食品中的添加剂.ppt
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1、食品添加剂,教学目的和要求: 1. 了解食品添加剂的定义和分类;在食品工业中的地位和作用;食品添加剂的发展趋势。 2. 掌握食品添加剂的选用原则和要求. 3. 掌握一些主要品种食品添加剂的制造工艺。,食品添加剂应用历史,中国 香料:在周朝时已开始使用肉桂增香; 加工:北魏时期的食经、齐民要术中亦有用盐卤、石膏凝固豆浆等的记载。 护色与防腐:在800年前的南宋时期亚硝酸盐被用于腊肉生产,并于公元13世纪传入欧洲。,世界范围,Food additives used example: The Egyptians used vegetable food colorings, 1500 B.C. use
2、d honey to preserve fruit ,The Romans元前10世纪至公元前7世纪 Salting food was a common practice in the Middle Ages 5世纪到17世纪 Marco Polo searched for herbs and spices, additives for flavoring foods ,13世纪,一、食品添加剂的含义 世界各国及一些国际组织对“食品添加剂”的定义不尽相同,所规定的种类也不尽相同。 欧共体各国和联合国食品添加剂法典委员会定义:不包括为改进营养价值而加入的物质; 美国联邦法典中的定义:包括营养物质
3、及各种间接使用的添加剂,如包装材料、包装容器及放射线等 日本:将食品添加剂分为化学合成和天然物两大类,前者对品质指标、限量等均有严格规定;而后者则以“按正常需要为限”不作明确的各种限制性规定。,中国在食品卫生法(1995年)中规定:食品添加剂指“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天然物质”;同时规定,“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素范围的食品添加剂称为“强化剂”。因此,在我国食品营养强化剂显然属于食品添加剂范畴,但间接使用者则不列入“食品添加剂”范畴。 概括起来说,食品添加剂就是用于改善食品品质、延长食品保存期、便于食
4、品加工和增加食品营养成分的一类化学合成或天然物质。它是一类为改善食品色、香、味等品质,以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品中的化合物质或者天然物质。,1 食品添加剂的定义和分类,中国:2002食品添加剂使用卫生标准 食品添加剂(Food Additive): 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者天然物质。,添加的目的:,1.色,香,味及营养价值,2. 延长食品的货架期。,3. 方便食品的加工,4. 确保微生物的安全性,食品添加剂是构成现代食品工业的重要因素,它对于改善食品的色、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
5、的保质期有极其重要的作用。因此,食品添加剂在食品工业中占据重要地位,可以说没有食品添加剂就不可能有现代食品工业。,食品添加剂的作用,增加食品的保藏性,防止腐败变质,改善食品的感官性状,有利于食品的加工操作,保持或提高食品的营养价值,满足某些特殊需要,食品添加剂 作用,食品添加剂的危害,食品添加剂分类,据统计,目前国际上使用的食品添加剂种类已达14000余种,其中直接使用的约4000余种,常用的在1000种左右。美国已批准使用的达2700多种。 目前,我国有20多类、近1000种食品添加剂,食品添加剂分类,中国(GB27601996,功能)22类: (1)酸度调节剂 (2)抗结剂 (3)消泡剂
6、(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)甜味剂 (19)增稠剂 (20)稳定剂 (21)凝固剂 (22)其他添加剂,例:昆明苏化生物科技有限公司 (珍晨牌果蜡 ),食品添加剂按来源分:,品种繁多,销量大。 全球使用的食品添加剂已达14000种以上。 美国 约 3000种 欧共体 约 1500种 日本 约 1100种 我国 约 1000种 变化迅速,日新月异,更新换代快。 科技的进步导致人们对食品要
7、求越来越高。 美味,营养,保健,食品添加剂特点,2 食品添加剂的使用要求和管理,为确保食品添加剂的食用安全,使用食品添加剂应该遵循以下原则: 1经过规定的食品毒理学安全评价程序的评价,证明 在使用限量内长期使用对人体安全无害。 2不影响食品感官性质和原味,对食品营养成分不应有破坏作用。 3进入人体后,能参与人体的正常代谢,或能够经过正常解毒过程而排出体外,或不被吸收而排出体外。 4不得由于使用食品添加剂而降低良好的加工措施和卫生要求。 5不得使用食品添加剂掩盖食品的缺陷或作为伪造的手段。 6未经卫生部允许,婴儿及儿童食品不得加入食品添加剂。,食品使用标准 评价食品添加剂的毒性(或安全性),首要
8、标准是ADI (Acceptable Daily Intake)值(人体每日摄入量):它指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,以每公斤体重摄入的毫克数表示,单位是mg/kg。对小动物(大鼠、小鼠等)进行近乎一生的毒性实验,取得MNL值(动物最大无作用量),其1/1001/500即为ADI值,评价食品添加剂安全性的第二个常用指标是LD50(50%Lethal dose)值(半数致死量,亦称致死中量),它是粗略衡量急性毒性高低的一个指标。一般指能使一群被试验动物中毒而死亡一半时所需的最低剂量,其单位是mg/kg(体重)。不同动物和不同的给予方式对同一受试物质的LD50值均不相同,有
9、时差异甚大。试验食品添加剂的LD50值,主要是经口的半数致死量。一般认为,对多种动物毒性低的物质,对人的毒性亦低,反之亦然。,表2-1 LD50值与毒性分级和对人的毒性对照,表2-2 几种物质的LD50值,制定食品添加剂的使用标准是依据其使用情况的实际调查和毒性学评价,制定程序一般如下:,食品添加剂的发展趋势,它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; 它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; 它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。 我国
10、自然资源十分丰富,比起欧美国家来具有明显的优势,在一片回归自然的呼声中,中国的天然抗氧化剂、天然色素、天然香料等天然植物抽提物产品受到国际市场的青睐。不过,中国的这点优势已经受到一些亚洲国家的挑战。未来我国食品添加剂主要向以下几个方面发展。 开发天然、营养、多功能食品添加剂 致力开发多样化、专用的添加剂,3 防腐剂和抗氧化剂(食品保存剂),防腐剂是抑制微生物活动,防止食品腐败和变质,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,防腐剂,(1)概念:能够抑制微生物生长,防止食物腐败变质,延长保存期的一类食品添加
11、剂。 (2)防腐剂分类 按其来源分为:无机防腐剂、有机防腐剂、生物防腐剂等。 有机防腐剂包括:苯甲酸及其盐类、山梨酸及其盐类、对羟基苯甲酸酯类、丙酸及其盐类等。 无机防腐剂包括:亚硫酸及其盐类、亚硝酸及其盐类等。 生物防腐剂包括:乳酸链球菌和那它霉素等。,防腐机理,使细菌蛋白质变性; 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。 干扰细菌细胞膜; 干扰细菌遗传机理; 干扰细菌细胞内酶的活力;,(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2.54之间,对很多微生物都有效。苯甲酸进入人体后,大部分与甘氨酸化合成马尿酸,
12、剩余部分与葡萄糖醛酸化合而解毒,并几乎全部从尿中排出,不在人体内蓄积。,苯甲酸的制备方法:,甲苯氧化法工艺流程,甲苯2200kg,萘酸钴2.2kg,泵送,氧化塔,加热至120,甲苯沸腾,通氧,氧化反应,170,12-16h,进入脱苯釜,甲苯转化率达70以上,脱苯,料液190,未反应的甲苯蒸出,0.08MPa,100-110,塔顶160,蒸馏,70,中和,pH值7.5为终点,脱色、真空吸滤,无色透明的苯甲酸钠溶液,干燥,成品,(2)山梨酸及其盐类,山梨酸化学名为2,4己二烯酸或2-丙烯基丙烯酸。其结构式为: CH3CH=CHCH=CH-COOH 山梨酸及其钠盐、钾盐是一种新型食品添加剂,能抑制细
13、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。 生产方法:丁烯醛和丙二酸法,巴豆醛与乙烯酮法。P140-141 安全性高于苯甲酸,*丁烯醛和丙二酸法工艺流程,*巴豆醛与乙烯酮法工艺流程,* 以山梨醛为原料法,CH3CH=CHCH=CHCHO,氧化,催化剂Ag2O.O2,CH3CH=CHCH=CHCOOH,CH3CH=CHCHO+CH2=CO,BF3,CH3CH=CHCH=CHCOOH,(3)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
14、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% 生产方法:P144,(1)羰基合成法, 技术路线: 生产工艺:,(2)丁烷氧化法制醋酸副产丙酸, 技术路线 C4H10+O2 C2H4O2+C3H6O2 工艺流程,(4)对羟基苯甲酸及其酯类,对羟基苯甲酸酯又称尼泊金酯,其通式为:,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,
15、使用量约为苯甲酸钠的1/10,使用范围pH48。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。 对霉菌抑制作用较苯甲酸和山梨酸强,对一些细菌抑制作用较弱,醇基部分碳数多的抑菌作用较强。,2. 生产方法,(1)酯化法 技术路线 生产工艺 (2)一步法 由苯甲酸、碳酸钠、甲酸 和一氧化碳在催化剂,安全性: 山梨酸及其盐类对羟基苯甲酸及其酯类苯甲酸及其钠盐 抗菌性: 对羟基苯甲酸及其酯类山梨酸及其盐类苯甲酸及其钠盐 生产使用: 苯甲酸及其钠盐成本低,应用广,产量大,但有不良味道 山梨酸及其盐类成本高但毒性最低 对羟基苯甲酸及其酯类成本高,使用量少,
16、影响防腐剂防腐效果的因素,1) pH 苯甲酸及其盐类,山梨酸及其盐类均属于酸性防腐剂。食品pH对酸性防腐剂的效果有很大影响,pH较低效果好。 酸型防腐剂的防腐作用主要是依靠溶液内的未电离分子。如果溶液中氢离子浓度增加,电离被抑制,未电离分子比例就增大,所以低pH的防腐作用较强。,2)溶解与分散 防腐剂应该完全溶解和均匀分散在食品中,才能全面发挥作用。如果分散不均匀,有的部位过少则达不到防腐效果,有的部位过多甚至会超过使用卫生标准。,3) 食品的染菌情况 食品染菌数量的多少及所染微生物种类等对防腐剂的效果也有很大影响。,4) 热处理 一般加热可增强防腐剂的防腐效果,在加热杀菌时加人防腐剂,杀菌时
17、间可缩短。在某些情况下两种以上的防腐剂并用,往往具有协同作用,而比单独作用更为有效。,天然防腐剂的发展,天然防腐剂具有抗菌性强、安全无毒、水溶性好,热稳定性好、作用范围广等合成防腐剂无法比拟的优点。因此近年来,天然防腐剂的研究和开发利用成了食品工业的一个热点。,主要品种: 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。 弱点:a. 高效天然防腐剂有限 b. 应用局限性,单一。如,乳酸链球菌素,禁用防腐剂 硼酸与硼砂;甲醛;水杨酸;萘酚;焦碳酸二甲酯 -非食品添加剂 吊白块又称雕白粉, 甲醛次硫酸氢钠,为半透明的白色结晶或小块,易溶于水,有漂白作用,主要
18、用于印染工业作拔染剂和还原剂,用于生产靛蓝染料、还原染料等,还用于合成橡胶。 在120下分解产生甲醛、二氧化硫和硫化氢等有毒气体,其水溶液在60以上就开始分解出有害物质。甲醛会使蛋白质凝固并失去活性,长期食用掺有“吊白块”的食品,会损坏人体的皮肤粘膜、肾脏、肝脏及中枢神经系统,严重的会导致癌症和畸形病变等,直接危害消费者的生命健康。 人体直接摄人10克“吊白块”就可致人死亡。,抗氧化剂(Antioxidants),抗氧化剂是重要的一类食品添加剂,它可防止食品成分氧化变质和腐败,提高食品的稳定性和贮存期。抗氧化剂主要用于防止油脂及富脂食品的氧化酸败,防止食品褪色、褐变、维生素被破坏。,使用范围:
19、 食用油脂、富脂饼干、早餐谷物、汤粉、速煮面、冷冻或干制鱼贝类。,抗氧化剂的分类,按溶解性分类 油溶性抗氧化剂 水溶性抗氧化剂 兼容性抗氧化剂,按作用方式分类 自由基吸附剂 金属离子螯合剂 氧清除剂 过氧化物分解剂 酶抗氧化剂 紫外线吸收剂或单线态猝灭剂,按其来源可分为 天然抗氧化剂 合成抗氧化剂,合成抗氧化剂,油溶性合成抗氧化剂 丁基羟基茴香醚(BHA) 二丁基羟基甲苯(BHT) 没食子酸丙酯(PG) 叔丁基对苯二酚(TBHQ) 2,4,5-三羟基苯丁酮(THBP) 乙氧喹(EMQ),水溶性合成抗氧化剂 L-抗坏血酸(维生素C)及其钠盐、异抗坏血酸及其钠盐。 兼容性抗氧剂:抗坏血酸棕榈酸酯,
20、1.丁基羟基茴香醚(BHA),丁基羟基茴香醚是白色或微黄色蜡状固体,稍带刺激性气味,不溶于水,易溶于乙醇、丙二醇和各种油脂中,除抗氧化作用外,它还有较强的抗菌作用。BHA是世界各国广泛使用的油溶性抗氧化剂,油脂中含0.10.2g/kg的BHA就可达到很好的效果,广泛用于焙烤食品。它可由对羟基茴香醚和叔丁醇反应制备,合成反应式如下:,2二丁基羟基甲苯(BHT),二丁基羟基甲苯学名是4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚,为白色结晶。不溶于水和甘油,能溶于乙醇和油脂中,抗氧化性和稳定性均较好,无臭无味,价格低廉。缺点是其毒性相对较高 。,3.没食子酸丙酯(PG),没食子酸丙酯又称培酸丙酯,学名是3,4,5
21、-三羟基苯甲酸丙酯。PG是白色至淡褐色或乳白色结晶,无臭,稍有苦味,易溶于乙醇、丙酮、乙醚而难溶于水、氯仿和油脂。它对猪油的抗氧化作用较BHA或BHT强,但有着色的缺点,常与其它抗氧化剂并用。PG的LD50值为3800mg/kg(大鼠经口),ADI值暂定为00.2 mg/kg。其合成反应式如下:,BHA、BHT和PG三者单独使用时效果比较差,如混合使用或与增效剂柠檬酸、抗坏血酸同时使用则起协同作用,抗氧化效果显著提高,所以实际使用中多为两种或三种混合使用。,4.特丁基对苯二酚 (TBHQ),白色至淡灰色结晶,有极淡的特殊香味;易溶于乙醇、丙二醇和脂肪,几乎不溶于水,抗氧性能优于目前常用的普通抗
22、氧化剂(如BHA、BHT、PG等),能有效抑制细菌和霉菌的生长;对热相对稳定,可用于需在高温条件下制作的食品中。与其它抗氧化剂相比,具有更高的安全性,不会在人体内积聚。,用途: 可用于食用油脂、油炸食品、干面制品、饼干、方便面、速煮米、干鱼罐头、腌制肉制品中,最大使用量0.2g/kg。,天然抗氧化剂,天然油溶性抗氧化剂 生育酚(维生素E) 茶多酚、愈创树脂、迷迭香提取物 天然水溶性抗氧化剂 植酸,天然维生素C,天然维生素C,维生素E结构通式,天然抗氧化剂茶多酚,茶多酚(Tea polyphenol,简称TP),是茶叶的主要成分,又称茶单宁、茶鞣酸、茶鞣质,是茶叶中多酚类物质的总称。儿茶素,属黄
23、烷醇类是主要成分。,抗氧化 机理,茶多酚优缺点,优:天然抗氧化剂茶多酚,除具有很强的抗氧化作用,以延长货架寿命外,还具有降血脂、降血压、抗衰老、抗菌等多种功能,无毒无害,受到人们普遍欢迎。 劣:一方面,由于茶多酚的极性极强,在油脂中使用时 会因其溶解性较差而影响其功能的发挥;另一方面,茶多酚本身易被氧化而产生新的自由基和具有较强氧化性能的物质,当其累积到一定程度时,将完全抵消茶多酚原有的抗氧化性能,这与通常所期望的抗氧化特性相矛盾。,制备方法: 沉淀萃取法 萃取法 综合提取法,黄酮类化合物(Flavonoids)衍生物,黄酮与异黄酮,在植物中多与不同单糖成苷形式,如黄酮醇、花色素等含酚物质均具
24、有抗氧化作用,植酸,植酸是维生素B族的一种肌醇六磷酸酯,是一种绿色食品添加剂。由玉米、米糠等植物体内提取得到,是今后发展的方向。,抗氧化剂的作用机理 抗氧化作用机理比较复杂,有多种可能性。有一些抗氧化剂是借助于还原反应,降低食品内部及环境中的氧含量,例如有些抗氧化剂本身极易氧化,从而使环境中的氧首先与抗氧化剂反应而保护了食品; 有些抗氧化剂可以放出氢原子将油脂在自动氧化过程中产生的过氧化物分解破坏,使其不能形成醛酮等产物; 有些抗氧化剂可与过氧化物结合,中断油脂自动氧化过程中的链锁反应,从而阻止氧化过程继续进行; 还有些抗氧化剂的作用特点在于阻止或减弱氧化酶类的活性,从而达到抑制食品氧化的目的
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