第八章食品添加剂8.1 概述8.1.1 食品添加剂定义食品添加剂是为改善食品品质和色、香、味以及为防腐或根据加工工艺的需要而加入食品中的化学合成或者天然物质。
食品添加剂的范畴很广：营养强化剂和食品加工助剂。
食品营养强化剂：为增强营养成分而加入食品中的天然或者人工合成的属于天然营养素范围的食品添加剂。
食品加工助剂：为了使食品加工或原料处理能够顺利进行而加入的辅助物质，它们一般应在食品成品中除去而不应成为最终食品的成分或仅有残留。
如提取溶剂或发酵用营养物质。
食品添加剂在食品生产中具有下列6种作用中的全部或至少1种：1、有利于食品的保藏、防止食品腐败变质2、改善食品色、香、味、形态和质地3、保持或提高食品的营养价值4、增加食品的品种和方便性5、有利于食品的加工操作，适应生产的机械化和自动化6、满足糖尿病人等特殊人群的需要8.1.2 食品添加剂的安全使用食品添加剂的具体要求：1、必须经过严格的毒理鉴定，保证在规定使用量范围内，对人体无害；2、应有严格的质量标准，其有害杂质不得超过允许限量；3、进入人体后，能参与人体正常的代谢过程，或能经过正常的解毒过程排出体外或不被吸收而排出体外；4、用量少，功效大；5、使用安全方便食品添加剂的毒性是评价食品添加剂的关键，主要食品添加剂的毒性指标如下：日允许射入量（ADI，mg/kg体重）：是指人一天连续摄入某种添加剂，而不致影响健康的每日最大摄入量。
以每日每公斤体重摄入的毫克数表示。
半数致死量（LD）：即动物的半数致死量，是指能使一群试验动物中毒死亡一50是判断食品添加剂安全性的常用指标之一，半的投药剂量，以mg/kg表示。
LD50它表明了食品添加剂急性毒性的大小。
中毒阈量：动物中毒所需的最少被测物质的量，即能引起机体某种最轻微中毒现象的剂量。
以上毒性指标是通过动物的急性毒性、亚急性毒性、慢性毒性试验而获得的。
8.1.3 食品添加剂的分类按来源分：天然食品添加剂：利用动植物或微生物的代谢产物等为原料，经提取获得的天然物质。
化学合成食品添加剂：利用各种化学反应得到的物质。
又可分为化学合成品与人工合成天然等同物。
按功能分：由于各国对食品添加剂的定义不同，因而分类也有所不同。
我国在食品添加剂使用卫生标准中，将食品添加剂分为23类。
8.2 食品防腐剂防腐剂是一类具有抑制微生物增值或杀死微生物的化合物。
狭义上的防腐剂并不能在较短时间内杀死微生物，主要起抑菌作用。
食品工业常用的杀菌剂主要起杀菌作用。
然而两者不易严格区分，物质的杀菌和防腐能力与该物质的浓度、作用时间有关。
同一种物质，浓度大可以杀菌，浓度小只能抑菌；作用时间长可以杀菌，时间短只能抑菌；各种微生物性质不同，同一物质对此微生物有杀菌作用，对彼微生物仅有抑菌作用。
8.2.1 食品防腐剂的作用机理食品腐败变质是指食品受微生物污染，微生物以食品为营养大量繁殖而导致食品的外观和内在品质发生变化，失去实用价值。
食品变质的原因：（细菌繁殖造成的）食品腐败：细菌作用于各类食品，使食品原有的色泽丧失，呈现各种颜色，严重的会发出腐臭气味，产生不良滋味。
（霉菌代谢导致的）食品霉变：霉菌在代谢过程中利用食品中的碳水化合物、蛋白质为碳源和氮源生长繁殖，同时使食品外层长霉或颜色改变，且产生明显霉味。
（酵母菌分泌的氧化还原酶促使的）食品发酵：微生物代谢所产生的氧化还原霉使食品中的糖发生不完全氧化而引起的变质现象。
总之：食品腐败变质都是“微生物惹的祸”。
怎么对付它呢？先了解一下微生物存活或繁殖的条件。
微生物必须满足以下几个条件才能存活和繁殖：能正常地从外界获得新陈代谢所需的营养；营养能在微生物体内正常新陈代谢，这有赖于其完善的酶体系；适于微生物生存的环境。
――可以采取的手段：晒，盐，糖，酒，真空，冷冻等。
防腐剂只能破坏或改变其中之一，其作用机理表现在以下几个方面：破坏微生物细胞膜的结构或者改变细胞膜的渗透性，使微生物体内的酶类和代谢产物逸出细胞外，导致微生物正常的生理平衡被破坏而达到抑菌防腐的目的。
防腐剂与微生物的酶作用，抑制酶的活性，破坏其正常代谢。
防腐剂作用于蛋白质，能使蛋白质凝固或变性，从而干扰其生长和繁殖其它：如对微生物细胞原生质部分的遗传机制产生效应。
影响防腐作用的因素pH值：pH值越低，酸度越大，防腐的效果越好；食品染菌的程度：染菌多，防腐效果越差在食品中的分散状况：完全溶解或均匀分散加热：加热前加防腐剂，两者可起到协同作用。
但酸性防腐剂除外，因其易随水蒸气挥发。
多种防腐剂合用：扩大抑菌范围8.2.2 常用食品防腐剂防腐剂主要可分为有机防腐剂：苯甲酸及其盐、山梨酸及其盐、对羟基苯甲酸酯及乳酸等无机防腐剂：亚硫酸及其盐、各类二氧化碳，硝酸盐及亚硝酸盐、游离氯及次氯酸盐等。
生物防腐剂及其它：由微生物产生的具有防腐作用的物质，以乳酸链球菌素和纳他霉素为代表。
美国允许使用的有50余种，日本40余种。
一、苯甲酸及其钠盐苯甲酸又称安息香酸，结构：C6H5COOH,在常温下难溶于水，微溶于热水，易溶于乙醇，一般先用适量的乙醇把苯甲酸溶解，再添加到食品中去。
在热空气或在酸性条件下容易随同水蒸气挥发。
苯甲酸钠极易溶于水，使用较为方便，但是如果直接与酸性饮料接触，苯甲酸易转变成难溶于水的苯甲酸。
在汽水和果汁制备时可以和糖浆一起加入避免沉淀，在制备酱油时，用热水溶解搅拌后加入酱油防止沉淀。
防腐效果受pH值影响较大，对强酸性（pH<4.5）食品有效。
苯甲酸对酵母菌、部分细菌效果很好，对霉菌的效果差一些。
防腐机理：苯甲酸类防腐剂是以其未解离的分子发生作用的，未解离的苯甲酸亲油性强，易透过细胞膜，进入细胞膜内，酸化细胞内的储碱，并能抑制细胞的呼吸酶系的活性，对乙酰辅酶A缩合反应有很强的阻止作用。
为2000mg/kg（狗经口）2.7-4.44g/kg(大毒性：苯甲酸ADI为0～5mg/kg.LD50鼠经口)为2100mg/kg（大白鼠经口）苯甲酸钠LD50用途：冷饮、酱油、果酱、酱菜中，饮料中用量最大。
制备：苯甲酸可由甲苯用乙酸钴作催化剂，直接从液相氧化制取，反应温度为120－170℃，压力为1MPa。
也可用邻苯二甲酸，以氧化铅、氧化锌作催化剂脱羧制得。
二、山梨酸及其盐类-CH=CH-CH=CH-COOH山梨酸即2，4－己二烯酸，结构式为CH3山梨酸及其盐类是使用最多的防腐剂。
山梨酸具有良好的防酶性能，它对霉菌、酵母菌和好气性细菌的生长发育起抑制作用，而对嫌气性细菌几乎无效。
山梨酸为酸性防腐剂，pH值越低，防腐能力越强，适于在pH为5－6以下范围内使用。
抑菌机理：与微生物的有关酶的巯基相结合，从而破坏许多重要酶的作用，此外还能干扰传递机能，抑制微生物增殖，达到防腐的目的。
毒性：毒性为苯甲酸的1/5,是毒性最低的防腐剂之一。
其ADI为0～25mg/kg（以山梨酸计）用于果酱、果汁、蜜饯、酒、酱油、醋等食品的防腐。
注意：山梨酸易被氧化，储藏期过长的产品及不合格产品中的山梨酸的氧化中间产物，会产生异味，甚至损伤机体细胞，影响细胞膜的渗透性。
山梨酸的制备：主要方法为巴豆醛和丙酮催化合成法三、对羟基苯甲酸酯类对羟基苯甲酸酯类，又称尼泊金酯类。
用于食品防腐剂的对羟基苯甲酸甲酯、乙酯、丙酯、丁酯、异丁酯。
其烷链越长，抗菌作用越强。
对羟基苯甲酸酯类对霉菌、酵母菌与细菌有广泛的抗菌作用，对霉菌、酵母的作用较强，对细菌的作用较差，总体的抗菌作用较苯甲酸和山梨酸要强。
而且其抗菌能力是由其未水解的酯分子起作用，其抗菌效果不易受pH值变化的影响，在pH为4－8的范围内都有较好的抗菌效果。
毒性：ADI为0～10mg/kg，对羟基苯甲酸乙酯LD为8g/kg（小白鼠经口）50防腐机理：抑制微生物细胞的呼吸酶系与电子传递酶系的活性，破坏微生物的细胞膜结构。
注意：对羟基苯甲酸酯类都难溶于水，通常是将它们先溶于氢氧化钠、乙酸、乙醇中，再分散到食品中。
四、丙酸及其盐类丙酸及其盐的抑菌作用虽然较弱，但对霉菌需氧芽孢杆菌及革兰阴性杆菌有效，特别是对能引起面包、糕点等食品发黏的菌类，抑菌效果较好，但对酵母菌无效，是目前面包、糕点中允许使用的防腐剂。
丙酸无毒性，属ADI不加限制的添加剂。
丙烯酸钠和钙防腐性能在于在酸性介质中形成丙酸而发挥抑菌作用。
五、脱氢醋酸及其钠盐脱氢醋酸为酸性防腐剂，对中性食品基本无效。
它有较强的抗细菌能力，对霉菌和酵母的抗菌能力尤强。
由于脱氢醋酸难溶于水，通常使用其钠盐。
用途：干酪、奶油和人造奶油，腐乳、什锦酱菜、原汁橘浆。
六、富马酸类富马酸亦称延胡索酸，反丁烯二酸，可应用于面条、面包、凉拌菜、酸性食品中。
富马酸二甲酯，又叫反丁烯二酸二甲酯。
是新型防霉保鲜剂，能抑制多种霉菌和酵母菌，且其抗菌性能不受pH值的影响，具有高效广谱、安全性高、价格低廉等优点。
其综合抗菌防腐性能优于目前常用的苯甲酸、山梨酸、丙酸及盐、脱氢醋酸等防腐剂。
目前还没有通过安全性评价，不直接加入食品中，可制成防霉纸，在糕点、糖果、果蔬的防腐保鲜中使用。
七、天然防腐剂天然防腐剂一般是指从动植物体中直接分离出来的，或从它们的代谢物中分离的具有防腐作用的一类物质。
安全性好，能满足人们对食品越来越高的要求。
天然防腐剂是食品添加剂开发研究的热点。
植物类：果胶分解物、茶多酚、琼脂低聚糖、植物提取物――精油、大蒜素茶多酚：主要化学成分为30多种酚类化合物的总称，主体为儿茶素类。
它具有很好的防腐保鲜作用，对枯草杆菌、大肠杆菌等有抑制作用。
而且对人体有很好的生理效应，能清除人体内多余的自由基，能改进血管的渗透性能，增强血管壁弹性，降低血压，防止血糖升高，促进维生素C的吸收与同化，调节人体内微生物，抑制细菌生长。
还有抗癌、抗机体脂质氧化和抗辐射等作用。
制备：从茶叶中提取茶多酚，如溶剂萃取法，离子沉淀法、离子交换法及超临界萃取法。
其中溶剂萃取法提取的茶多酚含量最高，可达95％。
微生物类：溶菌酶、聚赖氨酸【广谱性防腐剂，主要优点是在中性和酸性范围内抑菌效果良好】、乳酸菌细胞及其代谢物、乳酸链球菌素、酵母的代谢产物、纳他霉素、曲酸乳酸链球菌素：是一种新型天然食品防腐剂，是以蛋白质为原料制取的一种多肽抗生素类物质。
其抗菌作用是通过干扰细胞膜的正常功能，造成细胞膜的渗漏、养分流失和膜电位下降，从而导致致病菌和腐败菌细胞死亡。
动物类：鱼精蛋白、壳聚糖、蜂胶壳聚糖：又叫甲壳素，是从蟹壳、虾壳中提取的一种多糖类物质。
具有广泛的抗菌作用。
壳聚糖与醋酸铜、己二酸配成的防腐剂抗菌作用更明显，且不影响食品风味。
壳聚糖不溶于水，通常将其溶解于食醋中，主要用于泡腌制品。
八、无机防腐剂硝酸盐、亚硝酸盐。
硝酸盐的毒性主要是在食物、水中或体内被还原成亚硝酸盐所致。
亚硝酸盐是食品添加剂中毒性最强的物质之一，人体摄入后，可与血红蛋白结合成高铁血红蛋白而失去携氧功能，严重时可窒息而死。
