食品添加剂的研究进展

食品添加剂的研究进展

随着生活的关注和对健康的追求，人们对食品中的添加剂的要求越来越高。国家计委、国家经贸委和农业部最近联合发布的全国食品工业“十五”发展规划中指出,我国食品添加剂发展的方向是天然、营养、多功能且安全可靠。1999年,中国绿色食品发展中心颁布了绿色食品相关标准,其中规定在AA级绿色食品生产过程中,禁止添加任何化学合成添加剂,只允许使用天然添加剂。而近几年,我国食品添加剂行业也提出大力开发“天然、营养、多功能食品添加剂”的绿色方针,食品添加剂“回归自然”已成为不可逆转的潮流。如今,天然食品添加剂已成为食品添加剂研究开发的重点。天然食品添加剂可以分为天然营养强化剂、天然增味剂、天然甜味剂、酶制剂和微生物制剂、天然乳化剂、天然食用色素、天然食用香味料、天然增稠剂、天然防腐剂和保鲜剂、天然抗氧化剂、天然被膜剂、天然胶姆糖基础剂和天然加工助剂。食品添加剂在改善食品色、香、味,调整营养成分,改进加工条件,防止腐败变质,提高产品质量等方面发挥着重要的作用。食品添加剂不仅早已进入了食品工业领域,而且当前也作为烹饪行业的配料而得到广泛应用。我国食品添加剂是随着食品工业的发展而迅速发展起来的新兴工业,经过近20年努力,在品种与数量上均有很大增长。据不完全统计,1998年食品添加剂总产量超过140万t,如:味精60万t、柠檬酸20万t、酶制剂20万t、酵母10万t、香精3万t、食用色素2万t、甜味剂15万t等。食品添加剂总产值约为140亿元。随着经济的不断发展,人民生活水平的不断提高,人们对食品的追求有了新的要求,如营养食品、保健食品、绿色食品等已成为消费市场的新热点,而食品添加剂对提高这些产品的品质起着至关重要的作用。近年来,我国在食品添加剂的生产方面积极倡导“天然、营养、多功能”的方针,是与国际上“回归大自然、天然、营养、低热量、低脂肪”的趋向相一致的。我国地域辽阔,资源丰富,有着几千年药食同用的传统。发展天然、营养、多功能的食品添加剂有着独特的优势。中国绿色食品发展中心1999年9月颁布了有关绿色食品的各种标准,其中规定在AA级绿色食品中,只允许使用天然添加剂,在生产过程中禁止使用任何化学合成添加剂。随着食品工业的迅猛发展,天然食品添加剂的发展已成为一种不可逆转的潮流,中国1998年食品添加剂的总产量约140万t,其中天然的约占70%以上。现在各类食品添加剂中,天然的已经占有优势的有酶制剂、增稠剂、被膜剂和酸类等。1微生物源的制备天然食品防腐剂一直是近年来防腐剂研究开发的重点,目前已开发和正在开发的天然食品防腐剂按来源可分为动物源性天然防腐剂(如甲壳素、溶菌酶、鱼精蛋白),植物源性天然防腐剂(如大蒜素、果胶分解物、琼脂低聚糖等)和微生物源天然防腐剂(如乳酸链球菌素、那他霉素等)。防腐剂通常能够抑制细菌等微生物的生长,发挥抗菌作用,从而达到延长食品保质期、提高食品安全的目的。我国允许使用的防腐剂有32种,其中天然防腐剂为27种,以那他霉素、桂酸、果胶酶解物等为代表。从天然物质中提取的天然抗菌物质通常具有较强的抗菌性和广谱抗菌性,例如,果胶提取物在pH6.0以下抗菌性较强,主要用于泡菜液、咸墨鱼、蛋奶羹等;鱼精蛋白抗菌谱较宽,具有较高的热稳定性,多用于淀粉类食品;溶菌酶主要用于肉制品、西式点心、家常菜;曲酸则主要用于肉制品和果蔬保鲜。2天然抗氧化的研究植酸主要应用于食用油行业,添加少量的植酸于植物油中可以抑制其氧化和水解导致的油脂酸败。例如,将50%植酸和山梨醇脂酸(亲水/亲油值413)按1∶3的比例混合,以0.12%加入植物油中,其抗氧化性能就非常好。在大豆油中添加少量植酸,可使其抗氧化能力提高4倍;而加入了少量植酸的花生油,不仅可提高其抗氧化能力,而且还可抑制具有强致癌作用的黄曲霉毒素的生成。在过去几年中,人工合成抗氧化剂,如丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)和没食子酸丙酯(PG)一直占主导地位。但是,随着人们对食品安全重视程度的提高,大家逐渐对合成抗氧化剂的安全性产生了怀疑,世界各国开始加大对天然抗氧化剂的研究开发力度。据统计,目前各国批准的可作为抗氧化剂的天然提取物已有近50种,其中迷迭香提取物、鼠尾草提取物、甘草抗氧化物、茶多酚、鞣花酸、向日葵籽提取物、香辛料、黄酮类金属螯合剂的抗氧化效果明显优于BHA和BHT。天然抗氧化剂大多是从天然原料中提取而来,通常用于肉制品、糕点、饮料、乳制品等食品中。许多天然抗氧化剂除了具有抗氧化功能外,还具有良好的保健药理作用,例如,绿茶提取物茶多酚具有抗癌、抗病毒、抗菌、抗辐射、降脂、降压等功能;姜提取物具有抗菌性、抗氧化性、抗肿瘤、抗血小板凝集活性等;多肽类提取物具有降血压、增强免疫活性、抗菌、抗癌等生理活性。3茶氨酸的应用展望茶氨酸(Theanine)是1950年首次从绿茶中分离得到的,是茶叶中的特征氨基酸,也是茶叶的呈味物质,其含量直接决定了茶叶的品质。在茶叶存在的25种氨基酸中,茶氨酸与其他的氨基酸不同,它不仅含量高,约占茶叶中氨基酸总量的60%～70%,最高可达到茶叶干质量的1%～2%,而且其生化特性也非常特殊。作为一种新型的食品添加剂,茶氨酸不仅易溶于水,还有抑制苦味物质,改善食品风味的作用,在食品工业中得到了广泛的应用。茶氨酸可用于各类点心、糖果、果冻、饮料及口香糖等几乎所有的食品,而且添加茶氨酸后,不会使食品的品质下降,即不会出现不好食用、不好饮用、口感下降等问题。茶氨酸是一种安全、无毒、具有多种生理功能的天然食品添加剂,具有广阔的开发前景。专家预测,茶饮料将成为21世纪的主要饮料,茶氨酸作为茶叶的主要呈味物质,首先被作为一种食品添加剂用于茶饮料。另外,茶叶一直是我国出口产品,在目前国际茶叶市场,高档茶走俏、中档茶平销、低档茶滞销的情况下,进行茶氨酸的合成和应用研究,将有助于改善我国茶叶的品质和等级。总的来说,在技术方面,利用生物技术获得更多的茶氨酸;在应用方面,拓宽茶氨酸在食品领域的应用;在开发方面,利用茶氨酸的特殊生理功能,开发功能性药物[3,4,5,6,7,8,9,10,11,12]。天然增味剂包括柠檬酸、L-丙氨酸、水解植物蛋白等在内的54种增味剂,大部分天然增味剂为复合增味剂,可用于焙烤食品、医药用品、肉类、水产品、饮料、调味品、烹饪汤料、果酱等产品中。有些天然增味剂除了对不愉快气味和口感具有矫正、增质作用外,还具有营养及生理功能,如增加非必需氨基酸的含量,具有解毒剂、肝功能促进剂的生理功能,故称之为功能性增味剂。功能性增味剂主要包括肉类提取物、水产品提取物、蔬菜提取物、酵母提取物、酶分解调味料等,其中酵母提取物由于集多种营养与风味于一身,是目前世界上发展最迅速的复合型功能性增味剂。4装啤酒中的重金属物质在日本、欧美等国家,植酸常用作酒类和饮料的除金剂。植酸能与酒和饮料中各种金属离子化合而形成植酸钙、植酸铁、植酸铝等沉淀,从而达到除去金属离子的目的。用植酸处理包装啤酒可除去99.15%铁离子,避免了其在贮藏过程中由于氧化作用而导致的啤酒劣化。同时,可通过络合蛋白质(或多酚类物质)形成难溶的三元复合物,能降低酒类降度后的固形物,改善啤酒的风味。在饮料生产中,添加0.10%～0.11%植酸,可除去过多的金属离子(特别是对人体有害的重金属),从而对人体有良好保护作用。据报道,目前含有植酸为主要成分的快速止渴饮料已在日本投入了批量生产,这种饮料适于激烈训练的运动员和高温作业的工人饮用,具有快速止渴、复活神经机能和保护脑、肝、眼等作用。5天然食品乳化剂乳化剂除了具有表面活性剂的作用,还能与食品中的碳水化合物、蛋白质、脂类发生特殊的相互作用,是制造人造奶油、冰激凌、巧克力、糖果、蛋糕、饮料等食品时不可缺少的食品添加剂。目前已经研制成功的天然食品乳化剂包括大豆磷脂、动物性甾醇、槐树皂角苷、牛胆提取物、大豆皂角苷、鞘脂类、茶皂素和丝兰提取物等18种。由蛋黄制取的卵磷脂和由大豆制取的磷脂,是食品工业中最早使用的天然乳化剂,除了具有乳化作用外,还具有多种药效;微晶甲壳质由甲壳质降解而成,是甲壳质的衍生物,它不仅具有乳化性,还具有保水性、低热值、增稠性、品质改良等功能特性;水解蛋白是由富含蛋白质的动物组织水解得到的产物,它富含丰富的活性肽和氨基酸等营养物质,可作为营养强化剂添加于饮料、焙烤食品和糖果等食品中,也可作为天然调味料用于调味品中,同时还可以用于医药和保健食品中。6不同种类胶及酶处理生成胶及最佳工艺参数我国允许使用的天然增稠剂约为60余种,按来源可以分为动物性胶、植物性胶、微生物胶及酶处理生成胶四大类。动物性胶主要有明胶、干酪素、甲壳质及壳聚糖等;植物性胶主要有种子类胶(如瓜尔胶)、树脂类胶(如阿拉伯胶)、植物提取胶(如果胶)、海藻类胶(如卡拉胶);微生物性胶主要有黄原胶、结冷胶和葡聚糖等;酶处理生成胶主要有酶水解瓜尔豆胶、酶处理淀粉和葡萄糖胺等。天然增稠剂具有增稠、稳定、乳化、胶凝、粘结等特点,可以用于饮料、糕点、罐头、乳品、酸奶、糖果、西点和冰淇凌等食品的生产中。7天然营养强化剂目前市场上的维生素类强化剂及氨基酸类强化剂大多数以天然提取或生物合成的方法制成。根据《食品营养强化剂使用卫生标准》(GB14880-1994)及《食品添加剂使用卫生标准》(GB2760-2008)的规定,天然营养强化剂共有47种,可以分为氨基酸及含氮化合物、矿物质和维生素三大类,常见的有来源于新鲜鱼类肝脏的天然维生素E、来源于小麦的小麦面筋、来源于哺乳动物脾脏的铁蛋白及由骨粉、贝壳等制成的天然生物钙等。天然营养强化剂具有促进婴幼儿骨骼形成、预防改善骨质疏松、增加营养补充、改善组织功能等特点,可以用于婴儿乳品、饮料、谷类及豆制品、面粉制品、保健品等产品中。营养强化剂的使用应符合营养学原理,强化量应为RDA(推荐摄入量)的1/3～1,以保证食品安全,同时不影响产品的风味、感官性质及消费者的经济承受能力。8天然着色剂的抑菌效果天然食用色素是指采用物理方法从植物、微生物和动物可食部分中提取、纯化而成的天然食用着色物质。近十年来,我国批准使用的天然着色剂已从20多种增加至40多种,是目前世界上批准使用天然着色剂最多的国家,2003年我国天然色素的产量为食用合成色素的21倍。天然色素除了能够改善食品色泽,还具有防病抗病功能,如姜黄色素具有抗癌作用,红花黄具有降压作用,辣椒红、菊花黄、高粱红、沙棘黄具有抗氧化作用,玉米黄具有抗癌、抗氧化作用,桑葚红具有降血脂作用,花生红衣红色素有凝血作用,葡萄皮红、绿茶素有调节血脂作用,紫草红有抗炎症作用等。天然食用色素可以用于各种食品中,如饮料、糖果、乳制品、糕点、鱼、畜肉和罐头制品、加工蔬菜、水果和调味料等,应用时无限量要求,可以根据需要适量添加。9植酸在明粉蛋糕中的应用在罐头食品,如鱼、虾、乌贼等水产品罐头中添加微量植酸,可抑制鸟粪石(玻璃状磷酸铵镁结晶)的析出,防止因此产生的黑变、青变等现象,进而达到稳定护色的效果。国外已把植酸广泛应用于罐装食品中,其添加量为0.15%左右。在奶油蛋糕中,加入植酸可防止其加热烘烤过程中变黑;在面包、色拉中,加入少量的植酸可增强这类食品中天然色素或合成色素的稳定性,改善食品质量,防止食品中的油脂氧化,延长保存时间。酱制品中,用植酸代替硝酸盐,不仅可保持色泽,使品质更醇香,而且可避免硝酸盐对人体的危害。10发酵及生物利用食品酶制剂是以符合《食品添加剂使用卫生标准》(GB2760)要求的菌种为原料,按照食品添加剂卫生标准要求、酶制剂生产环境和设备要求生产的作为食品加工助剂的生物酶制剂。食品酶制剂主要来源于动物、植物和微生物,因此可视为天然食品添加剂,随着发酵工业和生物工程的发展,酶制剂的来源已经从动物脏器和高等植物逐渐转变为微生物。在食品工业中,酶制剂不仅利于食品的保存(如葡萄糖氧化酶可以阻止和推迟某些食品的变质),而且可以改善食品的感官性状,提高食品的营养价值。由于酶制剂具有催化高效性、专一性,作用条件温和等优点,目前已经在烘焙、果蔬加工、奶制品、肉类加工和低值蛋白质的生物利用等行业得到广泛使用。在酿酒行业,植酸可作为发酵促进剂,在酵母培养基中以0.11%植酸钾代替酸式磷酸钾,可使酵母增殖,酒味更加浓郁芳香。生产核酸类调味剂时,在Brevibacterium和Corvnebacterium培养基中加入3～20g/L植酸,可增加5-腺苷三磷酸和鸟苷酸的产量。在利用Aspergillusniger发酵生产柠檬酸时,加入110%的植酸钠,柠檬酸的产量可提高2～3成。在酶类生产中,在培养基中加入0.11%的植酸,可使α-1,6糖苷酶增产2倍,β-淀粉酶的产量提高50倍。另外,在麦芽糖制造中,用植酸处理,能使麦芽糖的透明度提高。在速溶咖啡、干酪生产中,添加1%植酸钠、植酸钾,均能提高产品质量。11食品添加剂的应用从天然物质中提取的无热量、高强度甜味剂是我国食品甜味剂开发的重点。目前,我国允许使用的天然甜味剂共有42种,研究最多且最有发展前景的是通过酶改性而获得的各种改性甜菊苷、