第三章 食品气味的理论基础(2).ppt
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1、 实验的验证:实验的验证:1、按照这个理论的分子空间形状与气味有高度相关性的观点,若知道了一个分子的几何形状,就可以预测该分子应具备什么气味。赓二酸二甲酯(赓二酸二甲酯(1,7)4甲酸甲酯甲酸甲酯 该化合物可能适合风筝形嗅觉受体而产生花香气味花香气味;也能适合楔形嗅觉受体而产生薄荷气味薄荷气味;或借助分子的一条侧链而适合与棒形的嗅觉受体具有醚臭醚臭。从理论上可以预测该化合物应是具有包含花香气味、薄荷气味和醚臭这3种基本气味的水果香气味(如像葡萄香味)。如果该化合物的H被CH 取代(导入第四个支链),这样使分子的空间形状不易再进入风筝形或楔形的受体,但其支链仍能插入棒状受体,因此,从理论上可以预
2、测该化合物应呈醚式气味醚式气味为主。3 2、Amoore气味理论认为:天然物质的气味是十分复杂的,是由几种原臭分子共同作用嗅觉细胞而产生的,能否由几种基本气味按一定比例混合而成呢?如以雪松油气味作为实验对象,发现该气味的主要气味物质可由樟脑臭、花香气味、麝香和薄荷气味这4种气味组合而成。从分子的结构来看,具有雪松油气味特征的化合物分子结构适合这4种基本气味的气味受体。能否用这4种原臭分子的不同数量组合来复制出雪松油的气味?经过86次试验,Amoore终于找到了一种具有天然雪松油气味的数量组合。此外,他们还用这4种原臭成功地调配出具有天然檀香木油的气味组合。3、为了得到在嗅黏膜上确实存在不同形状
3、受体位置的直接证明,麻省理工学院工艺研究所的R.C.Gesteland曾用微电极测量青蛙嗅觉细胞对不同气味的电脉冲反应,发现青蛙中不同的嗅觉细胞对不同气味分子具有选择性反应,并探明青蛙嗅觉器官有8种不同的嗅觉受体,其中有5种与人类的原臭相吻合,即樟脑臭、麝香臭、醚臭、辛辣臭(刺激臭)和腐败臭。这是个极大的进展。4、针对鉴定单纯的基本气味而设计的。如果上述的嗅觉理论是正确的,那么只有适应于某一特定形状和大小嗅觉受体的分子而不是其它类型的分子能够代表某种单纯的基本气味,具有相同形状、大小的分子,就应该有相近似的气味;反之,则气味就不同了。例如两种相同形状和大小的不同结构,都具有极相似的花香气味分子
4、,如果两种分子具有不同种类的分子特征,有一种具有花香气味的分子风筝形特征,另一种是具有腐败臭味化合物的亲核电荷特征,则经人们主观判断,就可以得出其气味极不相同。Jahnston曾用蜜蜂代替人的嗅觉做了同样的实验,来检验蜜蜂对两种气味的辨别能力。5、实验由受气味训练过的人来识别。选用5种化合物,分属三种不同类化合物,内部结构也不一样,外部形状皆为圆盘状,让人来嗅,结果皆可辨认出麝香味,可是到进行气味鉴定时,他们就无法将这5种化合物分别识出,即能嗅出气味但分辨不出;说明形状相似的物质有相似的气味。人们对化合物的化学结构与其气味(或生理活性)之间关系(Structure-Activity Relat
5、ionship SAR)的研究虽作出了很大的努力,但是至今气味的SAR仍未达到确立基本规律的地步。主要原因:第五节、化合物的气味与分子结构第五节、化合物的气味与分子结构 、嗅觉根本不同于视觉和听觉,它不能以明确定义的信息类型为基础来表达,它很难采用某种物理参数来表示它的信息类型。对同一种气味的表现和评价,也常受到个人及其经验的影响。、由于气味分子的相互影响,有时即使有微量杂志的存在,也会引起气味的改变。就是同一种化合物,其气味往往也会因浓度的不同而发生变化。、气味物质的种类繁杂众多,虽可按分子量、官能团或物理性质等各种各样的标准来分类,但其中没有任何一种标准能清楚地表达出气味与性质的关系。一般
6、说来,无机物中除了NO、NH、SO、H S等少数气体具有强烈气味之外,其余的大多数没有明显的气味,而挥发性的有机物则大多数具有气味。有机物分子的气味,既与其含有的官能团及其类型、数目有关,也与其分子大小、立体异构等因素有关。2322第五节、化合物的气味与分子结构第五节、化合物的气味与分子结构一、气味与官能团一、气味与官能团二、气味与部分结构二、气味与部分结构三、气味与骨架结构三、气味与骨架结构四、官能团种类和分子大小四、官能团种类和分子大小五、立体异构体五、立体异构体六、几何异构体六、几何异构体一、气味与官能团一、气味与官能团 1、脂肪族化合物、脂肪族化合物 2、芳香族化合物、芳香族化合物 3
7、、含氮化合物、含氮化合物 4、含硫化合物、含硫化合物一、气味与官能团一、气味与官能团 含有OH、O、-SH、S、COOH、COOR、NO、ONO、CONH、CN、RCOO等官能团的化合物各自具有不同的气味。一般来说,只有当化合物的分子量较小,官能团在整个分子中所占的比例较大时,官能团对气味的影响才会明显表现,有时甚至可根据其官能团的存在而预测其气味。221、脂肪族化合物、脂肪族化合物 、醇类:、醇类:、醛类:、醛类:、酮类:、酮类:、羧酸类:、羧酸类:、酯类:、酯类:1、脂肪族化合物、脂肪族化合物:链状的醇类、醛类、酮类、酸类、酯类等化合物,在低分子量范围时官能团所持有的气味较强烈,挥发性也强
8、;随着分子碳链的增长,其气味香气也由果实香型果实香型 青香型青香型 脂肪脂肪(臭)型(臭)型的方向变化,而且气味香气的持续性也随着增强。例如:含有上述官能团的中等长度碳链C C 的化合物呈现果香或青香气味,即使很稀也呈果实香味;随着分子碳链的增长,脂肪臭气味也随着增加;但当碳链增到C C 以上时却变为无气味。这是因为随着分子量的增大,官能团在整个分子中的影响已大为减弱。581520 、醇类:、醇类:饱和醇中C C 范围有轻快的香味,C C 有近似麻醉性的气味,C C 则显示出芳香气味;碳数再多的饱和醇,其气味逐步减弱以至无气味。1346710 具有双键的不饱和醇的气味往往比饱和醇更强烈。CH
9、CH CH=CHCH CH OH 、己己烯烯醇醇有强烈的青草气味,也称为青叶醇;CH CH CH=CHCH CH CH=CHCH OH 壬二烯醇壬二烯醇有黄瓜香气,故称黄瓜醇。322232222(CH)C=CH(CH)CH(CH)CH CH OH 香茅醇香茅醇 玫瑰香气。(CH)C=CH(CH)C(CH)=CHCH OH 橙花醇橙花醇 玫瑰香气(CH)C=CH(CH)C(CH)OHCH=CH 芳樟醇芳樟醇 百合花香气。多元醇一般没有气味,含支链的挥发醇则常为气味良好的风味成分。3222322322 232 322232 、醛类:、醛类:低级饱和脂肪醛有强烈的刺鼻气味,随着分子量增加,刺鼻气味转
10、向缓和、减弱,并逐渐出现愉快气味。C C 的饱和醛在很稀浓度下也有良好的香气,碳数再增多因不挥发则气味减弱至无味。挥发性不饱和醛大多具有愉快的香气,其气味一般也较强烈和特别。CH(CH)CH=CHCHO 己烯醛(叶醛)己烯醛(叶醛)青叶气味。812 322 (CH)C=CH(CH)CH(CH)CH CHO 香茅醛,香茅醛,柠檬、蜂花香气(CH)C=CH(CH)CH(CH)CHO 甜瓜醛甜瓜醛,甜瓜香气 CH(CH)(CH=CH)CHO 水果青香33 3222332222222CH CH=C(CH)CHO 强烈青香醚香33 、酮类:、酮类:脂肪族酮通常都具有较强的特殊气味,低级饱和酮往往有特殊香
11、气,但品质欠佳,天然物中存在很微量,也很少作为香料。C C 酮在食品香料中占有一席之地,也是某些天然物质中的香气成分。如:在丁香、肉桂等天然的香料中均含有2-庚酮,它有类似香蕉的香味;712 2 辛酮存在于某些水果中,有未熟的苹果气味;2 十一酮是芸香油的香气成分,具有芸香香气。含C 以上的脂肪甲基酮常会带有油脂酸败的臭气。在食品加工中因脂肪热解或酸败而产生,常带给食品哈喇气味。15 低级不饱和酮具有一定的刺激性气味,分子量较大的高级挥发性不饱和酮通常都有良好的气味,很多花香都与羰基化合物有关。如:苯乙酮具有强烈的令人愉快的香气;庚烯酮具有尖锐的青草气味;茉莉酮具有强烈而优美的茉莉花香味;庚二
12、烯酮具有椰子肉桂香气。6-甲基甲基-庚二烯庚二烯(3,5)酮)酮茉莉酮茉莉酮 饱和二酮(双乙酰)是挥发性黄色液体,是许多食品的气味成分,在浓度极稀时有奶油类的香气,多存在于发酵食品中,如:咖啡、可可、啤酒、白酒、葡萄酒、奶酪等均含有少量双乙酰;在啤酒中超过0.2ppm则有剩饭的酸馊气味。双乙酰双乙酰 、羧酸类:、羧酸类:低级的饱和羧酸一般都有不愉快的气味;C C 的饱和羧酸带有脂肪气味,到C 以上的脂肪羧酸因蒸汽压太低时则无明显气味。不饱和脂肪酸很多都具有愉快的香气。CH(CH)CH=CHCOOH 愉快的油脂香(CH)C=CH(CH)CH(CH)CH COOH 香茅酸香茅酸 青草气味 1632
13、23 22 232714 、酯类:、酯类:低级酯都具有愉快的各种水果香气或近似水果香气。如:正戊酸异戊酯有苹果香味;葵酸甲酯葵酸甲酯CH-(CH)COOCH 有很浓的、稍带香气的果实气味。但是如果碳碳结合在高度不饱和情况下香气反而消失,如棉毛叶菊酯棉毛叶菊酯是无臭的。CH(CH)(C=C)CH=CHCOOCH 32 8332223 HCOO-(CH)CH(CH)梅、李子香气HCOO-(CH)CH=CHC H 蔬菜香气HCOO-樱桃香气CH COO-(CH)CH 梨、草莓香气CH COO-(CH)CH=CHC H 香蕉香气CH CH=C(CH)COOCH CH(CH)菊花香气2 23232225
14、3322253223232 R R 香气表现香气表现 联想气味联想气味 CH -CH CH CH CH轻快果实臭 成熟梨子 CH CH-CH CH CH轻快果实臭 菠萝或香蕉 CH 果实臭朗姆酒 CH CH轻快果实臭 朗姆酒 CH(CH)-CH青的果实臭 苹果 CH青的果实臭 苹果3 2232323 2232332 333 从含有6个C链的酯类气味表现,可以看出:表现出共同的香气和共同联想的相对分子质量相同的酯类(RCOO-R),其气味与分子中酯基的位置并无太大的关系。内酯类与酯类一样具有特殊的水果香气,尤其是-和-内酯,大量存在于各种水果中。如:-壬内酯有椰子香气;-十一内酯则为桃子香气。-
15、壬内酯壬内酯-十一内酯十一内酯 -壬内酯具有坚果香气,香豆素具有樱花的香气。-壬内酯壬内酯香豆素香豆素 、-不饱和的内酯的同系物的气味 若R=-(CH)CH ,R=-H,则呈黄油香气。12432 碳侧链比较短的时候呈果实香,随着侧链增长则脂肪臭也增加;若内酯内的H被烷基取代,则黄油气味消失。R、R 碳数在5以内,怎样取代和变换,都具有相同的香气,这是很耐人寻味的现象。122、芳香族化合物、芳香族化合物:(1)、脂肪烃基取代苯脂肪烃基取代苯(2)、酚、酚醚和酚酯酚、酚醚和酚酯(3)、芳香族醇、醛和酮芳香族醇、醛和酮(4)、芳香族酯芳香族酯 芳香族化合物多具有苯环,但苯的气味一般不受人们欢迎,而食
16、品中这类化合物有一些却具有良好气味,因为它们都是取代苯,即当苯环上引入取代基后,气味会发生改变。一般说来,邻位和对位的芳香衍生物因分子形状不同,其嗅感香气也会稍有差别。(1)、脂肪烃基取代苯脂肪烃基取代苯:这类芳香族气味物的气味多不好闻,只有为数不多的几种具有较好的气味。例如:对异丙基甲苯对异丙基甲苯,就具有人们能接受的胡萝卜气味。刺激性芳香刺激性芳香强而类似胡强而类似胡萝卜的气味萝卜的气味 (2)、酚、酚醚和酚酯:酚、酚醚和酚酯:当苯环上直接连接极性官能团时,产生的嗅觉比较复杂。有的是官能团仍起主要作用,而有的则是分子整体在起主要作用,并常因官能团位置的不同而改变了嗅感。如用OH、O(酚、酚
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