精细化工工艺学-5食品添加剂

第5章食品添加剂定义食品添加剂：是指食品在生产、加工、贮藏等过程中为了改良食品品质及其色、香、味，改变食品的结构，防止食品氧化、腐败、变质和为了加工工艺的需要而加入到食品中的天然物质或化学合成物质。食品强化剂：指为增强营养成分而加入到食品中的天然或人工合成的属于天然营养素范围的食品添加剂，可见食品强化剂只是食品添加剂中的特殊一类。毒理学评价理想的食品添加剂应该是：a进入人体后参与正常代谢；b在加工或烹调过程中分解或破坏而不摄入人体；c进入人体后经体内正常解毒过程后排出体外，不在体内蓄积或与食品成分发生作用产生有害物质。事实上，食品添加剂并非完全无毒，随着摄入食品添加剂种类的增加，长期少量摄入或一次大量摄入都可能会造成慢性急性中毒。因此。对食品添加剂要进行毒理学评价，确定对人体的安全性。将食品添加剂在不同剂量水平一次或多次给予试验动物(小鼠或大鼠等)，观察动物的中毒情况（中毒性质、症状、持续时间、死亡率和病理解剖），测定LD50。LD50即半数致死量：指于既定动物实验期间和条件下统计学上使动物死亡的剂量。例如：急性中毒试验1.LD5010mg/kg体重，放弃该添加剂用于食品。2.LD50=10mg/kg体重，重复实验或采用另一种方法验证。3.LD5010mg/kg体重，可进行进一步毒理学实验。慢性毒性实验用不同性别的动物喂养2年以判断长期给予试验动物时是否呈现毒性作用，尤其是不可逆的毒性作用，以及致癌作用，为能否应用于食品提供依据。慢性试验所得到的重要结果是最大无作用剂量(MNL)MNL：指于既定的动物实验毒性实验期间和条件下，对动物某项毒理学指示不显示毒效的最大剂量。日允许摄入量(ADI)：是指人类每日摄入该物质直到终生，对健康无任何毒性作用或不良影响的剂量，以每人每日摄入的mg／Kg体重来表示。一般MNL与ADI之间有以下的关系：ADI(mg／Kg)=MNL(mg／Kg)÷100人与动物之间的安全系数为100-1000。例如某添加剂的动物最大无作用剂量（MNL）为10mg/kg体重，则此添加剂的人体ADI:10mg÷100=0.10mg/kg体重如果一般成人重以60kg计，则此添加剂成人每日摄入量不应超过0.10×60mg/人/日。A（1）类：经FAO/WHO的JEFCA认为已有ADI者或者安全无毒无需ADI者。ADI者或者安全无毒无需ADI者。A（2）类：JEFCA已制定暂定ADI者，但毒理学资料不完善。B（1）类：JEFCA曾进行过评价，由于毒理资料不足未制订者B（2）类：JEFCA未进行评价者。C（1）类：JEFCA根据毒理学资料认为在食品中不安全者。C（2）类：JEFCA根据毒理学资料认为在食品中特殊使用者。根据安全评价资料可将食品添加剂分为A、B、C三类：ABCFAO/WHO：食品添加剂联合专家委员会JEFCA：食品添加剂法规委员会适量食品添加剂对人体无大碍滥用食品添加剂有害人体健康没有绝对不含食品添加剂的食品对食品添加剂要科学对待食品添加剂，一半是天使，一半是魔鬼食品添加剂分类1.按添加剂来源分类（1）天然食品添加剂：动植物中提取或微生物代谢产物。（2）化学合成添加剂：化学方法合成品。2.按功能分类：我国分21大类（1）酸度调节剂，（2）抗结剂，（3）消泡剂，（4）抗氧化剂，（5）漂白剂，（6）膨松剂，（7）胶母糖基础剂，（8）着色剂，（9）护色剂，（10）乳化剂，（11）酶制剂，（12）增味剂，（13）面粉处理剂，（14）被膜剂，（15）水分保持剂，（16）营养强化剂，（17）防腐剂，（18）稳定和凝固剂，（19）甜味剂，（20）增稠剂，（21）其它。特点品种繁多，销售量大：世界总数14000种；直接使用10000种，常用600种，我国884种（1990-7-9）。变化迅速，日新月异一、防腐剂定义：食品防腐剂为了防止食品被微生污染，抑制微生物增殖以延长食品的保藏期的一类化学物质。防腐剂机理：防腐剂对微生物繁殖的抑制机理有以下几种：（1）干扰微生物的酶系，破坏其正常的代谢，从而抑制其繁殖。（2）改变胞浆膜的通透性使酶或代谢物逸出而导致菌体失活。注意：没有任何一种防腐剂能对食品中的霉菌、细菌和酵母菌完全抑制，即没有一种防腐剂能抑制存在于食品的所有腐败微生物。对大多数防腐剂来讲一般对霉菌和酵母菌的抑制作用较强，而对细菌抑制效果较差。和加工工艺同时用：防腐剂与物理保藏如冷藏、加热、辐射等结合一起更能有效地发挥作用，如杀菌处理可以将微生物数量降低；但注意的是多数防腐剂可随水蒸汽一起挥发，故应在加热完成后再加入，以免防腐剂的损失。防腐剂的协同作用、增效作用和拮抗作用（1）协同作用：一种防腐剂抑菌效果是有限的，当二种以上的防腐剂共同应用时，其抑菌效果会大大增强。（2）增效作用：食品中的一些成分本身无抑菌作用，但它们却能增强或削弱防腐剂的抑菌能力，如柠檬酸、葡萄糖酸、VC等。（3）拮抗作用：降低防腐剂的抑菌能力如CaCl2。如何增加防腐效果常用防腐剂对羟基苯甲酸酯类、山梨酸及其盐类、丙酸及其盐类山梨酸类山梨酸化学名为2,4–己二烯酸。山梨酸及其钠盐、钾盐是一种新型食品添加剂，能抑制细菌、霉菌和酵母菌的生长，效果显著。作为一种不饱和脂肪酸，在体内可以直接参与脂肪代谢，最后被氧化为二氧化碳和水，因此几乎没有毒性，是各国普遍使用的一种较安全的防腐剂。CH3CH=CHCH=CH-COOH山梨酸适用于pH5.5以下食品防腐，最高不超过6.5。常用食品：酱油、醋、果酱类，低盐酱菜、蜜饯、山楂糕、罐头、果汁、葡萄酒、汽水等。对羟基苯甲酸酯类对羟基苯甲酸酯又称尼泊金酯，其通式为OHCOORR或C4H9=C2H5,C3H7它是无色结晶或白色结晶粉末，无味，无臭。防腐效果优于苯甲酸及其钠盐，使用量约为苯甲酸钠的1/10，使用范围pH4～8。对羟基苯甲酸酯的毒性低于苯甲酸。主要用于酱油、果酱、清凉饮料等。缺点是水溶性较差，同时价格也较高。生产方法：HOKOH,K2CO3少量水OKCO2HCIHOCOOHROHHOCOOR丙酸及其盐类丙酸是具有类似醋酸刺激酸香的液体，也是国内外允许使用，特别是西方国家早已普遍使用的酸型防腐剂，由于它是人体新陈代谢的正常中间物，故无毒性，其ADI值不加限制。主要用于面包及糕点制作。丙酸盐具有相同的防腐效果，可以是钙盐或钠盐，其作用是通过分解为丙酸而发挥的。丙酸及其盐的最大使用量规定为5g/kg，其最小抑菌浓度在pH值为5.0时是0.01%，pH值为6.5时是0.5%天然防腐剂目前开发的一些天然防腐剂性能较差，抗菌谱窄，价格较高，但使用天然防腐剂是趋势。主要品种：纳他霉素、细菌素、葡萄糖氧化酶、鱼精蛋白、溶菌酶、聚赖氨酸、壳聚糖、果胶分解物、蜂胶、茶多酚等。二、食品乳化剂概述食品加工中，水与油混合的情形比比皆是，如冰淇淋、人造奶油、蛋黄酱等，均需要使用乳化剂使水均匀和稳定地分散在油（或、蛋黄酱油分散在水）中。当互不相溶的两种液体混合后，其中一种呈微滴状均匀、稳定地分散在另一种液体中称为乳化，所形成的体系称为乳状液。在乳状液体系中量多的液体称为连续相（外在相），量少的称为分散相（内在相）。乳化剂就是一类能使互不相溶的液体形成稳定的乳浊液的食品添加剂。食品乳化剂事实上就是一种特殊的表面活性剂分类来源：天然乳化剂、合成乳化剂按照表面活性剂的分类方法进行分类离子型、非离子型离子型：阴、阳、两性离子型非离子型：多元醇型、聚氧乙烯醚型作用：W/OO/W乳化剂在食品中的作用乳化作用这是最主要的作用，由于食品中通常含有不同性质的成分，乳化剂有利于它们的分散，可防止油水分离，防止糖、油脂起霜，防止蛋白质凝集和沉淀，提高食品的耐盐性、耐酸及耐热能力，并且乳化后的成分更易为人体吸收利用。对淀粉和蛋白质作用乳化剂和淀粉形成稳定的复合物可延缓淀粉的老化，可使面制品长时间保鲜、松软，同时还可以提高淀粉的糊化温度、淀粉糊的粘度及制品的保水性。乳化剂在面团中还可起到调理作用，强化蛋白质的网络结构，提高弹性，增加空气的进入量，缩短发酵时间，使气孔分布均匀，有利于面包、糕点等食品品质的提高。调节粘度乳化剂有调节粘度的作用，可以作为饼干的脱模剂，降低巧克力物料的粘度有利于操作等。润湿和分散作用在奶粉、麦乳精、粉末饮料中使用乳化剂可以提高其分散性、悬浮性和可溶性，有利于食品在冷水或热水中速溶。控制结晶作用在巧克力中可促使可可脂的结晶变得细微和均匀，在冰淇淋中可以阻止冰晶的成长，而在人造奶油中低HLB值的乳化剂可防止油脂产生结晶。增溶作用HLB15的乳化剂可以作为脂溶性色素、香料等的增溶剂，还可以作为破乳剂使用。抗菌保鲜作用蔗糖酯还有一定的抗菌作用，还可作为水果、鸡蛋的涂膜保鲜乳化剂，有防止细菌侵入、抑制水分蒸发和调节吸收的作用，又如磷脂还有抗氧化作用。1、大豆磷脂大豆磷脂又称磷脂、卵磷脂、加萝乳化密。是一种混合物，主要有：卵磷脂（PC,24%）、脑磷脂（PE,25%）和肌醇磷脂（PI,33%）。1位上通常为饱和脂肪酸，而2位上通常是不饱和脂肪酸。磷脂广泛存在于动植物界中，是细胞生物膜的主要构成成分，在生物体内起着重要的生理作用。因油脂的脂肪酸的不同，脂肪酸磷脂类型也不同。O/WW/O脑磷脂卵磷脂改性大豆磷脂磷脂虽然有一定亲水性，但其HLB值较小，在水相体系中分散性较差，因磷脂不饱和程度较高，抗氧化性较差，而且磷脂流散性不好，不易形成粉末状态。通常将磷脂进行化学改性，以提高磷脂亲水性和表面活性，并增加氧化稳定性和成粉末性能。经化学改性的大豆磷脂称改性大豆磷脂。H2COCOR1CHH2CR2OCOOPO-OOH2CCH2NH3+H2COCOR1CHH2CR2OCOOPOHOOH2CCH2NH2改性方法PC：卵磷脂；PE：磷脂酰乙醇胺；PI：磷脂酰肌醇精制大豆油沉淀（主要PE.PI)乙醇萃取溶液（PC)蒸发回收醇卵磷脂乙酸酐酰化NaOH中和离心分离大豆酰化磷脂酰化改善乳化稳定性，对水溶性改变较小。羟基化改善溶解性，同时改善氧化稳定性。乙醇处理（分离）羟基化（过氧化氢）酰化改性羟基化、酰化并用生化改性（溶血磷脂）生化改性H2COCOR1CHH2CR2OCOOPO-OOH2CCH2NH3+H2COCOR1CHH2CR2OCOOPOHOOH2CCH2NH2H2COCOR1CHH2CR2OCOOPOHOOH2CCH2酸性磷酸酶+CH3COOH2、聚甘油脂肪酸酯（PGFE）甘油聚合，再酯化性能优良的非离子表面活性剂可通过改变甘油聚合度和酯化度改变HLB聚甘油制备碱法甘油蒸馏残渣制取氯醇直接合成聚甘油聚合甘油和油酸或硬脂肪酸进行直接酯化反应，或者与油脂（甘油三酸酯）进行酯交换反应即可得到相应的聚甘油酯。取精甘油500kB，溶解5kg氢氧化钠，蒸去水分后，于260℃下，24h吹入CO2，加热，搅拌，缩合，除去生成的水分，在0.26kPa压力下，通入惰性气体，在220～225℃下蒸去甘油，最后在氮气流下冷却得到暗琥珀色粘稠的聚甘油。450k8硬脂酸与485kg聚甘油加入反应釜中，搅拌下于220～230℃加热2h，反应后在CO2气流中冷却，未反应的少量聚甘油混合物经过静置与酯分离。生成的酯台游离脂肪酸在0.3％以下，无不愉快气味，呈浅黄色，冷后为脆状团体物。聚甘油酯化甘油酯及其衍生物单甘酯为白色或微黄色固体，不溶于水但可分散于水中，可溶于有机溶剂，HLB=2.8～3.5，典型的W／O型乳化剂，它是由甘油和硬脂酸酯化而得，在人体中可被代谢、吸收。分子蒸馏单甘酯由于含90％以上的单酯故此其质量最佳。单甘酯在面包中添加0.1～0.3％可改良保存性。在巧克力制品中添加0.2～0.5％，可防止砂糖结晶和油水分离，增加细腻感。泡泡糖中加入基料的5～15％，奶糖以油脂计，添加5～10％可防止油脂分离，增加光泽及防止食用时粘牙。人造奶油中添加0.3～0.5％，可防止油水分离。冰淇淋中加入0.1～0.2％，可防止冰晶生成或扩大，并可增大体积，罐头中加入0.8％左右，可防止油水分离。ADI不需要待殊