聞香識化學

范剛

是什么在“勾引”你的鼻子

香氣是食物中重要的感官特性之一，良好的香氣品質能夠使人產生愉快的情緒，食品的香味可以通過條件反射刺激人體的消化系統，促進唾液和胃液的分泌，產生食欲。香味是我們通過鼻子聞到的，因此，香氣物質都具有揮發性。其分子飄散在空氣中，進入到我們鼻子中后刺激嗅覺細胞才能被感受到。每種食物都有其獨特的特征風味，這種特征風味通常不是由一種或幾種物質構成的，而是由數十種甚至上百種揮發性物質按照一定的比例構成，比如調制咖啡中的香氣物質有400多種，而白酒中的香氣化合物多達1000多種，其成分十分復雜。

別看食物中的香氣物質種類繁多，其含量卻非常低，一般食品中香氣物質的含量為食品重量的10-6～10-10。大多數香氣物質穩定性差，容易受到外界環境因素的影響而發生化學變化。另外，食物中的香氣物質也容易受濃度的影響，香氣物質的濃度不一樣，其呈現出來的氣味也不一樣，比如2-戊基呋喃在濃度較大時呈現出甘草味，而稀釋后則具有豆腥味。

構成食物氣味的物質種類繁多，既有無機物，也有有機物。一般來說，只有SO2、NO2、NH3、H2S等少數無機物有氣味，大多數無機物均無氣味。而具有揮發性的有機物則大多有氣味，食品中的氣味物質大都是有機物，主要包括脂肪烴含氧衍生物（醇、醛、酮、羧酸、酯等）、芳香族化合物、含氮化合物、含硫化合物等。這些物質具體呈現出什么樣的氣味是由其分子結構決定的，如低級飽和脂肪醛，像是甲醛，具有強烈的刺激性氣味，隨著其分子質量增加，刺激性氣味減弱，并逐步出現愉快氣味;碳數在8～12間的飽和醛在很低濃度下也有良好香氣，如壬醛具有玫瑰香和杏仁香、癸醛具有柑橘香、十二醛則呈現花香。隨著碳數增多，飽和醛的嗅感逐漸減弱。

食物中的揮發性物質雖然種類繁多、構成復雜，但并不是每種揮發性物質都對食物的整體香氣有貢獻，對食物整體香氣具有貢獻的香氣物質叫作香氣活性物質。有些香氣物質的含量雖然很高，但是對整體香氣的貢獻卻不大，相反，有些含量非常小的物質對食物的整體香氣貢獻很大，其含量甚至用現代分析技術都很難準確測定。

另類“香氣”

除了增加食欲，香味也能幫助人們辨別食物的新鮮程度。不新鮮的或腐敗的食物中的香味會減弱、變味甚至出現臭味，以提示人們食物已經變質。食物的“臭氣”通常是由于食物中香氣物質的不穩定性、或某些大分子物質的降解、或是由于微生物的生長繁殖造成的，比如橘子汁經過高溫加熱后，就會出現“蒸煮味”，原因之一是由于其中的含硫氨基酸降解產生了含硫類氣味物質;豆奶在生產過程中容易產生“豆腥味”，是由于其中的亞油酸、亞麻酸等多種不飽和脂肪酸被脂肪氧化酶氧化生成了小分子醇、醛、酮、酸和胺等揮發性化合物;肉類腐敗后會出現“腥臭味”，是由于蛋白質降解產生了甲胺、尸胺和糞臭素等揮發性物質。

咖啡中的香氣物質多達數百種

食物中的香氣成分復雜

聞著臭，吃著香

當然，并不是所有的臭味都是不受歡迎的，有些具有臭味的食物也常見于人們的餐桌之上，比如中國的傳統美食臭豆腐和皮蛋，臭豆腐的臭味主要來源于蛋白質降解產生的硫化氫、吲哚等物質，皮蛋的輕微臭味也是來源于蛋白質的降解產物——硫化氫和氨氣;被譽為“水果之王”的榴蓮，其臭味是由低碳酯類物質構成的復雜混合物產生的;比臭豆腐更加惡臭數十倍的瑞典鯡魚罐頭，其臭味來源于發酵過程中產生的乙酸、丙酸、丁酸、硫化氫等揮發性物質，正是由于這種食品奇臭無比，以至于瑞典本地人食用時也需要使用鼻夾將鼻子夾起來。

在廚藝中加點化學

我們都知道未經焙烤的面團是沒有香氣的，而生肉則具有不太好聞的肉腥味，但是面團經過高溫焙烤形成面包后就具有十分誘人的香氣，而生肉經過燉煮、烤制也會呈現出濃郁的肉香味。

食物在加工和烹飪過程中發生的這種美妙變化要歸因于幾個神奇的化學及生物反應。第一個就是美拉德反應。這是由羰基化合物（還原糖類）和氨基化合物（胺、氨基酸、肽和蛋白質）在一定溫度下發生的層層疊疊的反應，生成各種風味物質，并發生褐變反應，它是食品色澤和香味產生的主要來源之一，比如剛出爐的面包、現烤的牛排、現磨的咖啡、剛出鍋的炒花生等。美拉德反應是一個十分復雜的反應過程，生成的產物也十分復雜，其生成產物受到諸如溫度、pH值、底物、水分活度等條件的影響，到目前為止美拉德反應的過程及其生成的產物仍然沒有弄清楚。

美拉德反應對肉的顏色、香氣影響重大

臭味世界聞名的瑞典鯡魚罐頭（圖片來源/Wiki）

酶促反應使切開的洋蔥散發刺激性氣味

第二個是酶促反應。很多動植物在生長過程中產生的香氣前體物質本身沒有氣味，但是其能在酶類物質的作用下通過各種生物化學或化學的途徑生成揮發性氣味物質。比如水果在未成熟時會形成較多的脂肪酸，而成熟時在酶的作用下生成醇類、醛類及酯類香氣物質。有些蔬菜中的香氣物質是在其細胞被破壞后通過酶促反應產生的，比如洋蔥，在其細胞被破壞之前，我們聞不到明顯的氣味，但是切開之后，我們就可以感受到非常明顯的刺激性氣味，甚至會讓人流淚。原因就是細胞被破壞后，在蒜氨酸酶的作用下幾秒內就產生了含硫揮發性氣味物質，這類物質可以刺激人眼部角膜導致流淚。

第三個是熱降解反應。食品在加熱處理過程中，其很多組分都會發生一定程度的降解，產生非常豐富的風味化合物。比如食品中的脂肪酸在高溫加熱下可以降解生成揮發性的醛、酮、酸等香氣物質。

第四個是發酵作用。很多食品的特征香氣是通過發酵作用產生的，比如酒類、泡菜、醬油、食醋、豆豉等。

在日常生活中，人們根據食品中香氣物質的形成途徑，采用適當的手段，比如加熱、烹煮、貯藏、焙烤、發酵等方式增強或賦予食品香氣，而在食品加工產業，有的時候會通過添加食品用香精香料的方式來增強食品的特征香氣。

一身芳香

不僅食物要香，我們還希望自己也能一身芳香。香水的主要原料是香精和酒精，此外還會根據需要加入適量的色素、抗氧化劑、殺菌劑、甘油和表面活性劑等。香水的香精用量一般為15%～25%，香精是賦予香水香氣的成分，其香氣組成十分復雜，香精是由各種天然香料或人工合成香料按照一定比例配制而成的。天然香料分為植物香料和動物香料：植物香料是以芳香植物的花、枝、葉、根、皮、莖、籽或果實等為原料提取而成，存在的形式有精油、酊劑、浸膏、凈油、香樹脂、油樹脂、香脂等。天然植物香料的種類很多，常見的有柑橘類精油、玫瑰花精油、薰衣草精油、迷迭香精油、茉莉花精油等。植物中的香氣物質種類主要有酸、醇、醛、酮、酯、萜烯類及含氮、含硫化合物等。

動物香料是從動物的分泌物或排泄物中提取的，目前世界上最常見的四種動物香料分別是麝香、靈貓香、海貍香、龍涎香。不同于植物香料生產中豐富的原料來源，動物香料的原料來源十分稀缺，因此價格十分昂貴。尤其是龍涎香，它是抹香鯨腸道中的一種分泌物，在遇到刺激性異物（如魷魚、章魚的喙骨）后，鯨腸道中的油脂和分泌物會將異物包裹，經過生物酸的侵蝕和微生物把其他有機物分解，隨消化系統或經嘔吐排出體外，然后在海水中經過漫長的氧化過程，并遇到海洋中的鹽堿而自然皂化，形成的干燥固體香料。

發酵賦予泡菜等食品特別的香氣

植物中提取的精油被用于制作香水

抹香鯨（圖片來源/Wiki） 龍涎香（圖片來源/Wiki）

知識鏈接：源于海洋的香氣

龍涎香貴比黃金，常用作高檔香水的定香劑，使香水的香氣更加穩定、柔和，且留香持久、美妙動人，深受人們的喜愛。龍涎香的主要成分是龍涎香醇，其本身不具備香氣，但暴露在空氣中經過氧化降解后，產生了一些具有香味的物質，如具有動物糞臭味的α-降龍涎香醇、具有煙草味的γ-二氫紫羅蘭酮、具有海水味的γ-降龍涎香醛、具有臭海水味的γ-環高香葉氯代物和傳說中具有“絲絨般柔感的持久龍涎香氣”的降龍涎醚。