书城科普读物科学新知丛书-有机物世界漫游
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第4章 食品的色、香、味(1)

民以食为天。随着社会的进步和人民生活水平的提高,人们不仅要求有足够数量的食品,而且食品的质量也要精益求精。食品质量除了必须有较高的营养价值、符合卫生要求以外,食品的色、香、味也开始备受人们的关注。这是因为食品的色、香、味不仅能使人们在感官上得到愉快的享受,还直接影响食品的消化吸收。科学家巴甫洛夫说过:“食欲即消化液。”如果食品颜色悦目、香气诱人、滋味可口,就会引起条件反射,消化器官就能分泌出大量的消化液,促进食物的消化吸收。另一方面,食品在色、香、味方面的变化,使人们可以用感官判别、检查食品的新鲜、成熟程度和品质。我国的食品素以色、香、味俱佳著称于世。随着技术的进步,为了达到这一效果,人们开始广泛使用食品添加剂。

食品添加剂对改善食品的色、香、味,调整食品的营养结构,提高食品质量和档次,延长食品保存期,有着极其重要的作用。现在食品添加剂已渗透到几乎所有的食品加工领域,如粮油加工、果蔬加工以及酿造、饮料、营养品等工业部门。此外,食品添加剂也是烹饪行业所必需的辅料,并开始进入家庭的一日三餐。目前,我国食品添加剂大体上分为七大类,即食用色素、食用香精、甜味剂、营养强化剂、防腐抗氧保鲜剂、乳化增稠剂、品质改良剂等。

食用色素

大自然是绚丽多彩的,每个人都可以感受到它的美丽。大自然奉献给人类的礼品——食物,同样多彩多姿。绿油油的蔬菜,红彤彤的苹果……种种诱人的色彩都是由食品色素来装扮的。食品的色泽常常与它的风味、营养相联系。于是,保持食品的本色或赋予食品良好的色泽是人们的期望。

天然色素

天然色素就其来源可分为动物色素、植物色素和微生物色素三大类,以植物色素最为缤纷多彩,是构成食物色泽的主体。这些不同来源的色素若以溶解性能区分,可分为脂溶性色素(如叶绿素和类胡萝卜素)及水溶性色素(如花青素)。

绿色是大自然中最常见的色彩,构成植物绿色的色素是叶绿素。叶绿素是植物色素中数量最大的一种。叶绿素不仅仅给植物带来绿色,它还有更为重要的使命。我们知道,在阳光下,植物把二氧化碳和水转化为碳水化合物,并放出氧气,这就是光合作用。叶绿素就是光合作用的催化剂。没有叶绿素,光合作用不能进行,绿色植物和动物将无法生存。叶绿素主要有a、b两种。在高等植物中叶绿素a与叶绿素b含量比大约是3∶1。叶绿素是分子中含有镁的复杂有机物,它的绿色也与镁的存在有关。通常情况下叶绿素很稳定。但是在加热时或在酸性条件下也会分解。主要是脱去镁,变成脱镁叶绿素,它是黄褐色的。绿色蔬菜在烹调时变色主要就是发生了脱镁反应。常温下,脱镁反应速度比较慢;加热时,随着温度升高,脱镁反应速度加快。加热方法、加热时间不同,叶绿素损失也不一样。通常随着加热时间的延长,脱镁反应进行得越多。实验表明绿色蔬菜加热10分钟,就有37.5%的脱镁叶绿素生成,颜色变成黄褐色。在烹调时怎样才能防止蔬菜变色呢?我们一般采用爆炒的方法,减少时间。还可以加入适量的水,使蔬菜中的有机酸与叶绿素接触机会减少。这样都可以较好地保持蔬菜的绿色。

人们还有盐渍蔬菜的习惯。常见的黄瓜、豆角、雪里蕻等经腌制以后,失去鲜绿色,变成黄绿色。这是因为在腌制过程中会产生乳酸,叶绿素在酸性条件下也会发生脱镁反应,所以腌咸菜就不会有鲜菜那样的绿色。

叶绿素在低温或干燥状态比较稳定,所以低温储藏和脱水干燥的蔬菜都能较好保持鲜绿色。

脂溶性色素还有胡萝卜素、番茄红素、叶黄素等。在食品中,这些色素常表现为红、橙、黄等艳丽的颜色。

β-胡萝卜素主要存在于胡萝卜、柑橘、杏、红薯、辣椒中。胡萝卜素有很高的营养价值,在人体内可以转化为维生素A。在3种胡萝卜素(α、β、r)中,β-胡萝卜素在自然界中含量最高,分布最广,且以β-胡萝卜素转化率最高。番茄红素是番茄中的主要色素,也存在于西瓜、杏、桃、辣椒、南瓜、柑橘等水果、蔬菜中。叶黄素在绿叶中的含量常为叶绿素的两倍,在食物中较常见的叶黄素类色素,也广泛存在于绿叶中。

玉米黄素存在于玉米、辣椒、桃、柑橘、蘑菇等中。隐黄素存在于番木瓜、辣椒、黄玉米、柑橘等中,又名木瓜黄素。柑橘黄素存在于柑橘皮、辣椒等中。

虾黄素存在于虾、蟹、牡蛎、昆虫、沙门鱼等体内,与蛋白质相结合时为蓝色,虾、蟹煮熟后蛋白质与色素的结合被破坏,虾黄素暴露而呈砖红色。

胡萝卜素作为一类天然色素早就广泛应用于食品着色,多用于油质食品如人造黄油、鲜奶油及其他食用油脂。

常见的水溶性色素有花青素、花黄素和鞣质,这些色素的色彩受酸碱性、金属离子等多种因素的影响,是“嬗变”的色素。花青素是一类主要的水溶性植物色素,水果、蔬菜、花卉的五彩缤纷的颜色大多与此有关。

天然花青素来源丰富,提取容易,是良好的食用色素资源。花青素对光和温度也极为敏感,含花青素的食品制成品在光照或稍高的温度下很快变色。例如草莓酱,据测定其色素在20℃下的半衰期为1300小时,而在38℃下则仅240小时,相差达5倍多。

花黄素类也是广泛分布于植物组织细胞中的一类水溶性色素物质,常为浅黄至无色,偶尔为鲜明橙黄色。花黄素类色素值得注意的是在加工条件下会因pH值和金属离子的存在而变为难看的颜色,影响食品的外观质量。一些食物例如马铃薯、稻米、小麦面粉、芦笋、荸荠等在碱性水中烹煮会发生变黄现象,洋葱特别是黄皮种,这种现象尤为突出。

在食用植物中,有的植物在未成熟时含有大量鞣质。食物中的鞣质主要是儿茶素类鞣质,广泛存在于植物界中,特别是葡萄、苹果、桃、李等水果中,茶叶中也富含儿茶素类鞣质。遇三价铁离子时,焦没食子酸类鞣质呈微蓝的黑色,儿茶素类鞣质呈发绿的黑色,作为呈色物质,鞣质主要是在植物组织受损及加工过程中起作用。这就是为什么削皮后的苹果在空气中搁置时间较长时变色的原因。

肉类的颜色主要是由血红素决定的。这是一种动物色素,结构与叶绿素相接近,含有二价铁离子,显红色。血红素主要存在于肌肉与血液的红血球中,和蛋白质结合在一起,分别称为肌红蛋白和血红蛋白。肌肉中肌红蛋白的含量,随年龄而不同。例如小牛肉中肌红蛋白为0.1%~0.3%,所以肉色浅;成牛肌红蛋白为0.5%~1.0%,所以肉色深。血红蛋白也与肉的色泽有关。鱼肉和兽肉相比,颜色较浅,就是因为鱼肉中细血管的分布较兽肉少的缘故。

当血红素中的二价铁离子在空气中放置时间长了,就被氧化成三价铁离子,颜色变为黄褐色,这时肉就不新鲜了。因为肌红蛋白与一氧化氮的结合物可保持稳定的鲜红色,所以加工肉食时,允许加入一定量的亚硝酸盐。但是绝对不能过量使用,因为残留的亚硝酸根有可能再继续变化,生成致癌物亚硝胺。至于腌制肉食有时会有绿色生成,那可能是已被细菌污染了。

除了上述几大类主要色素以外,存在于食品中或添加于食品中的天然色素还有甜菜色素、红曲色素、胭脂虫及紫胶虫色素、紫草色素、姜黄色素等。

食用红甜菜俗称紫菜头,是优良的食用红色素来源,已经商品化生产。甜菜色素不仅存在于红甜菜中,已知还有70多种植物含有此类色素。

红曲色素是红曲菌产生的色素,我国自古以来就把它用于食品着色。用纸层析或薄层层析法分离红曲色素,可见其中含有黄、橙、红、紫、青等颜色成分,以红紫色成分最多。红曲色素安全性高,工艺性能好,现已广泛用于肉、豆、蛋、糖、果酱、果汁等食品着色。

胭脂虫色素及紫胶虫色素是两种性质与结构相似的蒽醌系色素,常彼此混淆,用于食品着色由来已久。胭脂虫是寄生在胭脂仙人掌上的昆虫,原产墨西哥、加那利群岛、秘鲁、约旦等地,其雌虫体内含有一种蒽醌色素叫胭脂红酸,自古以来用作化妆品。由于胭脂红酸的耐光性好,最适宜饮料类着色用,一般用量为0.005%。紫胶虫也是一种树木寄生昆虫,寄生在豆科的黄檀属、梧桐科的芒木属等树木上,其分泌物即紫胶,是一种中药,称为紫草茸。紫胶中含有蒽醌系的色素,称为紫胶红酸或虫胶红酸,性质与胭脂红酸相似。紫胶产于东南亚及我国云南、四川等地。

紫草色素又名碱蓝素,是紫草科的紫草属、滇紫草属、红根草属等植物根中所含的紫草色素。紫草色素在中性条件下为紫色,在碱性条件下为蓝色,在酸性条件下为红紫色。溶于热水、稀酸碱液及除石油醚以外的各种有机溶剂。

姜黄色素是姜黄根茎中提取的黄色色素,是一种二酮类化合物。自古以来姜黄用作萝卜条、咖喱粉等食品及调料的着色。

合成色素

在食品加工过程中,为求制品色彩艳丽或保持原有的色泽,常常适当添加食用色素。我国传统中均使用天然色素,但随着染料工业的发展,人工合成的色素也逐渐用于食品。它们的优点是色彩鲜艳、性质稳定、着色力强、可任意调色、而且价格低廉、使用方便。这样,合成色素的使用逐渐增多。但是安全性问题也逐渐引起人们的重视。合成色素多属于煤焦油染料,本身并无营养价值,而且多数对人体有害。而天然色素安全性好,还有一定的营养价值。

我国对人工合成色素的限制较严,据1977年颁布的关于食品添加剂使用的国家标准规定,只准有限度地使用4种人工合成色素,即苋菜红、胭脂红、柠檬黄及靛蓝。而且指定专厂定点生产。同时还规定了不得使用合成色素的食品种类。

苋菜红即食用“红色2号”。本品曾是各国广泛准许使用的一种色素,但最近几年来对其致癌性和制畸性提出了许多争论。

胭脂红又称丽春红,即食用“红色1号”。为水溶性色素,在肠胃道内还原为黄色代谢产物。

柠檬黄即食用“黄色5号”,是水溶性色素。

靛蓝是世界上最广泛使用的食用色素之一。它的水溶液为紫蓝色。

赤藓红即食用“红色3号”,又名“樱桃红3号”,水溶性色素,在消化道中吸收不好,即使吸收也不参与代谢,被认为安全性较高。

关于食用色素的安全性问题,由于出现了滥用和发现一些色素确有较严重的毒性,以致一些人形成了一种偏见,认为必须完全排斥合成色素而使用天然色素。一些天然存在于食物中的色素如类胡萝卜素、花青素等经过了漫长的考验被接受。但并非所有的天然色素都是无毒无害的,在异常量摄入时也是有害的。主要是因为依靠纯天然物满足不了日益增长的需要,所以在认真进行安全性试验的基础上,进行天然色素的合成是迫切的。在这方面的工作现在已见成效。

调味剂

舌头是味觉感知器

食品风味是区别食品的重要特征。食品中的化学成分作用于味觉感受器引起的感觉,叫做化学味觉。

舌头是味觉感知器。味感是指物质在口腔内给予味觉器官舌头的刺激,这种刺激有时是单一性的,但多数情况下是复合性的。味感有甜、酸、咸、苦、鲜、涩、辛、凉、辣、金属味等10种重要味感,其中甜、酸、咸、苦是基本味感。味觉感受器是舌头上的味蕾,味蕾接触到食物以后,受到刺激的神经冲动传导到中枢神经(大脑)就产生了味感反应。舌头各部对不同味感的感受能力不同,4种基本味感的感受区。

一般舌尖对甜味最敏感,舌尖和边缘对咸味最敏感,靠腮的两边对酸味最敏感,而舌根部对苦味最敏感,但并不绝对。

温度对味觉有影响。最能刺激味觉的温度在10℃~40℃之间,以30℃最敏锐。试验表明,味觉从刺激味感知器到开始感觉到味仅需1.5~4.0毫秒。其中咸味的感觉最快,苦味的感觉最慢。

物质产生味感的前提是必须溶解于水。物质结构与味感有内在的联系,但这种联系现在还不太清楚。一般说来,化学上的“酸”是酸味的,化学上的“盐”是咸味的;化学上的“糖”是甜味的;生物碱及重金属盐则是苦味的,但是有许多例外。物质分子结构上的微小改变,可使味觉发生很大的变化。

味觉与心理因素关系微妙

食品的味道不仅来自舌头所感知的呈味物质,而且还受物理、心理、生理条件所支配。人们对各种味道的反映是不同的。例如,任何浓度的甜味物质都有愉快感,单纯的苦味物质几乎在任何浓度都有不愉快的感觉;而酸味与咸味物质在低浓度时有愉快感,高浓度时则会产生不愉快的感觉。这说明呈味物质、味觉和人的心理作用的关系是非常微妙的。例如,在15%的蔗糖溶液中,加入0.017%的食盐后,会觉得它的甜度比不加盐要甜得多。所以有人主张把味觉分为心理味觉(形状、色泽和光泽等)、物理味觉(软硬度、黏度、冷热、咀嚼感、口感等)和化学味觉(酸、甜、咸、苦等)3个部分。可见味觉本身除了有一定的生理作用外,还有相当大的心理因素。

食品的甜味

食品的甜味可以满足人们的爱好,改进食品的可口性,有时还可以供给人体热能。甜味的高低称为甜度,一般是以蔗糖为标准,其他甜味剂与蔗糖相比较而得到相对甜度。

美国是全球甜味剂消费水平最高的国家。其人均年消费量为78.5千克,其中各种天然糖的消费量为66.7千克,人工合成甜味剂的消费量为10.7千克。由于饮食习惯不同,我国人均甜味剂年消费量只有7~8千克。我国目前使用的甜味剂主要是蔗糖和淀粉糖,年产量700万吨。每年约进口300万吨糖类产品。为满足需要,需加快合成甜味剂的发展。

甜味剂分营养型和非营养型。营养型包括各种糖和糖醇类,如蔗糖、葡萄糖、果糖、异构糖、麦芽糖、山梨糖醇、木糖醇、甘露醇等;非营养型包括糖精、甜蜜素、阿斯巴甜、安赛蜜、阿力甜、二氢查尔酮等合成甜味剂。