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香气成分间的协同作用判定方法及应用

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前常用的宏观层面协同方法主要有4种,分别为阈值法、S型曲线法、香气活性值法、σ-τ图法,主要通过香气成分组合前后的阈值、OAV、香韵强度值的变化,判定成分之间的协同作用。协同作用判定标准 判别公式如式(2-3)。该方法综合考虑σ、τ值,并以图形形式直观展示,更加全面地研究了香气成分相互作用。实验结果表明,不同浓度高级醇对重组溶液的协同作用存在明显的差异,浓度适中时表现协同作用,而浓度高时表现为掩盖作用。

香气成分间的协同作用判定方法及应用

目前常用的宏观层面协同方法主要有4种,分别为阈值法、S型曲线法、香气活性值法(OAV)、σ-τ图法,主要通过香气成分组合前后的阈值、OAV、香韵强度值的变化,判定成分之间的协同作用。

1.阈值法

该方法按照各组分的阈值浓度进行混合,并通过三点选配法(3-AFC)进行阈值测定,最后将实际测定混合物阈值与理论计算得到的混合物阈值进行比较,从而判断香气协同程度。将香气成分之间的相互作用划分为4种类型,具体划分标准通过式(2-1)计算得出。

当 F<0.5 协同、超级加成作用;

0.5≤F<1 加成作用;

F=1 无作用;

F>1 掩盖、抑制作用。

通过阈值法研究表明,香气成分之间的作用关系与成分的结构、香气特征有一定关系。结构或香气相似的香气成分具有协同或加成作用,而结构或香气不同的物质往往具有掩蔽作用或者无作用。通过对乌龙茶中24种香气物质阈值浓度进行协同研究,结果表明,结构或香气相似的成分具有协同或加成作用,而结构或香气差异明显的成分具有掩蔽、抑制作用。Daan Saison等对啤酒中的26种陈化风味物质在阈值浓度下进行研究,得出了具有类似结构的不饱和烯醛之间有明显的相加或者协同作用,而不同结构和香型的化合物之间,相互作用小的结论。从上面的研究内容来看,阈值法由于需将香气成分稀释到阈值水平,因此该方法只能研究阈值浓度下香气成分之间的相互作用,并没有考虑到浓度因素对相互作用的影响。而我们更需要知道香气成分在天然产物内的浓度条件下,香气成分之间的相互作用情况。这对指导香精配方的设计具有实际意义。

2.S型曲线法

该方法是通过绘制不同浓度-响应频率曲线,并采用S型曲线方程进行数学拟合的,以此计算香气成分组合前后的理论和实验阈值比值大小可判断协同作用。

(1)混合物实测阈值计算 将A、B香气成分进行组合,按照浓度从高到低,配制10个系列浓度点,绘制Log(浓度)-检测频率P曲线。将上述10个数据点,应用S型曲线y=1/[1+e(-λx)]进行拟合(其中相关系数R2应大于0.95),纵坐标P=0.5时,对应的横坐标为实测阈值

(2)混合物理论阈值计算 A、B混合后,通过式(2-2)计算P(AB),绘制Log(浓度)-检测频率P曲线,并进行拟合。

(3)协同作用判定标准 判别公式如式(2-3)。

当 D>2 掩盖作用;

1<D≤2 部分掩盖作用;

D=1 无作用;

0.5≤D<1 部分加成作用;(www.xing528.com)

D<0.5 协同作用。

法国波尔多大学Lytra Georgia团队在这方面做了大量的工作。他们采用S型曲线法对红酒中香气物质之间的相互作用进行了研究,结果发现亚阈浓度2-羟基-4-甲基戊酸乙酯、(2S)-2-甲基丁酸乙酯、二甲基三硫醚能增强红酒果香香韵强度,降低果香香韵的阈值,这些成分与果香香韵成分发生了协同作用;而添加5种实测了浓度的高级醇于果香韵中(13种乙酸酯类和乙酯类香气物质)时,果香韵的强度值下降,阈值变大,即高级醇对果香韵具有抑制作用。

从上面的研究内容看出,S型曲线法综合了香气成分的阈值、浓度等因素研究相互作用,弥补了阈值法的局限性。而采用数学拟合的方式计算阈值,可使得阈值准确性大大提高。此外,该方法扩展了体系范围,除研究二元体系外,还可以研究香韵之间的相互作用,并以图形形式直观表现。因此,在研究香气成分之间的相互作用时,S型曲线法具有明显的优势。

3.OAV法

该方法通过混合物的实测OAV与理论OAV的比值来判断混合物中组分间的相互作用。其中混合物的实测OAV是混合物浓度与混合物实验阈值的比值;理论OAV值是混合物中各个组分的OAV值之和。判别公式如式(2-4)。

当 A<0.5 协同作用;

0.5≤A<1 加成作用;

A=1 无作用;

A>1 掩盖、抑制作用。

该方法表明,香气成分之间相互作用以加成为主,协同和掩盖作用较少。Laura等采用OAV法研究了9种重要的氧化醛类物质。研究发现这些化合物之间或者与其他香气成分之间以加成作用为主。混合物中香气成分的个数对相互作用也有影响,个数越多,则相互作用偏向于加成和掩盖。Laska等采用OAV法对三元混合物、六元混合物和十二元混合物体系进行了研究,结果表明随着混合物体系复杂度的增加,混合物的理论与实测OAV比值下降,香气成分之间以加成和掩盖作用为主。Guadagni等采用OAV法研究混合物体系中香气成分作用关系,结果表明香气成分之间一般都发生加成作用,如乙酸乙酯和丁二酮混合物。

OAV法同样综合了香气成分的阈值、浓度等因素来研究香气间的相互作用,弥补了阈值法的局限性,适用于近阈值浓度香气成分之间的作用。与S型曲线法相比,此方法测定的阈值,其准确性有所欠缺。综上所述,OAV法的准确性介于阈值法和S型曲线法之间。

4.σ-τ图法

该方法是由Patte和Laffort于1979年提出的σ= fτ)模型,τ是指B(或A)的香气强度与两者的香气强度之和之间的比值,其中τA= IA/(IA+IB)或者τB= IB/(IA+IB)。σ代表混合物的香气强度与各成分(在混合之前)的香气强度之间的比值:σ= Imix/(IA+IB),它反映相互作用程度。根据相互作用强弱,划分为协同、加成、折中、掩盖作用。σ-τ图法以香气成分强度值为考察指标,此法适用于近阈值或超阈值浓度下香气成分之间的相互作用。该方法综合考虑στ值,并以图形形式直观展示,更加全面地研究了香气成分相互作用。

该方法表明,香气成分之间的相互作用与浓度有关。当香气低浓度或者中等浓度时,香气成分之间更容易表现为协同或者加成作用;高浓度时,香气成分之间往往具有掩盖、抑制作用。Margaux等采用σ-τ图法研究了葡萄酒中5个高级醇对13个酯类化合物重组溶液香气的影响。实验结果表明,不同浓度高级醇对重组溶液的协同作用存在明显的差异,浓度适中时表现协同作用,而浓度高时表现为掩盖作用。因此,香气成分之间相互作用的强弱与浓度有关。Vicente Ferreira采用σ-τ图法总结了之前文献报道的520对混合物数据。结果表明,在超阈值水平下,混合物香气强度与组分香气强度之和的比值基本小于1,即表现为掩盖作用。Lytra等研究了红酒中香气物质之间的相互作用,结果表明在高浓度下,二乙酰、乙偶姻、乙酸和γ-丁内酯对红酒果香韵具有掩盖作用。

从上述已报道的4种香气协同方面的研究来看,这4种方法各有优缺点。这些文献缺乏系统的研究方法,只采用某种单一的方法,没有综合考虑各个方法的优缺点、适用体系。因此,这些文献并不能有效、准确地证明香气物质之间的协同作用。

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