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1、第三章 食品的色香味,第一节 食品中的天然色素（4学时）教学目的：1.了解食品风味的概念;2.了解食品中天然色素的分类；3.掌握血红素、叶绿素的结构特点和性质特征（果蔬加工中保绿的理论依据；4.理解多烯色素的结构特点和性质特点；了解其使用特征；5.了解酚类色素的分类、存在和化学结构特征；6.理解花青素、花黄素的结构特点、性质特点及其与食品加工的关系；7.了解鞣质的组成特点和性质特点；8.了解红曲色素、姜黄色素、甜菜色素等醌酮色素的应用特点。,教学重点：吡咯色素（血红素、叶绿素）的结构特点和性质特征；多烯色素、酚类色素的结构特点和性质特征。教学难点：色素的结构与性质的关系。教学方法：理论联系实际
2、、启发引导。结构和性质突出特点。作业布置：教材习题四（1-2）教学过程：180分钟,食品的风味: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，从而引起人们对它的总体特征的综合印象。,风味鉴别常采用感官分析法，它是以人的感觉器官直接鉴定食品的新鲜度、成熟度、加工精度、品种特性及其产生的变化情况等的方法，它方便、快捷又节省费用，是评价食品品质的常用方法之一。,第一节 食品中的天然色素,定义：食品中能呈现颜色的物质称为色素，主要的食品色素都是有机化合物。分类：天然色素和人工合成色素。食品原料中天然存在的，或经加工而改变的食品色素称为食品中的天然色素。,天然色素的分类：按来源不同：动物
3、色素（如血红素、类胡萝卜素）、植物色素（如叶绿素、胡萝卜素、花青素等）、微生物色素（如红曲霉的红曲素）等。植物色素最为缤纷多彩，是构成食品色泽的主体；按溶解性不同：脂溶性色素（叶绿素、类胡萝卜素等）和水溶性色素（花青素）；按化学结构：吡咯色素、多烯色素、酚类色素和醌酮类色素。,一、吡咯色素,结构基础：天然吡咯色素：,4个吡咯环的-碳原子通过次甲基相连而成的卟吩环。,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，不同之处在于卟吩环上的侧链基团和卟吩环中结合的金属离子不同。,（一）血红素1血红素的结构结构特点为：（1）铁为+2价；（2）有一个由4个吡咯环连接而成的卟吩环；（3）存在
4、共轭体系，使该物质呈现颜色；（4）有酸性。（平面上与球蛋白结合，平面上下与O2或H2O相结合。）,血红蛋白（Hb）是由4分子亚铁血红素和1分子由4条肽链组成的球蛋白结合而成。相对分子质量为6 800，而肌红蛋白（Mb）则为1分子亚铁血红素和1分子肽链组成的球蛋白所组成，相对分子质量为1 700，恰为血红蛋白（Hb）的四分之一。,血红蛋白（Hb）与肌红蛋白（Mb）是构成动物肌肉红色的主要色素，牲畜在屠宰放血，血红蛋白排放干净之后，酮体肌肉中90%以上是肌红蛋白（Mb）。肌肉中的肌红蛋白（Mb）随年龄不同而不同，如牛犊的肌红蛋白较少，肌肉色浅，而成年牛肉中的肌红蛋白（Mb）较多，肌肉色深。虾、蟹及
5、昆虫体内的血色素是含铜的血蓝蛋白。,2血红素的性质（1）与O2结合成氧合血红蛋白（HbO2）而呈现鲜红色。因HbO2并非化合物，分子中的铁未被氧化，仍为亚铁离子，在O2分压低的环境下，又能分解成Hb和O2。同样，Mb当肌肉切开后，Mb也能与O2结合而成鲜红色。,（2）Fe2+的变化 MbO2氧化而形成棕褐色的高铁肌红蛋白。同样MbO2在有氧加热时，球蛋白变性，血红素中Fe2+氧化为Fe3+而生成棕褐色的高铁肌红蛋白（MMb），即为熟肉的颜色。,（3）与亚硝基NO的作用 Hb和Mb能与亚硝基NO作用，形成稳定艳丽的桃红色亚硝酰肌红蛋白（NOMb）和亚硝酰血红蛋白（NOHb），加热颜色也不变。基于
6、此原理，在火腿、香肠等肉类腌制加工中，往往使用硝酸盐或亚硝酸盐等作为发色剂。目前的研究显示硝酸盐或亚硝酸盐对脑组织有损伤，且有致癌作用。,（二）叶绿素,1叶绿素的结构特征 存在于植物体内，与蛋白质结合成叶绿体。主要有叶绿素a和叶绿素b两种。在高等植物中，叶绿素a与叶绿素b按31的比例共存。与血红素相似。（1）环中结合着Mg2+，而不是Fe2+。（2）除4个吡咯环之外，还形成了1个副环（V）。（3）侧链基团不同，叶绿素分子中存在酯基。,2性质物性：叶绿素a：蓝黑色的粉末，熔点为117120，溶于乙醇溶液而呈蓝绿色，并有深红色荧光。叶绿素b：深绿色粉末，熔点为120130，其醇溶液呈绿色或黄绿色，
7、并有荧光。二者不溶于水而溶于乙醇、乙醚、丙酮等脂肪溶剂中，不耐热和光。,化性：（1）Mg2+的变化酸性条件下：被氢离子取代，形成脱镁叶绿素造成色泽转化为黄褐色。稀的硫酸铜溶液处理时：被铜离子取代生成铜叶绿素，铜叶绿素的绿色比叶绿素更鲜艳、更稳定。,（2）酯的性质碱性条件下水解成叶绿酸盐和醇，叶绿酸盐的绿色较叶绿素稳定。（保绿原理和应用）,3.叶绿素在食品加工和贮藏中的变化（1）酸和热引起的变化 酸的作用，生成脱镁叶绿素，颜色由绿色向褐色转变。如蔬菜在收获后，植株体内有机酸的存在，可生成脱镁叶绿素，变黄甚至变褐，腌制蔬菜时则由乳酸而致。,（2）酶和光 许多酶能促进叶绿素的破坏，如脂酶、蛋白酶；叶
8、绿素酶直接以叶绿素为底物。,蔬菜的加工处理（热烫和杀菌）是导致叶绿素损失的主要原因，其变化主要是热和酸造成了叶绿素向焦脱镁叶绿素的转化，造成颜色的变化。这是由于：（a）加热下组织的破坏，细胞内的成分（包括有机酸）不再区域化，因而加强了与叶绿素的接触。（b）加热时，生成新的有机酸如草酸，苹果酸，乙酸，琥珀酸，柠檬酸，脂肪会水解成脂肪酸，蛋白质分解成H2S或脱羧产生CO2等，降低了pH，使其酸性化。为了护色，常将石灰水或氢氧化镁加入热烫液中，以提高pH，并有一定的保脆作用。,绿色植物在储藏加工过程中经常发生光解。即在光和氧气的作用下破坏卟吩环，产生一系列小分子。对此在储藏绿色植物性食品时，应避光、
9、除氧，以防止光氧化褪色。,二、多烯色素（类胡萝卜素）,广泛存在于生物界中。类胡萝卜素按其结构与溶解性质分为两大类：胡萝卜素类和叶黄素类。,1结构特点（1）胡萝卜素类 存在大量共轭双键（形成发色基团，产生颜色）。大多数天然胡萝卜素类都可看作是番茄红素的衍生物。番茄红素的一端或两端环构化，便形成了它的同分异构体-胡萝卜素、-胡萝卜素、-胡萝卜素。,1分子-胡萝卜素在动物体内能转化为2分子维生素A，因此是有效的维生素A原，而一分子的-胡萝卜素、-胡萝卜素只能形成一分子维生素A，而番茄红素不能转化成维生素A，没有营养作用。,（2）叶黄素类 叶黄素类是共轭多烯烃的含氧衍生物，主要有叶黄素，隐黄素，辣椒红
10、素，番茄黄素等。,2多烯色素的性质与影响物理性质：脂溶性，几乎不溶于水而溶于乙醚，其中胡萝卜素类微溶于甲醇、乙醇，而叶黄素类则易溶于甲醇和乙醇，利用此性质特点可将两者分开。,化学性质：（1）较稳定，耐酸耐碱，较耐热。在锌、铜、锡、铝、铁等金属存在下也不易破坏，因此在食品加工中不易损失。（2）双键特征，使其易发生氧化。在强氧化剂作用下，多烯色素被破坏而褪色。（3）在热、酸和光的作用下，易发生顺反异构变化引起颜色在黄色和红色范围内轻微变动，如：加热胡萝卜使金黄色变成黄色，加热番茄会使红色变成橘黄。,多烯色素的破坏主要原因是光敏氧化作用，即双键经氧化后饱和，形成环状氧化物，进一步氧化发生断裂，形成有
11、部分双键的含氧化合物。其中之一有紫罗兰酮（具有紫罗兰花气味），其结构式的环状部分即紫罗酮环，由此得名。过度氧化后，多烯色素则可完全失去颜色。,有些酶可以加速多烯色素的氧化降解，食品加工中热烫等适当的钝化酶处理可以保护类胡萝卜素。多烯色素在食品加工中，通常不会严重降解。如土豆碱液去皮仅引起类胡萝卜素的轻微降解和异构化。胡萝卜果脯熬制时红黄色很稳定，低温和冷冻下类胡萝卜素也很少变化。油炸、烤制和过度加热会引起多烯色素的高温热解，干制品在光照下贮藏会发生褪色，是因为光促进了氧化。,多烯色素作为一种天然色素广泛地应用于油脂食品，如人造奶油、鲜奶和其他食用油脂的着色（脂溶性）。近年来，采用了一些新技术，
12、使多烯色素能吸咐在明胶或可溶性糖类化合物载体如环状糊精上，经喷雾干燥后形成微胶相分散体，使其能均匀分散于水，能形成透明的液体，可直接用于饮料、乳品、糖果、面条等食品的着色。,三、酚类色素,酚类色素是植物中水溶性色素的主要成分。分类：花青素、花黄素和鞣质三大类。其中鞣质既又可视为呈味物质，又可列入呈色物质。存在：和叶绿素、多烯色素不同，存在于细胞液泡中。分布于植物的花、茎、叶、果实中而呈现美丽的色彩。化学结构特征：它们都具有相同的基本结构（花色基元）母核，即2苯基苯并吡喃阳离子，同时在苯环上都具有两个或两个以上的羟基，因此可看作是多元酚的衍生物，故名多酚色素。,（一）花青素,1.结构 在花色基元
13、的3、5、7碳位上有取代羟基。在B环上各碳位上取代基不同（羟基或甲氧基）而形成了各种不同的花青素。自然状态下常以糖苷形式存在。与一个或几个单糖，大多在3-和5-碳位上成苷。成苷的糖常见的有五种：葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖，植物中花青苷的含量也不等，有的仅1种（如黑莓），有的达十几种，如某种葡萄中所含花青苷竟达21种。常见的矢车菊花青苷、天竺葵花青苷、飞燕草花青苷都是相应的花青素的3，5二葡萄糖苷。,2性质 水溶性色素，在果蔬加工时会大量流失。（1）酸性与呈色：花青素分子中吡喃环上的氧为4价，呈碱性，同时因为有酚羟基，又具有酸性，故使花青素在不同的pH下有不同的结构，从而呈现不同的颜
14、色。果蔬在成熟前后分别出现不同的颜色，这是因为pH变化的缘故，这也是同一种花青素在不同的花果中呈现不同颜色的原因之一。,（2）光敏、热敏：在光照下或受热下会发生聚合反应，生成高分子聚合物而呈褐色。（茄子）,（3）易受氧化剂和还原剂的作用而变色。二氧化硫能与花青素发生加成反应，使之褪色，若将二氧化硫加热除去，原有的颜色可以部分恢复。因此在加工含有花青素的食品时一定要进行护色处理。,（4）与金属离子钙、镁、铁、铝反应生成盐类而呈现灰紫色、紫红色等深色，不再受pH的影响，因而果蔬加工时宜用不锈钢器皿。,（5）霉菌和植物组织中有分解花青素的酶，使花青素褪色。在许多水果蔬菜中，广泛存在一种无色或接近无色
15、的酚类物质，称为无色花青素，它的结构不同于花青素，但可以转变为有色的花青素。这是罐藏水果果肉变红、变褐的原因,（二）花黄素存在：植物组织细胞中，水溶性色素物质。浅黄或无色，偶呈鲜橙黄色，普遍存在于果蔬中。特点：呈色能力不强，但在加工过程中会因pH和金属离子的存在而产生不良颜色，影响产品的色泽。,1结构特点 母核是2苯基苯并吡喃酮。分子中含有1个酮式羰基，它们的羟基衍生物多为黄色，故又称为黄酮。最重要的是黄酮、黄酮醇、二氢黄酮（黄烷酮）、查耳酮等，两个苯环上的氢原子可以被羟基、甲氧基、甲基等取代，衍生出各种黄酮色素，这些黄酮色素又能与糖成苷。,常见的、重要的花黄素有：旃那素、槲皮素、橙皮素、柚皮
16、素、杨梅素、柠檬素、红花素、圣草素等。这些物质中，槲皮素、旃那素、杨梅素是分布最广泛和最丰富的黄酮醇，在茶叶中这三种黄酮醇及其苷占可溶性固形物中的大部分。槲皮素、橙皮素、柠檬素、圣草素在生理上具有保持毛细血管壁完整和正常通透性的作用，是维生素P的组成成分。,2性质及在食品中的重要性 作为色素物质，花黄素对食品感观性质的作用远不如其潜在的影响大。黄酮类的颜色大多呈浅黄色至无色，分子中羟基多者颜色深。（1）遇碱时会变明显的黄色，如含黄酮类的果蔬（洋葱、荸荠、马铃薯等）在碱性水中预煮时往往会发生变黄而影响产品质量，在生产时加入少量酒石酸氢钾或柠檬酸调节pH，避免黄酮色素的变化。,（2）遇铁离子可变成
17、蓝绿色，这是酚羟基的呈色反应，在相关的食品加工中应引起注意。,（三）鞣质（单宁）,是植物中存在的复杂混合物，具有涩味，能与金属反应。结构：含多个酚羟基。植物鞣质在某些植物如石榴、咖啡、茶叶、柿子等中含量较多，是涩味的主要来源。主要单体：儿茶酚、焦性没食子酸、根皮酚、原儿茶酸、没食子酸等。,分类：植物鞣质可分为水解型和缩合型两类，水解型由单体通过酯键形成，在温和的条件下用稀酸、酶或沸水可水解为鞣质单体物质。缩合型鞣质是由单体分子之间用CC键相连而成，在温和的条件下处理，不易分解为单体分子而是进一步聚合成高分子物质。,性质：（1）都具有潮解性，在空气中氧化成暗黑色的氧化物，碱可强化这一氧化作用；（
18、2）鞣质与金属离子反应可生成不溶性的盐类，与铁离子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。（3）果汁中的鞣质能与果胶作用生成沉淀。鞣质作为呈色物质，主要是在植物组织受损及加工过程中起作用，影响制品的色泽,四、醌酮类色素,用于食品着色的天然醌酮类色素主要是红曲色素、姜黄色素、甜菜色素等。（一）红曲色素 是由红曲霉菌所分泌的色素，我国民间将其作为食品着色剂有着悠久的历史。红曲色素有6种不同成分，其中黄色、橙色和紫色各两种。,特点：1对pH稳定，不像其它天然色素那样易随pH的变化而发生显著变化；2耐热、耐光性强；3抗氧化剂、还原剂的能力强；4不受金属离子的影响；5对蛋白质的着色性很好。
19、因此常用于红香肠、红腐乳、酱肉、粉蒸肉以及酱类、糕点、果汁的着色。,（二）姜黄色素 从植物姜黄根茎中提取的黄色色素，是二酮类化合物。姜黄色素为橙黄色粉末，在中性和酸性水溶液中呈黄色，碱性溶液中呈褐红色，对蛋白质着色力较强，常用于咖喱粉、黄色萝卜条的增香着色，它具有类似胡椒的香味。耐光耐热性差，易与铁离子结合而变色。,（三）甜菜色素 存在于食用红甜菜（俗称紫菜头）中的天然食用色素，也存在于一些花和果实中，它包括甜菜红素与甜菜黄素，都是吡啶的衍生物，与糖成苷而存在于植物中。甜菜色素易溶于水，pH 47范围内不变色，耐热性不高，也不耐氧化，光照会加速氧化，抗坏血酸会减慢其氧化。甜菜色素的稳定性随水分
20、活度的降低而增强，因此可作为低水分食品的着色剂。,（四）其它天然色素 胭脂虫色素及紫胶虫色素是两种性质与结构相似的蒽醌系色素，用于食品着色由来已久。胭脂虫色素是寄生在胭脂仙人掌上的雌性昆虫体内一种蒽醌色素（又称胭脂红酸）。耐热、耐光、耐微生物性好。,紫胶虫也是一种树木寄生昆虫，其分泌物即紫胶，又称紫草茸，是一种中药。紫虫胶色素主要成分为紫胶红酸，系蒽酮衍生物。已知有5种成分，即紫胶虫红酸A、B、C、D、E，结构如下：胭脂红酸和紫胶红酸的性质相似，酸性时呈橙黄色，中性时为红色，碱性为紫色，在强碱溶液中褪色。常用于果汁、果子露、汽水、配制酒及糖果的着色。,第二节 食品的褐变现象,第二节 食品的褐变
21、现象（2学时）教学目的：1.了解食品褐变的类型；2.理解酶促褐变的条件，了解其机理，掌握酶促褐变的控制方法；3.理解美拉德反应的含义及其对食品的影响，了解其机理，理解影响美拉德反应的因素；4.理解焦糖化作用的概念、焦糖化作用的过程特征、产物特征；5.了解抗坏血酸氧化褐变的机理、影响因素、对食品的影响。,教学重点：酶促褐变产生的条件和控制方法；美拉德反应教学难点：反应机理教学方法：结合实际应用进行教学。作业布置：教材习题四（3-4）教学过程：90分钟,有利的褐变：如酱油、咖啡、红茶、啤酒的生产和面包、糕点的烘烤；不利的褐变：水果蔬菜加工过程的褐变不仅影响风味，而且降低营养价值。褐变按其发生的机理
22、分为酶促褐变（生化褐变）和非酶促褐变（非生化褐变）两大类。,一、酶促褐变 酶促褐变多发生在水果蔬菜等新鲜植物性食物中，是酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的结果。植物组织中含有酚类物质，在完整的细胞中作为呼吸传递物质，在正常的情况下，氧化还原反应之间（酚和醌的互变）保持着动态平衡，当组织破坏后氧就大量侵入，打破了氧化还原反应的平衡，于是发生了氧化产物醌的积累和进一步聚合及氧化，形成黑色。,（一）酶促褐变的机理所需条件：酚酶、底物、氧。酚酶：是以氧为受氢体的末端氧化酶，是两种酶的复合体，其一是甲酚酶（又称酚羟化酶），作用于一元酚，另一是儿茶酚酶（又称为多元酚氧化酶），作用于二元酚。也有人认为酚酶是
23、既能作用一元酚、又能作用于二元酚的一种特异性不强的酶。酚酶属氧化还原酶类中的氧化酶类，能直接催化氧化底物酚类，它最适pH为7，较耐热，在100 可钝化。,（例）底物：适当结构的酚类物质，如酪氨酸（马铃薯等）、儿茶酚、3、4二羟基苯乙胺（香蕉），而在桃、苹果中褐变的关键物质是绿原酸。酚酶作用的底物主要有一元酚型、邻二酚型化合物，如前述的花青素、黄酮类、鞣质等，酚酶对邻位二酚的作用快于一元酚，对位二酚也可发生作用，但间位二酚不能作为底物，邻位二酚的取代衍生物也不能作为底物，如愈创木酚，阿魏酸。,机理：在酚酶作用下，底物氧化成醌的结构，醌形成后，进一步形成羟醌（这是个自动反应，无需酶参与），羟醌再进
24、行聚合，依聚合程度大小由红变褐，最后形成黑褐色物质。,（二）酶促褐变的控制 食品发生酶促褐变需要有3个条件，酚酶、氧、适当的酚类物质，在某些瓜果中如柠檬、橘子、香瓜、西瓜等由于不含有酚酶，不能发生酶促褐变。在控制酶促褐变的实践中，除去底物的可能性极小，现实的方法主要从控制酶和氧两方面入手，主要措施有：钝化酶的活性；改变酶作用的条件；隔绝氧气；使用抑制剂等。,常用的控制酶促褐变方法有：（1）加热处理 使酚酶及其它的酶失活，加热处理时间必须严格控制，要求在最短时间内，既能达到钝化酶的要求，又不影响食品原有的风味。如蔬菜在冷冻保藏或在脱水干制之前需要在沸水或蒸汽中进行短时间的热烫处理，以破坏其中的酶
25、，然后用冷水或冷风迅速将果蔬冷却，停止热处理作用，以保持果蔬的脆嫩。,（2）调节pH 多数酚酶最适宜的pH范围是67之间，在pH为3以下时已无明显活性。常用的酸有柠檬酸（又可与酚酶辅基的铜离子络合而抑制其活性，与抗坏血酸联用）、苹果酸（在苹果汁中对酚酶的抑制作用比柠檬酸强得多）、抗坏血酸（同时还具有还原作用，能将醌还原成酚从而阻止醌的聚合）。,（3）用二氧化硫及亚硫酸盐处理 二氧化硫、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、连二亚硫酸钠（低亚硫酸钠）都是广泛使用的酚酶抑制剂。在蘑菇、马铃薯、桃、苹果加工中常用二氧化硫及亚硫酸盐溶液作为护色剂。,用二氧化硫和亚硫酸盐处理（弱酸性（pH=6）条件下）不仅
26、能抑制褐变，还有一定的防腐作用，并可避免维生素C的氧化，但其特点是对色素（花青素）有漂白作用，腐蚀铁罐内壁，破坏维生素B1，有不愉快的味感和嗅感，浓度高时有碍健康。食品卫生标准规定其残留量不得超过0.05 g/kg（以二氧化硫计）。,（4）驱氧法 将切开的水果蔬菜浸泡在水中，隔绝氧以防止酶促褐变，更有效的方法是在水中加入抗坏血酸，使抗坏血酸在自动氧化过程中消耗果蔬切开组织表面的氧，使表面生成一层氧化态抗坏血酸隔离层，对组织中含氧较多的水果如苹果、梨，组织中的氧也会引起缓慢褐变，需要用真空渗入法把糖水或盐水强行渗入组织内部，驱出细胞间隙中的氧。一般在一定的真空下保持一段时间后突然破坏真空即可达到
27、目的。,（5）加酚酶底物的类似物 最近报道，加入酚酶底物的类似物，如肉桂酸，阿魏酸，对位香豆酸等能有效抑制苹果汁的酶促褐变，而且这3种有机酸是果蔬中天然存在的芳香有机酸。,二、非酶褐变,与酶无关的褐变作用，称为非酶褐变。这类褐变常伴随着热加工和长时间贮藏而发生，如奶粉、蛋粉、脱水蔬菜及水果、肉干、鱼、糖浆等食品中屡见不鲜。按机理分类：美拉德反应、焦糖化作用和抗坏血酸褐变。,(一)美拉德反应起源：法国化学家美拉德在1912年发现，当甘氨酸和葡萄糖的混和液在一起加热时，会形成褐色的色素（又称为类黑色素）。定义：将这类羰基化合物与氨基化合物之间的反应称为美拉德反应（又称羰氨反应）。,食品中：氨基-来
28、源于游离氨基酸、多肽、蛋白质、胺类）羰基-来源于醛、酮、糖或油脂氧化酸败所产生的醛、酮）。因此美拉德反应是食品在加热或长期贮藏后发生褐变的主要原因。机理：复杂的反应。首先由还原糖与氨基化合物缩合（这一反应称为羰氨反应），然后通过一系列的缩合与聚合形成含氮的复杂的多分子色素，称为黑色素。,影响美拉德反应的因素有：1反应物结构 羰基化合物：戊糖己糖双糖；醛酮；氨基化合物：碱性氨基酸的易，氨基在-位或在末端比在-位的易。胺类氨基酸肽蛋白质2温度 温度每差10，褐变速率可相差35倍，一般在30 以上褐变较快。因此易褐变的食品应置于低温下贮藏。3水分 褐变需要在有水存在的条件下进行，其速率与基质浓度成正
29、比，水分在10%15%时最易发生。水分越低，褐变缓慢，如奶粉、冰淇淋的水分需控制在3%以下。干制品的水分低于1%以下时，褐变缓慢至难以觉察，而液体状食品，虽水分较高，由于基质浓度低，褐变也较缓慢。,4酸度 当pH3时，褐变速率随pH增加而加快，酸度较高的食品，褐变不易发生。如在加工蛋粉时，干燥之前，加酸降低pH，以抑制褐变，然后再加碳酸钠来恢复pH值。5氧 氧能促进褐变，因此易褐变的食品，在10 以下真空贮藏，可减慢褐变的发生。6亚硫酸盐 在生产加工中，亚硫酸氢钠可以抑制褐变，水果熏硫处理，不仅能抑制酶褐变，还能延缓美拉德反应。,（二）焦糖化作用焦糖化作用：糖类在没有氨基化合物存在的情况下，加
30、热至其熔点以上，也会变为黑褐色色素物质，这一作用称为焦糖化作用。产物：一类是糖的脱水产物即焦糖或酱色；一类是因裂解而形成的挥发性醛、酮类物质，再进一步缩合、聚合成深色物质。在一些食品如焙烤、油炸食品加工时，焦糖化作用控制得当，可以产生悦人的色泽与风味。,1焦糖的形成 3个阶段。第一阶段：熔解开始，起泡，失去1分子水生成异蔗糖酐，起泡暂时停止。第二阶段：再次起泡，时间较长，失水多，形成焦糖酐产物，味苦，可溶于水、乙醇。2C12H22O11 4H2O=C24H36O18第三阶段：进一步脱水形成焦糖烯。3C12H22O11 8H2O=C36H50O25,焦糖烯可溶于水，继续加热，生成高分子难溶性物质
31、，称为焦糖素。化学式为C125H188O88，难溶于水，它的结构尚不清楚，但已知有以下官能团：羰基、羧基、烯醇基和酚羟基。铁能催化酚氧化为醌，所以铁的存在能强化焦糖色泽。蔗糖 异蔗糖酐 焦糖酐 焦糖烯（过程失水起泡）焦糖为胶态物质，等电点在3.06.9之间（因制造方法而异），在一定pH的饮料中使用了等电点不当的焦糖，就会发生絮凝混浊以至出现沉淀。,2糠醛及其它醛的形成 糖在加热条件下的第二种变化是分解，产生一些醛类物质。经过缩合、聚合或与胺类（RNH2）反应，生成深褐色的色素。如在酸性条件下，加热已糖分解生成羟甲基糠醛，加热戊糖则分解成糠醛；然后经过缩合或与胺类（RNH2）反应，生成深褐色的色
32、素。用酸法水解淀粉制葡萄糖的过程中，伴随着有褐色物质的生成，就是这个原因。如在碱性条件下加热，单糖首先异构化，如葡萄糖异构为果糖、甘露糖，然后裂解为三碳物质如甘油醛等，经复杂的缩合，聚合，或发生美拉德反应生成黑褐色物质。,（三）抗坏血酸褐变 在果汁及果汁浓缩物的褐变中起着重要作用，尤其是柑橘类果汁在贮藏过程中色泽变暗，放出二氧化碳，同时抗坏血酸含量也降低，都是由于抗坏血酸自动氧化造成的。机理：抗坏血酸脱氢氧化成脱氢抗坏血酸，酯键水解成酸，脱水、脱二氧化碳成羟基糠醛，聚合或经美拉德反应成褐色物质。,影响因素：pH与抗坏血酸的浓度，在pH 2.03.5的范围内，褐变程度与pH成反比，所以pH较低的
33、柠檬汁（pH 2.2）和葡萄汁（pH 2.9）要比柑橘汁易发生褐变。后果：食品褐变后，一方面造成一部分营养成分的损失和破坏如维生素C的破坏、氨基酸尤其是赖氨酸的损失；另一方面会使有些营养成分不能被消化，从而降低其营养价值。,结语：从上述3种非酶褐变的过程中可见，这些变化具有共同的中间产物。因而很难确定是哪一种非酶褐变在起作用。美拉德反应和焦糖作用是脱水干制过程中常见的非酶褐变，两者的区别是前者为氨基酸与还原糖的相互反应，而后者是糖先裂解为各种羰基中间产物，然后聚合成褐色物质。抗坏血酸褐变主要发生在富含维生素C的果汁中。,非酶褐变对食品的营养质量和感官质量会产生影响。首先会造成氨基酸（特别是赖氨
34、酸）的损失，适当的焦糖化作用在其表面会呈现诱人的金黄色和褐黄色，并产生愉快的焦香味和悦人的色泽，但过度的焦糖化则产生苦味。因此，必须根据被加工物的特点，正确控制非酶褐变的程度。,第三节 食品中的呈香物质,第三节 食品中的呈香物质（2学时）教学目的：1.了解食品香气的特征、分类；2.了解食品呈香物质的结构特征、常见的发香基团及影响因素；3.了解水果、蔬菜的香气成分，理解其中香气物的形成途径；4.了解肉类、乳品、鱼类的香气；5.了解发酵食品的香气、加热食品的香气，从而了解食品香气形成的主要途径；6.了解食品加工与香气成分的控制与增强。,教学重点：食品香气的形成途径。教学难点：食品香气的形成途径教学
35、方法：理论联系实际。本节内容多而杂，课堂教学以概要为主，辅以多媒体教学手段，提高教学效果。作业布置：复习、资料浏览教学过程：90分钟,食品中香气是由多种呈香的挥发性物质所组成，通过人的嗅觉来感知的。嗅感即通常人们所说的气味，是指挥发性分子或可随呼吸气流进入鼻子的微粒子刺激鼻腔嗅觉神经而产生的一类感觉。气味分类：香气、臭气和异味是（通俗分类）；在食品界也未形成专门的气味分类法，习惯上根据气味的生物来源和食品加工方法简单分为水果香气，蔬菜、茶叶、肉、烘烤、油炸、发酵香气等。,发香基团：这类影响呈香物质的香气基团称之为发香基团。常见的发香基团为羟基（OH）、羧基（COOH）、醛基（CHO）、醚基（C
36、OC）、酯基（COO）、羰基（CO）、苯基、硝基（NO2）、亚硝基（ONO）、酰胺基（CONH2）、异硫氰基（CNS）、内酯基等。,影响香气的结构因素：分子的碳链长短、不饱和键种类多少与位置、是否具有支链及取代基的位置等不同，分子的几何异构对气味有着较强的影响，如顺式脂肪烯醇多呈清香，而反式异构体常呈脂肪臭气。食品中呈香物质的特点：种类繁多，但含量极微，且多数为非营养物质。呈香物质的分类：根据其化学结构的特点，常分为五类：脂肪族化合物、芳香族化合物、环烃化合物、含硫化合物、含氮化合物。,一、植物性食品的香气成分,1水果的香气成分 特点：比较单纯，是天然食品中具有高度爽快的香气。香气成分：萜类、
37、醇类、酯类和醛类。,苹果中的主要香气成分包括醇、醛和酯类。异戊酸乙酯，乙醛和反2己烯醛为苹果的特征气味物。香蕉的主要气味物包括酯、醇、芳香族化合物、羰基化合物。其中以乙酸异戊酯为代表的乙、丙、丁酸与C4C6醇构成的酯是香蕉的特征风味物，芳香族化合物有丁香酚、丁香酚甲醚、榄香素和黄樟脑。,菠萝中的酯类化合物十分丰富，己酸甲酯和己酸乙酯是其特征风味物。葡萄中特有的香气物是邻氨基苯甲酸甲酯。西瓜、甜瓜等葫芦科果实的气味由两大类气味物质组成，一是顺式烯醇和烯醛，二是酯类。柑橘果实中萜、醇、醛和酯皆较多，但萜类最突出，是特征风味的主要贡献者。,2蔬菜的香气成分 特点：总体香气较弱，但气味多样。香气成分：
38、不同的蔬菜不尽相同，香气物质有：含硫化合物（硫醚、硫醇、异硫氰酸酯、亚砜）、不饱和醇醛、萜烯类、杂环衍生物（吡嗪衍生物、吡喃）等。,百合科蔬菜（葱、蒜、洋葱、韭菜、芦笋等）具有刺鼻的芳香，其主要的风味物是含硫化合物，如二丙烯基二硫醚（洋葱气味），二烯丙基二硫醚（大蒜气味），2-丙烯基亚砜（催泪而刺激的气味），硫醇（韭菜中的特征气味物之一）。,十字花科蔬菜最主要的气味物也是含硫化合物，如卷心菜中的硫醚、硫醇和异硫氰酸酯及不饱和醇与醛为主体风味物，异硫氰酸酯也是萝卜、芥菜和花椰菜中的特征风味物；而在伞形花科的胡萝卜和芹菜中，萜烯类气味物突出，与醇类和羰化物共同形成有点刺鼻的气味。,黄瓜和番茄具青鲜
39、气味，其特征气味物是C6或C9的不饱和醇与醛，如2，6-壬二烯醛，2-壬烯醛，2-己烯醛。青椒、莴苣和马铃薯也具有青鲜气味，其特征气味物为嗪类，如青椒中主要为2-甲氧基-3-异丁基吡嗪，马铃薯的特征气味物之一为3-乙基-2-甲氧基吡嗪，莴苣的主要香气成分为2-异丙基-3-甲氧基吡嗪和2-仲丁基-3-甲氧基吡嗪。,青豌豆的主要成分为一些醇、醛、吡喃类。鲜蘑菇中以3-辛烯-1-醇或庚烯醇的气味最大，而香菇中以香菇精为最主要的气味物。,表3-2 蔬菜的香味物质,3水果蔬菜中香气物的产生形成：生物合成。风味物前体（糖、糖苷、脂肪酸、氨基酸和色素）风味物（酶促变化、微生物活动和一系列的化学变化）影响因素
40、：水果的成熟度、蔬菜的风味与不同生长期有关。果蔬在采收后贮藏和加工阶段，其风味物主要经历，由少变多，即由各种前体向风味物转变，然后由多变少，即风味物挥发损失或转化为其它物质而失去。,二、动物性食品的香气成分,（一）肉类的香气特点：生肉的风味是清淡的，但经加工，熟肉的香气十分诱人，称为肉香。肉香风味物：内酯、呋喃类、含氮化合物和含硫化合物，另外也有羰基化合物、脂肪酸、脂肪醇、芳香族化合物等。,牛肉的香气，通过分析已检出有700多种。猪与羊肉的风味物质种类少于牛肉，已分别鉴定出了300多种挥发物，因为猪肉中脂肪含量及不饱和度相对更高，所以猪肉的香气物中-和-内酯、不饱和羰化物和呋喃类化合物比牛肉的
41、含量高，并且还具有由孕烯醇酮转化而来的猪肉特征风味：5-雄甾-16-烯-3-酮和5-雄甾-16-烯-3-醇。羊肉中脂肪、游离脂肪酸和不饱和度都很低，并含有一些特殊的带支链的脂肪酸（如4-甲基辛酸，4-甲基壬酸和4-甲基癸酸），使羊肉有膻气。鸡肉香气是与中等碳链长度的不饱和羰化物如2-反-4-顺-癸二烯醛和2-反-5-顺-十一碳二烯醛等相关。,表3-3 肉香气中的主要化合物,（二）乳品香气 香气特点：鲜美可口的香味，其组成成分很复杂。牛乳中的脂肪吸收外界异味的能力较强，特别是在35，其吸收能力最强。因此刚挤出的牛乳应防止与有异臭气味的物料接触。香气成分：鲜乳、黄油、发醇乳品各不相同。主要是低级脂
42、肪酸、羰基化合物（如2-已酮，2-戊酮，丁酮，丙酮，乙酯，甲醛等），以及极微量的挥发性成分（如乙醚，乙醇，氯仿，乙腈，氯化乙烯等）和微量的甲硫醚。甲硫醚是构成牛乳风味的主体，含量很少。牛乳有时有一种酸败味，主要是因为牛乳中有一种脂酶，能使乳脂水解生成低级脂肪酸（如丁酸）。,牛乳及乳制品长时间暴露在空气中因乳脂中不饱和脂肪酸自动氧化产生，-不饱和醛，（如RCHCHCHO）和两个双键的不饱和醛而出现氧化臭味。牛乳在日光下也会产生日光臭（日晒气味）。这是因为蛋氨酸会降解为-甲巯基丙醛。奶酪的加工过程中，常使用了混合菌发酵。一方面促进了凝乳，另一方面在后熟期促进了香气物的产生。因为奶酪中的风味在乳制品
43、中最丰富，包括游离脂肪酸，-酮酸，甲基酮，丁二酮，醇类，酯类，内酯类和硫化物等。,新鲜黄油的香气主要由挥发性脂肪酸、异戊醛、3-羟基丁酮等组成。发酵乳品是通过特定微生物的作用来制造的。如酸奶利用了嗜热乳链球菌和保加利亚乳杆菌发酵，产生了乳酸、乙酸、异戊醛等重要风味成分，同时乙醇与脂肪酸形成的酯给酸奶带来了一些水果气味，在酸奶的后熟过程中，酶促作用产生的丁二酮是酸奶重要的特征风味物质。,（三）鱼类香气1鱼香气 鱼类香气成分研究较少。已经测出其中以三甲胺为代表的挥发性碱性物质、脂肪酸、羰基化合物、二甲硫为代表的含硫化合物以及其它物质。,2鱼腥臭味 鱼类具有代表性的气味即为鱼的腥臭味，它随着鲜度的降
44、低而增强。鱼类臭味的主要成分为三甲胺。新鲜的鱼中很少含有三甲胺，而在陈放之后的鱼体中大量产生，这是由氧化三甲胺还原而生成的。除三甲胺外，还有氨、硫化氢、甲硫醇、吲哚、粪臭素以及脂肪氧化的生成物等。这些都是碱性物质，若添加醋酸等酸性物质使溶液呈酸性，鱼腥气便可大减。海水鱼含氧化三甲胺比淡水鱼高，故海水鱼比淡水鱼腥味强。海参类含有壬二烯醇，具有黄瓜般的香气。鱼体表面的粘液中含有蛋白质、卵磷酯、氨基酸等，因细菌的繁殖作用即可产生氨、甲胺硫化氢、甲硫醇、吲哚、粪臭素、四氢吡咯、四氢吡啶等而形成较强的腥臭味。此外鲜肉中还含有尿素，在一定条件下分解生成氨而带臭味。,三、发酵食品的香气成分,总体特点：主要由
45、微生物作用于蛋白质、糖、脂肪等而产生的，主要成分是醇、醛、酮、酸、酯等。而微生物代谢产物繁多，各种成分比例各异，因此风味各异。,（一）酒类特点：由于酿酒原料、酿造的方法和酿酒菌种及其条件不同，香气物质的含量比例也不相同，因而酒类具有不同的香型。如白酒有酱香型、浓香型、清香型、米香型和其它香型之分。,一般酿造酒中的香气来源如下：1原料中原有的物质在发酵时转入酒中。2原料中挥发性化合物，经发酵作用变成另一挥发性化合物3原料中所含的糖类、氨基酸类及其他原来无香味的物质，经发酵微生物的代谢，而产生香味物质。4经贮藏后熟阶段残存酶的作用以及长期而缓慢的化学变化而产生许多重要的风味成分。,在各种白酒中已鉴
46、定出了300多种挥发性成分，包括醇、酯、酸、羰基化合物、缩醛、含氮化合物、含硫化合物、酚、醚等。其中醇、酯、酸和羰基化合物成分多样，含量也最多。醇是酒的主要香气物质，除乙醇之外，还有正丙醇、异丁醇、异戊醇等，统称为杂醇油或高级醇。如果酒中杂醇油含量高则使酒产生异杂味，含量低则酒的香气不够。杂醇油主要来源于发酵原料中蛋白质分解的氨基酸，经转氨作用生成相应的-酮酸，-酮酸脱羧后生成相应的醛，醛经还原生成醇。乙酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸戊酯是主要的酯，乙酸、乳酸和已酸是主要的酸，乙醛、糠醛、丁二酮是主要的羰基化合物。,啤酒中也已鉴定出了300种以上的挥发成分，但总体含量较低，对香气贡献大的是醇、酯、羰基
47、化合物、酸和硫化物，双乙酰是啤酒特有的香气成分之一。发酵葡萄酒中香气物更多（350种以上），除了醇、酯、羰基化合物外，萜类和芳香族类物质含量也较多。,（二）酱类 酱制品是以大豆、小麦为原料，由霉菌、酵母菌和细菌综合发酵生成的调味品，其中的香味成分十分复杂，主要是醇类、醛类、酚类、酯类和有机酸等。其中醇类的主要成分为乙醇、正丁醇、异戊醇、-苯乙醇（酪醇）等；羰基化合物中构成酱油芳香成分主要有乙醛、丙酮、丁醛、异戊醛、糠醛、不饱和酮醛等。缩醛类有-羟基异已醛、二乙缩醛和异戊醛二乙缩醛；酚类以4-乙基愈创木酚、4-乙基苯酚、对羟基苯乙醇为代表；酯类中的主要成分是乙酸戊酯，乙酸丁酯及酪醇乙酸酯；酸类主
48、要有乙酸，丙酸，异戊酸，已酸等。酱油中还由含硫氨基酸转化而得的硫醇、甲基硫等香味物质，其中甲基硫是构成酱油特征香气的主要成分。,四、加热食品产生的香气,许多食品在加热时会形成特有的香气。如糖、肉、面包、花生、咖啡等。糖类是生成香味物质的重要前驱物。糖类加热的香味物质：呋喃衍生物、酮类、醛类、丁二酮、吡嗪类化合物等；与氨基酸的反应对香味的贡献很大。随条件不同香味有所不同。肉类加热产生的主体香气成分是1-甲硫基-1-乙硫醇、4-羟基-5-甲基-2（2H）-呋喃酮，以及相对分质量低的醛、酮、硫醇等。与美拉德反应及糖类，脂质加热分解有关。,面包香气一方面来自于用酵母发酵时生成的醇类和酯类，另一方面主要
49、来自于焙烤时氨基酸与糖反应生成的约20多种羰基化合物。生花生的香味成分为已醛和壬烯醛，加热后产生的香气，除羰基化合物外，特有的香气成分已知有5种吡嗪类化合物和N-甲基氮杂茂。其中以对-二甲基吡嗪和N-甲基氮杂茂为最多。,概括而言，食品中香气形成的途径主要有：1.生物合成；2.风味酶的作用（直接、间接）；3.高温下的反应（美拉德反应、高温分解）。,五、食品加工与香气成分的控制与增强,（一）食品香气的控制1香气回收-果汁浓缩汁的生产。回收（蒸馏、分馏）、回加。,2酶的控制 利用酶的活性来控制香气的形式，如添加特定的产香酶或去臭酶。如干制的卷心菜中添加黑芥子硫苷酸酶，就能得到和新鲜卷心菜大致相同的香
50、气；特定的脂酶加入乳制品中，使乳脂肪更多地分解出有特征香气的脂肪酸。利用醇脱氢酶和醇氢化酶使大豆中的长链醛类氧化，可除去豆制品中的豆腥味。,3微生物的控制 发酵香气主要来自微生物的代谢产物。通过选择和纯化菌种并严格控制工艺条件可以控制香气的产生。如发酵乳制品的微生物有3种类型：其一是只产生乳酸的；其二是产生柠檬酸和发酵香气的；其三种是产生乳酸和香气的，第三种类型的微生物在氧气充足时能将柠檬酸在代谢过程中产生的-乙酰乳酸转变为具有发酵乳制品特征香气的丁二酮，在缺氧时则生成没有香气的丁二醇。,4香气的稳定（1）形成包合物 即在食品微粒表面形成一种水分子能通过而香气成分不能通过的半渗透性薄膜，这种包
