食品风味及其检测方法.ppt

食品风味及其检测方法 上海海洋大学食品学院王锡昌 xcwang 主要内容 概述味觉嗅觉风味物质检测 一 概述 食品风味的重要性风味的概念风味的分类 食品风味的重要性 食品的功能营养的功能感官的功能保健的功能 食品的感官功能 色泽质地风味口感 指摄入口腔的食物使人的感觉器官 包括味觉 嗅觉 痛觉 触觉和温觉等所产生的感觉印象 即食物客观性使人产生的感觉印象的总和 风味的概念 食物风味的分类 根据风味产生的刺激方式不同可将其分为化学感觉 物理感觉和心理感觉 二 味觉 味觉的概念与分类味觉的生理基础味的阈值影响味觉产生的因素 味觉的概念与分类 味觉是指食物在人的口腔内对味觉器官化学感受系统的刺激并产生的一种感觉 不同地域的人对味觉的分类不一样 日本 酸 甜 苦 辣 咸欧美 酸 甜 苦 辣 咸 金属味印度 酸 甜 苦 辣 咸 涩味 淡味 不正常味中国 酸 甜 苦 辣 咸 鲜 涩从味觉的生理角度分类 只有四种基本味觉 酸 甜 苦 咸辣味与涩味 辣味和涩味 辣味 食物成分刺激口腔黏膜 鼻腔黏膜 皮肤 和三叉神经而引起的一种痛觉 涩味 食物成分刺激口腔 使蛋白质凝固时而产生的一种收敛感觉 味觉的生理基础 味觉产生的过程呈味物质刺激口腔内的味觉感受体 然后通过一个收集和传递信息的神经感觉系统传导到大脑的味觉中枢 最后通过大脑的综合神经中枢系统的分析 从而产生味觉 不同的味觉产生有不同的味觉感受体 味觉感受体与呈味物质之间的作用力也不相同 味觉产生的神经过程 味觉产生的器官过程 舌头乳状突起 菌状乳头 丝状乳头 味蕾口腔内感受味觉的主要是味蕾 其次是自由神经末梢味蕾数量随年龄的增大而减少味蕾一般有40 150个味觉细胞构成 大约10 14天更换1次舌头不部位对不同味觉的敏感度不一样人对不同味觉的感觉速度不一样 味蕾在舌头上的分布 味蕾 味蕾示意图1 支持细胞 味细胞 味孔 味蕾示意图2 一般人的舌尖和边缘对咸味比较敏感舌的前部对甜味比较敏感舌靠腮的两侧对酸味比较敏感舌根对苦 辣味比较敏感 在四种基本味觉中 人对咸味的感觉最快 对苦味的感觉最慢 但就人对味觉的敏感性来讲 苦味比其他味觉都敏感 更容易被觉察 味的阈值 阈值 感受到某种呈味物质的味觉所需要的该物质的最低浓度 常温下蔗糖 甜 为0 1 氯化钠 咸 0 05 柠檬酸 酸 0 0025 硫酸奎宁 苦 0 0001 阈值分为 差别阈值 指人感觉某中物质的味觉有显著差别的刺激量的差值 绝对阈值 指人从感觉某中物质的味觉从无到有的刺激量 最终阈值 指人感觉某中物质的刺激不随刺激量的增加而增加的刺激量 影响味觉产生的因素 物质的结构物质的水溶性温度味觉的感受部位味的相互作用 物质的结构 糖类 甜味酸类 酸味盐类 咸味生物碱 苦味 物质的水溶性 完全不溶于水的物质是无味的 溶解度小于阈值的物质也是无味的 水溶性越高 味觉产生的越快 消失的也越快 一般呈现酸味 甜味 咸味的物质有较大的水溶性 而呈现苦味的物质的水溶性一般 温度 一般随温度的升高 味觉加强 最适宜的味觉产生的温度是10 40 尤其是30 最敏感 大于或小于此温度都将变得迟钝 温度对呈味物质的阈值也有明显的影响 25 蔗糖0 1 食盐0 05 柠檬酸0 0025 硫酸奎宁0 0001 0 蔗糖0 4 食盐0 25 柠檬酸0 003 硫酸奎宁0 0003 味觉的感受部位 舌尖舌边舌根氯化钠 咸味 0 250 24 0 250 28盐酸 酸味 0 010 006 0 0070 016蔗糖 甜味 0 490 72 0 760 79硫酸奎宁 苦味 0 000290 00020 00005 味感的生理学 tastephysiology Mapofthetongue stastereceptors 味的相互作用 两种相同或不同的呈味物质进入口腔时 会使二者呈味味觉都有所改变的现象 称为味觉的相互作用 味的对比现象 味的相乘作用 味的消杀作用 味的变调作用 味的疲劳作用 味的对比现象 指两种或两种以上的呈味物质 适当调配 可使某中呈味物质的味觉更加突出的现象 如在10 的蔗糖中添加0 15 氯化钠 会使蔗糖的甜味更加突出 在醋中添加一定量的氯化钠可以使酸味更加突出 在味精中添加氯化钠会使鲜味更加突出 味的相乘作用 指两种具有相同味感的物质进入口腔时 其味觉强度超过两者单独使用的味觉强度之和 又称为味的协同效应 甘草铵本身的甜度是蔗糖的50倍 但与蔗糖共同使用时末期甜度可达到蔗糖的100倍 味精与核苷酸 I G 味的消杀作用 指一种呈味物质能够减弱另外一种呈味物质味觉强度的现象 又称为味的拮抗作用 如蔗糖与硫酸奎宁之间的相互作用 味的变调作用 指两种呈味物质相互影响而导致其味感发生改变的现象 刚吃过苦味的东西 喝一口水就觉得水是甜的 刷过牙后吃酸的东西就有苦味产生 味的疲劳作用 当长期受到某中呈味物质的刺激后 就感觉刺激量或刺激强度减小的现象 连续的吃糖 三 嗅觉 嗅觉 指挥发性物质刺激鼻腔的嗅觉神经而在中枢引起的一种感觉其中产生的令人愉快的挥发性物质称为香气产生令人厌恶的挥发性物质称为臭气香气是混合物所致一般用香气值来表示某种物质在香气产生中的作用大小 香气值 嗅觉物质的浓度 阈值 若香气值小于1 则说明该物质在香气产生中没有发生作用 I嗅觉一 嗅觉生理学 二 嗅觉的基本特点 敏锐性 易疲劳性 适应性 习惯性 个体差异性 随身体状况变动性 三 气味对身体的影响1 对呼吸器官的影响 香气 深长吸气 可疑气味 短促呼吸 恶嗅气味 暂停呼吸 2 对消化器官的影响 香气 促进胃肠运动 产生饥饿感 腐败臭气 抑制胃肠运动 丧失食欲 恶心呕吐 3 对循环系统的影响 香气 血管扩张 血压下降 4 对生殖器官的影响 5 对精神活动的影响 香气 身心愉快 神清气爽 可解除精神紧张 身心疲劳症状 恶臭 心烦 焦躁 丧失活动欲望 II嗅觉理论即关于嗅感物质产生嗅感机理的理论 一 立体化学理论 Amoore 1964 二 膜刺激理论 Davis 1967 气味分子刺激受体柱状神经 三 振动理论 人的嗅觉受体感受气味分子的振动 产生信号 III嗅感物质1气味物质结构和气味的关系 2Beets理论 食品中香气形成的途径 生物合成直接由生物体合成形成的香气成分 主要是由脂肪酸经脂肪氧合酶酶促生物合成的挥发物 酶直接作用酶直接作用于香味前体物质形成的香气成分 酶间接作用 氧化作用 酶促反应的产物再作用于香味前体 形成香气成分 高温分解作用美拉德反应 焦糖化反应 Strecker降解反应可产生风味物质 油脂 含硫化合物等的热分解也能生成各种特有的香气 发酵作用调香作用 1 水果的香气成分主要是以亚油酸和亚麻酸为前体物经生物合成途径产生的 有酶催化 水果中的香气成分主要为C6 C9的醛类和醇类 此外还有酯类 萜类 酮类 挥发酸等 桃的香气成分主要有苯甲醛 苯甲醇 各种酯类 内酯及 宁烯等 红苹果则以正丙 己醇和酯为其主要的香气成分 柑橘以萜类为主要风味物 菠萝中酯类是特征风味物 西瓜和甜瓜的香气成分中含量最高的是3c 6c壬二烯醛 阈值为10 5 植物性食品的香味成分 2 蔬菜中风味物质的形成途径主要是生物合成 1 葫芦科和茄科具有显著的青鲜气味 特征气味物有C6或C9的不饱和醇 醛及吡嗪类化合物 如 黄瓜 青椒 番茄等 2 伞形花科蔬菜具有微刺鼻的芳香 头香物有萜烯类化合物 如 胡萝卜 芹菜 香菜等 3 百合科蔬菜具有刺鼻的芳香 风味成分主要是含硫化合物 硫醚 硫醇 如 大蒜 洋葱 葱 韭菜等 4 十字花科蔬菜具有辛辣气味 最重要的气味物也是含硫化合物 硫醇 硫醚 异硫氰酸酯 如 卷心菜 萝卜 花椰菜 芥菜等 植物性食品的香味成分 3 簟类的香味气成分蘑菇主香成分有 肉桂酸甲酯 1 辛烯 3 醇 香菇精 4 茶叶的香气成分 植物性食品的香味成分 1 水产品的气味新鲜鱼的淡淡的清鲜气味是内源酶作用于多不饱和脂肪酸生成中等碳链不饱和羰化物所致 熟鱼肉中的香味成分是由高度不饱和脂肪酸转化产生的 鱼中令人不愉快的气味形成途径 主要是微生物和酶的作用 鱼 贝类死后其体内的赖氨酸逐步酶促分解 鲜鱼肉内中约2 的尿素 在一定条件下可分解生成NH3 鱼体表面粘液中的蛋白质 氨基酸等被细菌分解 鱼油氧化分解生成的甲酸 丙酸 丙烯酸 丁酸戊酸等 动物性食品的香气成分 2 肉类的气味熟肉香气的生成途径主要是加热分解 因加热温度不同 香气成分有所不同 肉香形成的前体物有氨基酸 多肽 核酸 糖类 脂质 维生素等 肉香中的主要化合物有内酯类 呋喃衍生物 吡嗪衍生物及含硫化合物等 3 乳及乳制品的气味新鲜乳香气的主体成分是二甲基硫醚 含量稍高就会产生异味 此外 还有低级脂肪酸 醛 酮等 乳中分离出的 癸酸内酯具有乳香气 现已用作人工合成的调香剂和增香剂 酸奶中丁二酮是其特征风味成分 奶酪的风味在乳制品中是最丰富的 有酯类 羰基化合物 游离脂肪酸等 动物性食品的香气成分 主要是微生物作用于蛋白质 脂类 糖等产生的 发酵食品风味形成的途径是 微生物产生的酶 氧化还原酶 水解酶 异构化酶 裂解酶 转移酶 连接酶等 使原料成分生成小分子 这些分子经过不同时期的化学反应生成许多风味物质 发酵食品的后熟阶段对风味的形成有较大的贡献 发酵食品的香气成分 1 酒类主要是酵母菌发酵 白酒中的香气成分有300多种 呈香物质以各种酯类为主体 而羰基化合物 羧酸类 醇类及酚类也是重要的芳香成分 2 酱及酱油类利用曲霉 乳酸菌和酵母菌发酵 酱油香气的主体是酯类 甲基硫是构成酱油特征香气的主要成分 3 食醋食醋是酵母菌和醋酸菌发酵 乙酸含量高达4 香气成分以乙酸乙酯为主 风味物质的检测方法 一种食品具有良好的风味 不仅能引起人们的食欲 而且还能带来很高的经济利益 因此对食品风味物质的分离与鉴定有很大的意义 但食品中的风味成分十分复杂 因为在高度复杂的混合物中只存在很少量的溶质 因此如何有效的提取出我们所需要的目标溶质成为当前研究的前提 分离技术 溶剂萃取和蒸馏 萃取技术超临界流体萃取技术顶空采样技术固相微萃取技术 溶剂萃取和蒸馏 萃取技术 非挥发性的残留物中分离出所萃取的挥发性物质方法一 通过水蒸气蒸馏 高真空蒸馏或是动态顶空取样法来实现方法二 同时水蒸气蒸馏提取法 溶剂萃取应用 应用 植物油脂 蜂蜜 茶 蛋品 乳品 肉类食品以及各种果蔬风味物质的生产研究中 超临界流体萃取技术 SFE 原理及流体特点流体类型应用 在食品香料中的应用在油脂中的应用 超临界流体特点 SCF对某些物质具有特殊的溶解能 SCF的性质介于液体和气体之间 其密度接近于液体 而粘度和扩散系数又很接近气体 因而 SCF具有良好的传递性能以及高的溶解能力 SCF溶解能力的大小与密度直接相关 而密度又取决于温度 t 和压力 p 因此 利用改变温度和压力的方法就能够方便地改变溶质在SCF中的溶解度 在食品香料中的应用 香料工业中的重要原料是精油 它主要来源于植物中挥发性成分 这些成分多是不稳定的物质 易受热变质或挥发 因此操作温度低的SFE就成了水蒸气蒸馏和有机溶剂萃取的理想替代 并且精油在CO2中的溶解度较大 与液态CO2 也完全相溶 所以精油的SFE研究一直很活跃 在油脂中的应用 SFE在食品领域最广泛的应用就是用于测定食品中的脂肪含量 由于脂肪酶可以直接加入萃取池中与样品进行甲基化反应 所以SFE和气相色谱可以测定样品中脂肪酸甲酯的含量 进一步确定脂肪酸的含量胆固醇能够被超临界CO2选择性浓缩萃取 这项技术成功地用于从牛肉 鸡蛋 牛奶等物质中脱除胆固醇和其它脂类化合物 顶空采样技术 静态顶空技术动态顶空技术 静态顶空技术 原理优点与缺点 静态顶空技术 SHS在原理上讲是最简单的一种顶空技术 在SHS中食物样品被置于一个密闭的容器中 挥发性成分得以在样品基质和周围顶空物之间达到平衡 该平衡受到容器温度 样品尺寸 平衡时间等因素的影响 静态顶空技术 SHS SHS的优点在于样品制备简单 不用其他试剂 造成假象的危险性小主要缺点是样品的蒸汽体积过大 影响色谱柱的分离效能 蒸汽中大量水分也往往有损于柱的寿命 动态顶空技术 动态顶空技术 吹扫 冷阱捕集技术 PurgandTrap 其原理就是在对样品进行分析之前 通过利用中间体捕集步骤富集挥发性物质 这样可使顶空取样效率大幅度的提高 这种方法比静态法优越 因它不仅适用于挥发性较高的组分 而且也可用于较难挥发及浓度较低的组分 对组分复杂含量又低的样品也很有效 固相微萃取技术 装置简图原理与特点SPME操作条件的优化控制应用 装置图 SPME 原理与特点 在固相微萃取操作过程中 样品中待测物的浓度或顶空中待测物浓度与涂布在熔融硅纤维上的聚合物中吸附的待测物浓度间建立了平衡无需有机溶剂 简单方便 测试快 费用低 集采样 萃取 浓缩 进样于一体 能够与气相或液相色谱联用 SPME操作条件的优化控制 纤维头极性 多孔性或表面积纤维头涂膜厚度样品的搅拌程度萃取方式 盐浓度和pH效应其它影响因素 纤维头极性 多孔性或表面积 主要依据分析物质的分子量 挥发性 与极性 非极性纤维头膜对萃取非极性组分最有效在SPME中固定相极性的细小差别不足以产生理想的选挥性差别 对此 添加一种吸附剂物质于涂层是很有益的 增加了可用的表面积 纤维头涂膜厚度 薄膜纤维头被用来确保分析物在热解吸时较高沸点化合物的快速扩散与释放厚膜可有效地从基质中吸附高沸点组分 但是解吸时间相应要延长 并且被吸附物可能被带入下一个样品萃取分析中 样品的搅拌程度 样品经搅拌后促进萃取并相应地减少萃取时间 特别是对于高分子量和高扩散系数的组分 不均匀的搅拌比没有搅拌的测定精确度更差 超声处理促进组分的吸附 但可导致样品发热 这对于顶空萃取挥发性组分是有利的 浸入或顶空取样 盐浓度和pH效应 对于有蒸气压的组分可通过把纤维头浸入样品或在样品顶空萃取 而对于没蒸气压的分析物必须用浸入方式萃取 在样品中添加盐类能显著增加许多分析物的萃取效率 特别是对于极性和挥发性组分 在痕量组分分析时应该添加盐类改变pH值可以使一些分析物的溶解性降至最低 酸性和碱性组分分别在酸性和碱性条件下得到更有效的萃取 其它影响因素 样品体积 萃取时间和温度 解吸参数 色谱进样器的温度 纤维头插入样品的深度 解吸时间等也必须优化选择 一旦条件稳定 这些参数值都应保持一致 应用 固相微萃取已成功地应用于环境监测中水污染样品 咖啡 果汁饮料 生可乐 熟可乐以及块菌中有关风味物质的分析检测 还有葡萄球菌挥发性代谢产物的检测等等 Thankyouforyourattention WANGXI CHANGSHOU China