第五章食品添加剂.ppt

1、第五章 食品添加剂（Food Additives）,5.1概述 定义：为改善食品品质和色香味以及防腐和加工工艺而加入的天然或者化学合成物质。 分类： 按原料和生产方法：化学合成添加剂、天然食品添加剂 按功能分（21大类）：酸度调节剂、抗结剂、消泡剂、抗氧化剂、漂白剂、膨松剂、胶母糖基础剂、着色剂、护色剂、乳化剂、酶制剂、增味剂、面粉处理剂、被膜剂、水份保持剂、营养强化剂、防腐剂、稳定和固化剂、甜味剂、增稠剂及其它。,特点： 最显著特点：品种繁多、销售量大。 变化迅速、日新月异 毒性： ADI值：人一生连续摄入某物质而不致影响健康的每日最大摄入量。单位：mg/kg。 小鼠试验的最大无作用量（MN

2、L）的1/1001/500即为人的ADI值。 LD50：此指经口的半数致死量。单位：mg/kg。,对食品添加剂的要求 经严格的毒理鉴定，保证在规定使用范围内对人体无害； 有严格的质量标准；其有害物质不得超过允许限量； 进入人体后，能参与人体正常代谢； 用量小、效果明显，能提高食品的商品质量和内在质量； 使用安全方便。,5.2主要品种及生产方法介绍5.2.1防腐剂,定义： 通过抑制微生物繁殖，从而减少食品的腐败及延长食品保存期的一种添加剂。 主要种类： 山梨酸及其盐类、对羟基苯甲酸酯、丙酸及其盐类。 应用： 饮料、面包、糕点、罐头、果汁、酱油、果糖、蜜饯、葡萄酒和酱菜等诸多方面。,防腐机理 使蛋

3、白质变性； 酸型防腐剂属于此类，防腐剂通过渗入微生物细胞内，使蛋白质变性并抑制酶类的活性，显示出防腐作用。 干扰细胞膜； 干扰遗传机理； 干扰细胞内酶的活力。,山梨酸及其盐类和衍生物 结构、性质和用途 山梨酸又名花楸酸，化学名：2,4-己二烯酸，2-丙烯基丙烯酸，结构式：CH3CH CHCH CHCOOH 性质： 无色针状结晶或白色结晶状粉末，无臭或有微弱辛辣味。难溶于水，易溶于乙醇、冰醋酸。常用盐类为：山梨酸钾。 对好气性菌有抑制作用，对厌气性菌无效，适用于pH5.5以下的食品防腐。,山梨酸及其盐的生产方法 丁烯醛和丙二酸法 合成路线：,生产工艺：,巴豆醛与乙烯酮法 反应式： 工艺路线： 将

4、原料、催化剂和溶剂按计量投入，0左右反应。然后加入硫酸，除去溶剂，再在80下加热3h，冷却，结晶析出，再重结晶。,对羟基苯甲酸酯 结构、性质和用途 对羟基苯甲酸酯商品名为尼泊金酯，其通式为：p-HOPhCOOR（RC2H5，C3H7，C4H9等）它是白色结晶或粉末，无臭、无味。防腐效果由于苯甲酸及其盐类，用量是它们的1/10，毒性低，pH使用范围为48，能在非酸性条件下使用。缺点是水溶性差，价格高。 其作用原理是抑制微生物细胞的呼吸，破坏细胞膜机构，若与淀粉共存会影响抗菌性。 主要用于脂肪产品、酱油、乳制品、饮料等。,生产方法（酯化法） 合成路线：,生产工艺：,丙酸及其盐类 性质和用途 丙酸，

5、结构式：CH3CH2COOH。它是无色液体，有刺激味，能与水、醇、醚等溶剂相混溶。其盐类主要是丙酸钙和丙酸钠。毒性很低，对霉菌、好气性细菌尤其是对面包产生黏丝状物质的大肠芽孢杆菌有效，但对酵母菌无效。主要用于面包及糕点类的防腐。,生产方法 羰基合成法 合成路线： 生产工艺：,丁烷氧化法制醋酸副产丙酸 合成路线：,生产工艺：,其他防腐剂 脱氢醋酸 脱氢醋酸钠 双乙酸钠 细菌素 纳他霉素,影响防腐作用的因素 pH值；酸度大，效果好 食品污染程度；严重染菌的食品，防腐剂无能为力 防腐剂在食品中的分散状态； 一般均匀好；有的如果冻，霉菌从表面开始，所以用表面喷洒。 加热；加热与防腐剂协同作用，使杀菌时

6、间缩短。 多种防腐剂共用。往往比单独使用更有效，但不能超过最大限量。,5.2.2 乳化剂,定义： 食品乳化剂是食品加工中使互不相溶的液体（油和水）形成稳定乳浊液的添加剂。 物化性质： 属于表面活性剂； 具有表面活性和乳化增溶性； 亲油亲水平衡值（HLB）；,分类： 天然乳化剂和合成乳化剂 水溶性乳化剂和油溶性乳化剂 离子型乳化剂和非离子型乳化剂 阴离子型、阳离子型、两性型乳化剂 油包水型和水包油型乳化剂,主要产品： 改性大豆磷酯、蔗糖脂肪酸酯、山梨醇酐脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇糖醇酐脂肪酸酯、硬脂酰乳酸钙、硬脂酰乳酸钠等。,一、大豆磷酯,性质和用途 大豆磷酯又称磷酯

7、、卵磷脂、加萝乳化蜜。它是一种混合物，其中以卵磷脂为主，其结构为： 它是食用油生产的副产品，除乳化作用外，还用作增溶剂、湿润剂、脱模剂、粘度改良剂、营养添加剂、一种药物。,生产方法 合成路线：,生产工艺：,大豆磷酯的改性,理论依据： 大豆磷酯中含脑磷酯，一种氨基酸，易被氧化。脑磷酯两性结构，通过氨基酸相互变异后，酰化引入酰基，改变原性质和功能，增强了乳化、亲水和抗氧化性。,改性工艺流程,二、甘油酯及其衍生物,性质和用途 甘油酯分为单酯、双酯和三酯，最常用的是甘油单硬脂酸酯。 单甘酯为乳白色蜡块状物，无臭、无味。不溶于水，溶于乙醇。HLB值为23，是W/O型乳化剂。 甘油酯衍生物：聚甘油酯、二乙

8、酰酒石酸甘油酯、乳酸甘油酯、柠檬酸甘油酯等。亲水行、乳化性能和与淀粉的复合性能得到提高。,生产方法 直接酯化法 合成工艺路线：,反应在真空条件下进行，160下有水生成，再升 温至230反应1h，取样分析，直至酸含量小于2.5， 单酯含量一般在40%60。,甘油醇解法 合成工艺路线：,氢氧化铜作催化剂，反应在180185下进行， 通入氮气，酯交换反应5h，减压脱臭1h，冷却至100 下出料，单酯含量在4060。,三、蔗糖脂肪酸酯,性质和用途 蔗糖脂肪酸酯简称蔗糖酯，其结构通式为： 蔗糖分子中8个羟基中，3个是活性高的伯羟基，酯化反应主要在这3个羟基上。,蔗糖酯一般为白色蜡快状物，无臭，无明显熔点

9、。120下很稳定，145以上分解。蔗糖单酯易溶于水，二酯和三酯难溶于水而易溶于油及非极性溶剂。HLB为116，单酯HLB值高，为1016，亲水性强。可用于面粉制品、人造奶油、巧克力、冰淇淋等。,生产方法 Snell法（DMF法） 合成工艺路线：,以DMF作溶剂，碳酸钾催化下，进行酯交换 反应。蔗糖过量23倍，90和9.213.2kPa 下进行反应。反应时间23h。,微乳胶法 合成工艺 丙二醇作溶剂，在无水碳酸钾催化和硬脂酸钠乳化下与硬脂酸乙酯反应，生成透明的乳胶。反应在100140，21.114.5kPa下进行，反应时间68h。反应中乙醇和丙二醇不断蒸出。粗产物溶于丙酮，过滤去除蔗糖和硬脂酸钠

10、，滤液酸化，冷却，析出晶体，干燥即得产品。,无溶剂法（直接法） 合成工艺 硬脂酸酯和表面活性剂水溶液加热至100，搅拌形成微乳，均匀加入100目以上的糖粉。反应过程中不断蒸出水，直至蒸完后加入碳酸钾催化剂，升温进行酯交换反应，反应温度90160，真空下除去生成的甲醇。粗产品用食盐水溶解催化剂和蔗糖，分离后用乙醇纯化，即得产品。,四、山梨醇酐脂肪酸酯及其衍生物,性质和用途 山梨醇酐脂肪酸酯，商品名为司盘(Span)，其结构通式为： 常用的是Span60和Span80，HLB值为48。,生产方法 一步合成法 将脂肪酸、山梨酸和碱催化剂一次投入反应器中，在3.9514.5kPa压力下，缓慢升温，在1

11、h内升至220并保持3h，然后降温至8595，用双氧水脱色30min，即得产品。,先醚化后酯化法 合成工艺路线：,反应条件温和，杂质少，颜色较浅，但工艺复杂。,5.2.3酸性调节剂,概述 属于调味剂（咸味剂、酸味剂、甜味剂、香料、辣味剂、鲜味剂、清凉剂等）一种； 又称酸度调节剂，它赋予食品酸味，起增进食欲作用（有助于溶解纤维素和钙、磷等矿物质），并具有一定的防腐作用； 它分为有机酸（醋酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、富马酸、抗坏血酸、乳酸、葡萄糖酸）和无机酸（磷酸）。,一、磷酸,性质和用途 食品级磷酸浓度在85以上，相对密度1.69，为无色、无臭的透明浆状液体。磷酸的酸味度为2.32.5，有强烈的

12、收敛味和涩味。 磷酸可用于不宜使用柠檬酸的非水果型饮料中在酸味剂。在酿造业中可作pH调节剂。在酵母厂作酵母营养液，促进细胞核生长。ADI为070mg/kg。,生产方法,合成路线: 磷矿石、硅石、焦炭炉中熔融、磷氧化P2O5吸水粗磷酸 粗磷酸降硫除砷脱色去浊食用磷酸,工艺流程： 降硫、除砷、脱色,二、柠檬酸,性质和用途 又称3-羟基-3-羧基戊二酸，其结构式： 柠檬酸是功能最多、用途最广的酸味剂，有较高的溶解度，对金属离子的螯合能力强，在食品中除作酸味剂外，还可作防腐剂，抗氧化增效剂，pH值调节剂等。ADI不需限制。,生产方法（发酵法） 淀粉、糖密等发酵提取产品 发酵工艺 固体发酵法 浅盘发酵法

13、 深层发酵法 我国主要由薯干通过深层发酵而制得。,固体发酵法（曲法）,深层发酵法,提取工艺（钙盐法）,三、苹果酸,性质和用途 学名：-羟基丁二酸，结构式：HO-CHCOOH CH2COOH 苹果酸的酸味柔和且持久性长，可大部分或全部替代柠檬酸，且用量更少。 特别是苹果酸用于水果香型食品、碳酸饮料等，可有效提高其水果风味。ADI不需特别规定。,生产方法 丁烯二酸水合法 合成路线：,工艺流程：,其他方法 以糠醛为原料，双氧水处理，超声波作用 以-内酯为原料 以淀粉、葡萄糖和反丁烯二酸为原料,四、酒石酸,性质和用途 酒石酸化学结构：HOOCCH(OH)CH(OH)COOH D型酒石酸是无色或白色结晶

14、状粉末，无臭、有酸味。易溶于水，可溶于乙醇，难溶于乙醚。有吸湿性。自然界中以钙盐或钾盐存在，广泛存在于植物中，尤以葡萄中含量较多。风味独特，可用于一些有特殊风味的罐头食品。加入酒中可增加酒的香味。ADI为030mg/kg。,生产方法（前体发酵法） 合成工艺路线：,发酵后期用钙盐法进行结晶分离：,五、乳酸,性质和用途 乳酸又称-羟基丙酸，结构： CH3CH(OH)-COOH 最初由酸奶中发现，固称乳酸。乳酸为无色或浅黄色浆状液体，无臭或略有脂肪酸味。可与水、乙醇、乙醚、丙酮混溶，不溶于氯仿。存在光学异构体，市售为外消旋体。 可用于清凉饮料、酸乳饮料、合成酒、合成醋、酱菜等。,生产方法 发酵法 技

15、术路线：,生产工艺流程,乙醛、氢氰酸合成法制乳酸 技术路线：,工艺流程,丙醇腈法制乳酸 技术路线：,工艺流程：,5.2.4鲜味剂,概述 鲜味剂是主要能增强食品风味，使之呈鲜味感的一些物质。 主要品种：谷氨酸钠（味精） 5-肌苷酸 5-鸟苷酸 多用发酵法制取。,一、L谷氨酸钠（MSG）,性质和用途 结构式：HOOCCHCH2CH2COONaH2O 无色或白色结晶粉末，无臭，有特异鲜味。易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，无吸湿性。可用于家庭及各种食品行业作为添加物。无毒，ADI无限制。,NH2,生产方法 发酵法，主要包括以下工序： 谷氨酸发酵的原料处理和培养基配制 种子培养 发酵工艺条件 谷氨酸的

16、提取 谷氨酸的精制,发酵法生产谷氨酸钠工艺流程,谷氨酸的提取 水解等电点法 低温等电点法,离子交换法,锌盐法,谷氨酸精制,5.2.5甜味剂,概述 甜味剂是指能赋予食品甜味的调味剂。 分类,主要的甜味剂 糖精 甜蜜素 阿斯巴甜 索马甜 甜叶菊苷 甘草甜素 木糖醇 低聚果糖 麦芽糖醇,糖精 糖精的学名为邻磺酰苯甲酰亚胺，结构式为： 其生产和应用已有90年历史，在水中溶解度低，故制成钠盐销售使用。其甜度为蔗糖的400700倍，但浓度过大时就会带苦味。 糖精钠可用于饮料、酱菜类、蜜饯、配制酒、冷饮、糕点、饼干、面包等，最大使用量为0.15g/kg，ADI：02.5mg/kg，LD50：17.5g/kg

17、（小白鼠注射）。,生产方法 以甲苯为原料，经氯磺化，氧化、闭环等过程得到产品邻磺酰苯甲酰亚胺。,甜蜜素 甜蜜素是低热值的人工合成甜味剂，其化学名为环己亚胺磺酸钠，甜度为蔗糖的3080倍，是高甜度中甜度最低的，风味自然，主要用于糖尿病患者，最大用量0.25g/kg，ADI：011mg/kg，LD50：12g/kg（白鼠经口）。它是目前我国食品行业中应用最多的一种甜味剂。其合成反应方程式为：,阿斯巴甜 又叫天冬甜精，其化学名为天门冬酰苯丙氨酸甲酯，是天冬氨酸和苯丙氨酸合成的二肽类化合物，其结构式为： 它是新型低热、美味营养型的甜味剂。甜度为蔗糖的200倍，适合糖尿病、高血压、心血管病患者使用。AD

18、I：040mg/kg。阿斯巴甜不适合用于要烹调的食品中，因为它在水中煮沸会变性。,合成工艺路线 它由L天冬氨酸和L苯丙氨酸甲酯盐酸盐缩合而成：,5.3其他品种介绍5.3.1食品保鲜剂,概述 食品保鲜和食品防腐：鲜和藏的关系。 食品保鲜剂是用于保持食品原有的色、香、味和营养成分。 分类 按使用方法分：药剂熏蒸、浸泡杀菌、涂膜保鲜等。 按保鲜对象分：大米保鲜剂、果蔬保鲜剂、畜禽肉保鲜剂和禽蛋保鲜剂等,保鲜途径 保持和创造适宜的保鲜环境： 温度、湿度、pH等。 杀菌； 抗氧化和防止褐变； 防止水份蒸发、风味散失。,大米保鲜剂 主要采用农药杀虫剂。如磷化铝熏蒸杀虫剂，溴氰菊酯杀虫剂。 新研制的Sp3型

19、大米保鲜剂，是一种以活性铁分为主的新型粮食保鲜剂。它可改变大气组成比例，使害虫致死。还有中西药结合的保鲜剂等。,水产品和畜肉类保鲜剂 鱼制品和虾类的抗氧化和防止褐变，国内主要采用抗坏血酸水溶液浸泡。 水产品保鲜采用山梨酸复配液，肉类也可采用。 禽蛋保鲜剂 主要采用涂膜剂保鲜。如医用液蜡，一些高分子材料，蔗糖脂肪酸酯成膜保鲜等。,蔬菜保鲜剂 除常用杀菌剂喷洒防腐外，主要还采用保鲜膜保鲜，如用尼龙纱布浸入硅氧烷聚合物取出烘干形成的保鲜膜等。 水果保鲜剂 目前主要应用的有：杀菌剂、熏蒸剂、抗氧化剂、乙烯吸收剂和涂膜剂等。,5.3.2抗氧化剂,概述 定义：能阻止或延迟食品氧化，提高食品质量的稳定性和延

20、长储存期的食品添加剂。 要求：无毒或毒性小，不影响食品的色香味，性质稳定，无挥发性，溶解度好等。 分类：油溶性抗氧化剂和水溶性抗氧化剂 主要产品：BHA、BHT、PG、L-抗坏血酸、茶多酚、黄酮类化合物、植酸和类胡萝卜素等。 注：抗氧化剂只能阻止氧化，而不能改变已经变坏的结果。,丁基羟基茴香醚（BHA） 一般是以下两种结构式的混合体： BHA为白色或微黄色结晶粉末，微有刺激性气味，难溶于水，易溶于乙醇、丙二醇和油脂中，对热相当稳定，在弱碱性下不被破坏。 最大使用量：0.2g/kg；ADI：0.5mg/kg。,制备方法： 以对羟基茴香醚和叔丁醇为原料，磷酸、硫酸为催化剂反应而得。反应产物先用水洗

21、，然后用10NaOH再洗，干燥，经减压蒸馏、重结晶即得成品。,二丁基羟基甲苯（BHT） 又称2,6-二叔丁基对甲苯酚，结构式为： 为白色结晶或粉末，无臭 无味，不溶于水，易溶于 或油脂中，对热、光稳定， 遇金属离子不变色。 BHT是较强的抗氧化剂，价格低廉，但毒性相对高些。主要用于水产品加工，且多与BHA并用，是我国目前主要使用的食品抗氧化剂。,制备方法 将异丁醇经氧化铝脱水生成异丁烯，经硅胶吸水后通入甲酚中，在浓硫酸催化下反应8h，产物用Na2CO3调节pH值到78，经洗涤后用乙醇重结晶、过滤、干燥得食品级精品。,没食子酸丙酯（PG） 结构式： PG为白色或淡褐色粉末，无臭，稍有苦味，难溶于

22、水，易溶于乙醇。其抗氧化性比BHA、BHT强，三者合用效果更佳。PG遇金属易变色，应避免与铁、铜器接触。 制备方法：没食子酸与丙醇酯化而得。,L-抗坏血酸及其钠盐 即维生素C，结构式： 它是白色结晶，味酸，190左右分解。它是一种强氧化剂，易为光、热、氧化所破坏，尤其在碱性及微量金属离子存在下分解更快。常以钠盐使用。生产工艺：,茶多酚 茶多酚具有很强的抗氧化性，对葡萄球菌、金黄色链球菌等有抑制作用。茶多酚与VC、VE、磷酯等合用有显著的协同作用，还具有对热、酸稳定，水溶性好，安全性佳等特点。 其根本作用在于清除体内氧自由基，另外还具有防癌作用。 其提取方法主要有溶剂萃取法、沉淀法和树脂法三种。

23、,提取方法 萃取法 沉淀法,树脂法,5.3.3食用色素,概述 食用色素是用以使食品着色的食品添加剂。 按来源可分为：天然色素和合成色素。 化学合成色素：颜色鲜艳、着色力强、坚固、性质稳定，但有些色素有致癌作用和诱导染色体变异。 天然色素：色泽较差，但安全性高，还有一定营养价值和药理作用，且来源丰富。,食用合成色素 通常是指以煤焦油为原料制成的使用色素。 上海染料研究所生产的八种合成色素： 胭脂红，苋菜红，日落黄、赤藓黄、柠檬黄、新红、靛蓝、亮蓝（P184表5-2）。 在人体内不变化、不被吸收、且易排泄。 使用时，从稳定性角度考虑溶解度。耐酸碱性、耐热性和耐光性等。,食用天然色素 来源： 植物、动物和微生物