化學與食品的“色、香、味”

摘要：做菜講究色香味俱全，而一般大家也都會用色香味三個標準來評價美食。色即色彩，香即香味，味即味道。飯菜好看好聞好吃，才算完成了自己的使命。那么，食品的色香味中究竟蘊含著哪些化學知識呢？本文從食品的色香味三個角度，分析食品中的化學物質，闡明化學與食品的密切聯系。

關鍵詞：食品，色，香，味，美拉德反應，醛，酮，酯

正文：

食品是一種與人類健康有著密切關系的必需品，指的是可供人類食用或飲用的物質，包括加工食品，半成品和未加工食品。其中廣義的食品還包括生產食品的原料，食品原料種植，養殖過程接觸的物質和環境，食品添加劑等。食品工業在世界主要工業化國家的國民經濟中均占有重要地位，如在歐美等發達國家，食品工業始終位居制造業的前列。

好的能夠吸引人的食品必須具備好的色香味，好的色香味又離不開化學物質及其反應。接下來我們一起來探究引起食品色香味的原因。

一、食品的色

食品中呈現的各種顏色主要來源于食品中固有的天然色素和人工著色。食品中固有的天然色素一般是指在新鮮原料中人眼能看到的有色物質，或者本來無色而能經過化學反應呈現顏色的物質。人工著色可用天然的動植物色素或合成染料。

食用色素又稱著色劑，是一類本身具有色澤，以使食品著色為目的的食品添加劑。按其來源和性質，可分為食用天然色素和食用合成色素兩大類。

食用天然色素主要來自動、植物組織或微生物代謝產物。植物色素有β-胡蘿卜、葉綠素銅鈉鹽、姜黃等；動物色素有蟲膠色素等；微生物色素則可分為類胡蘿卜素、卟啉類色素、酮類色素、醌類色素，以及β-花青素、黃素類色素等等。此外，食用天然色素還包括一部分無機色素，但一般毒性較大，很少應用。長期實踐證明，天然色素多數比較安全，能較好地模仿天然物的顏色，有些還具有一定的營養價值（如β-胡蘿卜素、核黃素），但個別的也具有毒性（如藤黃）天然色素在加工提取過程中其化學結構可能發生變化，也有被雜質污染的可能，故天然色素用于食品也需經過毒理學試驗。

合成色素與天然色素相比，具有某些優點，如合成色素堅牢度大、性能穩定、色彩鮮艷、使用方便、成本低廉，因而迅速地取代了天然色素。添加在食品里的著色劑90%以上是合成的。但由于一些色素具有不同程度的毒性，所以世界各國對人工合成食用色素的品種、質量及用量等都有嚴格限制，食品中只準有限度的使用六種人工合成色素：莧菜紅、胭脂紅、檸檬黃、靛藍、日落黃、亮藍。

食品在加工和貯藏過程中經常會發生變色的現象，不僅影響外觀，而且風味和營養也往往因之發生變化。褐變是食品中比較普遍的一種變色現象，食品褐變根據反應的機理不同主要有四種，即酶促褐變、美拉德反應、焦糖化反應和抗壞血酸反應。后三種反應是不需要酶作為催化劑就可以進行的褐變，所以通常稱之為非酶褐變。

酶促褐變（enzymaticbrowning）是在有氧的條件下，酚酶催化酚類物質形成醌及其聚合物的反應過程。酶促褐變多發生在較淺色的水果和蔬菜中，例如蘋果、香蕉、土豆等，當它們受到機械性的損傷如削皮、切開、壓傷、蟲咬、磨漿及處于異常的環境變化如受凍、受熱等時，在酶促下氧化而呈褐色。植物組織中含有酚類物質，在完整的細胞中作為呼吸傳遞物質，在酚-醌中保持著動態平衡，當細胞組織被破壞后，氧就大量侵入，造成醌的形成和其還原反應之間的不平衡，于是發生了醌的積累，醌再進一步氧化聚合，就形成了褐色色素。

非酶促褐變是在食品加工與貯存過程中，常發生與酶無關的褐變，這種褐變常因熱加工及較長期的貯存而發生。非酶促褐變主要包括美拉德反應、焦糖化反應、抗壞血酸褐變等。美拉德反應是廣泛存在于食品工業的一種非酶促褐變，是羰基化合物（還原糖類）和氨基化合物（氨基酸和蛋白質）間的反應，經過復雜的歷程最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質類黑精或稱擬黑素，所以又稱羰氨反應。焦糖化反應是糖類尤其是單糖在沒有氨基化合物存在的情況下，加熱到熔點以上的高溫（一般是140-170℃以上）時，因糖發生脫水與降解，會發生褐變反應。抗壞血酸褐變是由于抗壞血酸氧化所致。高溫條件下，抗壞血酸氧化生成脫氫抗壞血酸，脫氫抗壞血酸一方面會與氨基酸共同作用按照糖類非酶促褐變的方式轉化為褐色的聚合物；另一方面，脫氫抗壞血酸還可以通過自身復雜的降解過程，最終形成褐色物質。

二、食品的香

各種食物總是以它特有的香味帶給人們美好的感受和愉悅的情緒，香味也是構成食品風味特色的重要因素之一。食品中的香氣成分很多，現在已被證實的就有10萬余種。這些香氣物質與化學無不密切相關，它們大多屬于低分子化合物，分子量在50~300左右，其沸點較低、容易揮發（有的在室溫下即揮發為氣體，有的則需要加熱后才揮發），混雜在空氣中到達人們鼻腔后引起嗅覺神經產生令人喜愛的感覺。食品香味的產生大致可分為兩種類型：一是食品原料本身具有的香味，二是食物在烹制過程中產生反應后發出的香味。

大多數食品中本身含有香氣物質，尤其在水果和蔬菜中。水果的香氣物質比較單純，具有濃烈的天然香味。其香氣物質以有機酸酯類、醛類和萜類為主，其次是醇、酮類及揮發酸。它們是植物體內生物合成而產生的。如：葡萄的主體香氣成分是鄰氨基苯甲酸甲酯，蘋果的主體香氣是乙酸異戊酯，桃子的主體香氣是醋酸乙酯和沉香醇酸內酯。大多數蔬菜的總體香氣較弱，但氣味卻多樣。百合科和十字花科（蔥、蒜、韭菜、蘆筍、卷心菜、芥菜等）具有刺鼻的芳香，主要是含硫化物。例如:二丙烯基二硫醚物（洋蔥氣味的化合物），二烯丙基二硫醚（大蒜氣味的化合物），硫醇（韭菜中的特征氣味之一）。傘形花科蔬菜（胡蘿卜，芹菜，香菜）具有微刺鼻的特殊芳香與清香，萜烯類氣味物地位突出，它們和醇類及羰基化合物共同組成氣味貢獻物。葫蘆科和茄科中的黃瓜和番茄具有青鮮氣味，有關的特征氣味是C6或C9的不飽和醇和醛。

大多食物在加熱和烘烤過程中都會產生誘人的香氣。這時主要發生的是美拉德反應（羰氨反應）和焦糖化反應，其香味成分是由加熱或烘烤處理前體物質而形成。如炒花生產生的香味中至少有8種吡嗪類化合物；脂肪烹制時可分解為低分子的醛、酮、酸等香味物質；魚類加熱后產生的香味主要是一些含氮有機物、有機酸、含硫化合物與羰基化合物；花生、芝麻、咖啡等焙炒后生成呋喃、吡嗪、吡咯等有機物而使香味更加濃郁；燒烤、油炸類食品的香氣成分則來自于油脂分解時產生的低級脂肪酸、羰基化合物和醇類等。

三、食品的味

每一種食物都有其特有的風味，風味是一種感覺現象。從看到食品到食品進入口腔所引起的感覺就是味覺，它包括:心理味覺:性狀、色澤和光澤等，物理味覺:軟硬度、粘度、冷熱、嚼感及口感，化學味覺:酸、甜、苦、咸等。食品的味是多種多樣的，但都是由食品中可溶性成分溶于唾液或食品的溶液刺激舌表面的味蕾，再經過味覺神經纖維達到大腦的味覺中樞，經過大腦的分析才能產生味覺。

在我國人們習慣于把味道分為酸、甜、苦、辣、咸“五味”。

酸味是各種有機酸電離出來的氫離子所致，酸味的強弱決定于氫離子濃度的大小。食醋中通常含有3%~5%左右的醋酸，酸菜中含有乳酸，水果、飲料或糖果中的酸味，來源于組成它的檸檬酸、酒石酸、蘋果酸以及維生素C等成分。

甜味是蔗糖、果糖、葡萄糖、麥芽糖、乳糖等糖類物質引起的。制作糕點、餅干、冰棍、冰淇淋時，還常常加入適量糖精以增加甜度，糖精的化學名稱叫鄰磺酰苯甲酰亞胺，它的甜度是白糖的500倍左右，不過它沒有營養價值，只能刺激人的食欲。

含有生物堿的物質多數具有苦味，像黃連、可可等。茶葉中含有5%咖啡堿，茶水越濃，其味越苦。辣椒還有辣椒素，大蒜、大蔥中還有蒜素，生姜中含有姜油酮，芥末和蘿卜的辣味來自于芥子油。胡椒含有胡椒堿。

當化合物里同時含有一價陽離子和一價陰離子時會產生咸味。例如鉀鈉的氯化物、溴化物、碘化物等。對于不能使用氯化鈉的腎臟病患者，可食用也能產生咸味的蘋果酸鈉鹽來代替。

除了這“五味”以外，常見的味道還有澀味、鮮味和清涼味。由于把舌頭表面的蛋白質凝固、麻痹味覺神經而起收斂味的感覺，通常稱為澀味。金屬類，酸類多元酚類等物質均為造成澀味的原因，單寧是最為典型的澀味物質。柿子、李子中因含有鞣酸而具有澀味。。食品的鮮味是一種較為復雜的美味，當酸、甜、苦、咸四種基本味感以及香氣等協調時，可以感覺到可口的鮮味。食品中所含的鮮味物質主要有:核苷酸類、氨基酸類、酰胺、三甲基胺、肽、有機酸、有機堿等清涼味也是一種重要的味感，如薄荷中含有的薄荷醇能夠產生清涼效應。

食品的色香味影響著我們對食品的主觀印象。但我們也不能盲目地追求食品的色香味。當今，合成色素和食品添加劑在我們的食品配料表中已經并不少見，但大部分的添加劑不具有營養價值，使用不當還可能危害健康。盡管他們色香味俱全，但都是食品添加劑在其中的“功勞”，所以不可多吃、常吃。在日常生活中，應該多選擇有營養價值的綠色食品。