第二节 香气成分

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第一阶段，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最低浓度值。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，为嗅觉器官的最低感觉值。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

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、卵磷脂经细菌作用产生的氨、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

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。