开发天然抗菌剂(下)

作者:郭维图 点击数:44 发布时间:2016-04-20

提高食品质量,确保舌尖安全——众所周知,食品原料主要由蛋白质、碳水化合物、脂肪、有机酸、维生素、色素、矿物质等营养成分组成,而这些营养组分在微生物、酶、水、氧、温度等因素的影响下会发生变质。氧化不仅会使食品中的油脂变质,而且还会使食品退色、变色和维生素被破坏等,从而降低食品的感官质量和营养价值,甚至产生有害物质,引起食物中毒。因此,消除、减轻微生物、酶的侵蚀,防止对蛋白质、脂肪等的氧化是保证食品质量的需求。前文已经叙及防腐剂的防菌灭菌作用,现叙抗氧剂的作用。

食品的氧化变质与抗氧剂

抗氧剂,是能阻止或延缓油脂或食品成分氧化分解、变质,提高稳定性和延长储存期的食品添加剂,谓之抗氧化剂。其实质是在食品中添加抗氧化剂,通过化学方法来防止食品的氧化。

为防止食品氧化变质,一方面可以在食品的加工和储存环节中,采用低温、避光、隔绝空气及充氮密封包装等物理方法,另一方面需要配合使用一些安全性高、效果好的食品抗氧化剂。水溶性抗氧化剂和脂溶性抗氧化剂在食品中都在使用,前者大多用于食品的护色。果蔬组织含水丰富,易氧化而导致质量问题,因此在加工过程中常使用抗氧化剂抑制氧化过程,抑制褐变,保持风味和颜色。食品行业使用的抗氧化剂一般是水溶性的抗氧化剂,例如异抗坏血酸钠是果蔬食品加工和保藏时常用的食品抗氧化剂。我国标准规定:果蔬罐头、果酱的抗氧化剂添加标准为1.0 g/kg ;瓶装葡萄酒、果汁产品的添加标准为0.15 g/kg。异抗坏血酸的应用范围广泛,如肉制品、鱼肉制品,冷冻制品等,尤其以在肉制品中的应用为主。抗氧化性优于抗坏血酸,并且价格低廉,其与亚硝酸盐配合使用,既可防止肉氧化变色,又可提高发色效果,还能加强亚硝酸盐抗肉毒杆菌的能力,减少亚硝胺的产生。因此,水溶性抗氧化剂在肉品中的主要作用为发色助剂,减少亚硝酸盐的使用量,防止褪色,保持风味。后者主要用于抑制富脂类食品的抗氧化过程,如肉及肉制品、油脂和油脂食品、糖果制品、水产品等。目前使用最广泛的为BHA、BHT、TBHQ、PG 等,硫代二丙脂二月桂酯的应用也较多,硫醚类化合物也有很好的抗氧化效果,维生素衍生物也得到了很好的应用,特别是抗坏血酸(VC)。但是随着分析检测技术的发展及针对合成抗氧化剂的毒性、安全性的研究,人们逐步倾向于使用天然抗氧化剂。针对一些毒性较大的产品,正在推广使用天然抗氧剂。高效、安全、无毒、纯天然是目前国际食品界的主旋律。开发利用天然抗氧化剂已成为当今食品科技发展的方向。

食物抗氧化剂的作用机理(17):

(1)抗氧化剂借助还原反应,降低食品体系及周围的氧含量。抗氧化剂本身就极易氧化,因此在有氧化食品因素存在的时(如光照、氧气、加热等),抗氧化剂就先于食品与氧化因素作用,避免了食品被氧化。

(2)有些抗氧化剂是一种自由基吸收剂,即自由基清除剂,可以与氧化过程的中间产物结合,从而使氧化反应无法发生。

(3)抗氧化剂可以释放出氢离子,将氧化过程中产生的过氧化物破坏分解,使氧化反应无法继续进行。

(4)有些抗氧化剂可以阻止或减弱氧化酶类的活动,例如超氧化物歧化酶对超氧化物自由基的清除。

(5)金属离子螯合剂,可以通过对金属离子的螯合作用,减少金属离子促进氧化作用的能力。

(6)多功能抗氧化剂,产生多种抗氧化作用。

食品抗氧化剂的应用

食品抗氧化剂通常用于油脂和含油食品(如油炸方便面等油炸食品)的抗氧化。因其作用是阻止或延缓食品氧化变质的时间,而不能改变已经氧化的结果,所以在使用时必须在油脂氧化前添加。在使用酚型抗氧化剂的同时,添加某些酸性物质如柠檬酸和磷酸等,可显著提高抗氧化作用。这些酸性物质称为增效剂。通常认为,它们可与促进氧化的微量金属离子螯合,从而起到抗氧化增效的作用。

抗氧剂应具备如下条件:具有优良的抗氧化效果;本身及分解产物都无毒无害;稳定性好,与食品可以共存;对食品的感官性质(包括色、香、味等)没有影响;使用方便,价格便宜。

抗氧化剂在食品中应用的注意事项(17):充分了解抗氧化剂的性能;正确掌握抗氧化剂的添加时机;抗氧化剂及增效剂的配合使用;抗氧化剂的添加量。

食品抗氧化剂品种与应用

传统食品方面

2,6 一二叔丁基甲酚,用于食用油脂、干鱼制品;叔丁基对羟基茴香醚,用于食用油脂;没食子酸丙酯,用于油炸食品、方便面和罐头;VE, 用于婴儿食品、奶粉;VC 和异VC,用于鱼肉制品、冷冻食品。抗氧剂可联合使用,其效果更佳。在植物油脂精制过程中,可回收大量的精制混合物。该成分抗氧化性较好,使用安全,在食品保鲜领域中已得到大量使用。红辣椒提取物辣椒素含有大量的VE 和香草酰胺的混合物,即是极好的抗氧化剂。至于香辛料提取物,科研人员对32 种香辛料进行分析,发现其中抗氧化性能最好的是迷迭香和鼠尾草。

新型食品抗氧化剂

类黄酮类及多酚类:由茶叶提取的茶多酚、葡萄籽和苹果的花青素、大豆的染料木素和大豆素等都属于黄酮类化合物,其本身的抗氧化活性较强,与VC、V E同时存在时具有协同效应。黄酮也是由许多中草药提取的抗氧化活性成分。竹叶的总黄酮含量及其清除ROS 的能力与银杏叶具有可比性,是一种优良的天然抗氧化剂。从甘草中提取的抗氧化成分甘草皂甙,是一种既可抗氧化,又具有生理活性、能抑菌、消炎、解毒、除臭的功能性食品添加剂。

酚酸化合物 :阿魏酸、鞣花酸和绿原酸等通常以单体存在,也可与糖形成苷,均具有较强的抗氧化活性,并可与VE 起协同作用。此外,活性多糖、维生素及酶、植物蛋白质、多肽和氨基酸等均具有抗氧化能力。植酸的抗氧化特性在于它能与金属离子发生极强的螯合作用,即植酸与许多可促进氧化作用的金属离子螯合而使之失去活性,同时释放出氢,破坏自养化过程中产生的过氧化物,使之不能继续形成醛、酮等产物,而产生良好的抗氧化性,在食品中主要可用于对虾、油脂、果蔬制品、肉制品以及饮料等进行抗氧化。

除上述2 类抗氧化剂以外,业界还有微囊抗氧剂、复合食品抗氧剂等食品抗氧化技术。微囊抗氧剂在高温油炸下仍有较满意的抗氧化效果,可使油脂的使用寿命延长4倍以上。复合抗氧化剂是指将几种乃至十几种食品抗氧化剂按照一定比例复合而成的食品抗氧化剂产品,它可发挥多种抗氧剂的杀菌协同作用以降低用量。单一的食品添加剂用量减少,可减少副作用,使产品的安全性得以提高。

复合食品抗氧剂的优点包括:

● 使各种单一食品添加剂的作用得以互补,从而使复合产品更经济、更有效;

● 使各种食品添加剂的效力得以协同增效,从而减低其用量和成本;

● 因为单一的食品添加剂用量减少,从而减少了副作用,使产品的安全性得以提高;

● 使食品添加剂的风味得以互相掩蔽、优化和加强,改善食品的味感;

● 使食品添加剂的性能得以改善,从而满足食品各方面的加工工艺性能,使之能在更广泛的范围内使用。

开发应用前景

1. 天然添加剂在应用中所遇到的问题为其发展提供了方向。各种天然添加剂的作用机理、抗菌谱和可应用的范围等研究不够明了, 导致一些天然添加剂的应用受限。因此,从更深的层次上进一步研究天然食品添加剂的抑菌机理,将为其广泛应用奠定理论基础。

2. 天然食品添加剂有其优点,但目前天然食品防腐剂的价格高昂,大多数食品生产企业难以承受。提高生物添加剂提取与纯化技术, 提高产品质量,降低生产成本,是大范围推广应用天然食品添加剂的重要条件之一。

3. 天然食品添加剂材料来源广泛。传统的提取、分离、纯化过程能耗高、物耗大、收率低、质量差,故急需引入低温提取、浓缩与膜分离技术或利用基因工程技术, 把具有高效抑菌活性的抗菌基因转入原核或核表达系统中。大规模、高产量的基因工程生物防腐剂是天然食品添加剂未来发展的一个重要方向。

4. 天然添加剂与目前广泛使用的化学添加剂相比, 抗菌谱窄、抗菌效果差,所以人们试图通过分子修饰,借助现代生物新技术, 从分子水平上改造天然生物添加剂的基因结构来提高抗菌性能, 并减少由pH、温度等环境因素带来的适用范围限制。把天然食品添加剂与可食用的膜和涂层相结合,也是天然食品添加剂发展的新方向。

5. 由于各类添加剂抑菌谱的限制,通过几种添加剂的联合使用加大添加剂的抑菌范围,也是生物添加剂的一个发展方向。将不同来源的天然添加剂配合使用,或将天然食品添加剂与某些络合剂、化学添加剂结合使用以增强抑菌谱, 达到协同效应增强的效果。

近年来,我国已经开发应用了不少天然食品防腐剂、抗氧剂,但列入批准的品种不多,尚需在数据分析、筛选上加强,尤其在获取提取的有效组分及其纯化、营养组分的分析确认、有害成分的摒弃等方面还需要更多投入。不少天然食品防腐剂、抗氧剂,已在大力推广应用,并己取得了较好的效果。但目前,业内对传统防腐剂和天然的抗菌生物分子与食物保护体系中的其它成分共存的有效性,理解得仍然很少。我们需要进一步理解微生物死亡、生存、适应或是生长的生理和分子机制是什么、参与此过程的信号传导体系以及诱导产生的应激蛋白都有哪些、它们又是怎样协同作用的,以更加有效地利用各种防腐剂。

目前,只用一种防腐剂不能抑制可能出现的各种腐败微生物,开发复合防腐剂也是一种符合国际潮流的生产应用技术。2 种以上防腐剂的复合使用,可以协同增效,有扩大抑菌范围、提高防腐剂的效果。根据我国的国情,利用食品加工业的废弃料和天然物质加工制作对人体无毒无害的天然复合防腐剂(18),可以充分利用我国丰富的自然资源,具有一定的社会效益和经济效益。大力开发安全、高效、经济的天然食品添加剂不仅是国外发展的主流,也是我国今后发展的主要方向。

目前,食品添加剂的发展趋势为天然、营养和功能化。虽然天然添加剂因抑菌效果、稳定性、价格等原因还不能完全取代化学合成添加剂,但天然防腐剂正以其抗菌性强、安全无毒、热稳定性好、作用范围广等无可比拟的独特优点在食品、医药等领域中飞速发展。虽然在现阶段,植物源天然食品添加剂还不能完全取代化学合成添加剂,但科学技术的进步、生活水平的提高和安全意识的增强,必将促使人们逐步将食品天然添加剂完全取代化学合成添加剂。

【参考文献】

(1)徐怀德 王云阳 《食品杀菌新技术》 科学技术文献出版社P17、P24、P134、P157、P162

(2) 百度文库 《食品安全学》 讲座“引起食品腐败变质的主要因素”《食品安全学》 第11 章2012 年8 月26 日 ppt 图片

(3) 丁立孝等 “微生物防腐剂在食品工业中应用现状及发展前景” 《粮油加工与食品机械》2002年第11 期P29

(4)熊涛等“ 生物保鲜技术的研究进展” 《食品与发酵工业》 2004 年第30 卷第2 期 ( 总第 194 期 ) P111

(5)吴京平“ 新型微生物源天然食品防腐剂及其抑菌性能” 《北京联合大学学报》( 自然科学版)2011 年3 月P56~P57

(6)邹凯华 展海军“ ε- 聚赖氨酸作为食品防腐剂的应用” 食品研究与开发 2008 29(1) P165~P167

(7)桑燕娇“ 防腐剂在食品中的应用研究发展” 《 淮海工学课程作业报告书》

(8)田影等“ 动物性天然食品防腐剂的研究进展” 《中国食品添加剂》 专论综述 2010 年P143

(9)卢亚丽“ 抗菌肽作用机制的研究进展”河南工业大学

(10) 金莉莉等 “ 蛙科两栖动物皮肤抗菌肽的分子多样性及功能” 遗传 2008 30 (10)P1241~P1248

(11)“美国新开发一种抗菌肽类天然食品防腐剂”《 中国家禽》2011 年第33 卷第16 期P73

(12)李文茹等 “鱼精蛋白抑菌机理及在食品防腐中的应用” 微生物学通报 2007 34 (4)P795~P798

(13)吕玲玲等 “林蛙皮胶原蛋白的提取及抗氧化性” 《食品研究与开发》 2013 年5 月

(14)(无)引自网络

(15) 刘学文 食品科学与工程导论北京化学工业出版社,2007.4-1

(16) 百度文库 “ 食品抗氧剂”PPT

(17) 万素英“ 食品抗氧化剂”《食品加工基础》中国轻工业出版社

(18)崔英双 “天然防腐剂在食品工业中的应用与发展” 涪陵榨菜集团公司