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德国应用化学解码特色食物的气味

2018-06-06 18:29:56

德国应用化学:解码特色食物的气味

生物通报道:仅凭气味,我们如何能识别出草莓、咖啡、叉烧肉或新鲜的煮土豆这些食物呢?食品包含10,000多种不同的挥发性物质。但是其中只有约230种决定着我们所吃的食物的气味。进一步缩小,这些关键气味中只有3到40种负责编码每种食品的独特气味。然后,这些化合物被鼻子里400个左右的嗅觉受器解码。最近,科学家们在国际顶级化学学术期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)发布了这些研究结果。

除了五种基本味道——甜、苦、咸、酸和鲜味,各种各样的气味也有助于食物的整体感官印象

德国应用化学解码特色食物的气味

。在最近几十年,研究人员发现了约10,000种挥发性食品化合物。来自德国慕尼黑工业大学(TUM)和德国食品化学研究中心的科学家,对227份食品样本的气味模式开展了一项荟萃分析。

白兰地如何具有复杂的气味?他们惊奇地发现,几乎各种各样的食物气味,都是以230种关键的气味为基础。此外,每种食品都有其独特的气味代码,包括230种关键气味中的3到40种的一组核心气味,这些气味以特定的浓度组合。这少数有气味的物质,赋予了各种食物明确无误的气味,从菠萝到酒到烤肉。

TUM食品化学主任Peter Schieberle教授解释说:“例如,发酵奶油的气味,是由仅仅3个关键分子的组合所编码,但是新鲜的草莓则是12个分子。”白兰地是所有食物当中最复杂的:这种受欢迎的白兰地酒的气味,归因于36个关键分子。

大脑混合每个编码产生一种新的气味身份当人进食时,这些化学气味代码被翻译成嗅觉刺激模式。为此,关键的气味物质必须与鼻内400个嗅觉受器中的一个或多个相互作用。TUM食品化学和分子感官科学主任Thomas Hofmann教授指出;“仅仅几种关键气味之间的组合,就可产生一种真实的气味感知。更让人惊讶的是,这些组合的味道品质不是由单个化合物决定。”

当人们感知外部的化学气味模式并在大脑中处理它们时,单个气味成分不仅仅是增加了。相反,每个味道代码被翻译成一个新的气味身份。Schieberle认为:“鉴于化学气味代码组合可能性和400个左右的不同嗅觉受器,似乎有或多或少无限数量的可识别的气味品质。”

优化食品生产中的气味到目前为止,科学家们已经识别出响应食品气味的42种感受器,其中大多数结合多个气味分子。Hofmann解释说:“通过映射230个目前已知的关键气味的气味物质,科学家们可以检测那些受体组合被‘保留’用于食品气味。这将帮助我们更详细地解释气味的生物相关性。”

气味代码图,为生物技术应用开辟了新的可能性。例如,了解分子水平的作物和水果气味代码,对育种者是有用的。在过去,增加产量和地面覆盖范围要优于感官品质。该研究结果也为下一代的香薰产品奠定了科学基础,这些产品利用植物中优化的生物合成途径的潜力,进行高品质食物气味的工业规模化生产。

这个最新的气味代码图,也将使我们能够更精确地自然模拟气味。这将使我们更进一步接近移动通讯系统的新应用,例如通过智能乃至开发生物电子鼻,来发送嗅觉信息。

(生物通:王英)

延伸阅读:食物气味如何让人食欲大增

生物通推荐原文摘要:Nature’s Chemical Signatures in Human Olfaction: A Foodborne Perspective for Future BiotechnologyAbstract: The biocatalytic production of flavor naturals that determine chemosensory percepts of foods and beverages is an ever challenging target for academic and industrial research. Advances in chemical trace analysis and post-genomic progress at the chemistry–biology interface revealed odor qualities of nature’s chemosensory entities to be defined by odorant-induced olfactory receptor activity patterns. Beyond traditional views, this review and meta-analysis now shows characteristic ratios of only about 3 to 40 genuine key odorants for each food, from a group of about 230 out of circa 10000 food volatiles. This suggests the foodborn stimulus space has co-evolved with, and roughly match our circa 400 olfactory receptors as best natural agonists. This perspective gives insight into nature’s chemical signatures of smell, provides the chemical odor codes of more than 220 food samples, and beyond addresses industrial implications for producing recombinants that fully reconstruct the natural odor signatures for use in flavors and fragrances, fully immersive interactive virtual environments, or humanoid bioelectronic noses.

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