香料中的化学知识介绍

５０　（７）：１５．　化学教学　２０１０年．第４期　ｆ４１唐定邦，姜建国，山长柱，食品中淀粉老化机理的研究现状ｏ１．技　［２］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｂａｋ３６５．ｃｏｍ／ｗｅｂｓｉｔｅ／ｗｅｂ／ｂｂｓ／ｄｉｓｐｂｂｓ　ａｓｐ？ｂｏａｒｄ—　ｉｄ＝ｌｌ＆Ｉｄ＝３１ｔ１，２００９（７）：１５．　术博览．２００７．１．　【５］汪国钧，面包改良剂的种类及其用途Ⅱ】．农产品加工．２００８，８：　【３１冯薇，段绪果，面包酵母研究进展Ｕ１化工时刊２００８，２２（７）：４２～　１５～１７　４５．　香料中的化学知识介绍　朱晓华　（铜陵县第一中学，安徽铜陵２４４１Ｏ０）　摘要：香料与人们的生活休戚相关。本文简要介绍香料的发展概况、各种香料的化学组分、香料的合成技术、　香料应用及发展前景。　关键词：天然香料；合成香料：香水；化学成分　文章编号：１００５－－６６２９（２０１０）０４－－００５０－－０３　中图分类号：ＴＡ６５１　文献标识码：Ｅ　香料是能被嗅觉闻出气味或被味觉尝出香味　天然香料。天然香料的生产是香料工业的重要组成　的、用来配制香精或直接给产品加香的物质［１】。香　部分。　料与人们的生活休戚相关，在医药、生活用品等行　２．１动物性天然香料　业中都有广泛应用．其生产也从天然香料发展至各　动物性天然香料分布于动物的腺囊中．广泛应　种人工合成香料。　用的主要有麝香、龙涎香、灵猫香、海狸香以及麝　１　香料的发展概况　鼠香五类（见表１）。　香料的历史可以追溯Ｎ５ｏｏｏ年前。在东方，人　表１　动物性天然香料　们认为香料发祥于帕米尔高原，而西方人则认为，　名称　来源　主要香气成分　公元前２０至１８世纪的古埃及才是香料的发祥地。古　３一甲基环十五烷酮（主要）、５－环十五烯酮、３一　代的香料主要用于宗教祭祀。在６世纪，阿拉伯人　麝香　麝鹿　甲基环十五烯酮、３一甲基环十三酮、环十四酮、　５一环十四烯酮、麝香吡啶、麝香吡喃等大环化　发明了从花的浸出物中析出带香味液体的方法，并　合物　结构复杂的多环化合物龙涎香醇、　一二氢紫　开始生产世界闻名的戈雷香水。１３世纪．人们第一　龙涎香　抹香鲸　罗兰酮、２一亚甲基－４一（２，２一二甲基）＿６一亚甲基　次从精油中分离出萜烯类化合物。发展至中世纪，　环己基丁醛、ｄ一龙涎香醇等　灵猫香　灵猫　９一环十七烯酮（灵猫酮）、二氢灵猫酮、６一环十　香料已经有频繁的贸易往来，开始被用于香水、医　七烯酮、环十六酮等大环酮化合物　药以及食物中。以后的时间里，香味化合物的合成　海狸香素、水扬苷、苯甲酸、苯甲醇、对乙　海狸香　河狸　基苯酚、海狸香胺、三甲基吡嗪、四甲基吡嗪、　不断取得重大成就，合成香料陆续出现，香料ｚ．，Ｉｋ　喹啉衍生物等　与麝香相似，麝香酮、环十五酮、９一烯环十　迅速发展起来。　．　麝鼠香　麝鼠　七酮、环十七酮等大环化合物以及十一烯醛、　目前，世界上香料品种约有６０００多种。中国是　辛酸、壬酸等数十种化合物　最早使用香料的国家之一，是最大的天然香料生产　２．２植物性天然香料　国，由中国生产的香料有１０００多种。　植物性天然香料是指从芳香植物的花、叶、果　２天然香料　表２　部分植物性天然香料主要组成　天然香料是指从自然界中含有芳香物质的动植　主要组成化合物　主要分布　萜烯类化合物　山苍子油中的柠檬醛、柏木油中的柏木烯、　物中分离或提炼出来的芳香物质，主要依靠物理方　樟脑油中的樟脑、松节讷中的蒎烯等　法。天然香料的分类有不同方法：根据提炼方法分　脂肪族化合物　茶叶及绿叶植物中的顺一３一己烯醇、芸香油中　的甲基壬基酮、茉莉油中的乙酸苄酯等　类，天然香料分为辛香料、油树脂、精油等品种，　玫瑰油中的苯乙醇、丁香油中的丁香酚、百　有多种形态，如压制的、粉末状的、浸膏状的等；　芳香族化合物　里香油中的百里香酚、茴香油中的茴香脑、肉　桂油中的桂醛等　根据来源。天然香料分为动物性天然香料和植物性　含氮、硫化合物　谷物、豆类、花生、葱、蒜、咖啡等　２０１０年，第４期　知识介绍　５１　实等结构或树脂中提取出来的易挥发芳香组分的混　合成香料的发展源于对天然原料中（如植物、　合物，是芳香植物的精华。根据它们的形态（油状、　膏状或树脂状）和制法可分为精油（含压榨油）、浸　膏、酊剂等。植物性天然香料的香气成分结构复　杂，分离出来的有机化合物有３０００余种（见表２）。　３合成香料　水果、动物等）香气成分的分析。第一步是获得天　然原料，对于花朵，挥发性的香气成分可以通过　“顶空分析技术”直接获取：用非破坏性的顶空诱　捕技术将花朵、水果以及其他天然原料中的香气成　分直接从野外或温室中收集，然后带回实验室分　随着有机化学的发展，化学合成物质的使用增　析；当确定了香气成分的分子结构后，下一步是通　多，各种能散发香气的化合物不断被合成并大量使　用。　过合成化学反应合成出“天然等同物”，　“天然等　同物”即与之结构相同或相似的物质合成。这样做　３．１合成香料　１９２１年，Ｃｈａｎｅｌ决定研制属于自己的香水，她　让Ｅｒｎｅｓｔ　Ｂｅａｕｘ为她创造了一种新的香气成分。这　是第一次使用有茉莉花香味的脂肪醛作为香料的主　要成分。Ｃｈａｎｅｌ的成功使其他的香料生产商更积极　地致力于合成香料的研发，这代表着现代香料工业　的兴起【４】。　１９８８年，艾伯特・鲍尔在用叔丁基卤化　物做弗里德一克拉夫茨反应时，在产物中发现了一　种散发出迷人麝香味的物质——２一叔丁基一４一甲　基一ｌ，３，５一三硝基苯，后来被叫做“鲍尔麝香”。　鲍尔于１８９４年发现了麝香酮并一直作为香料的成分　使用Ｎ２ｏ世纪６Ｏ年代中期。随后，麝香家族——有　麝香味的几种衍生物被合成，分子结构式见图４所　示　Ｏ　鲍尔席香　席番酮　萨利臻香　Ｏ　（）　吐纳船香　特纳赛埔香　图４有麝香味的衍生物　合成香料的生产成本比天然香料低，而且有机　合成香料成分在酸性、碱性甚至氧化性介质中都能　稳定的存在，克服了天然香料成分的香气和颜色易　变质，不能用于漂白剂、洗衣粉以及肥皂等消费品　中的弱点。随着分离、表征以及有机合成技术的不　断发展，新型香料的合成技术也更加成熟起来。　３．２合成香料的合成技术　有两个目的：一是能合成我们所需要的香气分子：　二是能发现性能更好的新香气成分，这也带动了定　量结构一活性关联技术的发展。例如，通过气相色　谱法（ＧＣ）分析茉莉花香气，能检测出它是复杂的　混合物，含乙酸苄酯、苯甲酸苄酯、植醇等（见图　５），但茉莉花香气的主要成分并不是这些，而是易　挥发的茉莉酮以及茉莉酮酸甲酯，所以在合成化学　中采用茉莉酮的替代物来制造茉莉花香．如二氢茉　莉酮、２一己基环戊酮以及二氢茉莉酮酸甲酯等（见　图６）。　。足　。　。Ｈ　乙酸’　酯　苯（甲）酸苄酯　植醇　天然等同物　。　ｏ　．人．／＼：：：／＼　茉莉酮　荣莉酮替代物　Ｏ　Ｏ　Ｏ　～　～　氯茉莉酮　２一己熬环戊删　一氰茉莉酮酸甲酯　图６带有茉莉花香味的化合物　４　香７ｊ（　香料工业的发展，其主要体现之一就是香水的　广泛使用。香水主要由三部分组成：主要成分，主　体成分以及基础成分。　主要成分通常是一些挥发性物质，产生香气的　初始效果。主要来源于迷迭香，薰衣草等绿色植物　天然原料以及脂肪醛或单萜酯等合成原料。但醛在　氧化剂或强酸强碱中不能稳定存在而不被大量使用　５２　化学教学　２０１０年．第４期　在功能性产品中　主体部分和基础部分所占比例不等。　５发展前景　通常情况下，大多香料的香气很容易挥发．如　主体成分构成了香水的体积，其最初是来源于　花油，但生产成本极高。如紫罗兰香味是肥皂中广　泛使用的香味，但１　ｋｇ紫罗兰精油约需要３３０００　ｋｇ　何让香气更加具有持久性是香料化学家正在努力的　紫罗兰花，合成化合物紫罗兰酮具有紫罗兰香味；　玫瑰花油中的成分突厥酮（大马酮）是一种与紫罗兰　方向。在制药工业上，一种在体内经过转化后才具　有药理作用的化合物——“前体药物”被广泛使用，　它能增强生物药效率以及生物膜穿透性。２０世纪９０　年代中期，瑞士芬美意香精香料公司（Ｆｉｒｍｅｎｉｃｈ）　将这一技术引入到香料工业。Ｆｉｒｍｅｎｉｃｈ公司在清　酮结构相似的物质，其中的羰基被调换了位置（见图　７），具有强烈的玫瑰花香味。玫瑰花香味可通过简　单的合成材料合成得到．如香叶醇、香茅醇、２一　苯乙醇等（见图８）。　ａ．突厥酮　０－紫罗兰酮　ｐ．紫罗兰酮　图７花油中的主要成分　／上　。Ｈ　。Ｈ　４：　。Ｈ　香叶醇　香茅醇　２－苯基乙醇　图８带有玫瑰花香味的化合物　基础成分是一些不易挥发的物质，主要用来固　定挥发性元素，使香气保持更长久。传统香水中的　基础成分来源于树木、麝鹿、琥珀以及软树脂等。　树木和琥珀原料中有复杂的倍半萜烯结构。麝香最　初是从各种动植物中获得，如麝香鹿、麝猫以及黄　葵油等，麝鹿和麝猫中最重要的香气成分是麝香酮　和香猫酮，黄葵油中的主要香气成分是黄葵内酯。　环十六酸内酯是最大量的大环类麝香（见图９）。　Ｏ　席香酬　香猫酬　Ｏ　环　八酸内酯　席番ＩｊＩ酯　图９大环麝香化合物　在香水中，这三种成分按一定比例混合共同发　挥作用，制造一款香水主要就是要分配好这三种成　分的比例。通常情况下，主要部分约占１５％～３０％，　洁剂中使用的脂肪酶在降解油污的过程中能水解产　生有酒精香味的酯，从而散发香气。这一应用使更　多的香料制造商注重研发在洗涤过程会水解产生香　气的前体物质，例如，宝洁公司在清洁剂中使用唑　烷水解产生醛或酮，Ｂ一氨基化合物水解产生紫罗　兰酮或突厥酮等香味物质（见图１０）。香料化学正在　继续研究更多新型材料来提高香气的稳定性和释放　特性　Ｒ　Ｒ　Ｈ２０　：　Ｎ　ｏＬ———　，Ｈ　唑烷　醛或酮　羟基化台物　、　、，　、Ｈ　迈克筇反应　～，　　。、Ｒ－ＮＨ２　Ｈ　　Ｂ一氨基化台物　烯酮　胺　图１　０新的芳香传递模式　香料不仅是功能性产品中的香气材料，而且具　有杀菌作用以及其他的一些功能。丁子香酚、香芹　酚以及麝香草酚这些香气成分都具有杀菌作用。但　如果这些物质超过一定的浓度，香气就会很难闻。　为解决这一问题，香料化学家们正在努力寻找高浓　度时也能发散出迷人香气并且具有杀菌作用的合成　香料化合物。可以预言，可直接使用高浓度的新型　合成香料不久将会面世。　参考文献：　ｆ１１刊、宝国，香料与香精ＩＭＩ．北京：中国石化出版社，２０００．　ｆ２】任种天然动物香料Ｕ］大自然，２００６，（６）：４１－４２．　【３】王慎敏日用化学品化学：日用化学品配方设计及生产工艺．　哈尔滨『Ｍ］．哈尔滨工业大学出版社，２００１：１６８—２２０．　［￣Ａｎｎｅ—Ｄｏｍｉｎｉｑｕｅ　Ｆｏｒｔｉｎｅａｕ．Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｐｅｒｆｕｍｅｓ　Ｙｏｕｒ　Ｄａｉｌｙ　ＬｉｆｅＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，２００４，８１（１）：４５￣５１．