合成添加剂引起中毒的事件的频繁发生,使食品消费者对合成添加剂抱有排斥态度。尽管各国政府机构和学术界对现行食品添加剂品种进行了严格、细致的毒理学研究和评价,制定了相应的法规和详细的使用标准,来保证消费者的食用安全,但出于对健康的关注,消费者更崇尚以自然动植物为原料,经加工获得的天然食品添加剂。天然色素、香料、抗氧化剂等成为目前研究开发的重点。即便是合成食品添加剂,也朝着安全无毒方向发展。
二是低热量、低吸收品种具有较大的市场优势。
当今世界由肥胖而引起的生理功能障碍的人越来越多,据WHO统计,20世纪80年代初,全球有3000万糖尿病患者,10年以后,全球糖尿病患者已超过了1亿。因此,高甜度、低热量甜味剂和脂肪代用品越来越受到市场欢迎,阿斯巴甜、阿力甜、三氯蔗糖、安赛蜜、糖醇类物质等甜度大、热量低、无毒安全的甜味剂和蔗糖聚脂肪酸酯、山梨酸聚酯等代脂类产品应运而生,而且市场前景看好。
三是具有特定保健功能的食品添加剂品种发展迅速。
较为典型的有:可被肠道内双歧杆菌利用,促进双歧杆菌增殖的低聚糖产品;热量低,不刺激胰岛素分泌,能缓解糖尿病的糖醇类产品;起着保护细胞、传递代谢物质作用的磷脂类产品;能够捕集体内自由基的抗自由基物质等。
四是用量少,作用效果明显的复配型产品市场潜力巨大。
近年来,复配产品的研发与应用一直是行业的热点。被较为关注的有复配型的甜味剂、增稠剂等。
三、食品添加剂学科的发展
1955年,FAO/WHO联合召开了第一次国际食品添加剂会议。宣告成立“FAO/WHO联合食品添加剂专家委员会(TheJointFAO/WHOExpertCommitteeonFoodAdditives,JECFA)”,并于1956年召开了第一次会议,讨论食品添加剂问题,尤其是确定“ADI”值和“食品添加剂的特性和纯度规格”。1962年FAO/WHO食品法规委员会成立了“食品添加剂法规委员会(CodexCommitteeonFoodAdditive,CCFA)”,1988年更名为“食品添加剂和污染物法规委员会(CodexCommitteeonFoodAdditiveandContaminant,CCFAC)”,主要负责利用JECFA安全评价的结果制定允许使用的食品添加剂名单、使用范围和使用量。在此期间,由各国和各国际组织等对食品添加剂进行的各种研究报告以及JECFA和CCFAC每次会议所积累的大量资料对食品添加剂学科的发展具有非常重要的作用。
1980年,R.J.Taylor编写了FoodAdditives一书,由J.Wiley出版,用于人员培训教学。1984年,在英国正式出版了第一份国际性食品添加剂专业学术期刊FoodAdditivesandContaminants。1990年,A.L.Branen主编的由20多位专家共同编写的FoodAdditives一书由MarcelDekker出版。
我国于1959年出版了由美国营养部食品保护委员会编写、方琳和郑建中合译的第一本食品添加剂方面的书籍《食品加工中化学附加剂的应用》(TheUseofChemicalAdditivesinFoodProcessing)。1960年,中国轻工业出版社出版了戴家焜和陈宝兴编写的《抗菌素在食品工业中的应用》。1974年2月我国在天津市召开“食品添加剂卫生标准科研协作组”第一次会议(此后一段时期曾每年开会一次)研究讨论我国食品添加剂发展事宜。为了配合食品添加剂的发展,轻工业部在1973年即指示天津轻工业学院编写《食品添加剂》一书,并于1978年由中国轻工业出版社出版,1985年修订再版。1987年,江西科学技术出版社出版了曹郁生、洪亦武和黄燕方编写的《食品添加剂手册》,四川大学出版社出版了胡永松和王忠彦编译的《食品添加剂及其应用》,四川科学技术出版社出版了樊开明编著的《食品添加剂》。
1980年,全国有不少轻工业学院、商学院、农学院、粮食学院、化工学院等的食品专业都开设食品添加剂课程。轻工业部早在1988年即发文指定“天津轻工业学院是食品添加剂的教学重点院校”,不少高等院校的科研课题与食品添加剂有关。
江南大学前身无锡轻工业学院于1962年开始招收食品学科的研究生教育,研究领域涉及食品添加剂。现“功能食品配料和添加剂”已成为江南大学食品科学的一个重要研究方向。中国农业大学、华中农业大学、华东理工大学、天津科技大学、哈尔滨工业大学和北京工商大学等高校在硕士研究生培养专业中都设立了食品添加剂方向。华东理工大学的主要研究方向包括了“功能食品和添加剂”,涉及功能性寡糖、肽的研制;变性淀粉的研制;缓释剂和缓释技术、保鲜剂和保鲜技术、天然色素、天然防腐剂、天然香料、调味剂等的研究;北京工商大学食品添加剂与配料研究重点是食品香料、食品香精、食品乳化剂、甜味剂、生物抗氧化剂、生物防腐剂和功能性食品配料。以天然香料生物转化与提取技术、含硫香料制备技术、杂环香料制备技术、蛋白质酶解技术、热反应香精制备技术、食品调香技术、脂肪控制氧化技术为主要特色。
江南大学(食品加工与配料、食品营养与功能因子方向)、中国农业大学(食品添加剂方向)、华东理工大学(功能食品和添加剂方向)、天津科技大学(天然产物与生物活性物质方向)和北京工商大学(食品添加剂方向)等院校招收食品添加剂方向的博士研究生。
1993年6月,在北京成立了“中国食品科学技术学会食品添加剂分会”和“中国食品添加剂生产应用工业协会技术委员会(后更名为中国食品添加剂和配料协会)”。随后将原由协会主办的内部刊物《全国食品添加剂通讯》改为由“中国食品添加剂和配料协会”和“中国食品科学技术学会食品添加剂分会”共同举办的学术性刊物《中国食品添加剂》。至此,我国既有了食品添加剂的专业性学术团体,也有了自己的专业性学术期刊。
食品添加剂学的研究方法
一、食品添加剂学是食品科学的重要组成部分
首先,食品科学是研究食品体系的化学、结构、营养、毒理以及食品体系在处理、转化、制作和保藏中发生的变化的一门学科,而食品添加剂作为食品的组成部分,其化学和物理化学性质、与食品组分的相互作用及对食品品质的影响、在食品加工和贮藏中的变化等也是食品科学研究的重要内容。其次,在食品加工过程中,食品添加剂起到了至关重要的作用,但食品添加剂对食品加工过程的影响,特别是对加工参数的影响是食品加工学必须考虑和研究的内容。
因此,食品添加剂学是食品科学和食品加工学的重要组成部分,从某种意义上说,食品添加剂学的研究、生产和应用水平反映了食品科学和食品加工的技术水平。
二、食品添加剂在食品加工中的作用
食品添加剂作为食品工业的重要组成部分,可以说是食品工业的“灵魂”。越是食品工业发达的国家和地区,食品添加剂工业也越发达。在我国,人们已经充分认识到:食品添加剂是现代食品工业技术创新的重要推动力,“没有食品添加剂,就没有现代食品工业。”
具体地,食品添加剂在食品中的作用可以归纳为以下几点:
(1)延长食品的贮藏期限;
(2)提高食品的营养价值;
(3)改善食品的组织结构;
(4)增强食品的可接受性;
(5)方便食品的加工操作。
以上各种功能并不是由单一种类的食品添加剂所表现出来的,应该说食品添加剂在食品产品中的各种作用及功能是由不同种类的食品添加剂共同或协同作用的结果。如,延长食品的贮藏期限,需要包括防腐剂、抗氧化剂等的共同作用,调节食品的质构特性则需要亲水胶体、乳化剂、持水剂等的单独和/或协同作用。
三、食品添加剂学科的研究方法
食品包含多种成分,包括水、碳水化合物、脂类、蛋白质、维生素、矿物质、色素、风味物质及其他成分,这些成分相互构成了由多相体系(如真溶液、悬浮液、乳浊液、胶体溶液、凝胶体、泡沫体系等)组成的复杂系统。这些成分和体系在加工和贮藏过程中会发生许多反应和变化,而这些反应和变化之间可能存在着密切的关联或制约关系。这样,会给食品添加剂学的研究带来诸多不便。因此,食品添加剂学的研究是以模拟体系或简单体系进行。根据模拟体系的研究结果,在食品真实体系中考虑食品的成分对食品添加剂作用的影响,确定食品添加剂的应用效果。
(一)化学的研究方法
食品在加工和贮藏过程的各种反应和变化是由各个组分独立或共同发生的,而这些反应和变化大多数属于化学反应,如脂类的自动氧化、褐变反应、色素变化等。
化学的研究方法就是通过对食品或品质变化的化学分析,揭示其反应或变化机理,明确抑制或延缓这些反应发生的途径,从而为利用食品添加剂阻断反应的进行或降低反应速率提供理论依据。
(二)质构学的研究方法
食品中含有多种大分子组分,如蛋白质、多糖、脂类等,这些成分赋予了食品产品特有的质构特征(流变性、黏弹性、咀嚼性、胶凝性等),也构成了食品产品的重要质量指标。食品添加剂中的亲水胶体和乳化剂均能影响或改变食品的质构特性,从而影响食品产品的质量。利用质构学的方法研究食品添加剂的流变、黏弹、胶凝特性以及添加到食品中后的变化,可以更好地选择和利用不同特性的食品添加剂,达到改善食品品质的目的。
(三)化学动力学的研究方法
食品加工和贮藏过程中的反应和变化受许多因素的影响,包括食品本身的组成、pH值、水分活度等以及环境的温度和经历的时间。
1.食品化学反应或变化的温度依赖性
在中等温度范围内,食品的各种反应或变化一般遵循Arrhenius方程:
K=Ae—ΔE/RT
式中,K——反应速率常数;
A——反应物分子间的碰撞频率;
ΔE——反应的活化能;
R——摩尔气体常数;
T——热力学温度。
因此,温度对食品的加工和贮藏过程的反应和变化影响非常显著。但是,当温度过高或过低时,食品的反应或变化会偏离Arrehnius方程。这是因为在高温或低温环境下,有可能出现食品物理体系的变化(如浓缩、冷冻等)、反应途径的改变(如油脂的高温裂解等)、酶活性的减小或失活(影响反应速度常数)。
2.时间对食品化学反应或变化的影响
通常,食品在加工和贮藏中的各种反应大多数遵循零级或一级动力学模型:
零级动力学模型dAdt=K
一级动力学模型dAdt=KA
式中,A——反应或变化的食品成分或品质指标;t——反应时间;
K——反应速率常数。
时间对食品贮藏过程中的反应或变化的影响至关重要。
了解和掌握了食品成分或品质变化的动力学模型,就能够准确地预测食品的品质变化趋势,从而为食品添加剂的应用提供帮助,使食品产品在一定的时间内保持应有的质量属性。
食品添加剂的安全性与评价
近几年,在我国陆续出现了“苏丹红”、“瘦肉精”、“三聚氰胺”等食品安全事件,人们对食品添加剂的安全性提出了质疑,认为食品添加剂是造成食品安全问题的“罪魁祸首”,甚至认定食品添加剂是“有毒物质”。这就需要我们正确认识食品添加剂的安全性。
所谓毒性,即某种物质对人体的损害能力。毒性与物质的化学结构密切关联,但也与其浓度或剂量、作用时间及频率、人的机体状态等有关。毒性大表示用较小的剂量即可造成损害;毒性小则必须有较大的剂量才能造成损害。因此,某种物质的对人体的毒害强度,不仅取决于其毒性强弱,还取决于其剂量大小,或者更重要的是取决于其剂量—效应关系。
食品添加剂是食品工业的灵魂,在食品加工中具有不可替代的作用。但食品添加剂不是食品中的固有组分,且大都具有一定的毒性,使用不当则可能造成对人体的危害。因此,必须按照相关的规定使用食品添加剂。而上述提到的“苏丹红”、“瘦肉精”、“三聚氰胺”等不是食品添加剂,而是属于非食用化学品,不应与食品添加剂混为一谈。
一、食品添加剂的安全性
FAO/WHO食品法规委员会的下设组织——食品添加剂与污染物法规委员会对各种食品添加剂制定了毒理学指标,为各国制定食品添加剂的最大使用量提供依据。
这些毒理学指标包括以下几种:
1.半数致死量LD50(50%LethalDose)
半数致死量指受试动物经口一次或24h内多次喂饲某物质后,受试动物半数死亡的剂量,单位为mg/kg。LD50是衡量化学物质急性毒性的基本数据,我国将各种物质对大鼠经口半数致死量的大小分为极毒、剧毒、中等毒、低毒、实际无毒和无毒6大类。
级别大鼠口服LD50/(mg/kg)
相当于人的致死剂量
Mg/kgg/人
极毒<1稍尝005
剧毒1~50500~400005
中等毒51~5004000~300005