轻化工程基础 笔记 本文关键词：轻化，基础，笔记，工程
轻化工程基础 笔记 本文简介：轻化工程基础一、人类的感觉l听觉（senseofhearing）l视觉（senseofsight）：所接收的外界信息占总量的90%左右l嗅觉（senseofsmell）：前鼻腔①灵敏（比机器灵敏100倍）ppb:part(s)perbillion10-9ppm:part(s)permillion10
轻化工程基础 笔记 本文内容：
轻化工程基础
一、人类的感觉
l
听觉（sense
of
hearing）
l
视觉（sense
of
sight）：所接收的外界信息占总量的90%左右
l
嗅觉（sense
of
smell）：前鼻腔
①
灵敏（比机器灵敏100倍）
ppb:
part(s)
per
billion
10-9
ppm:
part(s)
per
million
10-6
②
易疲劳，易适应
③
个体差异大（100倍）
④
遗传（有的地区有7%是嗅盲）
⑤
可以消除，但隐蔽很难，只能变调
⑥
难以描述
⑦
香气化合物数量巨大
l
味觉（sense
of
taste）：
甜（多羟基化合物）
酸（乙酸CH3COOH、盐酸HCl、磷酸H3PO4、酒石酸、柠檬酸
、苹果酸）
苦（咖啡因、茶碱、奎宁）
咸（NaCl、KCl）
含羟基酸
鲜（umami）
l
三叉神经感觉（动觉/体觉、触觉）：辣（hot/burning）、凉（cool）涩：丹宁与舌头反应。嘴唇是粘膜，不是皮肤。MSG：Monosodium
L-glutamate，谷氨酸钠。IMP：Disodium
5′-Inosinate，肌苷酸二钠，别名肌苷酸钠。GMP：Disodium
5′-Guanylate，鸟苷酸二钠，别名鸟苷酸钠、5
-鸟苷酸二钠。AMP：Adenosine
monophosphate，腺嘌呤核糖核苷酸，也称为腺苷一磷酸或一磷酸腺苷。
醛糖：葡萄糖（glucose）→半缩醛（
）
单糖糖
酮糖：果糖→缩酮
多糖
日用香料
外用（日用）
fragrance
material(s)（闻得到）香料
日用香精（fragrance
compound）
食用:flavoring(s)
食用香料（flavoring
substances）、食用香精
嗅觉、味觉
flavor香味（风味）
加合
三叉神经感觉只有甜味、咸味、酸味的不能称之为香料。苦
modifiers
修饰剂
变调
酰胺
（辣椒、胡椒
酰胺）
香兰素
辣椒素
二、香料香精工业历史
l
perfume（拉丁文：from
smoke）
60%外资（主要在上海）
l
2008年全世界产值205亿美元
我国140～150亿人民币
加香产品的产值不断上升
民营
通过
我国用于方便食品中的加香产品产值为20亿
l
茶、酒、烟、食品
感观
l
就业方向：质量控制QC（GC:Gas
chromatography气相色谱）、法规、采购、销售
l
2008年行业企业排行：
公司名称
占世界产值比例
公司网址
1、Givaudan
18.7%
http://www.16fw.com/givcom/
2、Firmenich
13.3%
http://www.16fw.com/index.lbl
3、IFF
11.7%
http://www.16fw.com/
4、Symrise
9.0%
http://www.16fw.com/
5、Takasago（高砂）
6.6%
http://www.16fw.com/
7、T.Hasegawa（长谷川）
2.4%
http://www.16fw.com/
9、Mane
2.3%
http://www.16fw.com/
10、Robertet
2.1%
http://www.16fw.com/
总计：71.0%
l
香料来源：
①
植物性香料
②
动物性香料（麝、鲸、海狸、灵猫）
③
食物加工过程中形成——热反应香料（process
flavoring）
核糖、葡萄糖、果糖+肽、氨基酸
合成
④
生物技术香料
⑤
合成香料
（天然香料
半合成香料）
烟草香精（特殊）
偏向属于食用，又不完全属于食用香精
食品香精
牙膏、口腔卫生用品
食用香精
口红
饲料香精
l
医药用香精
家庭用、个人用的卫生用品
纸张
日用香精
纺织品
化妆品用香精
塑料、涂料
▲根据2007年8月27日国家质检总局公布的《化妆品标识管理规定》，化妆品是指以涂抹、喷、洒或者其他类似方法，施于人体（皮肤、毛发、指趾甲、口唇齿等），以达到清洁、保养、美化、修饰和改变外观，或者修正人体气味，保持良好状态为目的的产品。
三、来自芳香植物（aromatic
plant）的香料
herb
香草
hop
酒花
1、
植物的分类
门、纲、目、科（family）、属（genus）、种（species）、亚种（subspecies）、变种（variety）
例：中国肉桂（Cinnamomum
aromaticum
Nees
syn.
Cinnamomum
cassia
Presl）
属
种
命名者
=
斯里兰卡肉桂（Cinnamomum
zeylanicum
Blume）
2、
主要加工方法
挥发油
①a、水（水蒸汽）蒸馏法
Hydrodistillation/Steam
——精油（essential
oil）
▲蒸馏法
(Steam
Distillation)此法是将新鲜或乾燥处理的芳香植物原料放进蒸馏器，然后灌入蒸气将植物精油溶解出来，聚集这些精油后便可得到精纯的精油。
▲H/D
纯水蒸馏法
(Hydrodistillation)这是一种古老的蒸馏法，萃取方式是将植物像煮汤一样浸泡在水里，从滚热的蒸气中搜集植物香气的分子制成精油，但此种蒸馏方法容易在加热过热时，造成蒸馏器变乾，产生让香气植物烧焦的风险，导致蒸馏出的香精油会有焦味；粉状香料类的产品和植物的根或果实使用纯水蒸馏的方法效果最好。
b、柑橘类果实经压榨或冷磨
c、干馏
●a、b、c三种方法都可制得精油。
②溶剂浸提
solvent
extraction
——浸膏（concrete）（蜡质、色素）（不全挥发）
浸膏+乙醇
过滤
回收乙醇
净油（absolute）
香辛料
herbs
浸膏
spice
油树脂（oleoresin）
超临界流体（Super
critical
fluid）
压力
超临界流体
固体
液体
7.3atm
临界点
气体
31.3℃
温度
（相—phase）
CO2
3、
我国的主要天然香料
花、果、籽、果皮（peel）、树皮（bark）、根、叶、茎、分泌物（exudate）
松节油
l
松脂
松香
l
桉叶油
eucalyptus
oil
l
亚洲薄荷油（安徽、云南、新疆）
menthe
arvensis=cornmint
椒样薄荷（新疆）
peppermint
留兰香（安徽、江苏）
spearmint
l
肉桂油
cassia
oil
l
八角茴香
star
anise
（anise—茴芹）
l
山苍籽油
litsea
cubeba
oil
l
香茅油
citronella
oil
l
薰衣草
lavender
l
香叶
geranium
四、重要的天然香料
兼述立体化学和萜类化学基础
1、
什么是天然香料？
动、植物
物理、酶、微生物工艺
80%重复
食用：2600种
日用：3000种
2、
从化学结构分为：四种类别的天然香料
①脂肪族：
酯类〉1000种
例：丁酸乙酯
旋光性
乳酸乙酯
乳酸：
己酸乙酯
青草味
叶醛
叶醇
桃香带支链的化合物香气较强烈
丁二酮
2-戊酮
内酯：
4-羟基己酸
γ内酯（丙位）
δ内酯
（七元环：ε-）
（十五内酯：ω-）
②芳香族(苯、萘、杂原子)
杏仁味
苯甲醚，茴香味
（
防腐剂）
茴香醛
反式—无毒,顺式—有毒
茴脑（可以吃）
龙蒿脑（有毒）烯丙基：allyl
2-苯乙醇：花香主要成分（玫瑰油、香叶油）
4-烯丙基-2-甲氧基苯酚（丁香酚）
(
异丁香酚)
黄樟素（毒）
异黄樟素（毒）
3，4-二氧亚甲基-1-烯丙基苯
香豆素（苯并内酯），对人体有害，食品中不可用
二氢香豆素（食品中可用）
③杂原子
呋喃
furan
乙酰基呋喃
吡嗪
pyrazine
吡喃
（2-羟基-3-甲基-吡喃酮）麦芽酚
噻吩
噻
唑
噁
唑
S
N
O
N
吡咯
④萜类
▲指具有(C5H8)n通式以及其含氧和不同饱和程度的衍生物,可以看成是由异戊二烯或异戊烷以各种方式连结而成的一类天然化合物。
异戊二烯
无环单萜——含氧/不含氧
(C5H8)n
单环单萜——含氧/不含氧
双环单萜
倍半萜
A）无环单萜
月桂烯
无环单萜烯
（7-甲基-3-亚甲基-1，6-辛二烯）
顺式
反式
Z-罗勒烯
E-罗勒烯
樟树中
l-芳樟醇
芳樟醇
香菜籽中
d-芳樟醇
B）单环单萜
苧烯
单环单萜烯
d-苧烯
桔子味（以橙皮油为原料，经分馏而得）
l-苧烯（以薄荷油为原料，经分馏而得）
薄荷脑（存在12种异构体，作为香料的主要是l-薄荷脑。）
（正、异、新、新异）
C）双环单萜
蒎烷
2，6，6-三甲基双环[3.1.1]庚烷
莰[2.2.1]
蒈[4.1.0]
守[3.1.0]
葑[2.2.1]
樟脑
龙脑（2-羟基-1，5，5-三甲基双环[2.2.1]庚烷）
α-蒎烯
β-蒎烯
D）倍半萜
(C5H8)3
倍半萜烯
Sesquiterpene
α-金合欢烯
不是顺反式的差异
而是双键位置的差异
β-金合欢烯
红没药烯
橙花叔醇
Nerolidol
圆柚酮（西柚汁中主要芳香剂）
β-石竹烯
反式-β-胡萝卜素（色素）
胡萝卜素降解产物，不符合(C5H8)n，但归为萜类化合物
紫罗兰酮（降萜类化合物）（C9～C13
降萜类化合物）
五、有机化学在香料（精）工业中的应用
蒸馏
精油
不仅用于调配，还用作半合成香料原料
萃取
浸膏、净油、酊剂、油树脂
主要用于调配
l
为什么研究天然香料？
①
直接用于调配香精
②
用作半合成香料的原料
③
进行结构改造，开发新香料
人造(artificial)
香豆素（日化中用得很少，食品中绝不可用）
（有香气，无毒性）
1、
半合成香料
1）香茅油（40%～60%香茅醛）
无环含氧单萜
分离香茅醛
①减压分馏
②衍生物
（固）
（液）
制羟基香茅醛
羟基香茅醛
叔醇不稳定
2）山苍籽油（柠檬醛）
制紫罗兰酮
紫罗兰酮
Aldol
Condensation
羟醛缩合
柠檬醛（顺反式）
α-紫罗兰酮
β-紫罗兰酮
γ-紫罗兰酮
3）黄樟油（黄樟素）
活泼
制洋茉莉醛
黄樟素
洋茉莉醛
（Heliotropin）
异构反应
KOH
or
羰基钴（铁）
OHˉ
H2
新洋茉莉醛（Helional）
4）松节油（世界上产量最大的精油）甜橙油—调香用量最大
β-蒎烯（10～30%）
α-蒎烯（70～90%）
α-蒎烯
α－松油醇
β－松油醇
γ－松油醇
H2
O2
裂解
（芳樟醇）
β-蒎烯
～500℃
月桂烯
二氢月桂烯醇
日本因此获得诺贝尔奖
l-薄荷脑
2、
香料工业中的重要有机反应
A）酯(esters)化反应（esterification）
l
直接酯化
催
（常用：
、
，现常用固体酸）
（*固体酸：将SO42-附载于某种固体载体上，如硅钨酸-聚苯胺）醇不稳定或不易发生反应时，用酸酐或酰卤
（
便宜）
(
)
芳樟醇为叔醇，不稳定
l
酯交换把沸点低的那个蒸出来，有利于反应进行
得率很少
蒸出（沸点低）
蓖麻油（固定油fixed
oil）castor
oil：工业界的重要原料
甘油
庚醛，10-十一烯醛
B）氧化反应
oxidation
脱氢反应
dehydrogenation
氧化剂：H2O2，RCOOOH（过酸），O2，O3，KMnO4，CrO3（NaCr2O7），MnO2，SeO2，Pb(CH3COO)4。（常用前四种）
例：
脱氢反应
兔耳草醛
C）还原反应
reduction
氢化反应
hydrogenation
还原剂：H2，NaBH4，KBH4，LiAlH4，Al(OPr)3异丙醇铝（Al-alkoxides）。
（常用前三种）
檀香208
Meerwein-Poundorf还原：
傅克反应
H2
高压、高温
氢化反应催化剂：Raney
Ni雷利镍
鸢尾酯（日化中用的很多）
空间阻碍大
用酸酐、酰卤
D）羟醛缩合
Aldol
condensation
Perkin
reaction
Knoevenage
reaction
Deobner
reaction
肉桂油（肉桂醛）
反
可可醛
l
Perkin
reaction
l
Knoevenage
reaction
哌啶
肉桂酸
E）格氏反应（金属）
Grignard
reaction
Mg
Reformasky
reaction
Zn
酮、醛、酯、
、
无水乙醚
（X=Cl、Br、I）
四氢呋喃（工业界：乙醚+苯）
溶剂要求：①无水
②沸点低
③与CH3MgCl不反应
甲基庚烯酮
2，6-二甲基-2-庚醇
l
Reformasky
reaction
无水，苯，四氢呋喃
二氧六环
2，4-二氧杂环己烷
F）双烯加(合)成
Diels
Alder
reaction
Diene
Synthesis
脱水
丙烯醛（催泪弹原料）
β-蒎烯
月桂烯
少
新铃兰醛
G）Prins反应
H）Darzens反应
I）Friedel-Crafts
傅克反应
J）Mannich
reaction
K）Michael
reaction
六、香精的基本概念及香料香精的质量评价
1、除个别香料外，几乎所有香料都需配成香精后使用。
2、香料从本质上而言，基本是物理混合物。尽管可能会发生微量的化学变化。
香精由香料与辅助剂[adjunct(s)]构成。
生产
溶剂、载体
防腐、抗氧
抗结块剂
使用
辅助剂
储存
运输
……香精的陈化
3、香精的分类：
1）按用途分类：宝洁
家庭和个人护理用品（包括化妆品）
l
日用香精(Fragrance
Compound)
纸张
工业用品
纺织品
塑料
食品用香精
涂料
l
食用香精(Flavorings)
烟用香精
（与嘴唇或口腔粘膜
饲料香精
接触的用品）
医药用品
日用
另一种分类方法
食用
烟用
2）按剂型分类：液体、膏状；乳化；固体（拌和、包囊）
酒精
丙二醇
水溶性
甘油
l
食用溶剂
水
（用得较少）
三醋酸甘油酯(triacetin)
柠檬酸三乙酯
油溶性
植物油
柠檬酸
油酯
citric
acid
一缩二丙二醇
l
日用溶剂
苯甲醇
十四酸异丙脂（肉豆蔻酸异丙脂）乳化：a、表面活性剂（作用：减少表面张力）；b、增重剂（乙酸异丁酸蔗糖酯SAIB）；c、均质（作用：减小油滴半径）
外相
内相密度
沉降速率
沉降速率越小越好
黏度
拌和（寿命短，易变味）固体
壁材
改性淀粉，阿拉伯胶
包裹
芯材
多糖类微胶囊松香酸甘油酯(Ester
gum)：既可作乳化剂，又可作壁材
乳化
喷雾干燥
.
4、香型
日用（抽象、科学+艺术、调香）：花香；醛香；馥奇；素心兰；东方；幻想……
食用（具象、科学、分析成分来调配）：按食品的香型
4、
知识产权
5、
质量
1）微生物学
致病菌：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、沙门氏菌
检测细菌总数是否超标
2）物理化学（成分分析）
技术指标；含量（化学法，GC）；密度d；折光
；旋光[α]；黏度；酸值（游离酸含量）；酯值（皂化后，1g被试物消耗X
mg
KOH数）；羰值；含醇量……
3）感官分析
感官感受试验者
organoleptic
tester
感官分析试验者
sensory
tester
a、
计量；b、精确方法；c、试验者培训和考核；d、小组形式评定方法：①成对比较检验法（打分主观性很大）
②三角评析法
香料
香气评定法
GB/T
14454.2-2009
二项分布显著性表（=5%）
评价员数
评价次数
临界值
5
15
9
6
18
10
7
21
12
8
24
13
9
27
14
10
30
15
11
33
17
七、香料香精法规、标准和信息
标准：推荐性；强制性。
国标（GB）、行标（QB）、地方标、企业标
1、食用香料香精
食用香料特点：①品种多（2800种）；②用量少；③大多数存在于天然食品中；④绝大多数香料是自我限量的。
1）立法：美国
FDA[美国食品和药物管理局(Food
and
Drug
Administration)]
FEMA
美国香味料和萃取物质制造者协会
Flavour
Extract
Manufacturers
Association
成立于1909年
GRAS（即通常认为安全）
▲最早建立香料法规的是德国和美国。在工业发达国家的食品香料法规中值得重视的是美国及欧洲理事会的法规。美国的食品香料立法的基础工作由FEMA担任，其结果得到FDA认可，他们对经过适当安全评价的食品香料以肯定表（positive
list）的形式发表，并冠以GRAS(即通常认为安全)
的FEMA号码。FEMA
冠以GRAS称号的食品香料在美国可以以GMP(即良好制造实践规范)
形式安全使用。到目前为止已公布了22批GRAS食品香料(最近一批为2009年1月发表)。GRAS
FEMA号码已从2001号开始已编到4666号,即已有2666种香料物质获得FEMA编号。列入GRAS目录的食品香料也不是一成不变的。随着科技进步到毒理学资料的积累以及现代分析技术的提高,每隔若干年时间,再新升评价一次,重新确定GRAS
身份。至今已扣除8种。
评价内容：
①香料在人体中的新陈代谢途径；
②毒理学：对人体是否有危害、是否致癌、是否突变、是否有生殖毒性；
③环境影响：P(持续性persistence)B(生物积累性bioaccumulation)。二甲苯麝香由于PB超标，已禁用！
2）欧盟
Regulation（EC）No.1334/2008
食用香精香料法规（2008.12.31）
3）IOFI:
International
Organization
of
the
Flavor
Industry
自律
Self-Regulation
Code
of
practice
实践法律法律：law;
act;
code;
codex;
guideline
4）CAC[世界食品法典委员会(Codex
Alimentarius
Commission)]隶属FAO/WHO
下分为CCFA
食品添加剂法规委员会（现秘书处设于北京）
JECFA
（Joint
Expert
Committee
on
Food
Additives）
陈君石（上海）：这个组织中唯一一个中国的委员香精
CAC/GL
66-2008
食用香精（料）使用指南
译文发表于《香料香精化妆品》
5）中国的食品香料香精法规和标准
GB
2760-2007
食品添加剂使用卫生标准
（强制标准）
QB/T
1505-2007
食用香精
2、日用香料（香精）
任何日用香精的使用也应经过安全评价和环境评价，但评价内容与食用不同。
评价内容：①刺激性②腐蚀性③光毒性④过敏性
毒理学评价机构RIFM
(Research
Institute
for
Fragrance
Materials)
成立于1968年，总部在美国。
发表于《Food
&
Chemical
Toxicology》
否定表
negative
list
约70种
限制表
IFRA
立法
(International
Fragrance
Association)
Code
of
practiceQRA:定量风险评价
GB/T
22731-2008
日用香精
-
17
-