8）中马铃薯、芦笋、荸荠等食物变成黄褐色的原因。在水果蔬菜加工中用柠檬酸调整预煮水的pH的目的之一就在于控制黄酮色素的变化。 花黄素能与金属反应，生成颜色较深的络合物，所以果蔬类食品，在加工时要用不锈钢容器及管道，用塑料罐或玻璃瓶包装贮存。食品生物化学食品生物化学 （3）鞣质果蔬中一切有涩味，能与金属离子反应或因氧化产生黑色的酚类物质统称为鞣质（又称单宁）。除了真正的鞣质外，还包括儿茶酚素和一些羟基酚酸（绿原酸）。 植物鞣质主要由下列单体构成：图图9-6

13、植物鞣质单体结构植物鞣质单体结构食品生物化学食品生物化学 有些鞣质分子中还有下列两种成分：续图续图9-6 植物鞣质单体结构植物鞣质单体结构食品生物化学食品生物化学 植物体内的鞣质分为水溶性和聚合性两大类。水溶性鞣质是由鞣质单体分子之间通过酯键形成的大分子物质，在温和的条件下，用稀酸、酶或煮沸即水解为鞣质单体物质。聚合性鞣质是其单体分子之间以CC键相连而成的大分子物质，在温和的条件下处理不会分解为单体物质，而是进一步缩合成高分子物质。 鞣质都具有潮解性，鞣质与金属反应生成不溶性的盐类，尤其与铁反应生成蓝黑色物质，所以，加工这类食物不能使用铁质器皿。鞣质在空气中能被氧化生成暗黑色的氧化物，在碱性溶

14、液中氧化更快。食品生物化学食品生物化学 果汁中的鞣质能与明胶作用生成浑浊液，并产生沉淀，因此可用明胶除去果蔬汁液中的鞣质。未成熟的果实或果实中有涩味的鞣质存在时，有多种除涩的方法，例如：涩柿子可采用温水浸泡、酒精浸泡、二氧化碳气调、乙烯催熟等。 4其他天然色素 （1）红曲色素红曲色素是由红曲霉菌所分泌的色素，该霉菌在培养初期无色，以后逐渐变为鲜红色，是民间常用的食品着色剂。如酿造红曲黄酒、制酱、腐乳、香肠、酱油、粉蒸肉和各种糕点的着色。红曲色素不溶于水，溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。耐热性、耐光性强，不受金属离子影响，不易被氧化剂、还原剂作用。红曲色素有6种不同成分 。食品生物化学食品生物化学图图

15、9-7 红曲色素结构红曲色素结构食品生物化学食品生物化学 （2）姜黄色素姜黄色素是由植物的根茎中提取的黄色色素，具有二酮结构 。 姜黄色素不溶于水，溶于乙醇、丙二醇，在碱性溶液中呈红褐色，在中性或酸性溶液中呈黄色。不易被还原，易与铁离子结合而变色，对光、热稳定性较差。姜黄色素着色性好，特别是对蛋白质的着色力强，常用于萝卜条、咖喱粉等食品的调色和增香。 （3）虫胶色素虫胶色素又称紫草茸色素，是寄生在豆科和梧桐科植物上的紫胶虫分泌的紫胶，是一种中药称紫草茸。目前已分离出紫草茸有紫胶红酸A、B、C、D、E五种成分。 紫胶红酸在水和乙醇中溶解度不大，溶于碳酸氢钠等碱性溶液。颜色在pH5为橙黄色；pH4

16、.55.5为橙红色；pH5.5以上为紫红色；pH12以上为无色。一般在果汁、饮料、酒及糖果中作着色剂。 食品生物化学食品生物化学图图9-8 姜黄色素结构姜黄色素结构食品生物化学食品生物化学 图图9-9 紫胶红酸结构紫胶红酸结构食品生物化学食品生物化学 （4）胭脂虫红胭脂虫红是从寄生在仙人掌上的胭脂虫用水提取出来的红色素，主要成分是胭脂红酸 。 胭脂虫红溶于水、乙醇、丙二醇，不溶于油脂。颜色因pH而有相当大的变化，pH 4为黄色，pH4为橙色，pH6为红色，pH8为紫色。胭脂虫红对热和光稳定，是用于饮料、果酱等食品的天然色素之一。 （5）甜菜红甜菜红是存在于红甜菜中的天然植物色素，是一种吡啶衍生

17、物。分为红色的甜菜红素和黄色的甜菜黄素两类。甜菜红素在自然情况下与葡萄糖结合成糖苷，称甜菜红苷，占全部甜菜红素75%95%。其余的为游离甜菜红素、前甜菜红苷及它们的异构体。甜菜红素在碱性条件下可转化为甜菜黄素。 食品生物化学食品生物化学图图9-10 胭脂红酸结构胭脂红酸结构食品生物化学食品生物化学 图图9-11 甜菜红素结构甜菜红素结构食品生物化学食品生物化学 二、人工合成色素二、人工合成色素 1胭脂红 即食用红色1号，为红或暗红色的颗粒或粉末，溶于水和甘油，难溶于乙醇，不溶于油脂，对光和酸稳定，但抗热性、还原性弱，遇碱变褐色，易被细菌分解。 图图9-12 胭脂红结构胭脂红结构食品生物化学食品

18、生物化学 2苋菜红 苋菜红是胭脂红的异构体，即食用红色2号，又称蓝光酸性红。苋菜红为红色粉末，水溶液为红紫色。溶于甘油和丙醇，稍溶于乙醇，不溶于油脂，易为细菌分解，对光、热、盐类均较稳定，对柠檬酸、酒石酸也比较稳定，碱性溶液中成暗红色，对氧化还原剂敏感，不能用于发酵食品的着色。图图9-13 苋菜红结构苋菜红结构 食品生物化学食品生物化学 3柠檬黄 柠檬黄又称肼黄或酒石黄，为橙色或橙黄色的颗粒或粉末。溶于水、甘油、丙二醇，稍溶于乙醇，不溶于油脂，对热、酸、光和盐都稳定。遇碱变红，氧化性差，还原时呈褐色。 图图9-14 柠檬黄的结构柠檬黄的结构食品生物化学食品生物化学 4靛蓝 靛蓝又称酸性靛蓝或磺

19、化靛蓝。为暗红至暗紫色的颗粒或粉末，不溶于水，溶于甘油、丙二醇，稍溶于乙醇，不溶于乙醚、油脂。对光、热、酸、碱和氧化剂都很敏感。耐热性较弱，易为细菌分解，还原后褪色，对食品的着色好。 图图9-15 靛蓝结构靛蓝结构 食品生物化学食品生物化学 三、食品加工和储藏中的褐变现象三、食品加工和储藏中的褐变现象 褐变是指食品加工、储藏过程中食品发生褐色变化而比原来的色泽加深的现象。褐变是食品加工中普遍存在的一种变色现象，尤其以新鲜果蔬为原料进行加工或经储藏后，易发生褐变现象。在一些食品加工中，褐变是有利的，如面包、糕点、咖啡等。而对另一些食品，特别是水果和蔬菜，褐变是不利的，使食品的营养价值、颜色和风味

20、受到影响。褐变作用按其反应机制可分为两大类：酶促褐变和非酶褐变。 1酶促褐变 酶促褐变是酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的结果，多数发生在新鲜的水果和蔬菜中。食品生物化学食品生物化学 通常酶促褐变必须同时满足三个条件：组织中存在有多酚类底物、多酚氧化酶和接触氧气。苹果、梨、马铃薯等易发生酶促褐变，而橘子、柠檬等因缺乏多酚氧化酶而不会发生酶促褐变。 （1）反应机制酚酶是一种以分子氧为受氢体的末端氧化酶，是两种酶的复合体，一种是酚羟化酶，又称甲酚酶；另一种是多酚氧化酶，又称儿茶酚酶。食物中的酚类物质在多酚氧化酶催化下氧化生成邻醌，然后在酚羟化酶催化下生成三羟基化合物，再进一步氧化成羟基醌，然后进一

21、步聚合生成黑色素。 切开的马铃薯在空气中暴露，切面变黑褐色及酱油在发酵中变褐色，都是因所含的丰富的酚类物质酪氨酸在酚酶作用下形成黑色素之故。食品生物化学食品生物化学图图9-16 酶促褐变反应机制酶促褐变反应机制食品生物化学食品生物化学 续续图图9-16 酶促褐变反应机制酶促褐变反应机制食品生物化学食品生物化学 （2）酶促褐变的控制为防止酶促褐变，可消除多酚类底物、多酚氧化酶和氧气三者中任何一个，但除去酚类物质比较困难，主要从抑制酶的活性和隔绝氧气两方面着手。 加热处理。在适当的温度和时间条件下对新鲜果蔬加热，使酚酶失活，是普遍使用的控制酶促褐变的方法，如热烫与巴氏消毒处理。7095加热约7s可

22、使大部分酚氧化酶失活，加热处理必须严格控制时间，要求在最短的时间内达到既能抑制酶的活性，又不影响食品原有的风味的效果。 调节pH。酚酶最适pH在67之间，低于3.0已无活性，故加酸处理来控制酶促褐变也是水果加工中常用的方法。常用的酸有柠檬酸、苹果酸、磷酸、抗坏血酸等以及它们的混合物，通常需与抗坏血酸或亚硫酸联用。如0.5 %柠檬酸和0.3 %抗坏血酸合用效果较好。 食品生物化学食品生物化学 加抑制剂处理。二氧化硫、亚硫酸氢钠等都是酚酶的抑制剂，被广泛应用于食品加工中。不仅能控制褐变，还有一定的防腐作用，并可避免维生素C的氧化。缺点是对色素有漂白作用，对罐壁有腐蚀作用，并破坏硫胺素。残留物有异味

23、且有碍食品卫生，应严格控制其残留量。 驱氧法。最简单的驱氧法是将果蔬浸在清水、糖水或盐水中以隔绝氧气。对于组织含氧较多的水果，如苹果、梨等，需把水果浸在糖水或盐水中进行真空抽气处理，将汤汁强行渗入组织内部，驱除细胞间隙中的氧气。还可用抗坏血酸溶液浸涂果蔬表面，生成氧化态抗坏血酸隔离层，以达到隔绝氧气的目的。食品生物化学食品生物化学 2非酶褐变 在食品加工和贮藏过程中还常发生一类与酶无关的褐变，称为非酶褐变。主要有羰氨反应、焦糖化反应和抗坏血酸的氧化等褐变作用。 （1）羰氨反应又称美拉德反应，是氨基化合物和羰基化合物共存时产生“类黑色素”物质的反应。氨基与羰基共存时，都能引起这类反应。氨基包括游

24、离氨基酸（尤其赖氨酸）、肽链、蛋白质、胺类等。羰基包括醛、酮、单糖以及因多糖分解或脂质氧化生成的羰基化合物。几乎所有的食品中都含有以上成分，因此都有可能发生美拉德反应。美拉德反应是食品在加热和长期存放后发生褐变的主要原因。食品生物化学食品生物化学 （2）焦糖化反应糖类在没有氨基酸存在的情况下，加热到熔点以上时，也会变成黑褐色的色素物质，这种作用称为焦糖化反应。焦糖化作用的结果生成两类物质，一类是糖的脱水产物，俗称焦糖或酱色；另一类是糖的裂解产物，是一些挥发性的醛酮类物质。 焦糖的形成糖的脱水产物的形成。蔗糖在无水条件下加热至200，即发生焦糖化作用，若再继续加热，则生成高分子量的难溶性深色物质

25、，称为焦糖素。铁的存在能强化焦糖的色泽。 活性醛的形成糖的裂解产物的形成。糖在强热条件下会使碳-碳键断裂，产生一些性质活泼的醛类物质，即活性醛。食品生物化学食品生物化学 a.酸性条件下活性醛的形成。在酸性条件下，己糖受热分解，产生羟甲基糠醛，戊糖则形成糠醛，进一步发生裂解和缩合或与胺类反应则形成黑色素。 b在碱性条件下单糖易发生互变异构作用，形成中间产物1，2-烯醇式糖，该糖在强热条件下裂解而生成较小的分子，如甲醛、五碳糖、乙醇醛等，各种醛酮经过一系列的聚合作用而生成黑褐色的焦糖。 （3）抗坏血酸褐变作用抗坏血酸对果汁，特别是柑橘汁、柠檬汁的褐变影响较大。反应机理是抗坏血酸自动氧化分解为糠醛和

26、二氧化碳的结果。食品生物化学食品生物化学 抗坏血酸褐变程度与pH有关。在pH 3.0时，美拉德反应速度随pH增大而加快，抗坏血酸褐变在pH3左右也较为稳定，接近碱性时，则不稳定，易褐变。所以降低体系的pH可控制这类褐变。 降低成品浓度。一般情况下，褐变速度与基质浓度成正比，适当降低产品浓度可降低褐变速率。如柠檬汁比橘子汁易褐变，故柠檬汁的浓缩比通常为4:1，而橘子汁可高达6:1。 使用不易褐变的糖类。用蔗糖代替还原糖，或用果糖代替葡萄糖，相对来讲较难与氨基化合物结合，从而降低褐变速度。食品生物化学食品生物化学 生化方法。在含糖很少的食品中，加酵母，令其发酵除去糖分可防止羰氨褐变。如在蛋粉和脱水

27、肉类生产中采用此法；或加葡萄糖氧化酶使葡萄糖氧化为葡萄糖酸，使其不能与氨基化合物发生羰氨褐变。 钙盐。钙可同氨基酸结合成为不溶性化合物，因此钙盐有协同二氧化硫控制褐变的作用。食品生物化学食品生物化学第二节味感及味感物质 一、味感的概念一、味感的概念 味感是指物质在口腔内给予味觉器官舌头的刺激，这种刺激有时是单一性的，但多数情况下是复合性的。味感有甜、酸、咸、苦、鲜、涩、碱、凉、辣、金属味等十种重要味感，其中甜、酸、咸、苦四种是基本味感。 二、物质的化学结构与味感的关系二、物质的化学结构与味感的关系食品生物化学食品生物化学 一种物质产生味感的先决条件是它应该溶于水中。味感化合物的化学结构与其味感

28、之间有内在的联系，一般化学上的酸性物质具有酸味；化学上的盐类具有咸味；化学上的糖类是甜味的；生物碱及重金属盐则是苦味的。但也有很多例外，如：草酸是涩的；盐类组成的原子变大时，就会发生苦味；溴化钾兼具咸味和苦味，而碘化钾主要呈苦味；有些盐如醋酸铅和醋酸铍及一些非糖有机物是甜味的。 物质分子结构上的微小改变，例如引入取代基，取代基的位置、立体位置不同，都可使味感发生极大的变化。 食品生物化学食品生物化学图图9 9-17 17 甘素及其衍生物结构及味感甘素及其衍生物结构及味感食品生物化学食品生物化学 三、甜味与甜味物质三、甜味与甜味物质 1甜味的机制夏伦贝格尔（Shallen berger）学说 夏

29、伦贝格尔的AH-B学说认为甜味物质都具有一个负电性的原子A，如氧或氮，这个原子上还有一个质子，通过单共价键与以上电负性原子A连接，所以AH可代表羟基（-OH）、亚氨基（=NH）、氨基（-NH2）等基团。从AH基团的质子起2.54的距离内，必须有第二个电负性原子B存在，也可以是氧或氮。甜味化合物上的AH-B单位可和味觉感受器上的AH-B单位相作用，形成氢键结合，产生味感。食品生物化学食品生物化学 甜味化合物中的AH-B系统可通过形成的氢键与味蕾受体部位上相似的AH-B单位反应，这种键具有很强的特性，可用来解释为什么甜味使人具有一定后味感觉，根据AHB系统理论，糖的L-型和D-型之间应无味感上的差

30、别。夏氏及其他作者做了大量的试验支持这一理论，并且指出，糖的吡喃型结构中的第四个羟基在解释甜味机制时具有独特的重要性，同AH基团一样，它能给出一个质子，伯醇基在甜味上无多大重要性，但当被乙酰或叠氮物取代时会使糖具强烈苦味，而被苯基取代时会变成无味。 当糖的分子量增加时，其甜味会降低，这是因为它的溶解度降低，分子的体积增加，因为在寡糖分子中只有一个糖残基能在味蕾的受体部位处参加反应。食品生物化学食品生物化学图图9 9-18 18 甜味产生机制甜味产生机制食品生物化学食品生物化学图图9 9-19 19 苯甲醇及反式茴香肟呈甜味机制苯甲醇及反式茴香肟呈甜味机制食品生物化学食品生物化学 2.甜味剂 （

31、1）甘草作为甜味剂的甘草是多年生豆科植物甘草的根，产于欧亚各地。甘草中的甜味成分是由甘草酸和二分子葡萄糖结合成的甘草苷。纯甘草苷的甜度为蔗糖的250倍，其甜味缓慢而长存，蔗糖可有助于甘草苷甜味的发挥，因此使用蔗糖时加入甘草可节省蔗糖。作为商品使用的一般是甘草苷二钠盐或三钠盐，通常用做酱油、豆酱腌渍物的调味剂。甘草还有很强的增香效果，可用做食品香味的增强剂。 （2）甜叶菊甜叶菊是一种多年生草本植物，其叶含有较多甜度很高的物质甜叶菊苷，其甜度为蔗糖的300倍，是一种低热值的甜味物质，可作甜味代用品应用于食品工业，而且能制成各种保健食品和保健药品，对有些疾病能起治疗和缓解作用。对忌食糖的病人是一种可

32、口佳品。 食品生物化学食品生物化学 （3）二肽和氨基酸衍生物一些天冬氨酰二肽衍生物具有甜味，其甜度是蔗糖的100200倍，既能增加甜味，又具有营养价值，是一种新型的理想甜味剂。 （4）合成甜味剂 糖精钠。糖精的学名是邻苯甲酰磺亚胺 。图图9 9-20 20 糖精的结构糖精的结构 食品生物化学食品生物化学 一般商品糖精是它的钠盐，所以俗称糖精钠，糖精钠本身并无甜味，而具有苦味，但其在水中离解生成的阳离子有较强甜味，浓度超过0.5%就会显出苦味，糖精钠溶液煮沸分解生成环一磺酸氨苯甲酸而有苦味，尤其在酸性（pH3.8以下）条件下可促进其分解。 糖精钠不被人体消化吸收，食用后大部分以原状从尿中排出，少

33、量从粪便排出，故无营养价值。 甜蜜素。甜蜜素学名环己基氨基磺酸钠。 图图9 9-21 21 甜蜜素的结构甜蜜素的结构食品生物化学食品生物化学 甜蜜素为白色结晶或白色晶体粉末，无嗅，味甜，易溶于水，难溶于乙醇。对热、光、空气稳定，加热后微有苦味，分解温度为280。在酸性条件下略有分解，在碱性条件下稳定。甜度为蔗糖的4050倍，为无营养甜味剂。人摄入甜蜜素无蓄积现象，40%由尿排出，60%由粪便排出。甜蜜素无致癌作用， 甜味素。甜味素学名天门冬酰苯丙氨酸甲酯。 图图9 9-22 22 甜味素的结构式甜味素的结构式食品生物化学食品生物化学 甜味素为白色晶体粉末，无嗅，有强甜味，微溶于水，溶于乙醇，在

34、水溶液中不稳定，易分解而失去甜味。在低温和pH为35时较稳定，干燥状态可长期保存。温度过高时稳定性较差，结构被破坏而失去甜味。干燥条件下，用于食品加工的温度不超过200。其稀溶液的甜度约为蔗糖的100200倍，甜味与砂糖十分接近，有凉爽感，无苦味和金属味。甜味素不产生热量，故适合作糖尿病、肥胖症等病人用甜味剂。 四、酸味与酸味物质四、酸味与酸味物质 1酸味机制 食品生物化学食品生物化学 酸味是由于酸味物质中的氢离子刺激舌粘膜产生的，因此在溶液中能解离出H+的化合物都具有酸味。不同的酸具有不同的味感，有机酸与无机酸相比，相同的pH下它的味感要大些。酸的味感与酸的特性、pH、滴定酸度、缓冲效应及其

35、它化合物尤其糖的存在与否有关。相同pH条件下，几种常见酸味剂的酸味强度顺序是醋酸甲酸乳酸草酸盐酸。 无机酸一般伴有苦味、涩味；有机酸因阴离子部分的基团结构不同，而有不同的风味，如柠檬酸、L-抗坏血酸具有令人愉快的酸味；苹果酸伴有苦味，乳酸有涩味等。 酸味还受其它物质的缓冲作用，例如酸中加些白糖，酸味感觉就柔和，这是甜味使酸味减弱。酸中加少量食盐，则酸味增加。酸味剂是食品中常用的调料。食品生物化学食品生物化学 2常用的酸味剂 （1）醋酸醋酸学名乙酸，是无色有刺激性气味的液体。浓度在98%以上的醋酸能冻结成冰状固体，通常称无水醋酸为冰醋酸。可与水、酒精、醚、甘油任意混合，能侵蚀皮肤，有杀菌作用。冰

36、醋酸可用来调配成合成醋，应用于食品的防腐或调味。日常生活中的食醋是由粮食发酵而得，除含3%5%的醋酸外，还含有其它的有机酸、氨基酸、糖分、醇类、酯类等。 （2）柠檬酸又称枸橼酸，在柠檬、枸橼、柑橘等果实中含量较高。柠檬酸系无色透明结晶，粒状或白色粉末，无臭而有强酸味，可溶于水、酒精及醚中。柠檬酸酸味爽快可口，广泛用于清凉饮料，水果罐头、糖果等，还可在油脂中作抗氧化剂的增效剂。食品生物化学食品生物化学 （3）乳酸乳酸为无色至淡黄色的透明糖浆状液体，无臭或略带异臭，具有强酸味，酸味较醋酸温和。可溶于水、酒精、醚等，可用作清凉饮料、合成酒、合成醋、辣酱油、酱菜等的酸味剂。 （4）酒石酸从自然界中得到

37、的酒石酸为D型。纯酒石酸为无色透明的三棱状结晶粉末，有较强的酸味。它一般与柠檬酸、苹果酸等共同作为饮料、糕点、冰淇淋等食品的酸味料或膨松剂。 （5）苹果酸天然存在的苹果酸都是L型，几乎存在于一切水果中。苹果酸为无色结晶或粉末，略带刺激性的爽快酸味，微有涩苦感，易溶于水，微溶于酒精及醚中。多与柠檬酸并用，用于饮料，水果罐头及其它食品的酸味料中。食品生物化学食品生物化学 （6）抗坏血酸又称维生素C，广泛存在于果蔬中，它既是很好的酸味剂又是营养素，常用于果汁饮料，水果罐头，果酱及一些面制品中。 五、咸味及咸味物质五、咸味及咸味物质 咸味以NaCl最为显著。食盐是人体所不可缺少的物质，在味感性质上，食

38、盐的主要作用是起风味增强或调味作用。其它化学盐类一般都有咸味，随着阴、阳离子或两者的分子量增大，盐的味感有越来越苦的趋势。 食品调味用的咸味剂是食盐，主要含有氯化钠，还含有微量KCl、MgCl2、MgSO4等其他盐类。食品生物化学食品生物化学 味 感 盐的种类 咸味 咸苦味 苦味 LiCl LiBr LiI NaNO3 NaCl NaBr NaI KNO3 KCl NH4Cl CSBr KI MgSO4 表表9-1盐的味感盐的味感 六、苦味及苦味物质六、苦味及苦味物质 苦味本身并不是令人愉快的味感，单纯的苦味不可口，但当与甜、酸或其它调味品恰当组合时却形成了一些食物的特殊风味。如苦瓜、莲子、白

39、果等都有一定苦味，但均被视为美味食品。苦味物质就其化学结构来看，一般都有下列几个基团：NO3、N、S、S、=C=S、SO3H等，Ca2+、Mg2+ 等离子也含有苦味。食品生物化学食品生物化学 苦味物质广泛存在于生物界，植物来源主要有各种生物碱和糖苷，动物来源主要是胆汁。苦味的基准物质是奎宁。 1生物碱类苦味物质 存在于茶叶、咖啡等植物中的咖啡碱、茶碱，是食品中主要的生物碱类苦味物质，具有兴奋中枢神经的作用，所以茶叶、咖啡是人类重要的提神饮料。 2啤酒中的苦味物质 啤酒中的苦味物质主要来自啤酒酒花中一些异戊二烯衍生物，一般为葎草酮的衍生物和蛇麻酮的衍生物，分别称为-酸，-酸，它们构成啤酒独特的苦

40、味，并具有防腐能力。食品生物化学食品生物化学 新鲜酒花约含5%11%的-酸，它具有苦味和防腐能力。啤酒中的苦味物质有85%来自-酸，-酸是多种结构类似的化合物的混合体。-酸在热、碱、光的作用下异构化变成异-酸，异-酸的苦味比-酸强，在啤酒与麦汁煮沸过程中-酸异构率为40%60%。 新鲜酒花约含11%的-酸，-酸的苦味不如-酸强，它难溶于水，防腐能力较-酸弱，但易氧化成苦味较大的软树脂。啤酒中的苦味物质，-酸约占15%。 食品生物化学食品生物化学 3糖苷类物质 存在于柑桔、桃、杏仁、李子、樱桃等水果中的苦味物质是黄酮类、鼠李糖、葡萄糖等构成的糖苷苦味物质，如新橙皮和柚苷这类物质可在酶作用下分解，

41、则苦味消失。但杏仁苷被酶水解时，产生极毒的氢氰酸，所以杏仁不能生食，必须煮沸漂洗之后，方可食用。 4胆汁 胆汁是由动物肝脏分泌并贮存于胆囊中的一种液体，味极苦，其主要成分是胆酸、鹅胆酸及脱氧胆酸。 七、其它味感及呈味物质七、其它味感及呈味物质 食品生物化学食品生物化学 1鲜味 鲜味是食物的一种复杂美味感，呈味成分有核苷酸、氨基酸、酰胺、三甲基胺、有机酸等物质。 食物 谷氨酸钠（MSG） 氨基酸 酰胺肽 5-肌苷酸（IMP） 5-鸟苷酸(GMP) 琥珀酸钠 畜肉 + + + - 鱼肉 + + + - 虾、蟹 + + + - 章鱼、乌贼 + + - - 蔬菜 - + - 海带 + + - - 酱油

42、 + + - - 贝类 + + - - + 表表9-2食物的主要鲜味成分食物的主要鲜味成分 食品生物化学食品生物化学 （1）鲜味氨基酸在天然的氨基酸中，L谷氨酸和L天门冬氨酸的钠盐及其酰胺都具有鲜味。谷氨酸一钠盐俗称味精，有强烈肉鲜味。L谷氨酸存在于植物蛋白质中，尤其是麦谷的谷蛋白、谷麦蛋白中含量最高。所以面筋在过去一直是制取谷氨酸的主要原料，现在基本用发酵法制造。味精与食盐共存时，鲜味显著增强，因此食盐是味精的助味剂。 味精的鲜味还与其在溶液中的离解度有关，当pH为谷氨酸等电点3.2时，呈味最低。在pH6以上分子全部离解鲜味最强。当pH7以上时，形成二钠盐，鲜味减弱。味精的水溶液经120C以

43、上的长时间加热，发生分子内失水生成羧基吡啶酮（又称焦性谷氨酸），不仅鲜味消失，而且此物质对人体有害，因此，应在烹调之后再放味精。食品生物化学食品生物化学 L天门冬氨酸的钠盐及其酰胺也具有鲜味。天门冬氨酸是竹笋等植物性鲜味食物的主要鲜味物质。 L谷氨酸的二肽，如谷氨酰天门冬氨酸二肽、谷氨酰谷氨酸二肽和谷氨酰丝氨酸二肽等都有类似谷氨酸的鲜味。 （2）鲜味核苷酸具有鲜味的核苷酸有5-次黄嘌呤核苷酸（5-IMP），5-鸟嘌呤核苷酸（5-GMP）和5-黄嘌呤核苷酸（5-XMP）。在供食用的动物肉中，鲜味核苷酸主要是由肌肉中的ATP降解产生的，植物体内含量较少，所以肉类味道鲜美。次黄嘌呤核苷酸是核酸中鲜味

44、较强的物质，与酸共热煮沸时，水解生成磷酸和黄嘌呤核苷酸，就不呈鲜味，与食盐、味精共存时鲜味增强。食品生物化学食品生物化学 次黄嘌呤核苷酸钠的鲜味是味精的40倍，鸟嘌呤核苷酸钠的鲜味是味精的160倍。核苷酸单独存在时鲜味并不太强，当在味精掺入少量核苷酸（如10）时，鲜味倍增，效能胜过单独使用任何一种。因此，核苷酸还是一种很好的助鲜剂，与味精以不同比例混合制成具有特殊风味的强力味精、特鲜味精。 2涩味 涩味是口腔粘膜受到化学物质作用，使粘膜蛋白质紧缩而形成的一种味感。涩味的主要成分是多酚类化合物，其次是铁盐、明矾、醛类物质，一些水果和蔬菜中由于存在草酸香豆素和奎宁酸等也会引起涩味。食品生物化学食品

45、生物化学 图图9-23 奎宁酸、伞酮结构奎宁酸、伞酮结构食品生物化学食品生物化学 3辣味 辣味是一种强烈刺激性味感，可分为两类： （1）热辣味或火辣味红辣椒和胡椒就属于此种辣味。红辣椒中的辣味成分主要是辣椒素及二氢辣椒素。 （2）辛辣味辛辣味是有冲鼻刺激感的辣味，即除作用于口腔粘膜外，还有一定的挥发性，刺激嗅觉器官。例如姜、葱、蒜、芥子等的辛辣味。 姜的辛辣成分是“黄酮”及“姜脑”。 蒜的辛辣成分是硫醚类化合物，主要成分是二烯丙基硫化物、丙基烯丙基二硫化物、二丙基二硫化物等，来源于蒜氨酸的分解。当蒜的组织细胞破坏以后，其中的蒜酶即将蒜氨酸分解产生具强烈刺激嗅味的油状物蒜素，蒜素还原生成二烯丙基

46、二硫化物。 食品生物化学食品生物化学图图9-24 姜的辛辣成分结构姜的辛辣成分结构食品生物化学食品生物化学 葱头的辛味成分与蒜相似，主要成分是二正丙基二硫化物及甲基正丙基二硫化物。葱、蒜类在煮熟后失去辛辣味而发生甜味是由于二硫化物被还原生成甜味很强的硫醇类。 4清凉味 清凉味的典型是薄荷醇。 图图9 9-25 25 薄荷醇结构薄荷醇结构食品生物化学食品生物化学 5碱味 碱味是羟离子的呈味属性，溶液中只要有0.01%即可感知。 6金属味 金属味的感知阈值在2030ppm离子浓度范围内。容器、工具、机器等与食物接触的金属部分与食物之间可能存在着离子交换型的关系。存放时间稍长的罐头食品常有金属味。金

47、属味的阈值因食物中某些成分的存在有所升降，食盐、糖、柠檬酸的存在能使铜的呈味阈值提高；鞣质则降低阈值使铜味显著。 食品生物化学食品生物化学 八、风味物在食品加工中的变化八、风味物在食品加工中的变化 风味物因加工条件的影响而发生变化，可能造成食品的风味变劣，也可以使食品的风味得到改善。如富含蔗糖的食物在加工中若遇较高的加热温度，会生成褐色的焦糖，使产品的甜度降低，产生不适的苦味；在烘烤食品中适当添加一些还原糖，则会因产生美拉德反应而使产品产生诱人的香气和色泽；动物在宰杀以后，尸体内的三磷酸腺苷会在酶的作用下降解为一磷酸腺苷，然后继续降解为肉香及鲜味物质肌苷酸，这种降解过程需要一定的时间，称为肉类

48、的“后熟”过程。但是肉类原料的储存期过长，最终可使三磷酸腺苷分解为苦味的肌苷和次黄嘌呤；葡萄酒生产过程中如与氧气接触，则会因氧化作用而使酒中出现苦味和涩味。食品生物化学食品生物化学第三节嗅感及嗅感物质 一、嗅感的概念一、嗅感的概念 嗅感是挥发性物质气流刺激鼻腔内嗅觉神经所发生的刺激感，令人喜爱的称为香气，令人生厌的称为臭气。嗅感比味感更复杂，更灵敏。 无机化合物中除SO2、NO2、NH3、H2S等气体有强烈的刺激性气味外，大部分均无气味。有机化合物具有气味者甚多，它们的气味与该化合物的化学结构有密切关系，含有羟基、羧基、酮基和醛基的挥发性物质以及氯仿等挥发性取代烃等都有嗅味。食品生物化学食品生

49、物化学 二、植物性食物的香气二、植物性食物的香气 1蔬菜类的香气 蔬菜香气成分主要是一些含硫化合物。这种物质在多数情况下按下列机制产生挥发性香气。 香味前体 挥发性香气物质 风味酶是酶复合体，不是单一酶，风味酶可用来再生和强化食品加工中损失的香气。从某种原料中提取的风味酶就可以产生该原料特有的香气。 2水果的香气 水果的香味以有机酸酯和萜类为主，其次是醛类、醇类、酮类和挥发酸，它们是植物代谢过程中产生的。 风味酶食品生物化学食品生物化学 一般水果的香气随果实成熟而增强。人工催熟的果实，因为果实采摘后离开母体，代谢能力下降等因素的影响，其香气成分含量显著减少，因此人工催熟的果实不及树上成熟的果实

50、香。 水果品种 主 体 成 分 其 它 苹 果 乙酸异戊酯、甲酸异戊酯 挥发性酸、乙醇、天竺葵醇、醇、挥发酸 香 蕉 乙酸戊酯、异戊酸异戊酯 己醇、己烯醛 香 瓜 二酸二乙酯 桃 醋酸乙酯、沉香醇酯内酯 挥发酸、乙醛、高级醛 杏 丁酸戊酯 葡 萄 邻-氨基苯甲酸甲酯 C2C12脂肪酸酯、挥发酸 表表9-3水果的香味物质水果的香味物质 食品生物化学食品生物化学 三、动物性食物的香气与臭气三、动物性食物的香气与臭气 1肉制品的香气 肉类加工中，能产生鲜美的香气，主要是肉中丙氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸等与一些羰基化合物反应生成乙醛、甲硫醇、硫化氢等，这些化合物在加热条件下可进一步反应生成1-甲硫基乙硫醇