闻香识化学

范刚

是什么在“勾引”你的鼻子

香气是食物中重要的感官特性之一，良好的香气品质能够使人产生愉快的情绪，食品的香味可以通过条件反射刺激人体的消化系统，促进唾液和胃液的分泌，产生食欲。香味是我们通过鼻子闻到的，因此，香气物质都具有挥发性。其分子飘散在空气中，进入到我们鼻子中后刺激嗅觉细胞才能被感受到。每种食物都有其独特的特征风味，这种特征风味通常不是由一种或几种物质构成的，而是由数十种甚至上百种挥发性物质按照一定的比例构成，比如调制咖啡中的香气物质有400多种，而白酒中的香气化合物多达1000多种，其成分十分复杂。

别看食物中的香气物质种类繁多，其含量却非常低，一般食品中香气物质的含量为食品重量的10-6～10-10。大多数香气物质稳定性差，容易受到外界环境因素的影响而发生化学变化。另外，食物中的香气物质也容易受浓度的影响，香气物质的浓度不一样，其呈现出来的气味也不一样，比如2-戊基呋喃在浓度较大时呈现出甘草味，而稀释后则具有豆腥味。

构成食物气味的物质种类繁多，既有无机物，也有有机物。一般来说，只有SO2、NO2、NH3、H2S等少数无机物有气味，大多数无机物均无气味。而具有挥发性的有机物则大多有气味，食品中的气味物质大都是有机物，主要包括脂肪烃含氧衍生物（醇、醛、酮、羧酸、酯等）、芳香族化合物、含氮化合物、含硫化合物等。这些物质具体呈现出什么样的气味是由其分子结构决定的，如低级饱和脂肪醛，像是甲醛，具有强烈的刺激性气味，随着其分子质量增加，刺激性气味减弱，并逐步出现愉快气味;碳数在8～12间的饱和醛在很低浓度下也有良好香气，如壬醛具有玫瑰香和杏仁香、癸醛具有柑橘香、十二醛则呈现花香。随着碳数增多，饱和醛的嗅感逐渐减弱。

食物中的挥发性物质虽然种类繁多、构成复杂，但并不是每种挥发性物质都对食物的整体香气有贡献，对食物整体香气具有贡献的香气物质叫作香气活性物质。有些香气物质的含量虽然很高，但是对整体香气的贡献却不大，相反，有些含量非常小的物质对食物的整体香气贡献很大，其含量甚至用现代分析技术都很难准确测定。

另类“香气”

除了增加食欲，香味也能帮助人们辨别食物的新鲜程度。不新鲜的或腐败的食物中的香味会减弱、变味甚至出现臭味，以提示人们食物已经变质。食物的“臭气”通常是由于食物中香气物质的不稳定性、或某些大分子物质的降解、或是由于微生物的生长繁殖造成的，比如橘子汁经过高温加热后，就会出现“蒸煮味”，原因之一是由于其中的含硫氨基酸降解产生了含硫类气味物质;豆奶在生产过程中容易产生“豆腥味”，是由于其中的亚油酸、亚麻酸等多种不饱和脂肪酸被脂肪氧化酶氧化生成了小分子醇、醛、酮、酸和胺等挥发性化合物;肉类腐败后会出现“腥臭味”，是由于蛋白质降解产生了甲胺、尸胺和粪臭素等挥发性物质。

咖啡中的香气物质多达数百种

食物中的香氣成分复杂

闻着臭，吃着香

当然，并不是所有的臭味都是不受欢迎的，有些具有臭味的食物也常见于人们的餐桌之上，比如中国的传统美食臭豆腐和皮蛋，臭豆腐的臭味主要来源于蛋白质降解产生的硫化氢、吲哚等物质，皮蛋的轻微臭味也是来源于蛋白质的降解产物——硫化氢和氨气;被誉为“水果之王”的榴莲，其臭味是由低碳酯类物质构成的复杂混合物产生的;比臭豆腐更加恶臭数十倍的瑞典鲱鱼罐头，其臭味来源于发酵过程中产生的乙酸、丙酸、丁酸、硫化氢等挥发性物质，正是由于这种食品奇臭无比，以至于瑞典本地人食用时也需要使用鼻夹将鼻子夹起来。

在厨艺中加点化学

我们都知道未经焙烤的面团是没有香气的，而生肉则具有不太好闻的肉腥味，但是面团经过高温焙烤形成面包后就具有十分诱人的香气，而生肉经过炖煮、烤制也会呈现出浓郁的肉香味。

食物在加工和烹饪过程中发生的这种美妙变化要归因于几个神奇的化学及生物反应。第一个就是美拉德反应。这是由羰基化合物（还原糖类）和氨基化合物（胺、氨基酸、肽和蛋白质）在一定温度下发生的层层叠叠的反应，生成各种风味物质，并发生褐变反应，它是食品色泽和香味产生的主要来源之一，比如刚出炉的面包、现烤的牛排、现磨的咖啡、刚出锅的炒花生等。美拉德反应是一个十分复杂的反应过程，生成的产物也十分复杂，其生成产物受到诸如温度、pH值、底物、水分活度等条件的影响，到目前为止美拉德反应的过程及其生成的产物仍然没有弄清楚。

美拉德反应对肉的颜色、香气影响重大

臭味世界闻名的瑞典鲱鱼罐头（图片来源/Wiki）

酶促反应使切开的洋葱散发刺激性气味

第二个是酶促反应。很多动植物在生长过程中产生的香气前体物质本身没有气味，但是其能在酶类物质的作用下通过各种生物化学或化学的途径生成挥发性气味物质。比如水果在未成熟时会形成较多的脂肪酸，而成熟时在酶的作用下生成醇类、醛类及酯类香气物质。有些蔬菜中的香气物质是在其细胞被破坏后通过酶促反应产生的，比如洋葱，在其细胞被破坏之前，我们闻不到明显的气味，但是切开之后，我们就可以感受到非常明显的刺激性气味，甚至会让人流泪。原因就是细胞被破坏后，在蒜氨酸酶的作用下几秒内就产生了含硫挥发性气味物质，这类物质可以刺激人眼部角膜导致流泪。

第三个是热降解反应。食品在加热处理过程中，其很多组分都会发生一定程度的降解，产生非常丰富的风味化合物。比如食品中的脂肪酸在高温加热下可以降解生成挥发性的醛、酮、酸等香气物质。

第四个是发酵作用。很多食品的特征香气是通过发酵作用产生的，比如酒类、泡菜、酱油、食醋、豆豉等。

在日常生活中，人们根据食品中香气物质的形成途径，采用适当的手段，比如加热、烹煮、贮藏、焙烤、发酵等方式增强或赋予食品香气，而在食品加工产业，有的时候会通过添加食品用香精香料的方式来增强食品的特征香气。

一身芳香

不仅食物要香，我们还希望自己也能一身芳香。香水的主要原料是香精和酒精，此外还会根据需要加入適量的色素、抗氧化剂、杀菌剂、甘油和表面活性剂等。香水的香精用量一般为15%～25%，香精是赋予香水香气的成分，其香气组成十分复杂，香精是由各种天然香料或人工合成香料按照一定比例配制而成的。天然香料分为植物香料和动物香料：植物香料是以芳香植物的花、枝、叶、根、皮、茎、籽或果实等为原料提取而成，存在的形式有精油、酊剂、浸膏、净油、香树脂、油树脂、香脂等。天然植物香料的种类很多，常见的有柑橘类精油、玫瑰花精油、薰衣草精油、迷迭香精油、茉莉花精油等。植物中的香气物质种类主要有酸、醇、醛、酮、酯、萜烯类及含氮、含硫化合物等。

动物香料是从动物的分泌物或排泄物中提取的，目前世界上最常见的四种动物香料分别是麝香、灵猫香、海狸香、龙涎香。不同于植物香料生产中丰富的原料来源，动物香料的原料来源十分稀缺，因此价格十分昂贵。尤其是龙涎香，它是抹香鲸肠道中的一种分泌物，在遇到刺激性异物（如鱿鱼、章鱼的喙骨）后，鲸肠道中的油脂和分泌物会将异物包裹，经过生物酸的侵蚀和微生物把其他有机物分解，随消化系统或经呕吐排出体外，然后在海水中经过漫长的氧化过程，并遇到海洋中的盐碱而自然皂化，形成的干燥固体香料。

发酵赋予泡菜等食品特别的香气

植物中提取的精油被用于制作香水

抹香鲸（图片来源/Wiki） 龙涎香（图片来源/Wiki）

知识链接：源于海洋的香气

龙涎香贵比黄金，常用作高档香水的定香剂，使香水的香气更加稳定、柔和，且留香持久、美妙动人，深受人们的喜爱。龙涎香的主要成分是龙涎香醇，其本身不具备香气，但暴露在空气中经过氧化降解后，产生了一些具有香味的物质，如具有动物粪臭味的α-降龙涎香醇、具有烟草味的γ-二氢紫罗兰酮、具有海水味的γ-降龙涎香醛、具有臭海水味的γ-环高香叶氯代物和传说中具有“丝绒般柔感的持久龙涎香气”的降龙涎醚。