（一）甜味和甜味物质
甜味是人们最喜欢的基本味感，常作为饮料、糕点、饼干等焙烤食品的原料，用于改进食品的可口性。
1. 甜味理论
早期人类对甜味的认识有很大的局限性，认为糖分子中含有多个羟基则可产生甜味，但有很多物质中并不含羟基，也具有甜味。如糖精（现已不允许使用）、某些氨基酸、甚至氯仿分子也具有甜味。1967年，沙伦伯格（Shallenberg-er）提出的甜味学说被广泛接受。该学说认为：甜味物质的分子中都含有一个电负性的A原子（可能是O、N原子），与氢原子以共价键形成AH基团（如—OH、═NH、—NH2），在距氢0.25～0.4nm的范围内，必须有另外一个电负性原子B（也可以是O、N原子），在甜味受体上也有AH和B基团，两者之间通过一对氢键耦合，产生甜味感觉。甜味的强弱与这种氢键的强度有关，见图10-2（1）。沙伦伯格的理论应用于分析氨基酸、氯仿、单糖等物质上，能说明该类物质具有甜味的道理 [图10-2（2）]。
图10-2 沙伦伯格甜味学说
沙伦伯格理论不能解释具有相同AH-B结构的糖或D-氨基酸为什么它们的甜度相差数千倍。后来克伊尔（Kier）又对沙伦伯格理论进行了补充。他认为在距A基团0.35 nm和B基团0.55 nm处，若有疏水基团γ存在，能增强甜度。因为此疏水基易与甜味感受器的疏水部位结合，加强了甜味物质与感受器的结合。甜味理论为寻找新的甜味物质提供了方向和依据。
2. 影响甜味剂甜度的因素
甜味的强弱称作甜度。甜度只能靠人的感官品尝进行评定，一般是以蔗糖溶液作为甜度的参比标准，将一定浓度的蔗糖溶液的甜度定为1（或100），其他甜味物质的甜度与它比较，根据浓度关系来确定甜度，这样得到的甜度称为相对甜度。评定甜度的方法有极限法和相对法。前者是品尝出各种物质的阈值浓度，与蔗糖的阈值浓度相比较，得出相对甜度；后者是选择蔗糖的适当浓度（10%），品尝出其他甜味剂在该相同的甜味下的浓度，根据浓度大小求出相对甜度。
（1）糖的结构对甜度的影响
①聚合度的影响：单糖和低聚糖都具有甜味，其甜度顺序是：葡萄糖＞麦芽糖＞麦芽三糖，而淀粉和纤维素虽然基本构成单位都是葡萄糖，但无甜味。
②糖异构体的影响：异构体之间的甜度不同，如α-D-葡萄糖＞β-D-葡萄糖。
③糖环大小的影响：如结晶的β-D-吡喃果糖（五元环）的甜度是蔗糖的2倍，溶于水后，向β-D-呋喃（六元环）果糖转化，甜度降低。
④糖苷键的影响：如麦芽糖是由两个葡萄糖通过α-1，4糖苷键形成的，有甜味；同样由两个葡萄糖组成而以β-1，6糖苷键形成的龙胆二糖，不但无甜味，而且还有苦味。
（2）结晶颗粒对甜度的影响 商品蔗糖结晶颗粒大小不同，可分成细砂糖、粗砂糖，还有绵白糖。一般认为绵白糖的甜度比白砂糖甜，细砂糖又比粗砂糖甜，实际上这些糖的化学组成相同。产生甜度的差异是结晶颗粒大小对溶解速度的影响造成的。糖与唾液接触，晶体越小，表面积越大，与舌的接触面积越大，溶解速度越快，能很快达到甜度高峰。
（3）温度对甜度的影响 在较低的温度范围内，温度对大多数糖的甜度影响不大，尤其对蔗糖和葡萄糖影响很小，但果糖的甜度随温度的变化较大。当温度低于40℃时，果糖的甜度较蔗糖大，而在温度大于50℃时，其甜度反比蔗糖小。这主要是由于高甜味的果糖分子向低甜味异构体转化的结果。甜度受温度变化而变化，一般温度越高，甜度越低。
（4）浓度的影响 糖类的甜度一般随着糖浓度的增加，各种糖的甜度都增加。在相等的甜度下，几种糖的浓度从小到大的顺序是：果糖、蔗糖、葡萄糖、乳糖、麦芽糖。
各种糖类混合使用时，表现有相乘现象。将26.7%的蔗糖溶液和13.3%的42 DE淀粉糖浆组成混合糖溶液，尽管糖浆的甜度远低于相同浓度的蔗糖溶液，但混合糖溶液的甜度与40%的蔗糖溶液相当。
3. 甜味物质
甜味物质的种类很多，按来源分成天然和人工合成的。按种类可分成糖类甜味剂、非糖天然甜味剂、天然衍生物甜味剂、人工合成甜味剂。
（1）糖类甜味剂糖类甜味剂包括糖、糖浆、糖醇。该类物质是否甜，取决于分子中碳数与羟基数之比，碳数比羟基数小于2时为甜味，2～7时产生苦味或甜而苦，大于7时则味淡。
糖类是一种能够提供营养和能量的物质，是食物的天然成分。例如，葡萄糖易溶于水，难溶于乙醇，甜味有凉爽感，适合食用，也可静脉注射；果糖易溶于水，难溶于乙醇，吸湿性强，不需要胰岛素控制，能够直接在人体内代谢，适合老人和病人食用；木糖吸湿性差，易溶于水，不溶于乙醇，不参与人体代谢，易引起褐变反应；蔗糖易溶于水，不易溶于乙醇，甜味纯正，甜度大；麦芽糖溶于水，微溶于乙醇，甜味爽口温和，营养价值高。乳糖有助于人体对钙的吸收，它对气体和有色物质的吸附性较强，可用做肉类制品风味和颜色的保护剂，添加于烘烤食品中也易形成诱人的金黄色。淀粉、纤维素等，它们不能结晶，也无甜味，但经过水解后得到的转化糖浆，有一定的甜度。
目前，糖醇类投入使用的种类较少，如木糖醇、山梨醇、麦芽糖醇、甘露醇四种。其中，麦芽糖醇的甜度接近蔗糖的甜度。它们在人体内的吸收和代谢均不受胰岛素的控制，也不妨碍糖原的合成，是糖尿病、心脏病、肝脏病人理想的甜味剂。木糖醇和山梨糖醇因不能被微生物利用，具有防止龋齿的功效。山梨糖醇有很强的保湿性，所以常用于食品的保湿，防止淀粉的老化、冷藏食品的水分蒸发。
（2）非糖天然甜味剂 部分植物的叶、果、根等常含有非糖的甜味物质，安全性较高。这是一类天然的、化学结构差别很大的甜味的物质。主要有甘草苷（图10-3）、甜叶菊苷（图10-3）、苷茶素。
甘草是多年生豆科植物甘草的根，产于欧亚各地。甘草中的甜味成分是由甘草酸和二分子葡萄糖结合成的甘草苷。纯甘草苷的甜度为蔗糖的250倍，其甜味缓慢而长存，故很少单独使用，蔗糖可有助于甘草苷甜味的发挥，因此使用蔗糖时加入甘草苷可节省蔗糖。作为商品使用的一般是甘草苷二钠盐或三钠盐，通常用做酱油、豆酱腌渍物的调味剂。
甜叶菊原产巴西、阿根廷、巴拉圭，含有7%左右的糖苷。甜叶菊苷相对甜度200～300，对酸、碱都稳定，溶解性好，没有苦味和发泡性，是一种低热值的甜味物质，可作甜味代用品应用于食品工业。甜叶菊苷具有降低血压、促进新陈代谢、强壮身体的功用，在治疗胃酸过多等方面也有疗效，目前日本、美国、西欧等国已普遍应用于饮料、糕点、罐头、果脯、蜜饯、保健食品及儿童食品中，我国也有生产。
图10-3 甘草苷与甜叶菊苷
甘茶素又称甜茶素，是虎耳草科植物叶中的甜味成分，比甜度为400。它对热、酸都比较稳定。分子中由于有酚羟基存在，故也有微弱的防腐性能。若在蔗糖液中加入1%的甘茶素，能使蔗糖甜度提高3倍。
（3）天然衍生物甜味剂 该类甜味剂是指本来不甜的天然物质，通过改性加工而成的安全甜味剂。主要有：氨基酸衍生物（6-甲基-D-色氨酸，相对甜度1000）、二肽衍生物（天门冬酰苯丙氨酸甲酯，相对甜度20～50）、二氢查耳酮衍生物等，二氢查耳酮衍生物（图10-4）是柚苷、橙皮苷等黄酮类物质在碱性条件下还原生成的开环化合物。这类化合物有很强的甜味，其甜味可参阅表10-4。
图10-4 二氢查耳酮衍生物
表10-4 具有甜味的二氢查耳酮衍生物的结构和甜度
（4）人工合成甜味剂
①糖精钠：无色结晶或稍带白色的结晶性粉末、无臭或微有香气，味浓甜带苦。甜度为蔗糖的200～500倍，甜味阈值约为0.00048%。易溶于水，溶解度为99.8% （20℃），略溶于酒精。可用于饮料、酱菜类、复合调味料、蜜饯、配制酒、冰淇淋、饼干和面包等。参考用量：软饮料72mg/kg、冷饮150mg/kg、糖果2100～2600mg/kg、焙烤食品12mg/kg。
②甜蜜素：甜蜜素的化学名为环己基氨基碳酸钠，甜度约为蔗糖的30倍。优点是甜味好，后苦味比糖精钠低，成本较低。缺点是甜度不高，用量大，易超标使用。1970年，美国禁用，英国、日本、加拿大等国随后也禁用。我国规定其最大使用量为0.15 g/kg，可用于酱菜、配制酒、糕点、饼干、面包、雪糕、冰淇淋、冰棍、饮料、蜜饯等。
③天门冬酰苯丙氨酸甲酯：天门冬酰苯丙氨酸甲酯又称阿斯巴甜、甜味素，由美国Searle公司1965年在肽类药剂的研究中偶然发现，在美国占主导地位的低热甜味剂。市场上通常称其为蛋白糖，添加甜味素或（含苯丙氨酸）制品应该标明。
天门冬酰苯丙氨酸甲酯为白色结晶状粉末，常温下稳定，20℃时溶解度为1，其水溶液受pH、温度影响，室温下放置一个月甜度下降严重，最适pH是4.2。其钠钾盐风味更好，溶解度更大。其甜度为蔗糖的200倍，甜味和蔗糖接近，无后苦味，与糖、糖醇、糖精钠等合用有协同作用。可用于各类食品（罐头食品除外）。
（二）酸味和酸味物质
酸味物质是食品和饮料中的重要成分或调味料。酸味能促进消化、防止腐败、增加食欲、改良风味。酸味是由质子（H+）与存在于味蕾中的磷脂相互作用而产生的味感。因此，凡是在溶液中能离解出氢离子的化合物都具有酸味。在相同的pH下，有机酸的酸味一般大于无机酸。这是因为有机酸的酸根、负离子在磷脂受体表面的吸附性较强，从而减少受体表面的正电荷，降低其对质子的排斥能力，有利于质子（H+）与磷脂作用，所以有机酸的酸味强于无机酸，有机酸的酸味阈值在pH为3.7～4.9，而无机酸的阈值在pH为3.5～4.0。一般有机酸种类不同，其酸味特性也不同，6碳酸风味较好，4碳酸味道不好，3碳、2碳酸有刺激性。
酸味的品质和强度除决定酸味物质的组成、pH外，还与酸的缓冲作用和共存物的浓度、性质有关，甜味物质、味精对酸味有影响。酸味强度一般以结晶柠檬酸（一个结晶水）为基准定为100，其他如无水柠檬酸为110，苹果酸为125，酒石酸为130，乳酸为（50%）60，富马酸为165。酸味强度与它们的阈值大小不相关（表10-5）。
表10-5 一些有机酸的阈值 单位：%
（三）苦味和苦味物质
食品中有不少苦味物质，单纯的苦味人们是不喜欢的，但当它与甜、酸或其他味感物质调配适当时，能起到丰富或改进食品风味的特殊作用。如苦瓜、白果、莲子的苦味被人们视为美味，啤酒、咖啡、茶叶的苦味也广泛受到人们的欢迎。当消化道活动发生障碍时，味觉的感受能力会减退，需要对味觉受体进行强烈刺激，用苦味能起到提高和恢复味觉正常功能的作用，可见苦味物质对人的消化和味觉的正常活动是重要的。俗话讲 “良药苦口”，说明苦味物质对治疗疾病方面有着重要作用。应强调的是很多有苦味的物质毒性强，主要为低价态的氮硫化合物、胺类、核苷酸降解产物、毒肽（蛇毒、虫毒、蘑菇毒）等。
植物性食品中常见的苦味物质是生物碱类、糖苷类、萜类、苦味肽等；动物性食品常见的苦味物质是胆汁和蛋白质的水解产物等；其他苦味物有无机盐（钙、镁离子）、含氮有机物等。
苦味物质的结构特点是：生物碱碱性越强越苦；糖苷类碳/羟比值大于2为苦味 [其中—N（CH3）3和—SO3可视为2个羟基]；D-氨基酸大多为甜味，L-氨基酸有苦有甜，当R基大（碳数大于3）并带有碱基时以苦味为主；多肽的疏水值大于6.85kJ/mol（Q=∑Δg/n）时有苦味；盐的离子半径之和大于0.658nm的具有苦味。
盐酸奎宁（图10-5）一般作为苦味物质的标准。
图10-5 盐酸奎宁(www.xing528.com)
（1）茶碱、咖啡碱、可可碱 是生物碱类苦味物质，属于嘌呤类的衍生物（图10-6）。
图10-6 生物碱类苦味物质
咖啡碱主要存在于咖啡和茶叶中，在茶叶中含量为1%～5%。纯品为白色具有丝绢光泽的结晶，含一分子结晶水，易溶于热水，能溶于冷水、乙醇、乙醚、氯仿等。熔点235～238℃，120℃升华。咖啡碱较稳定，在茶叶加工中损失较少。
茶碱主要存在于茶叶中，含量极微，在茶叶中的含量为0.002%左右，与可可碱是同分异构体，具有丝光的针状结晶，熔点273℃，易溶于热水，微溶于冷水。
可可碱主要存在于可可和茶叶中，在茶叶中的含量约为0.05%，纯品为白色粉末结晶，熔点342～343℃，290℃升华，溶于热水，难溶于冷水、乙醇和乙醚等。
（2）啤酒中的苦味物质 啤酒中的苦味物质主要来源于啤酒花和在酿造中产生的苦味物质，有30多种，其中主要是α酸和异α酸等。
α酸是多种物质的混合物，有葎草酮、副葎草酮、蛇麻酮等（图10-7）。主要存在于制造啤酒的重要原料啤酒花中，它在新鲜啤酒花中含量为2%～8%，有很强的苦味和防腐能力，在啤酒的苦味物质中约占85%。
图10-7 葎草酮、蛇麻酮结构
异α酸是啤酒花与麦芽在煮沸过程中，由40%～60%的α酸异构化而形成的。在啤酒中异α酸是重要的苦味物质。
当啤酒花煮沸超过2h或在稀碱溶液中煮沸3min，α酸则水解为葎草酸和异己烯-3-酸，使苦味完全消失。
（3）糖苷类 苦杏仁苷、水杨苷都是糖苷类物质，一般都有苦味。存在于中草药中的糖苷类物质，也有苦味，可以治病。存在于柑橘、柠檬、柚子中的苦味物质主要是新橙皮苷和柚皮苷，在未成熟的水果中含量很多，它的化学结构属于黄烷酮苷类（图10-8）。
图10-8 柚皮苷的结构
柚皮苷的苦味与它连接的双糖有关，该糖为芸香糖，由鼠李糖和葡萄糖通过-1，2糖苷键结合而成，柚苷酶能切断柚皮苷中的鼠李糖和葡萄糖之间的-1，2糖苷键，可脱除柚皮苷的苦味。在工业上制备柑橘果胶时可以提取柚皮苷酶，并采用酶的固定化技术分解柚皮苷，脱除葡萄柚果汁中的苦味。
（4）氨基酸和肽类中的苦味物质 一部分氨基酸如亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、组氨酸、赖氨酸和精氨酸都有苦味。水解蛋白质和发酵成熟的干酪常有明显的令人厌恶的苦味。氨基酸苦味的强弱与分子中的疏水基团有关；小肽的苦味与相对分子质量有关，相对分子质量低于6000的肽才可能有苦味。
（四）咸味和咸味物质
咸味是中性盐呈现的味道，咸味是人类的最基本味感。没有咸味就没有美味佳肴，可见咸味在调味中的作用。在所有中性盐中，氯化钠的咸味最纯正，未精制的粗食盐中因含有KCl、MgCl2和MgSO4，而略带苦味。在中性盐中，正负离子半径小的盐以咸味为主；正负离子半径大的盐以苦味为主。苹果酸钠和葡萄糖酸钠也具有纯正的咸味，可用于无盐酱油和肾脏病人的特殊需要。
（五）其他味感
辣味、涩味、鲜味等味感虽然不属于基本味，但它是日常生活中经常遇到的味感，对调节食品的风味有重要作用。现简单介绍如下：
1. 辣味和辣味物质
辣味是刺激口腔黏膜、鼻腔黏膜、皮肤、三叉神经而引起的一种痛觉。适当的辣味可增进食欲，促进消化液的分泌，在食品烹调中经常使用辣味物质作调味品。
辣椒、花椒、生姜、大蒜、葱、胡椒、芥末和许多香辛料都具有辣味，是常用的辣味物质，但其辣味成分和综合风味各不相同。分别有热辣味、辛辣味、刺激辣等。属于热辣味的有：辣椒中的辣椒素，主要是一类碳链长度不等（C8～C11）的不饱和脂肪酸香草基酰胺；胡椒中的胡椒碱、花椒中的花椒素都是酰胺化合物；属于辛辣味的有姜中的姜醇、姜酚、姜酮，肉豆蔻和丁香中的丁香酚，都是邻甲氧基酚基类化合物；属于刺激辣的有蒜，葱中的蒜素、二烯丙基二硫化物、丙基烯丙基二硫化物，芥末、萝卜中的异硫氢酸酯类化合物等。几种辣味物质的结构见图10-9。
图10-9 几种辣味物质结构
2. 涩味和涩味物质
涩味是涩味物质与口腔内的蛋白质发生疏水性结合，交联反应产生的收敛感觉与干燥感觉。食品中主要涩味物质有：金属、明矾、醛类、单宁。
单宁是其中的重要代表物，单宁易于同蛋白质发生疏水结合；同时它还含有许多能转变为醌式结构的苯酚基团（图10-10），也能与蛋白质发生交联反应。这种疏水作用和交联反应都可能是形成涩感的原因。柿子、茶叶、香蕉、石榴等果实中都含有涩味物质。茶叶、葡萄酒中的涩味人们能接受；但未成熟的柿子、香蕉的涩味，必须脱除。随着果实的成熟，单宁类物质会形成聚合物而失去水溶性，涩味也随之消失。柿子的涩味也可以用人工方法脱掉。单宁是多酚类物质，所以在加工过程中容易发生褐变。
图10-10 单宁
3. 鲜味及鲜味物质
鲜味是呈味物质（如味精）产生的能使食品风味更为柔和、协调的特殊味感，鲜味物质与其他味感物质相配合时，有强化其他风味的作用，所以，各国都把鲜味列为风味增强剂或增效剂。常用的鲜味物质主要有氨基酸和核苷酸类。氨基酸类有谷氨酸一钠（MSG）、谷甘丝三肽和水解植物蛋白等；核苷酸类有5′-肌苷酸（IMP）、5′-鸟苷酸（GMP）、5′-黄苷酸（XMP）等。当鲜味物质使用量高于阈值时，表现出鲜味，低于阈值时则增强其他物质的风味。
动物的肌肉中含有丰富的核苷酸，植物中含量少。5′-肌苷酸广泛存在于肉类中，使肉具有良好的鲜味，肉中5′-肌苷酸来自于动物屠宰后ATP的降解。动物屠宰后，需要放置一段时间后，味道方能变得更加鲜美，这是因为ATP转变成5′-肌苷酸需要时间。但肉类存放时间过长，5′-肌苷酸会继续降解为无味的肌苷，最后分解成有苦味的次黄嘌呤，使鲜味降低。在实际工作中通过检测次黄嘌呤的含量判断肉类，尤其是水产品的新鲜程度。
图10-11所示为鳕鱼肉在0℃贮藏期间ATP及其降解产物的消长情况。其中：三磷酸腺苷（ATP）是无鲜味的物质，单磷酸肌苷酸是具有很好鲜味的物质，肌苷是无味的物质，次黄嘌呤是苦味物质。鱼肉在尸僵前主要核苷酸类物质是ATP，此时鱼肉风味不好；贮藏2～4d时大多数ATP转化为IMP，此时的肉最鲜美；贮藏到10d后肌苷酸类物质都转化为Hx，肉的味感变差。
图10-11 鳕鱼肉在贮藏期间核苷酸类物质的消长情况
除了以上介绍的鲜味物质外，常用的还有琥珀酸及其钠盐，琥珀酸多用于果酒、清凉饮料、糖果，其钠盐多用于酿造商品及肉制品。
知识链接
口感差的好食物
1. 粗糙的食物
有些人不喜欢糙米和窝头，因为它们吃着 “扎嗓子”，而偏爱精细的香米和白面制品，其实扎嗓子的是宝贵的膳食纤维。它能刺激肠道蠕动，帮助排便，并改变肠道微生物的种类及数目，降低致癌物生成。膳食纤维广泛存在于口感粗糙的食物当中，包括全谷类的米、麦及杂豆，如糙米、燕麦、红豆等。为预防便秘和肠癌，每日应保证摄入20～30g膳食纤维。建议早餐放弃传统的白米粥，改喝杂粮粥，精细白米饭改为全麦馒头。
2. 发涩的食物
单宁、植酸和草酸会让食物发涩，因为它们会和唾液蛋白结合形成沉淀，使唾液失去润滑性，致使舌上皮组织收缩，产生涩味。但这些物质具有很强的抗氧化性，对预防糖尿病和高脂血有益。比如橄榄、紫葡萄皮、苹果皮、核桃仁皮，它们都比果肉具有更强的抗氧化作用。建议苹果和葡萄带皮一起吃，吃核桃仁时，也不要把那层褐色的皮去掉。
3. 味酸的食物
和甜橙、西瓜、香蕉相比，爱吃沙果、山楂等酸味水果的人相对要少。其实，这类水果的酸味主要来自于柠檬酸、苹果酸等有机酸，这些天然的酸性物质能促进铁等矿物质的吸收。如果感觉酸味食物口感不好，可以把它们做成水果羹，加少量冰糖，放入冰箱冷冻，口感会大有改善。
4. 发苦的食物
食物中的天然苦味物质也具有一定的保健作用，如柠檬和柚子当中的柚皮苷、茶里面的茶多酚、红酒里面的多酚，以及巧克力里面的多酚，它们都是有助预防癌症和心脏病的成分，苦瓜中的奎宁精，还能提高人体免疫力，帮助控制血糖。所以，吃水果一定要搭配着吃，不能光吃甜的，要适当吃点苦的、酸的。吃过的柚子皮，不要扔掉，可以切成条，做成蜂蜜柚子茶。对于苦瓜而言，将其用热水焯一下，冰镇后可蘸蜂蜜食用。
5. 味冲的食物
洋葱和大蒜是很多人唯恐避之不及的食物，因为它们味道太冲，吃完之后嘴里会有难闻的气味。其实，这股冲味来源于硫苷类物质和烯丙基二硫化物，它们可有效预防癌症，广泛存在于萝卜、蒜、洋葱等食物中。因此，日常饮食不要忽略它们，萝卜可以做成泡菜、炖排骨汤，洋葱可以用来拌凉菜，大蒜最理想的吃法是生吃。进食大蒜、洋葱等食物后觉得口气难闻，可以嚼食少量茶叶。
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