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非花香韻輔成環:(環渡)
香韻與揮發度之間的關系
香料的分子結構與香氣的關系
香味與其結構之間的關系,簡稱構效關系,Structure and ActivityRelationships-SAR
香味物質屬于有氣味物質的一部分。有機化合物的數量已近1000萬種,而有氣味的化合物占數目的五分之一。
哪些有機物有氣味呢?
1959年,日本人小幡彌太郎在總結前人提出的理論基礎上,概括了有氣味的有機化合物必須具備的條件為:
必須具有揮發性
分子量在29-300的有機化合物
必須是脂、水雙溶性的
分子中具有某些原子或原子團
化合物的折光率(nD25)在1.5左右。拉曼效應測定的波數在1400~3500m(-1)內。
只有能揮發的物質分子方能到達鼻粘膜,從而產生氣味。
無機鹽、堿及大多數酸是不揮發的,有機高分子化合物也是非揮發性的,所以它們不能產生氣味。?分子量在29-300的有機化合物有可能產生氣味。
能產生氣味的物質必須是脂、水雙溶性的,有些低分子有機物只溶于水而不溶于脂,所以幾乎無氣味。
分子中具有某些原子或原子團(可稱之為發臭原子或發臭基),發臭原子指位于周期表的Ⅳ-Ⅶ主組的原子,其中磷、砷、硫、銻為發惡臭原子。
主要的發香團
什么樣結構的化合物有香味
什么樣的結構與某一類香味相關呢?
①香料香氣的表現與評價因人而異;
②隨著香料濃度的不同,香氣也會發生變化;
③混合物的香氣往往并不等于原香的復合,而是產生“相長相消”的效果。
要在香料化合物分子結構與香氣之間,確定一種能肯定地預測某種新化合物香氣特征的理論,現在也還沒有取得成功。
香料化合物中碳原子的個數、不飽和性、官能團、取代基及同分異構等因素對香氣會產生影響。
這些因素對香氣的影響暫時還不能從理論的角度予以解釋,但對合成有香的化合物,仍然具有一些指導作用。
A.碳原子個數對香氣的影響
香料化合物的相對分子質量一般均在50~300,這只相當于含有4~20個碳原子。
若碳原子個數太少,那么沸點就會很低,揮發也就會較快,這類化合物不適宜作香料使用。
若碳原子個數太多,則會因蒸氣壓減小而難以揮發,因而香氣強度很弱,此類化合物亦不宜作為香料使用。
一般來說,碳原子個數對香氣的影響,在醇、醛、酮和羧酸等中,都有很明顯的表現。
醇類化合物
醇的羥基為強發香團,若有雙鍵、叁鍵,則更增強,反之,羥基數目增加時減弱,終成無臭;酚的羥基數目為1 個時最強,
醇類化合物按其羥基所連結的主鏈不同,可分為脂肪醇、芳香醇、萜類醇,其香氣也各不相同
脂肪醇的香氣隨著碳原子數的增加而變化
低碳醇如甲醇、乙醇、丙醇具有酒香香氣
C4和C5的醇類具有雜醇油的香氣
當碳原子數增加到C6~C7時,除具有青香、果香外,開始帶有油脂氣味
C8的醇香氣最強
當碳原子個數進一步增加時,則出現花香香氣C14以上的高級醇幾乎無香味
芳香醇類的香氣一般比脂肪醇類要弱,以花香、皮香為主。
在萜類醇中開鏈的單萜烯醇及倍半萜烯醇其香氣以花香為主,單環或雙環單萜烯醇與環狀倍半萜烯醇其香氣均以木香為主。
烴類
在烴類香料化合物中,一般脂肪族烴類具有石油氣息
低級的烴幾乎無臭
C8和C9的化合物香強度最大。隨著相對分子質量的增加香氣變弱,C16以上的脂肪族烴類系無香物質。通常鏈狀烴比環狀烴的香氣要強。
醛類化合物
在脂肪族醛類化合物中,低級醛具有強烈的刺激性氣味
C8~C12的醛具有花香果香和油脂氣味,常作香精的頭香劑
C10的醛香氣最強
C16的醛由于蒸氣壓減小,幾乎沒氣味
脂肪醛中具有側鏈的醛類,香氣要比它的直鏈異構體強,且更悅人。
例如2-甲基十一醛具有柑橘果香,而十二醛只有在極稀的情況下才有類似紫羅蘭的花香;
再如2,6,10-三甲基十一醛具有強烈香氣,而其直鏈異構體十四醛卻只有極弱的油脂氣息。
在芳香族醛中,官能團在環上的位置不同,香氣也不一樣,通常在3,4-位上有取代基的,都具有很好的香草香氣。
但若醛基的鄰位具有羥基則呈現酚的氣息。
環酮類化合物
在環酮類化合物中,環的大小(即碳原子個數)不僅影響香氣的強度,而且可以導致香氣性質的改變。
C5~C8的環酮具有類似薄荷的香氣
C9~C12的環酮則具樟腦香氣
C13的環酮具有木香香氣
C14~Cl8的大環酮具有麝香香氣。
脂肪族羧酸類化合物
在脂肪族羧酸類化合物中,C4和C5的羧酸具有腐敗的黃油香氣
C5的羧酸香氣最強
C8和C10的羧酸有不愉快的汗臭氣味
C14的羧酸幾乎無味。
酯類化合物
在酯類化合物中,一般情況下酯的香氣介于醇和酸之間,但比原來的醇和酸香氣要好,其香氣與分子結構有一定關系。
通常由脂肪酸和脂肪醇所生成的酯具有果香。而由低級脂肪酸和萜烯醇所生成的酯則都具有花香與木香,例如乙酸芳樟酯和乙酸香葉酯等。
由芳香族羧酸和芳香族醇所生成的酯香氣較弱,但因其沸點一般較高,粘度大,且有的是固體,所以此類酯具有很好的定香作用。
酯類(C6以下)的氣味
叁鍵結構
具有叁鍵結構的化合物一般帶有臭氣,但炔類的羧酸酯類如辛炔酸甲酯、庚炔酸甲酯等則具有優雅的紫羅蘭香氣。
內酯類化合物
內酯類化合物都具有特殊的果香,但當內酯的環狀大小不同時,香氣差別也很大,例如:γ-內酯具有果香,而δ-內酯則有奶香,大環內酯具有珍貴的麝香氣味。通常環中的碳原子數為14~19時,其香氣最強,當碳原子數多于或少于此數值范圍時則香氣變弱,且會產生其它異味,當環中碳原子被別的原子如O、N等取代后,仍具有麝香香氣。
γ-癸內酯可以在許多成熟的水果(尤其是桃子)中發現,是一種用途廣泛的化合物,能夠在食品、飲料、香水、營養、可再生材料和醫藥市場中被用于帶有別具一格的桃子、杏子與草莓水果味的配方的商業化生產。
這項為γ-癸內酯產品創造的技術可以提供20多種不同的內酯,其中有許多種內酯由于缺少可靠的來源而無法進行商業化生產。這讓Conagen成為原料開發方面的領導者。Conagen聯合創始人、首席執行官Oliver Yu博士表示:“加強和擴展Conagen的內酯生產平臺,將能更好地滿足消費者對源自于自然的清潔原料的需求。”
γ-癸內酯是范圍大得多的內酯家族的一員。內酯結構上的變化能夠定義它們與眾不同的感官特性 -- 主要是水果味和黃油味的特征。這些多樣化特征能夠為在其產品中使用內酯香精的制造商,創造范圍更為廣泛的選擇。
Conagen負責研發的副總裁凱西-利普梅爾(Casey Lippmeier)博士說:“Conagen的內酯產品是天然和非轉基因的,這讓它們非常適合被用于眾多消費類產品。”
過去十年來,Conagen成功地為該公司的客戶開發了業內較大的一個原料產品組合。
產品名稱:丙位十一內酯
化學名稱:γ-十一內酯;桃醛
英文名稱:Gamma-Undecalactone,Peach aldehyde
品牌:SODA(日本曾田)
CAS:104-67-6
EINECS:203-225-4
FEMA:3091
分子式:C11H20O2
分子量:184.28
質量技術標準:
(1). 丙位十一內酯是食品***GB2760-2014允許使用的食品用香料。
FEMA使用***建議(mg/kg):軟飲料4.4;冷飲3.0;糖果11;焙烤食品7.1;布丁類7.5;膠姆糖90;
(2). ***用于以果香為基調尤其是需要含有桃香的食用香精中,主要用以調配桃、杏、李子、櫻桃、草莓等香精;
(3). 適合于以濃郁果花香為基調的日化香精中,用于調配紫丁香、茉莉、紫羅蘭等花香型香精和幻想型香精,用量在5%以內。
丙位己內酯(γ-Caprolactone)
存在于烤煙煙葉、白肋煙煙葉、煙氣中。
天然存在于杏、蘆筍、小麥面包、菠蘿、桃子中。
無色至淡黃色液體帶有一種草本的,甜的氣味。
γ-Hexalactone 是存在成熟水果中的一種 gamma 內酯。γ-Hexalactone 能引起 DNA 損傷,可作為對氧磷酶 1 的底物 (PON1)。
丙位十二內酯(γ-Dodecalactone)
性狀:無色至淡黃色液體呈奶油和桃子、梨似水果香氣
由4-羥基十二碳酸脫水內酯化而成。由丙烯酸甲酯與辛醇催化合成。