第二節(jié) 香氣成分

一、香氣及其含量

食品的香氣是由其所含有的香氣物質(zhì)成分構(gòu)成的。—般來(lái)說，香氣成分是指在食品中能產(chǎn)生或能組合生成香氣，并且具有已經(jīng)確定的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的化合物。在絕大多數(shù)情況下，香氣成分在食品中的含量，是很小的。一個(gè)比較一致的看法是，香氣成分的總含量大多為1～l 000mg·kg^—1(水果多為10～100mg·kg^—1)。

二、嗅覺的生理基礎(chǔ)

    嗅覺是一種復(fù)雜的生理感覺表明，它直接依賴于人們鼻腔里的嗅覺器官。重要的嗅覺器官是嗅覺小胞中的嗅細(xì)胞，一般按極性順一定的方向排列，表面帶負(fù)電荷。當(dāng)香氣成分吸附在嗅細(xì)胞表面時(shí)，將使嗅細(xì)胞的表面電荷發(fā)生改變，產(chǎn)生微小的電流，從而刺激神經(jīng)末梢呈興奮狀態(tài)，并最終傳遞到大腦的嗅覺區(qū)域，使人們產(chǎn)生判斷結(jié)論。人們喜歡或樂意接受的嗅覺物質(zhì)，便被稱為香氣成分。但是，需要指出的是，在大多數(shù)食品中，總是包含有許多種香氣成分，因此，食品的香氣，往往是一種混合物的嗅覺結(jié)果。這種結(jié)果，有時(shí)會(huì)因接受者的不同，產(chǎn)生不同的接受者感覺。例如，臭豆腐所散發(fā)的氣味，有人認(rèn)為很香，但也有人認(rèn)為很臭。

三、嗅覺理論

    人們通過嗅覺，經(jīng)過大約0.2～0.3s的時(shí)間，即可以對(duì)食品的香氣加以實(shí)現(xiàn)，嗅覺的生理礎(chǔ)，給出了這樣的一個(gè)大致過程，但是，具體的內(nèi)容和細(xì)節(jié)仍是不甚了知，理論上的研究工作，目前也大多限于解釋聞香過程的第一階段，進(jìn)展不大。整個(gè)嗅覺理論，大體上可以歸納為兩種形式，即：

    ①微粒理論，包括香化學(xué)理論、吸附理論、象形的嗅覺理論等，該理論認(rèn)為，香氣成分粒子在嗅覺器官中，經(jīng)過短距離的物理作用或化學(xué)作用而產(chǎn)生嗅覺。

    ②電波理論，即振動(dòng)理論。該理論認(rèn)為香氣成分通過價(jià)電子振動(dòng)，從而將電磁波傳達(dá)到嗅覺器官而產(chǎn)生嗅覺。

四、香氣成分的閾值與香氣值

    衡量香氣成分的香氣強(qiáng)度，可以通過閾值和香氣值這兩個(gè)定量的數(shù)據(jù)進(jìn)行。香氣閾值是指在用空白試驗(yàn)作比較時(shí)，能用嗅覺辨別該成分的最低濃度值。香氣值則是香氣成分的濃度與閾值的比值，它指明了一種成分在食品香氣中所起的作用，因此也稱為發(fā)香值。即：

    當(dāng)香氣成分的濃度=閾值，即香氣值＝1時(shí)，為嗅覺器官的最低感覺值。也就是說香氣值<1時(shí)，嗅覺器官就會(huì)感覺不出這種香氣成分的存在。

五、香氣成分的形成途徑

    食品香氣成分的形成具有4個(gè)途徑，即生物合成，直接酶作用、間接酶作用和高溫分解。生物合成途徑是指香氣成分直接由動(dòng)植物生長(zhǎng)過程中合成，許多水果、香辛料香氣成分都是生物合成產(chǎn)生的。直接酶作用途徑，是指經(jīng)過酶的作用，底物轉(zhuǎn)變?yōu)橄銡獬煞�。蔥、蒜和卷心菜等香氣的形成就是屬于這種途徑。間接酶作用途徑，又稱為氧化作用途徑。它是指酶先作用生成氧化劑，而后氧化劑對(duì)香氣成分的前提物質(zhì)進(jìn)行氧化，最終生成香氣物質(zhì)。

    高溫分解途徑，是指經(jīng)過加熱或烘烤處理，使前提物質(zhì)變成為香味成分的過程。許多食品因此而產(chǎn)生誘人的香氣。

六、植物性食品的香氣成分

    植物性食品中所含有的香氣成分，種類十分豐富，往往是幾十種化合物的組合、構(gòu)成表像的令人喜愛的香氣。水果的香氣成分(表10—1)，大多具有分子量比較低的特點(diǎn)，因此，揮發(fā)性比較高。

表10—1  部分水果的香氣成分

    水果的香氣成分，隨成熟度的增加而增多，一般來(lái)講，人工催熟的水果，其香氣成分的種類及含量要比自然成熟的為少，因此，可能有食用感覺上的差別。蔬菜的香氣成分(表11—2)，一般情況下，其種類及含量都不如水果，但是，蔬菜的香氣大多很特別。這主要是由于蔬菜的香氣成分中含硫化合物多的緣故。蔬菜中的含硫化合物，大多具有香辣氣味。在大多數(shù)情況下，蔬菜香氣的形成是由直接酶作用的結(jié)果。

表10—2  部分蔬菜的香氣成分

七、動(dòng)物性食品的香氣成分

l、魚味

    魚，無(wú)論是鮮活的還是不鮮活的，都有一股很特殊的氣味，概稱為腥味。這種魚腥味，主要是由三甲胺造成的。三甲胺本身具有腥臭味，在新鮮魚中，含量比較少，但隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)，含量將逐漸地增多。魚類發(fā)臭的原因，除三甲胺的增加外，尚有賴氨酸成分的分解變化產(chǎn)物的影響。分解變化小所產(chǎn)生的哌啶具有臭味，δ—氨基戊醛具有河魚臭味，δ—氨基戊酸具有血腥臭味。其中δ—氨基戊醛是河魚發(fā)臭的主要原因。

  魚氣味成分尚包括由魚油氧化分解產(chǎn)生的甲酸、丙烯酸、丙酸、巴豆酸、酪酸、戊酸等，以及魚體表粘液中蛋白質(zhì)、卵磷脂經(jīng)細(xì)菌作用產(chǎn)生的氨、甲胺、硫化氫、甲硫醇、吲哚、糞臭素、四氫吡咯等。

    2、肉香味

    生肉具有比較淡的腥香味，并且與原動(dòng)物具有明顯的聯(lián)系。這種腥香味，有時(shí)令人生厭，已經(jīng)做過的拆分研究表明，生肉氣味主要來(lái)自于氨基酸和低分子肽以及特種氣味物質(zhì)。在肉食進(jìn)行熱加工時(shí)，所產(chǎn)生的香氣則特別誘人食欲。熱加工所產(chǎn)生的肉香味，具成分將變得十分豐富。

    肉香味成分，具有典型的組合效應(yīng)。它們單獨(dú)存在時(shí)，很少使人能聯(lián)想到某種肉食。這一點(diǎn)與植物香氣成分有比較大的差別。肉香成分的前提物質(zhì)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、脂質(zhì)等物質(zhì)。這些物質(zhì)在肉食熱加工過程中，形成肉香成分，其中包括了脂質(zhì)等物質(zhì)的分解或氧化，生成醛、酮、酯等物質(zhì)的反應(yīng)。

    3、乳與乳制品的香氣

    鮮牛乳具有鮮美可口的香味。其香味成分主要由低級(jí)醛、酮、硫化物和脂肪酸組成。對(duì)加熱牛奶產(chǎn)生的香味成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有甲酸、乙酸、丙酸、丙酮酸、乳酸、糠醛、羥甲基糠醛、麥芽酚、甲基乙二醛、糠醇、硫化氫、甲硫醚、等化合物。對(duì)牛乳香氣的分析，有人認(rèn)為甲硫醚是其主體香成分。

    牛乳長(zhǎng)期貯存，會(huì)出現(xiàn)舊膠皮味。這種氣味主要來(lái)自于鄰—氨基苯乙酮。受日光照射后的牛乳，會(huì)產(chǎn)生日光味。這是由于牛乳中的蛋氨酸受日光、核黃素因素的影響，發(fā)生分解而形成的β－甲巰基丙醛所造成的。發(fā)酵乳制品的香氣，其主體成分被認(rèn)為是丁二酮、3—羥基丁酮。，它們是在微生物產(chǎn)物α—乙酰乳酸的基礎(chǔ)上分解而來(lái)的。乳制品長(zhǎng)期放置于空氣中，會(huì)產(chǎn)生氧化臭味。這是由于乳脂中不飽和脂肪酸的自動(dòng)氧化造成的。

八、加熱過程中食品產(chǎn)生的香氣

    由于加熱，使得許多食品具有了美好的香氣。除了前面敘述中涉及到的有關(guān)內(nèi)容外，下面將著介紹有關(guān)烘烤、焙燒食品過程中產(chǎn)生的香氣。

    1、氨基酸＋碳水化合物，加熱

    氨基酸+碳水化合物，是羧氨反應(yīng)中最典型的產(chǎn)生香氣物質(zhì)的反應(yīng)類型，反應(yīng)的最終結(jié)果，與溫度有很大的關(guān)系。各種氨基酸和葡萄糖共熱的結(jié)果，見表l0—3。其中，亮氨酸、纈氨酸、賴氨酸、脯氨酸可以產(chǎn)生很好的香氣。

表10—3  氨基酸+葡萄糖熱反應(yīng)的香氣

2、面包加熱產(chǎn)生的香氣

    面包的香氣來(lái)自于兩個(gè)方面，一是面團(tuán)發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的醇、酯類化合物，另外就是烘烤時(shí)氨基酸與碳水化合物反應(yīng)的產(chǎn)物(據(jù)認(rèn)為，有70多種)。在面包烘烤之前，加入能在羰氨反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生很好香味的亮氨酸、賴氨酸等氨基酸，可以使面包香氣更強(qiáng)。

    3、花生加熱產(chǎn)生的香氣

    除羰氨反應(yīng)產(chǎn)生的香氣成分外，發(fā)現(xiàn)有5種吡嗪化合物和N－甲基毗咯對(duì)于主體香構(gòu)成是必不可少的成分。

九、發(fā)酵食品的香氣

    食品發(fā)酵，實(shí)際上是一種微生物作用過程。食品原料中的蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪等物質(zhì)，通過各種微生物的代謝作用，轉(zhuǎn)變?yōu)榇�、醛、酮、酸、酯類物質(zhì)。這些轉(zhuǎn)變物以及新生成物之間相互作用的結(jié)果，將使發(fā)酵食品具有很特色的香氣效果。

    l、灑類香氣成分

    各種酒類，都以含乙醇成分為其標(biāo)志。除水和乙醇外，灑類所含的其他成分還很多，有的可高達(dá)130種以上。但這些微量成分的含量大多在1％以下。白酒的香氣成分主要有醇、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、丁酸乙酯足許多白酒的主體香成分。人工配制的各種汽酒、色酒等，一般其香氣要弱些和差些。它們往往是從其他的需求方而給予人們滿足。

    2、醬、醬油和醋的香氣

    醬、醬油和醋，是許多東方國(guó)家人民的傳統(tǒng)調(diào)味料。目前，大多使用配制品。具主要香氣成分有醇、醛、酮、酸、酯、酚以及含硫化合物。據(jù)認(rèn)為，甲基硫是構(gòu)成醬油特征香氣的主要成分，乙酸則是醋的主體香成分。

十、嗜好品的香氣

    l、香煙

    香煙是典型的邊加熱邊享受羰氨反應(yīng)產(chǎn)物的食品接受方式。香煙的香氣成分，除了在燃燒過程中產(chǎn)生的羰氨反應(yīng)產(chǎn)物外，還有多芳香烴類物質(zhì)，這也就是所謂的焦油物質(zhì)，焦油物質(zhì)可能是香煙的主體香成分，它們大都有特殊的刺激性氣味。

    2、茶葉

    茶葉具有特別的清香氣。分析表明，成品茶葉的香氣成分多達(dá)300多種，是其原鮮葉香氣成分的十至幾十倍。因此，茶葉的香氣成分大多形成于其后的鮮葉加工過程中。主要的成分有：醇、醛、酸、酯、酚以及部分高沸點(diǎn)的芳香物質(zhì)。

    3、咖啡

    咖啡的香氣主要由焙烤產(chǎn)生。其中，以愈瘡木酚、N—甲基吡咯為主，咖啡的香氣具有濃厚感。

十一、香氣的保護(hù)與增強(qiáng)

    (—)香氣的保護(hù)

    食品的香氣，主要應(yīng)表現(xiàn)在人們食用時(shí)，因此，必須對(duì)食用前食品香氣的損失，給予各種減緩或阻止。這種保護(hù)的具體著眼點(diǎn)，往往從以下兩個(gè)方面進(jìn)行。

    l、香氣成分的易揮發(fā)性

    正是由于香氣成分的易揮發(fā)性這一性質(zhì)，才能構(gòu)成有效的香氣氛或感覺。但是，香氣成分的含量是有限的，因此，必須盡量減少食用前的這種揮發(fā)損失。一切的手段還必須考慮到揮發(fā)的可逆性，即食用前少揮發(fā)或不揮發(fā)，而食用時(shí)又恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)。物理的吸附作用和形成包含化合物的做法，可以在一定程度上滿足這種要求。   

    香氣成分的吸附，主要與食品的具體成分有關(guān)。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較強(qiáng)的成分。其原因是大多數(shù)香味成分具有親脂性。形成包含化合物的保護(hù)法，是目前研究得比較多的一個(gè)課題。它是用纖維素、淀粉、糊粘、果膠等物質(zhì)對(duì)需要保護(hù)的對(duì)象表面形成具有半滲透性的薄膜，而這種膜可以阻止大部分的香氣成分的通過。在食用時(shí)，這種膜被水浸潤(rùn)破壞，從而釋放出香氣成分。

    2、香氣成分的化學(xué)不穩(wěn)定性   

    有一些香氣成分容易受內(nèi)部、外部條件的影響，發(fā)生氧化、聚合等化學(xué)反應(yīng)，從而失去原來(lái)的香氣特性。

    (二)香氣的增加

    食品的香氣，可以通過添加一定的化學(xué)物質(zhì)來(lái)加以改善和增強(qiáng)，這種添加物也因此被稱為香氣增強(qiáng)劑。食品香氣的增強(qiáng)，大多通過這樣的途徑加以實(shí)現(xiàn)。香氣增強(qiáng)劑，除目前廣泛使用的味精(l—谷氨酸鈉)外，尚有5’—磷酸肌苷、5’—磷酸鳥苷、麥芽酚和乙基麥芽酚。

    現(xiàn)在的研究表明，添加香氣增強(qiáng)劑，不僅可以增強(qiáng)食品的香氣，而且還能改善或掩蓋一些不愉快的氣味，提高和增強(qiáng)食品的風(fēng)味。由于味精、5’—磷酸肌背、5’—磷酸鳥苷更主要的作用是作鮮味成分，將在后面專門加以敘述，所以，這里將只介紹麥芽酚和乙基麥芽酚。   

    l、麥芽酚

    麥芽酚為白色或微黃色針狀結(jié)晶或粉末，熔點(diǎn)為160一163℃，易溶于熱水及氯仿，不溶于乙醚、苯、石油醚麥芽酚具有焦糖香味。在酸性條件下，其增香和調(diào)香效果較好。堿性條件下，由于成鹽，香氣逐漸變?nèi)�。麥芽酚可用于各種食品，如巧克力、果酒、餅干、汽水等，一般用量為200mg·㎏^—1s。由于麥芽酚還可以增甜，所以，添加麥芽酚的食品，可以減少糖的用量。一般來(lái)說，l份麥芽酚可代替4份香豆素使用。

    2、乙基麥芽酚   

    乙基麥芽酚為白色或微黃色針狀結(jié)晶，熔點(diǎn)為89—92℃，易溶于熱水。乙基麥芽酚具有糖香味。用于食品，其增香性能為麥芽酚的6倍。世界衛(wèi)生組織等規(guī)定，乙基麥芽酚作為添加劑的ADI為0.2mg·㎏^—1。一般在食品中的用量為0.4～100mg·㎏^－1。