美拉德反应(Maillard Reaction),又称羰氨反应或非酶祸变反应，是指氨基化合物和 援基化合物之间发生的反应，是加热食品风味产生的主要来源之一， 天然食品香气物质的来源主要有两个方面：一是生物合成途径中由酵促反应形成的：二 是食品在蒸煮、焙烤及煎炸过程中产生的，即食品原料经加热而分解、氧化、重排或降解， 形成香味前体，进而生成具有特殊风味的食品香料，一般称之为热加工食品香料(Proc©ss flavor),亦叫反应食品香料(Reaction flavor),如烤面包、爆花生米、炒咖啡等所形成的 香气物质。这类香气物质就是由原料经过美拉德反应后所形成的。 酱香型白酒香味物质的产生、风格的形成，也是美拉德反应的结果。酱香型白酒的高温 大曲的制作及酿酒发酵过程，均在微酸或偏酸的条件下进行，因而Amadori化合物主要发生 1,2-烯醇化，而2,3烯醇化则较缓慢，即反应产物主要是呋喃类衍生物-一糠醛类风味成分， 而吡喃酮等特征组分含量则较少。美拉德反应所产生的糠醛类、桐醛类、二羰基化合物、吡 哺类及吡嗪类化合物，对酱香酒特征风味的形成起着决定性作用。 食品原料一般都含有还原糖、淀粉和氨基酸，这些物质在加热中生成的香味物质与加热 温度和加热时间等条件有关。食品在加热过程中所发生的美拉德反应包括氧化、脱羧、缩合 和环化反应，可产生各种香味特征的香味物质，如含氧、含氮和含硫杂环化合物，包括含氧 杂环的呋响类，含氨杂环的吡嗪类，含硫杂环的噻盼和噻唑类，同时也生成硫化氢和氨。选 用不同种类的氨基酸和糖在不同的温度、时间等反应条件下，可有目的的获得含有吡嗪类 吡咯类、呋喃类等不同香型的香味料。 国外一些研究机构将参加反应的原料、可能发生的反应类型、可能产生的中间体等条件 输入计算机，借助计算机来发现可能生成的各种香味物质。三十多年来，人们应用上述方法， 使食品香味的研究和生产有了快速的发展。目前国外市场上出售的各类巧克力香精、面包香 精、咖啡香精、坚果香精（如产生胡桃、杏仁、榛子等风味的香精）及一些肉类香精等都是 美拉德反应的产物。 (2)脂肪的热氧化降解 脂质是食品风味重要的前体物质之一。在加执过程中，脂肪中的细胞组织因加执收缩而 导致细胞膜的破裂。熔化的脂肪流出组织后，释放出脂肪酸和一些脂溶性物质。这些物质在 加热中发生氧化反应，生成挥发性的羧基化合物和雷类化合物，使食品产生特有的风味，在 感官上集中表现为香气。 国外在此方面的研究主要集中于肉类的风味研究中。1983年，Mottram和Edwards提出了 磷脂参与熟肉香味形成的假设。此后，围绕磷脂在熟肉香味化合物形成机理方面展开了大量 的研究。Noleau和Toulemonde报道，在烤鸡肉的风味成分中检出193种风味物质，其中有43 种是脂质衍生的醛类物质，在鸡肉的风味中，最丰富的醛类物质是己醛和2,4癸二烯醛 它们就是由亚油酸氧化的基本产物。 Hornstern和Crowe发现牛肉、猪肉中水溶性的提取物在加热时具有类似的香味，而加热 6
6 美拉德反应 （Maillard Reaction），又称羰氨反应或非酶褐变反应，是指氨基化合物和 羰基化合物之间发生的反应，是加热食品风味产生的主要来源之一。 天然食品香气物质的来源主要有两个方面：一是生物合成途径中由酶促反应形成的；二 是食品在蒸煮、焙烤及煎炸过程中产生的，即食品原料经加热而分解、氧化、重排或降解， 形成香味前体，进而生成具有特殊风味的食品香料，一般称之为热加工食品香料（Process flavor），亦叫反应食品香料（Reaction flavor）， 如烤面包、爆花生米、炒咖啡等所形成的 香气物质。这类香气物质就是由原料经过美拉德反应后所形成的。 酱香型白酒香味物质的产生、风格的形成，也是美拉德反应的结果。酱香型白酒的高温 大曲的制作及酿酒发酵过程，均在微酸或偏酸的条件下进行，因而Amadori化合物主要发生 1，2-烯醇化，而2，3-烯醇化则较缓慢，即反应产物主要是呋喃类衍生物-糠醛类风味成分， 而吡喃酮等特征组分含量则较少。美拉德反应所产生的糠醛类、酮醛类、二羰基化合物、吡 喃类及吡嗪类化合物，对酱香酒特征风味的形成起着决定性作用。 食品原料一般都含有还原糖、淀粉和氨基酸，这些物质在加热中生成的香味物质与加热 温度和加热时间等条件有关。食品在加热过程中所发生的美拉德反应包括氧化、脱羧、缩合 和环化反应，可产生各种香味特征的香味物质，如含氧、含氮和含硫杂环化合物，包括含氧 杂环的呋喃类，含氮杂环的吡嗪类，含硫杂环的噻吩和噻唑类，同时也生成硫化氢和氨。选 用不同种类的氨基酸和糖在不同的温度、时间等反应条件下，可有目的的获得含有吡嗪类、 吡咯类、呋喃类等不同香型的香味料。 国外一些研究机构将参加反应的原料、可能发生的反应类型、可能产生的中间体等条件 输入计算机，借助计算机来发现可能生成的各种香味物质。三十多年来，人们应用上述方法， 使食品香味的研究和生产有了快速的发展。目前国外市场上出售的各类巧克力香精、面包香 精、咖啡香精、坚果香精（如产生胡桃、杏仁、榛子等风味的香精）及一些肉类香精等都是 美拉德反应的产物。 （2）脂肪的热氧化降解 脂质是食品风味重要的前体物质之一。在加热过程中，脂肪中的细胞组织因加热收缩而 导致细胞膜的破裂。熔化的脂肪流出组织后，释放出脂肪酸和一些脂溶性物质。这些物质在 加热中发生氧化反应，生成挥发性的羧基化合物和酯类化合物，使食品产生特有的风味，在 感官上集中表现为香气。 国外在此方面的研究主要集中于肉类的风味研究中。1983年，Mottram和Edwards提出了 磷脂参与熟肉香味形成的假设。此后，围绕磷脂在熟肉香味化合物形成机理方面展开了大量 的研究。Noleau和Toulemonde 报道，在烤鸡肉的风味成分中检出193种风味物质，其中有43 种是脂质衍生的醛类物质，在鸡肉的风味中，最丰富的醛类物质是己醛和2， 4-癸二烯醛， 它们就是由亚油酸氧化的基本产物。 Hornstern和Crowe 发现牛肉、猪肉中水溶性的提取物在加热时具有类似的香味，而加热
脂肪则产生特征各异的香味，这意味若脂质所产生的挥发性化合物可形成不同类型的特征风 味，而瘦肉则决定了所有品种所共有的基本肉类风味。另外，脂质衍生物的挥发性物质无论 是作为香味化合物还是作为其他的中间体对于理想的肉类香味都具有十分重要的作用。 由于利用脂肪的热氧化降解能产生特征风味物质，因此，目前利用这一研究结果来开发 各种肉类香精的研究工作正在深入进行中。 (3)水溶性风味前体物质的热降解 水溶性风味前提物质大致分为蛋白质类、碳水化合物和核苷酸。 在加热过程中，食品中的蛋白质逐渐降解成小分子量的多肽，其中一部分小肚具有特殊 的呈味效应。小肽进一步水解将生成游离氨基酸，某些游离氨基酸亦直接具有呈味效应。游 离氨基酸在加热条件下，经过脱氨、脱骏反应生成相应的挥发性援基化合物，羰基化合物是 食品中重要的挥发性风味物质。 碳水化合物在加热条件下发生褐变反应，在此过程中，一部分碳水化合物经过脱水、环 化，形成羟甲基呋嗜类风味物质，而另一部分碳水化合物发生热降解反应，形成醛、酮类挥 发性的羰基化合物。 对于水溶性风味前体物质的热降解在食品香气成分中的贡献，日本的研究工作者作了大 量的研究，他们发现加热蒸煮对浸提型水产调味品中的香气成分的产生有很大作用，这些特 征风味物质除美拉德反应产物外，大部分来源于这些水溶性前体物质的热降解。在烤蛤中被 鉴定的各种吡啶，就被认为可能是由含硫的氨基酸单独或在葡萄糖共存下的热降解所生成 的。 2.122食品风味分析技术 1.风味成分的提取与分离 (1)蒸馏 主要有水蒸汽蒸馏和分子蒸馏。水蒸气蒸馏是传统的提取原料中含有的风味物质的方 法，近年来随者科技水平不断提高，出现了新的燕馏技术一分子蒸馏。 分子蒸馏亦称短程蒸馏，是一种在高真空度下对高沸点、热敏性物料进行的特殊的液 液分离技术，它不同于传统蒸馏依靠沸点差的分离原理，而是靠不同物质分子运动平均自 由程的差别实现分离的。分子蒸馏将食品中的挥发物直接转移到冷凝器中，一个分子到达冷 凝器表面必须走过的距离一定要比该分子的平均自由程短，这就要求冷凝器和食品样品之间 的距离很短，要求使用高真空系统。 7
7 脂肪则产生特征各异的香味。这意味着脂质所产生的挥发性化合物可形成不同类型的特征风 味，而瘦肉则决定了所有品种所共有的基本肉类风味。另外，脂质衍生物的挥发性物质无论 是作为香味化合物还是作为其他的中间体对于理想的肉类香味都具有十分重要的作用。 由于利用脂肪的热氧化降解能产生特征风味物质，因此，目前利用这一研究结果来开发 各种肉类香精的研究工作正在深入进行中。 （3）水溶性风味前体物质的热降解 水溶性风味前提物质大致分为蛋白质类、碳水化合物和核苷酸。 在加热过程中，食品中的蛋白质逐渐降解成小分子量的多肽，其中一部分小肽具有特殊 的呈味效应。小肽进一步水解将生成游离氨基酸，某些游离氨基酸亦直接具有呈味效应。游 离氨基酸在加热条件下，经过脱氨、脱羧反应生成相应的挥发性羰基化合物，羰基化合物是 食品中重要的挥发性风味物质。 碳水化合物在加热条件下发生褐变反应，在此过程中，一部分碳水化合物经过脱水、环 化，形成羟甲基呋喃类风味物质，而另一部分碳水化合物发生热降解反应，形成醛、酮类挥 发性的羰基化合物。 对于水溶性风味前体物质的热降解在食品香气成分中的贡献，日本的研究工作者作了大 量的研究，他们发现加热蒸煮对浸提型水产调味品中的香气成分的产生有很大作用，这些特 征风味物质除美拉德反应产物外，大部分来源于这些水溶性前体物质的热降解。在烤蛤中被 鉴定的各种吡啶，就被认为可能是由含硫的氨基酸单独或在葡萄糖共存下的热降解所生成 的。 2.1.2.2 食品风味分析技术 1. 风味成分的提取与分离 （1）蒸馏 主要有水蒸汽蒸馏和分子蒸馏。水蒸气蒸馏是传统的提取原料中含有的风味物质的方 法，近年来随着科技水平不断提高，出现了新的蒸馏技术—分子蒸馏。 分子蒸馏亦称短程蒸馏，是一种在高真空度下对高沸点、热敏性物料进行的特殊的液— 液分离技术， 它不同于传统蒸馏依靠沸点差的分离原理，而是靠不同物质分子运动平均自 由程的差别实现分离的。分子蒸馏将食品中的挥发物直接转移到冷凝器中，一个分子到达冷 凝器表面必须走过的距离一定要比该分子的平均自由程短，这就要求冷凝器和食品样品之间 的距离很短，要求使用高真空系统
图2.1分子蒸馏装置 高真空度限制了该方法的使用，一般适用于从纯油脂中分离香味物（无水场合）。分子 蒸馏具有操作温度低、蒸馏压强低、受热时间短和分离程度高的优点，基于这些优点，分子 蒸馏较传统蒸馏技术又有以下优势：①对于高沸点、热敏性及易氧化物料的分离，分子蒸偏 提供了最佳分离方法：②可有效脱除液体中的低分子物质（如有机溶剂、臭味等）：③可有 选择的蒸馏出目的产物，去除其它杂质，通过多级分离可同时分离2种以上产物：④分离过 程是纯粹的物理过程，因而可很好地保护被分离物质不受污染和侵害。 随着工业化的发展，分子蒸馏技术己广泛应用于天然产物的分离，在香料工业中用此种 方法对香精油进行提取，可使其品质和价格得到大幅度提高。如用分子蒸馏制备茉莉精油和 大花茉莉精油，其主要香气成分含量高，品质好，香气非常浓郁、新鲜，其特征香气尤为突 出：应用不同的方法对四种发酵香肠中香气成分的分离，发现分子蒸馏技术萃取的香气成分 的含量最高，并可得到126种挥发性组分。 (2)萃取 传统常用的萃取方法有液一液、液一固萃取方法，近年来在此基础上，又发展了新的萃 取分离技术，包括同时蒸馏萃取、固相微萃取和C02超临界萃取技术等。 1)同时蒸馏萃取(SDE) 同时蒸馏萃取是集蒸馏与萃取于一体的香气物质提取方法，只需要少量的溶剂就可提取 大量的食品中的香气成分，若加上真空系统和干冰冷却，则可减少水蒸气的早期冷凝及最大 限度的降低溶剂损失。这种方法对大多数风味化合物都有较高的回收率，是食品风味物质研 究中常用的分离提取方法。但也存在一些问题，对极性较强的物质如酸、醇等提取率较低， 不适合提取新鲜食品中的风味物质：热处理可导致风味物质降解等。 8
8 图 2.1 分子蒸馏装置 高真空度限制了该方法的使用，一般适用于从纯油脂中分离香味物（无水场合）。分子 蒸馏具有操作温度低、蒸馏压强低、受热时间短和分离程度高的优点，基于这些优点，分子 蒸馏较传统蒸馏技术又有以下优势：①对于高沸点、热敏性及易氧化物料的分离，分子蒸馏 提供了最佳分离方法；②可有效脱除液体中的低分子物质（如有机溶剂、臭味等）；③可有 选择的蒸馏出目的产物，去除其它杂质，通过多级分离可同时分离2种以上产物；④分离过 程是纯粹的物理过程，因而可很好地保护被分离物质不受污染和侵害。 随着工业化的发展，分子蒸馏技术已广泛应用于天然产物的分离，在香料工业中用此种 方法对香精油进行提取，可使其品质和价格得到大幅度提高。如用分子蒸馏制备茉莉精油和 大花茉莉精油，其主要香气成分含量高，品质好，香气非常浓郁、新鲜，其特征香气尤为突 出；应用不同的方法对四种发酵香肠中香气成分的分离，发现分子蒸馏技术萃取的香气成分 的含量最高，并可得到126种挥发性组分。 （2）萃取 传统常用的萃取方法有液-液、液—固萃取方法，近年来在此基础上，又发展了新的萃 取分离技术，包括同时蒸馏萃取、固相微萃取和 CO2 超临界萃取技术等。 1）同时蒸馏萃取（SDE） 同时蒸馏萃取是集蒸馏与萃取于一体的香气物质提取方法，只需要少量的溶剂就可提取 大量的食品中的香气成分，若加上真空系统和干冰冷却，则可减少水蒸气的早期冷凝及最大 限度的降低溶剂损失。这种方法对大多数风味化合物都有较高的回收率，是食品风味物质研 究中常用的分离提取方法。但也存在一些问题，对极性较强的物质如酸、醇等提取率较低； 不适合提取新鲜食品中的风味物质；热处理可导致风味物质降解等
图22同时蒸馏萃取装置 在实际中，同时蒸馏萃取技术在食品风味分析中得到广泛应用，如国家“八五”、“九五 攻关项目“烟用新型反应香料的研究”、“天然乳香香味剂的研究”技术产品的香味化合物均 是利用该方法进行提取分离的，此外，还用于香料烟浸膏、鸢尾、烟叶等香气成分的分析。 2)固相微蒸取(SPM正) 固相微萃取是在固相萃取基础上发展起来的一种新的萃取分离技术，与液一液萃取和固 相萃取相比，具有操作时间短，样品量小，无需萃取溶剂，适于分析挥发性和非挥发性物质， 重现性好等优点。此技术是在20世纪80年代未90年代初开始出现并逐渐发展起来的，目前已 越来越广泛地应用在气相色谱分析中，它通过特殊的涂有不同吸附剂的熔融纤维萃取头直接 从液态样品中或密封试管的顶空提取待分析物，待达到平衡后，将吸收了待分析物质的纤维 萃取头取出，并通过气相色谱进样口的高温热解吸目标化合物，然后进行气相色谱分析。这 项技术操作简单、快速，并且在样品制备和清洁时无需任何有机溶剂，因而也不会有有机溶 剂挂放到环境中。 使用周相微萃取头萃取样品挥发性成分，萃取效果与萃取时的温度、萃取时间、样品离 子强度及解吸时间相关。对芒果的芳香成分进行分析发现：①萃取温度对SPME法的影响具 有双重效应（图2.3）：通常升高温度时，有利于缩短平衡时间、加快分析速度：但升高温 度使分析物在涂层与基质中的分配系数降低，涂层对分析物的吸附量减小，影响SPME法的 灵敏度。②所需萃取时间的长短（图2.4），主要取决于顶空瓶中被分析物质在固一液气三 相之间达到平衡的速度，一般而言时间越长吸附的物质量越大。③在样品中加入无机盐（如 NaC1）(图2.5)，增加溶液的离子强度，可降低有机化合物在水相中的溶解度，有利于分 析物向涂层方向运动，从而改善萃取效率，有利于芳香物质在萃取头上面富集。④解吸时间 的长短一般和萃取头涂层的厚度有关（图2.6），萃取头涂层越厚，解吸时间就相应地延长。 9
9 图2.2 同时蒸馏萃取装置 在实际中，同时蒸馏萃取技术在食品风味分析中得到广泛应用，如国家“八五”、“九五” 攻关项目“烟用新型反应香料的研究”、“天然乳香香味剂的研究”技术产品的香味化合物均 是利用该方法进行提取分离的，此外，还用于香料烟浸膏、鸢尾、烟叶等香气成分的分析。 2）固相微萃取（SPME） 固相微萃取是在固相萃取基础上发展起来的一种新的萃取分离技术，与液—液萃取和固 相萃取相比，具有操作时间短，样品量小，无需萃取溶剂，适于分析挥发性和非挥发性物质， 重现性好等优点。此技术是在20世纪80年代末90年代初开始出现并逐渐发展起来的，目前已 越来越广泛地应用在气相色谱分析中，它通过特殊的涂有不同吸附剂的熔融纤维萃取头直接 从液态样品中或密封试管的顶空提取待分析物，待达到平衡后，将吸收了待分析物质的纤维 萃取头取出，并通过气相色谱进样口的高温热解吸目标化合物，然后进行气相色谱分析。这 项技术操作简单、快速，并且在样品制备和清洁时无需任何有机溶剂，因而也不会有有机溶 剂排放到环境中。 使用固相微萃取头萃取样品挥发性成分，萃取效果与萃取时的温度、萃取时间、样品离 子强度及解吸时间相关。对芒果的芳香成分进行分析发现：①萃取温度对SPME法的影响具 有双重效应（图2.3）：通常升高温度时，有利于缩短平衡时间、加快分析速度；但升高温 度使分析物在涂层与基质中的分配系数降低，涂层对分析物的吸附量减小，影响SPME法的 灵敏度。②所需萃取时间的长短（图2.4），主要取决于顶空瓶中被分析物质在固-液-气三 相之间达到平衡的速度，一般而言时间越长吸附的物质量越大。③在样品中加入无机盐（如 NaCl ）（图2.5），增加溶液的离子强度，可降低有机化合物在水相中的溶解度，有利于分 析物向涂层方向运动，从而改善萃取效率，有利于芳香物质在萃取头上面富集。④解吸时间 的长短一般和萃取头涂层的厚度有关（图2.6），萃取头涂层越厚，解吸时间就相应地延长
1200 130 100 900 50 300 40 50 33 45 556 吸附时间a 温度℃ 图23温度对萃取率的影响 图2.4吸附时间对萃取率的影响 120 9001 80, 01 04 子e山 解吸时 图25离子强度对萃取率的影用 图2.6解吸时间对萃取率的影响 目前，固相微萃取技术已被广泛的用于面粉、茶、咖啡、香料、啤酒、白酒、水果汁 果味饮料和牛奶等食品中风味成分的提取，同时它也可以配合其它分析方法，如色谱、光谱 技术、热解吸和质谱分析，用于鉴定挥发性物质。如Cheryl Palma-Harris等利用SPME和 气相色谱联用确定了新鲜黄瓜的两种特征风味化合物(E,Z)2,6壬二烯醛和(E)2王 烯醛。Ai-Nong Yu等利用SPME和GCMS(气质联用)技术对中国传统方法制作的熏肉进行 分析，得到了48种挥发性风味化合物。 3)超临界流体萃取技术(SCF) 常见的超临界流体有二氧化碳、乙烷、丙烷等，这里主要介绍最常见的超临界C02萃 取技术。超临界C02萃取技术是20世纪70年代发展起来的一种新型分离技术，它是利用 压力和温度对超临界C0,流体溶解能力的影响而进行物质分离的。在超临界条件下，使超 临界流体与待分离的物质充分接触，该流体就能有选择地将不同极性、不同沸点或不同分子 量的成分，依次萃取出来。C0是用于萃取最理想的超临界流体，它有如下的优点：①超 临界CO,流体的萃取能力取决于流体的密度，可以容易地改变操作条件（压力和温度）而 改变它的溶解度并实现选择性提取，渗透力强，提取时间大大低于使用有机溶剂：②CO2
10 图2.3 温度对萃取率的影响 图2.4 吸附时间对萃取率的影响 图2.5 离子强度对萃取率的影响 图2.6 解吸时间对萃取率的影响 目前，固相微萃取技术已被广泛的用于面粉、茶、咖啡、香料、啤酒、白酒、水果汁、 果味饮料和牛奶等食品中风味成分的提取，同时它也可以配合其它分析方法，如色谱、光谱 技术、热解吸和质谱分析，用于鉴定挥发性物质。如 Cheryl Palma-Harris 等利用 SPME和 气相色谱联用确定了新鲜黄瓜的两种特征风味化合物（E，Z）-2，6-壬二烯醛和（E）-2-壬 烯醛。Ai-Nong Yu等利用SPME和GC/MS（气质联用）技术对中国传统方法制作的熏肉进行 分析，得到了48种挥发性风味化合物。 3）超临界流体萃取技术（SCF） 常见的超临界流体有二氧化碳、乙烷、丙烷等，这里主要介绍最常见的超临界 CO2 萃 取技术。超临界 CO2 萃取技术是 20 世纪 70 年代发展起来的一种新型分离技术，它是利用 压力和温度对超临界 CO2 流体溶解能力的影响而进行物质分离的。在超临界条件下，使超 临界流体与待分离的物质充分接触，该流体就能有选择地将不同极性、不同沸点或不同分子 量的成分，依次萃取出来。 CO2 是用于萃取最理想的超临界流体，它有如下的优点：①超 临界 CO2 流体的萃取能力取决于流体的密度，可以容易地改变操作条件（压力和温度）而 改变它的溶解度并实现选择性提取，渗透力强，提取时间大大低 于使用有机溶剂；②CO2