香料中的化學知識介紹

摘要：香料與人們的生活休戚相關。本文簡要介紹香料的發展概況、各種香料的化學組分、香料的合成技術、香料應用及發展前景。

關鍵詞：天然香料；合成香料；香水；化學成分

文章編號：1005-6629(2010)04-0050-03 中圖分類號：TA651 文獻標識碼：E

香料是能被嗅覺聞出氣味或被味覺嘗出香味的、用來配制香精或直接給產品加香的物質…。香料與人們的生活休戚相關，在醫藥、生活用品等行業中都有廣泛應用，其生產也從天然香料發展至各種人工合成香料。

1、香料的發展概況

香料的歷史可以追溯到5000年前。在東方，人們認為香料發祥于帕米爾高原，而西方人則認為，公元前20至18世紀的古埃及才是香料的發祥地。古代的香料主要用于宗教祭祀。在6世紀，阿拉伯人發明了從花的浸出物中析出帶香味液體的方法，并開始生產世界聞名的戈雷香水。13世紀，人們第一次從精油中分離出萜烯類化合物。發展至中世紀，香料已經有頻繁的貿易往來，開始被用于香水、醫藥以及食物中。以后的時間里，香味化合物的合成不斷取得重大成就，合成香料陸續出現，香料工業迅速發展起來。

目前。世界上香料品種約有6000多種。中國是最早使用香料的國家之一，是最大的天然香料生產國，由中國生產的香料有1000多種。

2、天然香料

天然香料是指從自然界中含有芳香物質的動植物中分離或提煉出來的芳香物質，主要依靠物理方法。天然香料的分類有不同方法：根據提煉方法分類，天然香料分為辛香料、油樹脂、精油等品種，有多種形態。如壓制的、粉末狀的、浸膏狀的等；根據來源，天然香料分為動物性天然香料和植物性天然香料。天然香料的生產是香料工業的重要組成部分。

2.1動物性天然香料

動物性天然香料分布于動物的腺囊中，廣泛應用的主要有麝香、龍涎香、靈貓香、海貍香以及麝鼠香五類(見表1)。

2.2植物性天然香料植物性天然香料是指從芳香植物的花、葉、果實等結構或樹脂中提取出來的易揮發芳香組分的混合物，是芳香植物的精華。根據它們的形態(油狀、膏狀或樹脂狀)和制法可分為精油(含壓榨油)、浸膏、酊劑等。植物性天然香料的香氣成分結構復雜，分離出來的有機化合物有3000余種(見表2)。

3、合成香料

隨著有機化學的發展，化學合成物質的使用增多，各種能散發香氣的化合物不斷被合成并大量使用。

3.1合成香料

1921年，Chanel決定研制屬于自己的香水，她讓Ernest Beaux為她創造了一種新的香氣成分。這是第一次使用有茉莉花香味的脂肪醛作為香料的主要成分。Chanel的成功使其他的香料生產商更積極地致力于合成香料的研發，這代表著現代香料工業的興起。1988年，艾伯特·鮑爾在用叔丁基鹵化物做弗里德一克拉夫茨反應時，在產物中發現了一種散發出迷人麝香味的物質——2-叔丁基-4-甲基一1，3，5一三硝基苯，后來被叫做“鮑爾麝香”。鮑爾于1894年發現了麝香酮并一直作為香料的成分使用到20世紀60年代中期。隨后，麝香家族——有麝香味的幾種衍生物被合成，分子結構式見圖4所示。

合成香料的生產成本比天然香料低，而且有機合成香料成分在酸性、堿性甚至氧化性介質中都能穩定的存在，克服了天然香料成分的香氣和顏色易變質，不能用于漂白劑、洗衣粉以及肥皂等消費品中的弱點。隨著分離、表征以及有機合成技術的不斷發展，新型香料的合成技術也更加成熟起來。

3.2合成香料的合成技術

合成香料的發展源于對天然原料中(如植物、水果、動物等)香氣成分的分析。第一步是獲得天然原料，對于花朵，揮發性的香氣成分可以通過“頂空分析技術”直接獲?。河梅瞧茐男缘捻斂照T捕技術將花朵、水果以及其他天然原料中的香氣成分直接從野外或溫室中收集，然后帶回實驗室分析；當確定了香氣成分的分子結構后，下一步是通過合成化學反應合成出“天然等同物”，“天然等同物”即與之結構相同或相似的物質合成。這樣做有兩個目的：一是能合成我們所需要的香氣分子：二是能發現性能更好的新香氣成分，這也帶動了定量結構一活性關聯技術的發展。例如，通過氣相色譜法(GC)分析茉莉花香氣，能檢測出它是復雜的混合物，含乙酸芐酯、苯甲酸芐酯、植醇等(見圖5)，但茉莉花香氣的主要成分并不是這些，而是易揮發的茉莉酮以及茉莉酮酸甲酯，所以在合成化學中采用茉莉酮的替代物來制造茉莉花香，如二氫茉莉酮、2-己基環戊酮以及二氫茉莉酮酸甲酯等(見圖6)。

4、香 水

香料工業的發展，其主要體現之一就是香水的廣泛使用、香水主要由三部分組成：主要成分，主體成分以及基礎成分。

主要成分通常是一些揮發性物質，產生香氣的初始效果。主要來源于迷迭香，薰衣草等綠色植物天然原料以及脂肪醛或單萜酯等合成原料。但醛在氧化劑或強酸強堿中不能穩定存在而不被大量使用在功能性產品中。

主體成分構成了香水的體積，其最初是來源于花油，但生產成本極高。如紫羅蘭香味是肥皂中廣泛使用的香味，但1kg紫羅蘭精油約需要33000 kg紫羅蘭花，合成化合物紫羅蘭酮具有紫羅蘭香味；玫瑰花油中的成分突厥酮(大馬酮)是一種與紫羅蘭酮結構相似的物質，其中的羰基被調換了位置(見圖7)。具有強烈的玫瑰花香味。玫瑰花香味可通過簡單的合成材料合成得到，如香葉醇、香茅醇、2-苯乙醇等(見圖8)。

基礎成分是一些不易揮發的物質，主要用來固定揮發性元素，使香氣保持更長久。傳統香水中的基礎成分來源于樹木、麝鹿、琥珀以及軟樹脂等。樹木和琥珀原料中有復雜的倍半萜烯結構。麝香最初是從各種動植物中獲得，如麝香鹿、麝貓以及黃葵油等，麝鹿和麝貓中最重要的香氣成分是麝香酮和香貓酮。黃葵油中的主要香氣成分是黃葵內酯。環十六酸內酯是最大量的大環類麝香(見圖9)。

在香水中，這三種成分按一定比例混合共同發揮作用，制造一款香水主要就是要分配好這三種成分的比例。通常情況下，主要部分約占15％-30％，主體部分和基礎部分所占比例不等。

5、發展前景

通常情況下，大多香料的香氣很容易揮發，如何讓香氣更加具有持久性是香料化學家正在努力的方向。在制藥工業上，一種在體內經過轉化后才具有藥理作用的化合物——“前體藥物”被廣泛使用，它能增強生物藥效率以及生物膜穿透性。20世紀90年代中期，瑞士芬美意香精香料公司(Firmenich)將這一技術引入到香料工業。Firmenich公司在清潔劑中使用的脂肪酶在降解油污的過程中能水解產生有酒精香味的酯，從而散發香氣。這一應用使更多的香料制造商注重研發在洗滌過程會水解產生香氣的前體物質，例如，寶潔公司在清潔劑中使用唑烷水解產生醛或酮，β-氨基化合物水解產生紫羅蘭酮或突厥酮等香味物質(見圖10)。香料化學正在繼續研究更多新型材料來提高香氣的穩定性和釋放特性。

香料不僅是功能性產品中的香氣材料。而且具有殺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這些香氣成分都具有殺菌作用，但如果這些物質超過一定的濃度，香氣就會很難聞。為解決這一問題，香料化學家們正在努力尋找高濃度時也能發散出迷人香氣并且具有殺菌作用的合成香料化合物?？梢灶A言，可直接使用高濃度的新型合成香料不久將會面世。

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