食品味觉与呈味物质|食品化学

滋味是食品感官质量中最重要的属性之一，产生滋味以及与滋味相关的物质一般都溶于水，相对不挥发。它们在食品中的浓度比香味成分高得多。

世界各国由于文化、饮食习俗等的差异，对味觉的分类也不一致。日本分为酸、甜、苦、咸、辣五味；印度则分为甜、酸、苦、咸、辣、淡、涩和不正常8味；欧美各国分为甜、酸、苦、咸、辣、金属味、清凉味等；我国分为甜、酸、咸、苦、鲜、辣和涩。

含有L-谷氨酸的食品，如肉汤（特别是鸡肉）和陈年奶酪（如意大利干酪），可以释放出很浓的鲜味。由于其呈味物质与其他味感物质相配合时能使食品的整个风味更为鲜美，所以欧美各国都将鲜味物质列为风味增效剂或强化剂，而不看作是一种独立的味感。但我国在食品调味的长期实践中，鲜味已形成了一种独特的风味，故在我国仍作为一种单独味感列出。辣味是刺激口腔黏膜、鼻腔黏膜、皮肤和三叉神经而引起的一种痛觉，而涩味则是口腔蛋白质受到刺激而凝固时所产生的一种收敛的感觉，与触觉神经末梢有关，这两种味感与四种刺激味蕾的基本味感有所不同，但就食品的调味而言，也可看作两种独立的味感。

一、甜味与甜味物质

甜味（sweet taste）是普遍受人们欢迎的一种基本味感，常用于改进食品的可口性和某些食用性。说到甜味，人们很自然地就联想到糖类，它是最有代表性的天然甜味物质。除了糖及其衍生物外，还有许多非糖的天然化合物、天然化合物的衍生物和合成化合物也都具有甜味，如多元醇（山梨糖醇、甘露醇、木糖醇）、合成甜味剂（糖精、环己基磺酸盐、阿斯巴甜、氨基酸及其他物质）。

（一）呈甜机理

1.普通甜味物质结构基础

甜味分子的一般结构特征可以用甜味物质的AH/B/X结构模型（图10-5与图10-6）来描述。该模型中A和B是电负性原子（如氧、氮、氯），H是氢原子，X是分子的非极性部分。舌头上的甜味受体有一种与之互补匹配的结构分布，这样，在甜味分子的AH/B结构和受体之间可以形成氢键，而甜味分子的非极性部分X可以结合到受体的相应凹穴中。对于甜味化合物，A和B之间的距离必须在2.5～4 Å。

图10-5　甜味和苦味化合物和味觉受体的AH/B/X结构图示

图10-6　果糖和糖精的AH/B/X结构

AH/B理论也无法解释很多事实，它们包括：

①为什么具有AH/B结构的多糖和多肽是无味物质？

②为什么氨基酸的旋光异构体之间有不同味觉，D-缬氨酸是甜味而L-缬氨酸是苦味？

③没有考虑甜味分子在空间的卷曲和折叠效应等。

2.强甜味物质结构基础

为了将此理论的有效性延伸至强甜味物质，后期又在这个理论中增加了第三个结合点，即在甜味分子中存在着一个具有适当立体结构的亲油区（常以γ表示），它与味觉受体的类似亲油区域可以相互吸引。甜味分子的亲油结构通常为亚甲基（—CH2—）、甲基（—CH3）或苯基（—C6H5）。在强甜味分子的完整呈味结构中，所有的活性单元（AH、B和γ）都能与受体接触，形成一个三角形构象，见图10-7。这种排列形式成为当前甜味的三点结构理论的基础。γ部位可促进某些甜味分子与味觉受体的接触而起作用，并因此影响所感知的甜味的强度。但由于糖的亲水性很强，γ部位仅对甜度高的糖起着有限的作用，对低甜度的糖则完全不起作用。

图10-7　β-D-吡喃果糖甜味单位中AH/B和X之间的关系

γ部位或许还是甜味物质间甜味质量差别的一个重要原因，其重要性似乎与某些化合物的苦味或甜味的相互作用有关。甜/苦味糖的结构使它们能与甜、苦受体中的一种或两种类型受体相互作用，可以产生复合的感觉。由于人对于苦味比甜味更为敏感，因此苦味的化学结构性质会抑制甜味。糖中的苦味似乎受异头中心的结构、环上的氧、己糖的伯醇基团以及所有的取代基的性质等因素的综合影响。甜味分子在结构和立体化学上的改变常造成甜味的降低或丧失，甚至产生苦味。

（二）甜味强度及其影响因素

甜味的强度可用甜度来表示，但甜度目前还不能用物理或化学方法定量测定，只能凭人的味感来判断。通常是以在水中较稳定的非还原蔗糖为基准物下的甜度，这种相对甜度（甜度倍数）称为比甜度。品尝方法有极限浓度法与相对法。前者是将品尝出的各甜味剂的阈值浓度与蔗糖的阈值浓度比较而得出相对甜度；后者选择适当浓度，比较相同浓度条件下品尝得出的各甜味剂的甜度强弱，根据各评判员小组的甜度平均分值与蔗糖分值相比，求出相对甜度。表10-4列出一些常见物质的甜度。

表10-4　一些甜味剂的相对甜度

影响甜度的主要因素如下。

①浓度。总的来说，甜度随着浓度的增大而提高，但各种甜味剂的甜度提高的程度不同。大多数糖及其甜度随浓度增高的程度都比蔗糖大，尤其以葡萄糖最为明显。如当蔗糖与葡萄糖的浓度均小于40%时，蔗糖的甜度大，但当两者的浓度均大于40%时，其甜度却几乎无差别。

②聚合度。第一，糖的甜度随聚合度的增加而下降，如葡萄糖＞麦芽糖＞麦芽三糖。淀粉与纤维素都无甜味。第二是糖的异构体之间的甜度不同，如α-D-葡萄糖＞β-D-葡萄糖。第三是糖的环结构的影响，如结晶β-D-吡喃果糖的甜度是蔗糖的2倍，但它溶于水转化为β-D-呋喃果糖后，甜度降低。第四是糖苷键的结构的影响，α-l，4-麦芽糖有甜味，同样由二分子葡萄糖构成的β-1，6-龙胆二糖非但不甜还有苦味。

③温度。温度对甜度的影响因甜味剂的不同而有所不同。一般来说，在较低的温度范围内，温度对大多数糖的甜度影响大。如图10-8所示。在较低温度范围内，温度对蔗糖和葡萄糖的影响很小，但果糖的甜度受温度的影响却十分显著，这是因为在果糖溶液的平衡体系中，随着温度升高、甜度大的β-D-吡喃果糖的百分含量下降，而不甜的β-D-吡喃果糖的百分含量升高。

图10-8　几种糖的甜度与温度关系

（三）常见的甜味物质

甜味物质的种类很多，按来源分成天然的和人工合成的。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。该类物质当其分子中碳数比羟基数小于2时为甜味，2～7时产生苦味或甜而苦，大于7时则味淡。大多数人都熟悉常见的糖类甜味剂，本章只介绍糖醇，糖醇是糖氢化后的产物，一般为白色结晶，和糖一样具有较大的溶解度，甜度比蔗糖低，但有的和蔗糖相当。如以蔗糖甜度为1，则木糖醇为1、麦芽糖醇0.9、麦芽糖醇糖浆0.7、山梨糖醇0.6、甘露醇0.4。糖醇类甜味剂由于无活性的羰基，化学稳定性较好，150℃以下无褐变，融化时无热分解。

由于糖醇溶解时吸热，具有清凉感，粒度越细，溶解越快，感觉越凉越甜，山梨糖醇清凉感最好，木糖醇次之。

①山梨糖醇。山梨糖醇是六元醇，可由葡萄糖经催化还原得到，天然存在于苹果、梨、葡萄等果实中，山梨糖醇保湿作用较强，能保持食品一定水分，防止干燥，可用作糕点、巧克力糖的保湿剂、防止鱼类冷冻时水分蒸发和蛋白质变性、在面食中防止淀粉老化、增加食品的风味，并具有协调食品甜、酸、苦味强度的作用等。

②木糖和木糖醇。木糖是由木聚糖水解而得。木聚糖是构成半纤维素的主要成分，存在于稻草、甘蔗渣、玉米芯和种子壳（稻壳、棉籽壳）中，经水解，用石灰中和，滤出残渣，再经浓缩、结晶、分离、精制而得。纯晶为无色针状结晶粉末，易溶于水，不溶于酒精和乙醚。木糖有似果糖的甜味，甜度为蔗糖的65%。它不被微生物发酵，不易被人体吸收利用，专供糖尿病和高血压患者食用。

木糖经还原得木糖醇，木糖醇和蔗糖甜度相当，含热量也一样，具有清凉的甜味，人体对它的吸收不受胰岛素的影响，可以避免人体血糖升高。所以，木糖醇是适宜于糖尿病患者的甜味剂。因为木糖醇不能被微生物利用，还具有防龋齿的作用，在食品加工中，可替代蔗糖。

2.非糖天然甜味剂

这是一类天然的、化学结构差别很大的，但都具甜味的物质。主要有甘草苷（相对甜度100～300，图10-9）、甜叶菊苷（相对甜度200～300）、苷茶素（相对甜度400，图10-9）。以上几种甜味剂中甜叶菊苷的甜味最接近蔗糖。

图10-9　苷茶素与甘草苷的结构

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（又名蛋白糖、阿斯巴甜，相对甜度20～50）、二氢查耳酮衍生物等。

二氢查耳酮衍生物（图10-10）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10-5。

图10-10　二氢查耳酮衍生物

表10-5　具有甜味的二氢查耳酮衍生物的结构和甜度

4.合成甜味剂

该类甜味剂在食品添加剂一章中有详细介绍，主要指糖精（邻苯甲酰磺酰亚氨钠盐，相对甜度300～500）和甜蜜素（环己氨基磺酸钠，相对甜度30～50）。

二、苦味与苦味物质

苦味（bitter taste）是食物中很普遍的味感，许多无机物和有机物都具苦味，单纯的苦味并不令人愉快，但当它与甜、酸或其他味感调配得当时，能形成一种特殊风味。例如若瓜、白果、茶、咖啡等，广泛受到人们的喜爱，同时苦味剂大多具有药理作用。一些消化活动障碍、味觉减弱或衰退的人，常需要强烈刺激感受器来恢复正常，由于苦味阈值最小，也最易达到这方面的目的。

（一）呈苦机理

就感觉受体而言，人的舌根部的味蕾对苦味最为敏感。因为苦味取决于刺激分子的立体结构，且苦味与甜味的感觉都由类似的分子所激发，所以某些分子既可产生甜味也可产生苦味。

甜味分子一定含有两个极性基团，还可能含有一个辅助性的非极性基团。苦味分子似乎仅需一个极性基团和一个疏水基团。然而，有学者认为大多数苦味物质具有与甜味分子相同的AH/B模型与疏水基团，只是A和B之间的距离为1.0～1.5 Å，小于甜味化合物的相应间距（例如，苦味二萜烯香茶菜醛的AH/B/X结构如图10-11所示）。

根据上述设想，在特定的受体部位中AH/B单元的取向决定了分子的甜味与苦味。有些受体部位的取向只适合苦味分子，当分子能与这样的受体部位相匹配时，它产生苦味感，而那些能与甜味部位相匹配的分子产生甜味感。如果一个分子的几何形状使它能按上述两种方向取向，就能产生苦或甜感。这种模式对于氨基酸似乎特别适合，D型氨基酸是甜的，L型则是苦的。由于甜味受体的疏水部位（即γ区）的亲油性是无方向性的，因此它既可以参与产生甜味，也可参与产生苦味。总之，苦味模式的结构基础极为广泛，大部分有关苦味与分子结构的实验现象都可以用现有的理论来解释。

图10-11　苦味二萜烯香茶菜醛的AH/B/X结构

（二）常见的苦味物质

食品中有不少苦味物质，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）、含氯有机物等。

苦味物质的结构特点是：生物碱碱性越强越苦；糖苷类碳与羟基物质的量的比值大于2为苦味[其中—N（CH3）3与—SO3，可视为2个羟基]；D-型氨基酸大多为甜味，L-型氨基酸有苦有甜，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6.85 kJ/mol时有苦味；盐的离子半径之和大于0.658 nm的具有苦味。

1.生物碱类

生物碱有59类约6000种，几乎全部具有苦味。番木鳖碱是目前已知的最苦的物质。奎宁常被选为苦味的基准物，其阈值浓度为16 mg/kg。许多情况下，生物碱的碱性越强则越苦。黄连是一种季铵盐，咖啡因是茶、咖啡和可可的重要苦味物质，对构成这些饮料的特殊口感有突出贡献。很多生物碱都具有一定的生理功能，可治疗疾病。

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，结构如图10-12所示。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，在茶叶中的含量约0.002%，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、己醇和乙醚等。

图10-12　生物碱类苦味物质

2.萜类

植物中有丰富的萜类化合物，单萜有36种，倍半萜有48种，加上其他萜，总数不下万种。—般含有内酯、内缩醛、内氢键和糖苷羟基等能形成螯合物的结构具有苦味。常见的葎草酮和蛇麻酮都是啤酒花的苦味成分，在新鲜啤酒花中含量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10-13）。当啤酒花煮沸超过2 h或在稀碱溶液中煮沸3 min。酸则水解为葎草酸和异己烯-3-酸，使苦味完全消失。

柑橘籽中的柠檬苦素也是葡萄柚的苦味成分（图10-14）。在完整的水果中并无柠檬苦素存在，主要形式是柠檬苦素的无风味衍生物，它是由酶水解D内酯环，经开环产生的。但果汁提取的酸性条件有利于D环闭合形成柠檬苦素，造成苦味滞后现象。采用节杆菌和放线菌属制造的固定化酶打开D环后再用柠檬酸脱氢酶处理，将这个化合物转化成无苦味的17-脱氢柠檬酸A环内酯，这样可以彻底解决橙汁的脱苦问题。

图10-13　葎草酮、蛇麻酮结构

图10-14　柠檬苦素结构及由酶促反应产生的苦味衍生物

3.糖苷类

按配基可简单地将糖苷分为含氰苷（如苦杏仁苷、木薯毒苷等）、含芥子油苷（如黑芥子苷、白芥子苷等）、含脂肪醇苷（如松柏苦苷、山慈姑苷等）、含酚苷（如熊来苷、杨皮苷、水杨苷、白杨苷）。其中许多存在于中草药中，一般有苦味，可治病。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10-15）。

图10-15　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

由于氨基酸有多种官能团，能与多种受体作用，因而味感丰富。一部分L-氨基酸有苦味，如亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、组氨酸、赖氨酸和精氨酸等。

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。这种苦味取决于肽的相对分子质量和所含有的疏水基团的本质。蛋白质水解所生成的肽的苦味可通过计算蛋白质的平均疏水性来预测；显然蛋白质的平均疏水性与构成蛋白质的氨基酸侧链的疏水性有关（参见第三章第二节和第三节）。如果已知肽的氨基酸组成，那么可以根据下式计算它的平均疏水性。

式中：ΔG°为氨基酸的疏水性；n为构成蛋白质或肽的氨基酸残基数。

表10-6列出了氨基酸残基的ΔG°。

表10-6　氨基酸残基的ΔGo（kJ/mol）

当ΔG°高于5.86 kJ时，肽具有苦味，低于5.44 kJ时，肽没有苦味。肽的相对分子质量也影响它产生苦味的能力，只有相对分子质量低于6000的肽才有可能产生苦味。

自αsl-酪蛋白的144～145残基与150～151残基之间断裂所得的肽如图10-16所示。

图10-16　αsl-酪蛋白衍生的苦味肽片段

这一片段的肽的组成为苯丙氨酸—酪氨酸—脯氨酸—谷氨酸—亮氨酸—苯丙氨酸，显示了较强的非极性特征。根据计算，此肽ΔG°为9.58 kJ/mol，其味非常苦，是造成成熟干酪苦味的重要原因。

5.盐类

盐类的苦味主要决定于盐的阴、阳离子直径总和。离子直径低于0.65 nm的盐类具有纯正的咸味，随离子直径增加（CsCl为0.696 nm, CsI为0.774 nm），盐类苦味增加，MgCl2为0.85 nm，极苦。

三、酸味与酸味物质

酸味（sour taste）是动物进化最早的一种化学味感。许多动物对酸味剂刺激都很敏感，人类由于早已适应酸性食物，故适当的酸味能给人以爽快的感觉，并促进食欲。不同的酸具有不同的味感。酸的浓度与酸味之间并不是一种简单的相互关系。酸的味感是与酸性基团的特性、pH、滴定酸度、缓冲效应及其他化合物尤其是糖的存在与否有关。酸味强度常用主观等价值（P.S.E）来表示，是指感受到相同酸味时该酸味剂的浓度。一般来说，P.S.E值越小，表示该酸味剂在相同条件下的酸性越强。

（一）呈酸机理

用酸味剂提取的味蕾匀浆只能得到磷脂。在各种味觉的构性关系中，目前普遍认为，质子H+是酸味剂HA的定味基，阴离子A-是助味基。定味基H+在受体的磷脂头部相互发生交换反应，从而引起酸味感。在pH相同时有机酸的酸味之所以一般大于无机酸，是由于有机酸的助味基A-在磷脂受体表面有较强的吸附性，能减少膜表面正电荷的密度，亦即减少了对H+的排斥力。二元酸的酸味随链长加大而增强，主要是由于其负离子A-吸附于脂膜的能力增强，减少了膜表面的正电荷密度。若在A-结构上增加羧基或羟基，将减弱A-的疏水性，使酸味减弱；相反，若在A-结构上加入疏水性基团，则有利于A-在脂膜上的吸附，使膜增加对H+的引力。

上述酸味模式虽说明了不少酸味现象。但目前所得到的研究数据，尚不足以说明究竟是H+、A-还是HA对酸感最有影响。酸味剂分子的许多性质如相对分子质量、分子的空间结构和极性对酸味的影响亦未弄清，有关酸味的学说还有待于进一步发展。

（二）食品中重要的酸味物质(www.xing528.com)

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。俗话讲“柴米油盐酱醋茶”是生活的七件宝，可见食醋在调味品中占有重要地位。常用的酸味物质有：

①食用醋酸。食醋是我国使用最广泛的调味品。一般食醋中含醋酸3%～5%，还含有多种有机酸、氨基酸、糖类和酯类等，因此，经发酵制作的优质食醋具有绵甜酸香的味感。在烹调中除作为调味料外，还有去腥臭的作用。

②柠檬酸。又名枸橼酸，因在柠檬、枸橼和柑橘中含量较多而得名。化学名称为3-羟基-3-羧基-戊二酸。柠檬酸的纯品为白色透明结晶，熔点153℃，可溶于水、酒精和醚类，性质稳定。柠檬酸的酸味纯正，滋味爽口。入口即可达到酸味高峰，余味较短。广泛用于清凉饮料、水果罐头、糖果、果酱、合成酒等。通常用量为0.1%～1.0%，它还可用于配制果汁；作油脂抗氧剂的增强剂，防止酶促褐变等。

③苹果酸。苹果酸在苹果及其他仁果类果实中含量较多，学名α-羟基丁二酸，天然苹果酸为L-型，可参与人体正常代谢。苹果酸为白色针状结晶，无臭，有略带辣味的酸味，在口中呈味时间长，有抑制不良异味的作用。与柠檬酸合用，有强化酸味的作用。多用于果汁、果冻、果酱、清凉饮料及糖果等，用量根据口味而定。

④酒石酸。酒石酸的化学名称为2，3-二羟基丁二酸。酒石酸存在于多种水果中，以葡萄中含量最多。酒石酸会在酿造葡萄酒时形成沉淀物——酒石，成分是酒石酸氢钾，用硫酸溶液处理，再经精制而成。酒石酸为透明棱柱状结晶或粉末，易溶于水，它的酸味是柠檬酸的1.3倍，稍有涩感，葡萄酒的酸味与酒石酸的酸味有关。用途和柠檬酸相似，还适用于作发泡饮料和复合膨松剂的原料。

⑤乳酸。乳酸最早是在酸奶中发现的，故而得名，化学名称为α-羟基丙酸。乳酸有三种异构体：在酸奶中获得的是外消旋体，熔点18℃；肌肉中的糖原在缺氧条件下代谢形成右旋乳酸，熔点26℃；糖经乳酸杆菌发酵制得的为左旋乳酸，熔点26℃。乳酸可用于乳酸饮料和配制酒。也用于果汁露等，多与柠檬酸混合使用。乳酸也可以抑制杂菌繁殖。

⑥抗坏血酸。抗坏血酸为白色结晶，易溶于水，有爽快的酸味，但易被氧化，在食品中可作为酸味剂和维生素C添加剂，还广泛用于肉类食品作抗氧化剂（现多用异抗坏血酸，它不具维生素C的功能，但抗氧化效果相同）、肉制品发色剂的助剂、防止酶促褐变、营养强化剂等。

⑦葡萄糖酸。葡萄糖酸为淡黄色浆状液体，易溶于水，微溶于酒精，产品为50%的水溶液。葡萄糖酸的酸味爽快，用于清凉饮料、配制食醋的调料，在营养方面可替代乳酸和柠檬酸，还可用于制作嫩豆腐的凝固剂。现在市售的内酯豆腐就是使用δ-葡萄糖酸内酯，在豆浆加热过程中，δ-葡萄糖酸内酯缓慢水解变成葡萄糖酸，使大豆蛋白发生凝固作用而制成内酯豆腐。

⑧磷酸。磷酸是唯一作为酸味剂的无机酸。磷酸的酸味强，但有较强的涩味，单独使用风味较差，常用于可乐饮料作酸味剂。

以上各种酸味剂中，目前世界上用量最大的酸味剂是柠檬酸，全世界的生产能力约为50万吨。富马酸和苹果酸的需求将会有很大发展。

四、咸味与咸味物质

（一）咸味模式

咸味在食品调味中颇为重要。咸味是中性盐所显示的味，只有氯化钠才产生纯粹的咸味，用其他物质来模拟这种咸味是不容易的。如溴化钾、碘化钾除具有咸味外，还带有苦味，属于非单纯的咸味。一般情况，盐的阳离子和阴离子的原子量越大，越有增加苦味的倾向。0.1 mol/L浓度的各种盐离子的味感特点如表10-7所示。

表10-7　盐的味感特点

咸味是由离解后的离子所决定的。咸味产生虽与阳离子和阴离子互相依存有关，但阳离子易被味感受器的蛋白质的羧基或磷酸吸附而呈咸味。因此，咸味与盐离解出的阳离子关系更为密切，而阴离子则影响咸味的强弱和副味。咸味强弱与味神经对各种阴离子感应的相对大小有关。

一般认为盐的离子性质是决定咸味的先决条件。在化学上，咸味似乎是由阳离子产生的，而阴离子修饰咸味。钠和锂只产生咸味，钾和其他阳离子既产生咸味也产生苦味。在食品中常见的阴离子中，氯离子对咸味的抑制最少，柠檬酸根阴离子比正磷酸根阴离子的抑制作用更强。有些阴离子不仅抑制阳离子的呈味，自己也产生味感。氯离子不产生味感，柠檬酸根阴离子产生的味感比正磷酸根阴离子的弱。阴离子对很多食品的风味有影响，例如，在经过加工的干酪中，包含在乳化盐中的柠檬酸盐和磷酸盐会抑制钠盐的咸味。同样，长碳链脂肪酸（IX）和洗涤剂或长碳链磺酸（X）的钠盐产生的肥皂味（图10-17）都是由阴离子激发的特殊味感，这些味感可以掩盖阳离子的味感。

图10-17　肥皂味钠盐

最能为人们所接受的描述咸味感受机制的模型包括水合的阴—阳离子复合物与AH/B型受体（参见前面的讨论）的相互作用。这些复合物的具体结构变化很大，以至于水的OH基、盐中的阴离子或阳离子都可与受体作用。

（二）常见的咸味物质

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。据报道，氨基酸的内盐也都带有咸味。用86%的H2NCOCH2N+H3Cl-加入14%的5’-核苷酸钠，其咸味与食盐无区别，有可能成为潜在的食品咸味剂。粗盐中一般都有微量杂质如KCl、MgCl2等存在，经过精制以后，虽除去杂质而苦味下降，但对食用或食品加工的应用来说，这些微量杂质存在较为有利。

五、鲜味与鲜味物质

近年来，鲜味的概念越来越被人们接受，也经常被列入味感的范畴。产生鲜味感觉的重要化合物是谷氨酸盐（主要是谷氨酸钠MSG），嘌呤-5’-单磷酸盐的二钠盐，特别是肌苷-5’-单磷酸盐（IMP）、鸟苷-5’-单磷酸盐（GMP）和腺苷-5’-单磷酸盐（AMP）。

一些食品组分在食用时对滋味或气味只有很少或根本没有贡献，却能够增强、减少或修饰食品的滋味和气味，这些化学成分称为“风味增效剂”。传统上，真正的风味增效剂只有食盐、谷氨酸钠（MSG）和一些核苷酸。

（一）呈鲜机理

鲜味（delicious taste）是一种复杂的综合味感，当鲜味剂的用量高于其单独检测阈值时，会使食品鲜味增加；但用量少于阈值时，则仅是增强风味，故欧美常将鲜味剂称为风味添加剂。

鲜味的通用结构式：—O—（C）n—O, n=3～9。就是说，鲜味分子需要有一条相当于3～9个碳原子长的脂链，而且两端都带有负电荷，当n=4～6时鲜味最强。脂链不限于直链，也可为脂环的一部分。其中的C可被O、N、S、P等取代。保持分子两端的负电荷对鲜味至关重要，若将羧基经过酯化、酰胺化，或加热脱水形成内酯、内酰胺后，均将降低鲜味。但其中一端的负电荷也可用一个负偶极替代，例如口蘑氨酸和鹅膏蕈氨酸等，其鲜味比味精强5～30倍。这个通式能将具有鲜味的多肽和核苷酸都概括进去。目前出于经济效益、副作用和安全性等方面的原因，作为商品的鲜味剂主要是谷氨酸型和核苷酸型。谷氨酸型鲜味剂属脂肪族化合物（aliphatic compounds），在结构上有空间专一性要求，若超出其专一性范围，将会改变或失去鲜味感。它们的定味基是两端带负电的功能团，如—COOH、—SO3PH、—SH、G=O等；助味基是具有一定亲水性的基团，如α-L-NH2、—OH等，凡与谷氨酸羧基端连接有亲水性氨基酸的二肽、三肽也有鲜味，若与疏水性氨基酸相接则将产生苦味，肌苷酸型鲜味剂属于芳香杂环化合物，结构也有空间专一性要求，其定位基是亲水的核糖磷酸，助味基是芳香杂环上的疏水取代基。琥珀酸（succinic acid）及其钠盐均有鲜味，它在鸟、兽、禽、畜等动物中均有存在，而以贝类中含量最多。

（二）常见的鲜味剂

鲜味是食品的一种能引起强烈食欲，可口的滋味。呈味成分有核苷酸、氨基酸、肽、有机酸等类物质。

（1）鲜味氨基酸

在天然氨基酸中，L-谷氨酸和L-天冬氨酸的钠盐及其酰胺都具有鲜味。L-谷氨酸钠俗称味精，具有强烈的肉类鲜味。味精的鲜味是由α-NH3+和γ-COO-两个基团静电吸引产生的，因此在pH=3.2（等电点）时，鲜味最低；在pH=6时，几乎全部解离，鲜味最高；在pH为7以上时，由于形成二钠盐，鲜味消失。

食盐是味精的助鲜剂。味精有缓和咸、酸、苦的作用，使食品具有自然的风味。L-天冬氨酸的钠盐和酰胺亦具有鲜味，是竹笋等植物性食物中的主要鲜味物质。L-谷氨酸的二肽也有类似味精的鲜味。

（2）鲜味核苷酸

在核苷酸（nucleotides）中能够呈鲜味的有5’-肌苷酸、5’-鸟苷酸（5’-guanylic acid）和5’-次黄苷酸（5’-inosinic acid）（图10-18），前二者鲜味最强。此外，5’-脱氧肌苷酸及5’-脱氧鸟苷酸也有鲜味。这些5’-核苷酸单独在纯水中并无鲜味，但与味精共存时，则味精鲜味增强，并对酸、苦味有抑制作用，即有味感缓冲作用。5’-肌甘酸与L-谷氨酸-钠的混合比例一般为1：（5～20）。

图10-18　几种常见的风味增效剂

（3）琥珀酸及其钠盐

琥珀酸钠（succinic acid）也有鲜味，是各种贝类鲜味的主要成分。用微生物发酵的食品如酿造酱油、酱、黄酒等的鲜味都与琥珀酸存在有关。琥珀酸用于酒精清凉饮料、糖果等的调味，其钠盐可用于酿造品及肉类食品的加工。如与其他鲜味料合用，有助鲜的效果。

（三）kokumi味物质

kokumi表示那些不产生4种基本味道和鲜味，但可增强食品美味的物质所产生的味感。丰满、调和、持续、醇厚等均是“kokumi”味的体现。例如，大蒜和洋葱的特征挥发性风味的主要前体物质是硫代半胱氨酸亚砜类氨基酸（图10-19），这些化合物都是水溶性的，有很强的kokumi特性，能显著的影响食品的风味。因此，尽管含有大蒜的食品（例如通心粉的酱料、煎肉等）可能不会呈现明显的大蒜风味，但是硫代半胱氨酸亚砜的存在使得这些食品风味的调和性、丰富性和整体可接受性显著提升。

图10-19　一些水溶性的风味增效剂的结构

能产生kokumi风味的可溶性物质并不多，谷胱甘肽及其他一些含有半胱氨酸的多肽（图10-19）也具有kokumi活性。琥珀酸（及其可溶性盐类，图10-19）除了呈现酸味外还呈现出一种类似于肉汤的风味特征。虽然目前琥珀酸的风味还没被列为经典的kokumi风味，但是商业上已用它来提供肉汤所特有的风味，特别是在肉类的调味料中，其用途尤为广泛。

（四）其他风味增效剂

许多天然的和合成的物质（图10-20）也具有风味增效作用，它们在结构上有一些相似性。其中，香兰素是一种世界上广泛使用的食用香料，其与乙基香兰素所产生的香味很受欢迎。除了产生香味，香兰素类物质也具有风味增效作用，其对食品的圆润度、丰富度和柔滑度具有很好的增强效果。特别是在冰淇淋等含有糖和脂质的食品中，香兰素类物质发挥着不可忽视的风味增强作用。

图10-20　一些微溶于水的风味增效剂的结构

麦芽酚和乙基麦芽酚（图10-20）是常用的增加食品甜香的增效剂，在水果制品和甜食中应用较多。高浓度的麦芽酚具有令人愉快的焦糖芳香，当浓度较低时（50 ppm）不能产生明显的焦糖芳香，但是它们能使甜食、果汁等制品具有圆润、柔和的味感。麦芽酚与乙基麦芽酚（—C2H5代替环上的—CH3）都可与甜味受体的AH/B部分相匹配，麦芽酚可把蔗糖的检测阈值降低一半，而乙基麦芽酚的甜味增效作用比麦芽酚更强，但增效机制仍不清楚。

苯酚衍生物天然存在于牛奶和反刍动物肉中，其在很低的浓度（ng/g）下就能增强肉类黏附、丰满、多汁的味感。在所有苯酚类化合物中，含有m-烷基取代基的苯酚的风味增效作用最强，例如，m-甲基苯酚和m-（n）-丙基苯酚（图10-20）是牛肉制品中最重要的苯酚类化合物。

风味增强肽具有复杂的呈味功能，它同时参与并影响食品的香与味的形成，能提高食品的风味，改进食品的质构，使食品的总体味感协调、细腻、醇厚浓郁。牛肉风味肽是一种八肽，是最早被确认的具有风味增效作用的化合物，能增强鲜味，可作为一种天然风味增效剂。利用蛋白酶控制酶解及美拉德反应制备的美拉德肽具有营养丰富、价格合理、天然安全、风味独特等特点。例如，以玉米蛋白为原料制备的美拉德肽适用于开发色泽较浅，焦香味、醇厚味突出的风味增强肽；大豆蛋白风味肽鲜味高、苦味低，具有肉香及焦香气的含硫化合物含量高，可增强鲜味及肉香。此外，这两种肽都具有很强的抗氧化活性，有着其他风味增效剂无法比拟的优点。

六、辣味与辣味物质

辣味是由辛香料中的一些成分所引起的味感，是一种尖利的刺痛感和特殊的灼烧感的总和。它不但刺激舌和口腔的触觉神经，同时也会机械地刺激鼻腔，有时甚至对皮肤也产生灼烧感。适当的辣味有增进食欲、促进消化液分泌的功能，在食品调味中已被广泛应用。

（一）呈辣机理

分子的辣味随其非极性链的增长而加剧。以C9左右达到最高峰，然后突然下降，称之为C9最辣规律。辣椒素、胡椒碱、花椒碱、生姜素、丁香、大蒜素、芥子油等都是双亲分子，其极性头部是定味基，非极性尾部为助味基。大量研究资料表明，其辣味符合C9最辣规律。

一般脂肪醇、醛、酮、酸的烃链长度增长也有类似的辣味变化。上述辣味分子尾链如无顺式双键或支链时，n-C12以上将丧失辣味；若链长虽超过n-C12但在ω-位邻近有顺式双键，则还有辣味。顺式双键越多越辣，反式双键影响不大；双键在C9位上影响最大，苯环的影响相当于一个C4顺式双键。一些极性更小的分子如BrCH=CHCH2Br、CH=CHCH2X（X-NCS、OCOR、NO2、ONO）、（CH=CHCH2）2Sn（n=1，2，3）、Ph（CH2）nNCS等也有辣味（图10-21、图10-22）。

图10-21　辣椒素与其尾链Cn的辣味关系

图10-22　生姜素与其尾链Cn的辣味关系

辣味物质分子极性基的极性大小及其位置与味感关系也很大。极性头的极性大时是表面活性剂，极性小时是麻醉剂。极性处于中央的对称分子如图10-23所示，其辣味只相当于半个分子的作用，且因其水溶性降低而辣味大减。极性基处于两端的对称分子如图10-24所示，则味道变淡。增加或减少极性头部的亲水性，如将结构式图10-25改变为结构式图10-26，则辣味均降低，甚至调换羟基位置也可能失去辣味，产生甜味或苦味。

图10-23　极性处于中央的对称分子

图10-24　极性基处于两端的对称分子

图10-25　增加或减少极性头部的亲水性前的分子式

图10-26　增加或减少极性头部的亲水性后的分子式

（二）常见的辣味物质

（1）热辣（火辣）味物质

热辣味物质是一种无芳香的辣味，在口中能引起灼热感觉，主要有以下几种。

①辣椒（capsicum）。它的主要辣味成分为类辣椒素（capsaicine），是一类碳链长度不等（C8～C11）的不饱和单羧酸香草基酰胺，同时还含有少量含饱和直链羧酸的二氢辣椒素，后者已有人工合成。不同辣椒的辣椒素含量差别很大，甜椒通常含量极低，红辣椒含0.06%，牛角红椒含0.2%，印度萨姆椒为0.3%，乌干达辣椒可高达0.85%。

②胡椒（pepper）。常见的有黑胡椒和白胡椒两种，都由果实加工而成。由尚未成熟的绿色果实可制得黑胡椒，用色泽由绿变黄而未变红时收获的成熟果实可制取白胡椒。它们的辣味成分除少量类辣椒素外，主要是胡椒碱（piperine），它是一种酰胺化合物，其不饱和烃基有顺反异构体，其中顺式双键越多时越辣；全反式结构也叫异胡椒碱。胡椒经光照或储存后辣味会降低，这是顺式胡椒碱异构化为反式结构所致。

③花椒（xantlhoxylum）。花椒主要辣味成分为花椒素（sanshool），也是酰胺类化合物。除此外还有少量异硫氰酸烷丙酯等，它与胡椒、辣椒一样，除辣味成分外还含有一些挥发性香味成分。

（2）辛辣（芳香辣）味物质

辛辣味物质是一类除辣味外还伴随有较强烈的挥发性芳香味物质味感和嗅感双重作用的成分。

①姜。新鲜姜的辛辣成分是一类邻甲氧基酚基烷基酮，其中最具代表性的为6-姜醇，分子中环侧链上羟基外侧的碳链长度各不相同（C3～C9）。鲜姜经干燥储存，姜醇会脱水生成姜烯酚类化合物，后者较姜醇更为辛辣。当姜受热时，环上侧链断裂生成姜酮，辛辣味较为缓和。

②肉豆蔻（nutmeg）和丁香（clove）。肉豆蔻和丁香的辛辣成分主要是丁香酚和异丁香酚，这类化合物也含有邻甲氧基苯酚基因。

③芥子苷（mustard glycosidcs）。有黑芥子苷（sinigrin）及白芥子苷（sinalbin）两种，在水解时产生葡萄糖及芥子油。黑芥子苷存在于芥菜（brassica juncea）、黑芥（sinapic niqra）的种子及辣根（horse raddish）等蔬菜中。白芥子苷则存在于白芥子（sinapis alba）中。

在苷蓝、萝卜、花椰菜等十字花科蔬菜中还含有一种类似胡椒的辛辣成分S-甲基半胱氨酸亚砜（S-methyl-cysteine-oxide）。

（3）刺激辣味物质

刺激辣味物质是一类除能刺激舌和口腔黏膜外，还能刺激鼻腔和眼睛，具有味感、嗅感和催泪性的物质，主要有以下几种。

①蒜、葱、韭菜。蒜的主要辣味成分为蒜素、二烯丙基二硫化物、丙基烯丙基二硫化物3种，其中蒜素的生理活性最大。大葱、洋葱的主要辣味成分则是二丙基二硫化物、甲基丙基二硫化物等。韭菜中也含有少量上述二硫化合物。这些二硫化物在受热时都会分解生成相应的硫醇（mercaptan），所以蒜、葱等在煮熟后不仅辛辣味减弱，而且产生甜味。

②芥末、萝卜。芥末、萝卜主要辣味成分为异硫氰酸酯类化合物。其中的异硫氰酸丙酯也叫芥子油（allyl mustard oil），刺激性辣味较为强烈。它们在受热时会水解为异硫氰酸，辣味减弱。

七、其他味感

1.清凉味

薄荷醇和D-樟脑（图10-27）代表一类清凉风味物，它们既有清凉嗅感，又有清凉味感。其中薄荷醇是食品加工中常用的清凉风味剂，在糖果、清凉饮料中使用较广泛。这类风味产物产生清凉感的机制尚不清楚。

一些糖的结晶入口后也能产生清凉感，产生这种感觉是因为它们在唾液中溶解时将吸收大量溶解热。例如，蔗糖、葡萄糖、木糖醇和山梨醇结晶的溶解热分别为18.1 J/g、94.4 J/g、153.0 J/g和110.0 J/g，后3种甜味剂明显具有这种清凉风味。

图10-27　几种常见的清凉感物质

2.涩味

当口腔黏膜蛋白质被凝固时，就会引起收敛，此时感到的滋味便是涩味。因此涩味不是由于作用味蕾所产生的，而是由于刺激触觉神经末梢所产生的。

引起食品涩味的主要化学成分是多酚类化合物，其次是铁金属、明矾、醛类、酚类等物质，有些水果和蔬菜中存在的草酸、香豆素和奎宁酸等也会引起涩味。

未成熟柿子的涩味是典型的涩味。涩柿的涩味成分，是以无色花青素为基本结构的配糖体，属于多酚类化合物，易溶于水。当涩柿及未成熟柿的细胞膜破裂时，多酚类化合物逐渐溶于水而呈涩味。在柿子成熟过程中，分子间呼吸或氧化，使多酚类化合物氧化、聚合而形成不溶于水的物质，涩味随即消失。

茶叶中亦含有较多的多酚类物质，由于加工方法不同，制成的各种茶所含的多酚类各不相同，因而它们涩味程度也不相同。一般绿茶中多酚类含量多，而红茶经过发酵后多酚类被氧化，其含量减少，涩味也就不及绿茶浓烈。