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常用食品添加剂的性能特点及应用
食品添加剂是构成现代食品工业的重要因素，对于改善食品的色、香、味，增加食品营养，提高食品品质，改善加工条件，防止食品变质，延长食品的保质期有极其重要的作用。因此，食品添加剂工业在现代食品工业中占据重要地位。
一、食品添加剂的定义及作用
1、食品添加剂的定义
食品添加剂，指为改善食品品质和色、香、味，以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或者天然物质。
2、食品添加剂的作用和发展趋势
1）食品添加剂的主要作用
a) 能够改善食品的品质，提高食品的质量，满足人们对食品风味、色泽、口感的要求；
b) 能够使食品加工制造工艺更合理、更卫生、更便捷，有利于食品工业的机械化、自动化和规模化；
c) 能够使食品工业节约资源、降低成本，在极大地提升食品品质和档次的同时，增加其附加值，产生明显的经济效益和社会效益。
2）食品添加剂发展趋势
a) 开发天然、营养、多功能的食品添加剂；
b) 致力开发多样化、专用的添加剂。
二、食品添加剂的种类
食品添加剂按来源可分为天然食品添加剂和人工合成食品添加剂。按功能进行分类，主要有：营养强化剂、防腐防霉剂、抗氧化保鲜剂、增稠剂、乳化剂、螯合剂(含稳定剂和凝固剂)、品质改良剂、调味剂、色泽处理剂、食用香精、香料等。
1、食品防腐剂
食品防腐剂是为了抑制食品腐败和变质，延长贮存期和保鲜期的一类添加剂。目前常用的食品防腐剂主要有4类：苯甲酸及其盐类、山梨酸及其盐类、丙酸及其盐类、对羟基苯甲酸酯类。
1）苯甲酸及其钠盐
苯甲酸又称安息香酸，是一种常用的有机杀菌剂。在pH值低的环境中，苯甲酸对广范围的微生物有效，但对产酸菌作用弱。当pH高于5.5时，对很多霉菌和酵母没有效果。苯甲酸抑菌的相当适宜pH值为2.5-4，对一般微生物的完全抑制相当小质量分数为0.05％～0.1％。
2）山梨酸及其盐类
山梨酸化学名为2，4一己二烯酸，是一种广谱食品防腐剂。
3）丙酸及其盐类
丙酸是具有类似醋酸刺激酸香的液体，由于是人体新陈代谢的正常中间物，故无·毒性，其ADI值不加限制。丙酸对霉菌、好气性细·菌、革兰氏阴性菌，尤其是对使面包生成丝状黏质的大肠芽孢杆菌有效，并能防止黄曲霉毒·素的产生，所以常用于面包及糕点的制作。丙酸盐具有相同的防腐效果，常用的是钙盐和钠盐。
4）对羟基苯甲酸及其酯类
对羟基苯甲酸酯又称尼泊金酯，为无色结晶或白色结晶粉末，无味，无臭。主要用于酱油、果酱、清凉饮料等。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，适宜pH值为4-8。对羟基苯甲酸酯的毒性低于苯甲酸，其水溶性较差，常用醇类先溶解后再使用，价格也较高。
5）天然食品防腐剂
天然防腐剂具有抗菌性强、安全无·毒、水溶性好、热稳定性好、作用范围广等优点，不但对人体健康无害，而且还具有一定的营养价值。近年来研究开发的天然防腐剂有：那他霉素、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。
2、食品乳化剂和增稠剂
食品乳化剂和增稠剂都是改善和稳定食品各组分的物理性质或改善食品组织状态的添加剂，对食品的“形”和“质”及食品加工工艺性能有着重要作用。
1）乳化剂
凡是添加少量即能使互不相溶的液体(如油和水)形成稳定乳浊液的食品添加剂称为乳化剂。
①脂肪酸甘油酯
甘油和脂肪酸反应，可以生成单、双和三酯。单脂肪酸甘油酯，简称单甘酯，是一种重要的食品乳化剂，宽泛用于起酥油、糕点、面包、糖果、冰淇淋中，起乳化、发泡、防结晶、抗老化作用。
②蔗糖脂肪酸酯
蔗糖脂肪酸酯是一种性能优良、有效、安全的乳化剂。蔗糖脂肪酸酯以蔗糖部分为亲水基，长碳链脂肪酸部分为亲油基，在体内可被消化成蔗糖和脂肪酸而被吸收。蔗糖脂肪酸酯无·毒、无刺激，易被生物降解，因此在食品中的使用没有限制。
③失水山梨醇脂肪酸酯
失水山梨醇脂肪酸酯的商品名为司盘(span)，司盘类乳化剂在碱催化下与环氧乙烷起加成反应，可得到Tween(吐温)类乳化剂。
④大豆磷脂
大豆磷脂又称大豆卵磷脂或磷脂，为淡黄色或褐色透明、半透明的黏稠物质。他是大豆油生产中的副产品，是一种天然的表面活性剂。其主要成分是卵磷脂、脑磷脂和肌醇磷脂。大豆磷脂作为乳化剂，具有优良的乳化性、抗氧化性、分散性和保湿性，已宽泛用于食品、速溶奶、人造奶油、颗粒饮料、营养乳化剂等方面。
2）增稠剂
增稠剂是一类能提高食品黏度并改变性能的食品添加剂。
①明胶
明胶为白色或淡黄色、半透明、微带光泽的薄片或细粒，其主要成分是蛋白质，是由动物的皮、骨、软骨等所含的胶原蛋白经部分水解后而得到的高分子多肽聚合物。明胶凝胶坚韧、富有弹性，承压性好，在30℃水中溶解，冷却后凝成胶体。
②麦芽糊精
麦芽糊精也称水溶性糊精或酶法糊精，是以各类淀粉作原料，经酶法工艺低程度控制水解转化、提纯、干燥而成。麦芽糊精广泛应用在糖果、麦乳精、果茶、奶粉、冰淇淋、饮料、罐头及其他食品中，是各类食品的填充料和增稠剂。
③果胶
果胶是一种宽泛存在于植物组织中的多糖物质，其主要成分为半乳糖醛酸，是受FAO/WHO食品添加剂联合委员会推荐，不受添加量限制的公认安全的食品添加剂。目前生产果胶的主要原料是柑桔类果皮。
④卡拉胶
卡拉胶是由红藻中提取的天然植物胶，是三大海藻胶：褐藻胶、琼胶、卡拉胶中相当年轻的一个，其主要成分是D-半乳糖和L-半乳糖。卡拉胶由麒麟菜、沙菜、角叉菜等原料中提取。在食品工业上使用的卡拉胶主要有凝胶性、黏稠性、稳定性、乳化性及悬浮性等特性，广泛应用于乳制品、冰淇淋、果汁饮料、面包、水凝胶(睹喱等)、肉制品、罐头等食品中。
⑤黄原胶
黄原胶是一种安全无·毒、无味的新型食品添加剂，具有优异的增稠、悬浮、乳化、稳定等多种功能。黄原胶由黄单孢菌以淀粉类物质为主要原料，通过一系列生物化学反应产生的胞外异多糖，其主要成分为葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸等，分子量高达数百万，是目前国内外微生物多糖产品中相当具商业价值、产量相当大、市场覆盖面相当广的产品。黄原胶具有优良的增稠性能，采用很低的浓度，就能达到所需要的黏度。黄原胶与高浓度的糖或多种盐类共存时能形成稳定的增稠体系。
3、调味剂
调味剂主要有酸味剂、甜味剂、咸味剂和苦味剂等。其中苦味剂应用很少，咸味剂(一般使用食盐)我国并不作为食品添加剂管理。下面主要介绍酸味剂、甜味剂。
1）酸味剂
以赋予食品酸味为主要目的的食品添加剂称为酸味剂。酸味能促进唾液、胃液、胆汁等消化液分泌，具有促进食欲和助消化作用，其主要作用还有调节食品的pH值、用作抗氧化剂的增效剂、防止食品酸败或褐变、抑制微生物生长及防止食品腐败等。酸味剂主要有有机酸类：柠檬酸、乳酸、酒石酸、苹果酸、富马酸和己二酸；无机酸类：食用磷酸、碳酸等。
①柠檬酸
柠檬酸为无色透明结晶或白色粉末，有温和爽快的酸味，普遍用于各种饮料、汽水、葡萄酒、糖果、点心、饼干、罐头果汁、乳制品等食品的制造。
②苹果酸
苹果酸化学名称为羧基丁二酸或羟基琥珀酸，系一种白色或荧白色固体。他有特殊的苹果酸香味，广泛应用于酸奶、汽水、冰淇淋、口香糖、番茄酱、果酱、醋、果酒、人造奶油等。苹果酸使用效果比柠檬酸好，酸味浓，有接近天然果汁的口感，pH调节效果好。用他代替柠檬酸作酸味剂，用量可节约20％，而且能掩盖一些蔗糖替代物所产生的异味。
2）甜味剂
甜味剂是以赋予食品甜味为主要目的的食品添加剂。按其来源可分为天然甜味剂和合成甜味剂两类。天然甜味剂又分为糖与糖的衍生物、非糖天然甜味剂两类。人工合成甜味剂主要是一些具有甜味的化学物质，甜度一般比蔗糖高数十倍至数百倍，大多不具有营养价值。
①糖精与糖精钠
糖精的化学名称是邻磺酰苯甲酰亚胺，无热量，高甜度，糖精钠甜度是蔗糖的300—500倍，是早期开发的一种化学合成甜味剂。20世纪初就开始应用于食品中，我国已有60余年生产和使用历史，生产能力4万t/年，是世界主要出口大国。
②木糖醇
木糖醇是将木材、玉米芯等材料中的木糖或聚木糖还原后制成的一种糖醇。木糖醇为白色结晶或结晶性粉末，具有清凉甜味，甜味度为砂糖的65％～100％，发热量为12.5kJ/g，比其他糖醇高，有抑制形成龋齿的变形杆菌活动的功效。木糖醇除具有蔗糖、葡萄糖的共性外，还具有特殊的生化性能，他不需要通过胰岛素就能透过细胞壁被人体吸收，并有降低血脂、抗酮体等功能，可用于制作饮料、糖果、罐头等食品。
③甜菊苷
甜菊苷为无色或淡黄色的针状结晶，熔点196℃～198℃，是植物甜菊中提取的多种苷的混合物，比较安全，甜度为糖的300倍左右。其味感与蔗糖相似，甜味纯正，存留时间长，后味可口，对热、酸、碱都很稳定，是理想的低能甜味剂。
④麦芽糖醇
麦芽糖醇的甜度为蔗糖的0.8～0.9倍，摄入后不产生热量，也不会合成脂肪和刺激胆固醇的形成。纯净的麦芽糖醇的化学性质十分稳定，耐热性、耐酸性均比蔗糖、山梨糖醇和木糖醇好，麦芽糖醇在人体消化过程中能够抵抗胃液的消化作用、小肠酶类的水解作用以及大肠微生物的分解。这种特殊的生理学性能，使麦芽糖醇成为口感优良，无热量的高等保健甜味剂。
⑤阿斯巴甜
化学名称为天门冬酰苯丙氨酸甲酯，相对分子质量为294.31。阿斯巴甜是一种新型的氨基酸甜味剂，外观为白色晶体或结晶粉末，pH：4.5—6.0。阿斯巴甜具有砂糖似的纯净甜味，甜度为蔗糖的200倍，没有异味，对食品风味有增效作用。安全性能好，在体内代谢不需要胰岛素参与，能很快被消化吸收，而且不会造成龋齿。
⑥安赛蜜
化学名称为乙酰磺胺酸钾，分子量201.24。安赛蜜是白色结晶状粉末，具有高甜度，其甜度约是蔗糖(质量分数3％溶液)的200倍。
⑦其他甜味剂
主要有低聚果糖、赤藓醇、甜蜜素、索马甜等。
4、食用色素
用于食品着色的添加剂称为食用色素，其目的是增加对食品的嗜好及刺激食欲。食用色素按来源分为人工合成色素和天然色素两类。
1）人工合成色素
人工合成色素有苋菜红、胭脂红、赤藓红、新红、柠檬黄、日落黄、靛黄、亮蓝，以及为增强上述水溶性酸性色素在油脂中分散性的各种色素的铝色淀。
①胭脂红
胭脂红是红色至深红色粉末。其特点是耐酸性、耐光性好，但耐热性、耐还原性较差，遇碱变成褐色，多用于糕点、饮料、农畜水产品加工。
②柠檬黄
柠檬黄为橙黄色粉末，各国都允许宽泛使用，主要用于糕点、饮料、农畜水产品加工、医药及化妆品。其特点是耐热、耐酸、耐光及耐盐性均好，耐氧化性较差，遇碱稍变红，还原时褪色。
2）天然色素
天然色素是从动植物组织中用溶剂萃取而制得的。天然色素虽然色泽稍逊，对光、热、pH等稳定性相对较差，但安全性比人工合成色素要高，且来源丰富，有的天然色素还具有维生素活性或某种药理功能，日益受到人们重视，生产、销售量增长很快。我国食用天然色素主要产品有：焦糖、红曲米及红曲米粉、红曲红、辣椒油树脂及辣椒红、桅子黄、桅子蓝、甜菜红、虫胶红等。
三、食品添加剂的一般要求与安全使用
随着食品毒理学的发展，原来认为无害的食品添加剂近年来发现可能存在慢性毒性和致畸、致突变、致癌性的危害，故各国对此给予充分的重视。
目前国际、国内对待食品添加剂均持严格管理、加强评价和限制使用的态度。为了确保食品添加剂的食用安全，食品添加剂应该遵循以下原则：
①安全性评价。评价食品添加剂的毒性(或安全性)的首要标准是ADI值(人体每日摄人量)，评价食品添加剂安全性的第二个常用指标是LD50值(半数致死量，亦称致死中量)。
②使用规定。GB2760—2014食品安全国家标准、食品添加剂使用标准，规定了食品添加剂的使用原则、允许使用的食品添加剂品种、使用范围及相当大使用量或残留量。
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