当前位置:高等教育资讯网  >  中国高校课件下载中心  >  大学文库  >  浏览文档

华中农业大学:《食品化学与分析 Food Chemistry and Analysis》课程教学资源(教材)第十章 食品添加剂

资源类别:文库,文档格式:PDF,文档页数:41,文件大小:684.37KB,团购合买
食品添加剂(food additives)通常是人们为了改善食品质量和保持或提高 营养价值,在食品加工或贮藏过程中添加的少量天然或合成的物质,例如增强营 养,改善色、香、味或质地,方便加工,延长货架期,使消费者更容易接受。它 们具有某些特定的功能,既可以是单一成分,也可以是混合物。这些物质首先必 须是有益的和安全的,而且是受消费者欢迎的物质。
点击下载完整版文档(PDF)

第十章食品添加剂 第一节概述 食品添加剂( food additives)通常是人们为了改善食品质量和保持或提高 营养价值,在食品加工或贮藏过程中添加的少量天然或合成的物质,例如增强营 养,改善色、香、味或质地,方便加工,延长货架期,使消费者更容易接受。它 们具有某些特定的功能,既可以是单一成分,也可以是混合物。这些物质首先必 须是有益的和安全的,而且是受消费者欢迎的物质。各个国家对食品添加剂都有 严格的规定和限量,新研制的食品添加剂也必须经有关专家和部门的严格审查批 准后才能使用。如果采用经济、良好的制作方法和先进的加工工艺,能得到同样 或相似的效果,所以最好不使用食品添加剂。 有关食品添加剂的定义,由于各国饮食习惯、加工方法、使用范围和种类的 差异,因此在定义上有所不同 根据中华人民共和国《食品卫生法(试行)》规定,我国对于食品添加剂的 定义是指“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 品中的化学合成或天然物质”。营养强化剂是指“为增强营养成分而加入食品中 的天然或人工合成的属于天然营养范围的食品添加剂” 联合国粮农组织(FA0)和世界卫生组织(WH0)联合组成的食品法规委员会 (CAC)在集中各国意见的基础上曾于1983年规定:食品添加剂是指其本身通常 不以食用为目的,也不作为食品的主要原料物质,这种物质并不一定具有营养价 值。在食品的制造、加工、调制、处理、罐装、包装、运输和保藏过程中,由于 技术上(包括调味、着色和赋香等感官)的目的,有意识加入到食品中,同时直 接或间接地导致这些物质或其副产品成为食品的一部分,或者改善食品的性质。 它们不包括污染物或者为了保持、提高食品营养价值而加入食品中的物质。 食品添加剂品种繁多,据不完全统计,目前世界上使用的食品添加剂达14000 种以上,其中直接使用的约4000种(不包括香料在内),间接使用的约为1000 种。 各国对食品添加剂的分类方法差异很大,通常是按其在食品中的功能进行分 类的。其实,按使用功能划分类别也并非十分完美,因为不少添加剂具有多种功 能,例如抗坏血酸既是一种广泛使用的天然抗氧化剂,又是营养强化剂。因此 只能考虑它主要使用的功能和习惯划分 多数国家与地区将食品添加剂按其在食品加工、运输、贮藏等环节中的功能 分为以下6类:①防止食品腐败变质的添加剂有防腐剂、抗氧化剂和杀菌剂;② 改善食品感官性状的添加剂有鲜味剂、甜味剂、酸味剂、色素、香料、香精、发

1 第十章 食品添加剂 第一节 概 述 食品添加剂(food additives)通常是人们为了改善食品质量和保持或提高 营养价值,在食品加工或贮藏过程中添加的少量天然或合成的物质,例如增强营 养,改善色、香、味或质地,方便加工,延长货架期,使消费者更容易接受。它 们具有某些特定的功能,既可以是单一成分,也可以是混合物。这些物质首先必 须是有益的和安全的,而且是受消费者欢迎的物质。各个国家对食品添加剂都有 严格的规定和限量,新研制的食品添加剂也必须经有关专家和部门的严格审查批 准后才能使用。如果采用经济、良好的制作方法和先进的加工工艺,能得到同样 或相似的效果,所以最好不使用食品添加剂。 有关食品添加剂的定义,由于各国饮食习惯、加工方法、使用范围和种类的 差异,因此在定义上有所不同。 根据中华人民共和国《食品卫生法(试行)》规定,我国对于食品添加剂的 定义是指“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 品中的化学合成或天然物质”。营养强化剂是指“为增强营养成分而加入食品中 的天然或人工合成的属于天然营养范围的食品添加剂”。 联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)联合组成的食品法规委员会 (CAC)在集中各国意见的基础上曾于 1983 年规定:食品添加剂是指其本身通常 不以食用为目的,也不作为食品的主要原料物质,这种物质并不一定具有营养价 值。在食品的制造、加工、调制、处理、罐装、包装、运输和保藏过程中,由于 技术上(包括调味、着色和赋香等感官)的目的,有意识加入到食品中,同时直 接或间接地导致这些物质或其副产品成为食品的一部分,或者改善食品的性质。 它们不包括污染物或者为了保持、提高食品营养价值而加入食品中的物质。 食品添加剂品种繁多,据不完全统计,目前世界上使用的食品添加剂达 14 000 种以上,其中直接使用的约 4000 种(不包括香料在内),间接使用的约为 1000 种。 各国对食品添加剂的分类方法差异很大,通常是按其在食品中的功能进行分 类的。其实,按使用功能划分类别也并非十分完美,因为不少添加剂具有多种功 能,例如抗坏血酸既是一种广泛使用的天然抗氧化剂,又是营养强化剂。因此, 只能考虑它主要使用的功能和习惯划分。 多数国家与地区将食品添加剂按其在食品加工、运输、贮藏等环节中的功能 分为以下 6 类:①防止食品腐败变质的添加剂有防腐剂、抗氧化剂和杀菌剂;② 改善食品感官性状的添加剂有鲜味剂、甜味剂、酸味剂、色素、香料、香精、发 1

色剂、漂白剂和抗结块剂;③保持和提高食品质量的添加剂如组织改良剂、面粉 面团质量改良剂、膨松剂、乳化剂、增稠剂和被膜剂;④改善和提高食品营养的 添加剂有维生素、氨基酸和无机盐;⑤便于食品加工制造的添加剂有消泡剂、净 化剂;⑥其他功能的添加剂有胶姆糖基质材料、酸化剂、酶制剂、酿造用添加剂 和防虫剂等。 我国将食品添加剂划分为22类,美国FDA规定的有32类,欧洲共同体有9 类,日本将食品添加剂划分为25类。 本书就主要和通常使用的食品添加剂分别予以介绍。 第二节酸和发酵酸 酸和食品 自然界中广泛存在着有机酸和无机酸。酸的重要特性是产生氢离子或水合离 子H0,因而具有酸味。酸在生物体中作为中间代谢物或与其他物质构成复杂的 缓冲系统的成分,具有多种功能。在食品和食品加工中,酸有多种用途 酸和酸盐大量用于化学缓冲系统,后面将作详细讨论。在食品保存中酸有特 异性的抑制酸性微生物的作用,因而酸是常用的抗菌剂,如山梨酸、苯甲酸。某 些酸离解后对特定的金属离子有螯合作用,形成配合物,使食品保持稳定,延长 贮藏期,如柠檬酸及其衍生物。酸可使果胶凝固,酸还可作消泡剂和乳化剂。在 奶酪和乳制品生产中(如酸奶),酸可以使乳蛋白凝结。在天然培养过程中,由 链球菌和乳酸杆菌产生的乳酸使pH降低至接近酪蛋白的等电点而引起凝结。将 凝乳酶和酸性物质如柠檬酸加入冷牛奶(4~8℃)可以生产奶酪,然后再加热到 35℃便生成均匀的凝胶。将酸加入温热牛奶中会产生蛋白质沉淀而不是凝胶。 在水果和蔬菜罐头食品中,添加柠檬酸使p值降低到4.5以下,可以达到 灭菌的目的,同时还可抑制有毒微生物(梭菌肉毒杆菌)的生长。 酸对食品除了能产生酸味之外,还有调节和强化人的味觉能力,成为重要的 调味剂。此外,用来制造奶油软糖和奶油巧克力软糖的酸,如酒石酸氢钾,可引 起蔗糖的有限水解(转化)产生果糖和葡萄糖。这些单糖由于增加了糖浆组成的 复杂性,降低了平衡相对湿度,抑制蔗糖晶体的过分生长,从而有效地改善了软 糖的质量 应当指出,短链游离脂肪酸(C2~C1)对食品的味道有重要影响。例如丁酸 本身有难闻的气味,浓度较高时产生强烈的水解酸败味;可是,在浓度底时,会 有奶酪和黄油这类食品的典型香味。 在食品加工中,有时为了控制反应速率,需要使酸缓慢释放。例如δ-葡糖 酸内酯和丙交酯的水解就是这样(图10-1和图10-2)

2 色剂、漂白剂和抗结块剂;③保持和提高食品质量的添加剂如组织改良剂、面粉 面团质量改良剂、膨松剂、乳化剂、增稠剂和被膜剂;④改善和提高食品营养的 添加剂有维生素、氨基酸和无机盐;⑤便于食品加工制造的添加剂有消泡剂、净 化剂;⑥其他功能的添加剂有胶姆糖基质材料、酸化剂、酶制剂、酿造用添加剂 和防虫剂等。 我国将食品添加剂划分为 22 类,美国 FDA 规定的有 32 类,欧洲共同体有 9 类,日本将食品添加剂划分为 25 类。 本书就主要和通常使用的食品添加剂分别予以介绍。 第二节 酸和发酵酸 一、酸和食品 自然界中广泛存在着有机酸和无机酸。酸的重要特性是产生氢离子或水合离 子H3O+ ,因而具有酸味。酸在生物体中作为中间代谢物或与其他物质构成复杂的 缓冲系统的成分,具有多种功能。在食品和食品加工中,酸有多种用途。 酸和酸盐大量用于化学缓冲系统,后面将作详细讨论。在食品保存中酸有特 异性的抑制酸性微生物的作用,因而酸是常用的抗菌剂,如山梨酸、苯甲酸。某 些酸离解后对特定的金属离子有螯合作用,形成配合物,使食品保持稳定,延长 贮藏期,如柠檬酸及其衍生物。酸可使果胶凝固,酸还可作消泡剂和乳化剂。在 奶酪和乳制品生产中(如酸奶),酸可以使乳蛋白凝结。在天然培养过程中,由 链球菌和乳酸杆菌产生的乳酸使 pH 降低至接近酪蛋白的等电点而引起凝结。将 凝乳酶和酸性物质如柠檬酸加入冷牛奶(4~8℃)可以生产奶酪,然后再加热到 35℃便生成均匀的凝胶。将酸加入温热牛奶中会产生蛋白质沉淀而不是凝胶。 在水果和蔬菜罐头食品中,添加柠檬酸使 pH 值降低到 4.5 以下,可以达到 灭菌的目的,同时还可抑制有毒微生物(梭菌肉毒杆菌)的生长。 酸对食品除了能产生酸味之外,还有调节和强化人的味觉能力,成为重要的 调味剂。此外,用来制造奶油软糖和奶油巧克力软糖的酸,如酒石酸氢钾,可引 起蔗糖的有限水解(转化)产生果糖和葡萄糖。这些单糖由于增加了糖浆组成的 复杂性,降低了平衡相对湿度,抑制蔗糖晶体的过分生长,从而有效地改善了软 糖的质量。 应当指出,短链游离脂肪酸(C2~C12)对食品的味道有重要影响。例如丁酸 本身有难闻的气味,浓度较高时产生强烈的水解酸败味;可是,在浓度底时,会 有奶酪和黄油这类食品的典型香味。 在食品加工中,有时为了控制反应速率,需要使酸缓慢释放。例如δ-葡糖 酸内酯和丙交酯的水解就是这样(图 10-1 和图 10-2)。 2

H H-G-OH H-C CH2OH δ-葡萄糖内酯 葡糖酸 图10-18-葡糖酸内酯水解 CH3 ZH202HO-& 2H20 丙交酯 乳酸 图10-2丙交酯水解 δ-葡糖酸内酯在乳制品和某些化学发酵系统的含水系统中可发生缓慢水解, 生成葡糖酸,用于缓慢产酸。 丙交酯是乳酸脱水生成的环状双内酯,它亦可用在水溶液系统中缓慢释放 酸。脱水反应是在低水活性和升温条件下发生的,而将丙交酯加入高水活性的食 品中,则发生逆反应(水解)生成2mo1的乳酸。 常用于食品的有机酸有 醋酸 (CH3COOH) 柠檬酸(H0-CH-o(0O0=H-coo) 苹果酸(HOC-CHOH-CH-COOH) 乳酸 (CH3-CHOH-COOH) 富马酸(HOC-CH=CH-COOH) 琥珀酸(HOC-CH2CH-C0OH) 酒石酸(HOC-CHOH-CHOH-CO0H) 磷酸是唯一作为食品酸化剂使用的无机酸。在有香味的碳酸饮料,特别是可 乐和类似啤酒的无醇饮料中,磷酸是广泛使用的一种重要酸化剂。 些食用酸类的离解常数见表10-1

3 C O O H O H O C H 2 O H H O H H H H C CC C C C C H C H H H H O C H 2 O H O O H 2 O - H 2 + O H O H O H O H C δ-葡萄糖内酯 葡糖酸 图 10-1 δ-葡糖酸内酯水解 2 2 O H O C C C O O C C H 3 H 3 C H H 2 O - H 2 + O C O O H O C H H C H 3 2 丙交酯 乳酸 图 10-2 丙交酯水解 δ-葡糖酸内酯在乳制品和某些化学发酵系统的含水系统中可发生缓慢水解, 生成葡糖酸,用于缓慢产酸。 丙交酯是乳酸脱水生成的环状双内酯,它亦可用在水溶液系统中缓慢释放 酸。脱水反应是在低水活性和升温条件下发生的,而将丙交酯加入高水活性的食 品中,则发生逆反应(水解)生成 2mol 的乳酸。 常用于食品的有机酸有: 醋酸 (CH3COOH) 柠檬酸 (HOOC-CHOH-CH2-COOH) 磷酸是唯一作为食品酸化 料,特别是可 乐和 ( C H C O O H ) 2 C H C O H ( C O O H ) 2 - - - - H O O C 苹果酸 乳酸 (CH3-CHOH-COOH) 富马酸 (HOOC-CH=CH-COOH) 琥珀酸 (HOOC-CH2-CH2-COOH) 酒石酸 (HOOC-CHOH-CHOH-COOH) 剂使用的无机酸。在有香味的碳酸饮 类似啤酒的无醇饮料中,磷酸是广泛使用的一种重要酸化剂。 一些食用酸类的离解常数见表 10-1。 3

表10-1某些食用酸的离解常数(25℃) 离解步数pka 酸 离解步数 有机酸 醋酸 乙二酸 丙酸 5.41 琥珀酸 4.16 苯甲酸 4.19 5.61 正丁酸 4.81 酒石酸 1212 3.22 柠檬酸 3.14 4.82 4.77 无机酸 碳酸 6.37 甲酸 10.25 富马酸 3.03 正磷酸 乙酸 乳酸 3.08 硫酸 苹果酸 3.40 2 5.10 本表摘自: Weast,R.C.(ed.)(1988), Handbook of Chemistry and Physics,CRC Press, BocaRaton. FL. 化学发酵系统和发酵酸 发酵酸是化学发酵系统的重要组成部分。它和碳酸氢钠、淀粉及其他补充剂 制成发酵粉,成为家庭和面包饼干厂所大量使用的化学发酵剂 化学发酵系统是一个复杂体系,它在适当水分和温度条件下,能在生面团或 面糊中反应释放出二氧化碳。二氧化碳的释放连同带入的空气和水汽使之膨胀, 使加工制品具有特殊的多孔蜂窝状结构。 氧化碳通常来自碳酸氢钠,有时也来自其他碳酸盐。在极少数情况下,也 可以用碳酸铵(^H)εCO3和碳酸氢铵 NHHCO3。但这两种铵盐对温度不稳定,在焙烤 温度下即分解 (NH4)2C03 +H20+CO2 NHaHO3 NH3+H20+C02 因此,它们和碳酸氢钠不同,不需要外加发酵酸即可起作用 在无钠食物中,可用碳酸氢钾KHCO代替碳酸氢钠作为发酵体系的一种成分 缺点是它有吸潮性和稍带苦味,使其应用受到限制。碳酸氢钠易溶于水 (619g/100m1),溶液呈弱碱性。它在水中完全离解成Na'和HCO3。碳酸氢根又 行水解和进一步离解:

4 10-1 某些食用酸的离解常数(25℃) 酸 离解 数 pka 表 步数 pka 酸 离解步 有机 4.75 苯甲酸 甲酸 乙酸 丙酸 4.87 酒石酸 无机酸 1 6.37 正磷酸 硫酸 酸 醋酸 乙二酸 1 4.43 2 5.41 4.19 正丁酸 4.81 柠檬酸 1 3.14 2 4.77 3 6.39 3.75 富马酸 1 3.03 2 4.44 4.88 乳酸 3.08 苹果酸 1 3.40 2 5.10 琥珀酸 1 4.16 2 5.61 1 3.22 2 4.82 碳酸 2 10.25 1 2.12 2 7.21 3 12.67 2 1.92 本表摘自 : We 1988),Handbook of Chemistry and Physics,CRC 二、 化学发酵系统和发酵酸 发酵酸是化学发酵 淀粉及其他补充剂 制成 能在生面团或 面糊 自其他碳酸盐。在极少数情况下,也 可以 系的一种成分。 缺点 H ast , R.C.(ed.)( Press,BocaRaton,FL. 系统的重要组成部分。它和碳酸氢钠、 发酵粉,成为家庭和面包饼干厂所大量使用的化学发酵剂。 化学发酵系统是一个复杂体系,它在适当水分和温度条件下, 中反应释放出二氧化碳。二氧化碳的释放连同带入的空气和水汽使之膨胀, 使加工制品具有特殊的多孔蜂窝状结构。 二氧化碳通常来自碳酸氢钠,有时也来 用碳酸铵(NH4)2CO3和碳酸氢铵NH4HCO3。但这两种铵盐对温度不稳定,在焙烤 温度下即分解: 2 N H 3 + H 2 O + C O 2 ( N H 4 ) 2 C O 3 N H 4 C O 3 N H 3 + H 2 O + C O 2 因此,它们和碳酸氢钠不同,不需要外加发酵酸即可起作用。 在无钠食物中,可用碳酸氢钾KHCO3代替碳酸氢钠作为发酵体 是它有吸潮性和稍带苦味,使其应用受到限制。碳酸氢钠易溶于水 (619g/100ml),溶液呈弱碱性。它在水中完全离解成Na+ 和HCO3 - 。碳酸氢根又进 行水解和进一步离解: 4

HCO3 +H0 HC03 +OH HCO 3 H+C03 这些仅适用于简单溶液的反应,在含水的面团物料体系中,由于蛋白质和其他天 然存在的各类离子参与反应,体系中离子的分布变得更加复杂,难于进行理论计 发酵酸提供的氢离子与面团中的碳酸氢钠反应放出二氧化碳气体 R-0,H+ NaHco3→R-0,Na'+H20+CO2↑ 重要的是要注意保持发酵酸和碳酸氢钠(发酵盐)的适当比例。碳酸氢钠过量会 使焙烤食品带肥皂味,而过量酸又会使