[农学]香味与香味物质结构

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1、香味与香味物质结构之间的关系第一节引言香味物质属于有气味物质的一部分，气味物质中有些具有香味，而有一些不具有香味，甚至有些具有令人厌恶的臭气。就有气味的物质而言，几乎都是由有机化合物所组成的。随着现代分析手段及合成技术的提高，有机化合物的数量迅速增长。据估计，有机化合物的数量已近1000万种，而有气味的化合物占数目的五分之一。哪些有机物有气味呢？1959年，日本人小幡弥太郎在总结前人提出的理论基础上，概括了有气味的有机化合物必须具备的条件为：第一，这种物质必须具有挥发性，只有能挥发的物质分子方能到达鼻粘膜，从而产生气味。无机盐、碱及大多数酸是不挥

2、发的，有机高分子化合物也是非挥发性的，所以它们不能产生气味。第二，分子量在29－300的有机化合物有可能产生气味。第三，能产生气味的物质必须是脂、水双溶性的，有些低分子有机物只溶于水而不溶于脂，所以几乎无气味。第四，分子中具有某些原子或原子团（可称之为发臭原子或发臭基），发臭原子指位于周期表的Ⅳ－Ⅶ主组的原子，其中磷、砷、硫、锑为发恶臭原子。发臭原子团主要有：羰基（﹥C=O），醛基（－CHO），甲醇基（－CH2OH），酯基(－CO2R)，氨基（－NH2），醚基（―O―），羧基（－CO2H）以及碳酸基（－OCOO－）。第五，化合物的折光率（nD25）

3、在1.5左右。第六，拉曼效应测定的波数在1400~350Ocm﹣1内。以上条件可以作为判断分子有无气味的依据。有机化合物的气味是有机物的物理性质之一，也可作为鉴定有机物时辅助依据。有机物气味的用途主要有：化工上的臭味剂，目的在于防范某些无气味物质的渗漏；食品工业上用作香味剂；香料工业上用作香料；植保上用作信息素诱杀害虫；医药卫生上用作掩蔽剂。这里我们所涉及的仅是有气味化合物中的一部分，即有香味的化合物。那么，什么样结构的化合物有香味，什么样的结构与某一类香味相关呢?这即本章所要回答的问题。这个何题是香味化学中的一个重要理论问题。对香味与结构之间关系

4、的研究尚未完全达到确立基本规律的地步，这是因为：第一，气味表现、评价会因人而异；第二，气味因浓度而发生变化；第三，由于相加和相抵的效果，混合物的气味不能简单地表现加和状态等理由，所以，想定量地表示出香气实验的结果是很困难的。而且，气味的阈值根据化合物的种类不同有很大变化，混入微量的物质气味的表现就有所不同。尽管香味与其结构之间的关系（简称构效关系，StructureandActivityRelationships-SAR）仍在进一步发展之中，但是，近百年来科学工作者对该课题的研究为我们了解该理论提供了广阔素材。学习构效关系对于新香味物质的研制、开发

5、和利用有指导作用，对新型香精的研究也有十分重要的意义。第二节香味与分子结构之间的关系一、从气味探讨分子结构（1）从气味预测官能团我们评价某致香物有“醇香、酯香”时，事实上就已经把这种致香物中含醇类、酯类就指明了，这就是从气味直接预测官能团的一个简单例子。一般来讲，当分子量比较小，官能团在整个分子中占的比例较大时，官能团对气味的影响是主要的，气味的表现主要由它决定。例如：含有羟基、醚基、巯基、硫醚基、胺基、羰基、羧基、酯基等官能团的化合物分别各自有共同气味。低级酯类（C6以下）一般有轻微的果实香(表2－1)。可以看出这些酯类均有共同香气，表现有共同联

6、想香气。分子内酯基的位置对气味影响不大。表2－1酯类（C6）的气味结构式RCOORˊ气味RRˊ香气表现联想气味CH3CH3CH2CH3CH2CH3CH2CH2CH3CH(CH3)2CH2CH2CH2CH3CH2CH(CH3)2CH2CH2CH2CH3CH2CH(CH3)2CH2CH2CH3CH(CH3)2CH2CH3CH2CH3CH3CH3轻快果实香果实香轻快果实香甜的果实香花样果香轻快果实香青的果实香青的果实香成熟梨香朗姆酒菠萝或香蕉菠萝或香蕉菠萝或香蕉朗姆酒苹果苹果分子中的各个相互独立的官能团对气味的影响不是简单的相加关系。例如，由苯至苯酚到悬

7、钩子酮的气味变化：（二）从气味预测分子的部分结构当官能团不是简单的置换基，而是和分子的整体结构有关时，根据一定的气味可以预测分子的官能团，这样的例子比较多。焦糖的香气使人联想到砂糖那样甜的芳香，具有这种香味的化合物中具有环状α—二酮体的烯醇结构：具体的化合物例如：麦芽酚、乙基麦芽酚、异麦芽酚、甲基环戊稀醇酮、羟基呋喃酮。但是别麦芽酚无香味，这是由于α—二酮体稀醇式结构中环上氢未被取代的原因。这已被实验所证实。食品和烟草香气成分中存在有吡嗪核、吡啶核、噻唑核化合物，它们可能是通过梅拉德(Maillard)反应由糖和氨基酸转化而来。各种母核本身具有其特

8、异气味，但下列化合物却具有相同的钟性胡椒香气，这可以归结于取代基保持在杂环上相对位置的一致性所致，并且杂芳香环上电子密度分