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精细化工工艺学FineChemicalsTechnology化学与环境学院应用化学系主讲人：李宇彬2008liyubin@163.com1第五章食品添加剂2食品添加剂是现代食品工业发展的产物，是食品工业中一个重要的组成部分，没有食品添加剂就没有现代化的食品工业！正确认识食品添加剂！3•5.1概述•5.2主要品种及生产方法介绍•5.3其他品种简介•5.4我国食品添加剂生产现状与食品安全及发展动向目录45.1概述51、62、食品添加剂的基本功能：改善食品的加工性能：助滤、澄清、吸附、润滑、脱模等。延长食品的保存期：防腐剂、抗氧剂等。改善食品的风味品质：调整食品的色、香、味、质地等。增强食品营养成分：营养强化剂，如：矿物质、维生素等。73、我国食品添加剂的安全性评价体系食品添加剂作为食品中的一种外源性添加剂，在允许作为食品添加剂使用以前，必须进行严格的毒理学实验，了解它们对人体存在的或潜在的不良作用与可能的有益作用，评定其安全性，确定这些物质的安全限量。89半数致死量（medianlethaldose，LD50）:表示在规定时间内，通过指定感染途径，使一定体重或年龄的某种动物半数死亡所需最小细菌数或毒素量。101112134、在下列情况下可使用食品添加剂：14食品添加剂使用时应符合以下要求：15165、1723其他186、197、食品添加剂的特点•品种繁多、销售量大•变化迅速、日新月异2021•5.1概述•5.2主要品种及生产方法介绍•5.3其他品种简介•5.4我国食品添加剂生产现状与食品安全及发展动向目录225.2.1防腐剂23242526CH3CH=CHCH=CHCOOH山梨酸：又叫清凉茶酸、花楸酸。相对分子质量为112.13，为不饱和脂肪酸。无色针状结晶或白色晶体粉末。无臭或微带刺激性臭味。熔点132-135℃，沸点228℃（分解）。饱和水溶液的PH为3.6。耐热性好，140℃下加热3h无变化。长期暴露在空气中易氧化而失效。难溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙二醇、植物油等。5.2.1.1山梨酸及其盐和山梨酸的衍生物2，4－己二烯酸20℃水中溶解度为0.16％，100℃水中溶解度为3.8％。27山梨酸钾：1、白色至浅黄色鳞片状结晶或结晶性粉末，无臭或微有臭味。2、相对密度1.363，熔点270℃（分解）。3、长期暴露在空气中易吸潮。4、易氧化分解。5、易溶于水，溶于丙二醇、乙醇。6、1%水溶液的PH为7-8。28山梨酸及山梨酸钾的防腐性能及应用：☞我国规定其使用量在0.5-2g/kg。☞是优良的食品、药品和化妆品的防腐剂，是目前使用最多的防腐剂之一，其应用量快速增长，有可能逐步取代苯甲酸钠而成为最主要的酸性防腐剂。☞属于酸性防腐剂，山梨酸钾要转化成山梨酸以后才有防腐效果。在酸性介质中对微生物具有良好的抑制作用，酸性越低，防腐效果越好，随PH增大，防腐效果减弱，PH为8时丧失防腐作用，适宜于PH5-6以下的食品防腐，其适用的PH范围比苯甲酸宽。☞具有良好的防霉性能，对霉菌和酵母菌的生长发育起抑制作用，而对嫌气性芽孢菌几乎无效，对嗜酸乳杆菌等效果较差。☞山梨酸难溶于水，使用时可先用乙醇溶解。29山梨酸及其盐的生产方法：三氟化硼、氯化锌、氯化铝、硼酸、水杨酸的混合物（2）丁烯醛(巴豆醛)－乙烯酮法（1）丁烯醛和丙二酸法305.2.1.2对羟基苯甲酸酯3132⊙尼泊金酯类对霉菌、酵母菌、细菌有着广泛的抗菌作用，尤其是对霉菌、酵母菌的作用较强。其抑菌作用随着醇碳原子数的增加而增加。碳链越长，毒性越小。⊙尼泊金酯类很少单独使用，通常是几种不同碳数的产品（2-3种）混合使用，通过增效作用提高其防腐能力，扩大其抗菌谱，也可与苯甲酸、山梨酸合用。⊙其抗菌作用较苯甲酸与山梨酸要强。适宜的PH范围在4-8之间，可用于弱酸性或弱碱性食品，如：脂肪制品、乳制品、鱼制品、肉制品、饮料、糖果、酱油等。⊙属于油溶性成分，在水中的溶解性差，通常将其配制成氢氧化钠溶液、乙醇溶液或醋酸溶液使用。⊙尼泊金酯与苯甲酸、山梨酸相比，能在非酸性条件下使用，其毒性低，无刺激性，防腐效果好，是目前国际公认的高效广谱防腐剂之一。特点：335.2.1.3丙酸及其盐34生产方法•1、羰基合成法；•2、丁烷氧化法制醋酸副产丙酸。355.2.1.4其他防腐剂•1、笨甲酸及其钠盐；•2、脱氢醋酸；•3、脱氢醋酸钠；•4、双乙酸钠；•5、细菌素；•6、纳他霉素。363738395.2.1.5防腐剂应用及发展动向1、防腐性能比较：40•（1）pH值。pH值低，防腐作用较强；•（2）溶解与分散；•（3）食品的染菌情况；•（4）热处理。5.2.1.5防腐剂应用及发展动向2、影响防腐剂防腐效果的因素3、发展动向•（1）进一步大力开发安全、高效、经济的新型防腐剂是国外防腐剂发展的新动向；•（2）天然食品防腐剂的研究近年来在国内外最为活跃•（3）防腐剂的复配也是国外防腐剂开发的动向。41随堂练习•1、简述食品添加剂的定义。•2、食品添加剂具有哪些基本功能？•3、简述防腐剂的定义。425.2.2乳化剂4344按照溶解性：水溶性乳化剂和油溶性乳化剂。45464748磷脂酸CH2OCR1R2POHOCHOCOCH2OOOHCH2OCR1R2POCHOCOCH2OOOHOCH2CH2N+(CH3)3OH-磷脂酰胆碱：卵磷脂CH2OCR1R2POCHOCOCH2OOOHOOHOHOHHOHO肌醇磷脂CH2OCR1R2POCHOCOCH2OOOHOCH2CH2NH2脑磷脂(磷脂酰乙醇胺，PE)1、大豆磷脂又称磷脂，是含磷的脂类化合物，是一种混合物，包括：卵磷脂、脑磷脂、肌醇磷脂、磷脂酸、神经鞘磷脂等。5.2.2.1大豆磷脂及其衍生物492、5051523、聚甘油脂肪酸酯（聚甘油酯，PGFE）53545.2.2.2甘油酯及其衍生物55生产方法•直接酯化法；•甘油醇解法。565.2.2.3蔗糖脂肪酸酯（蔗糖酯）蔗糖单酯57生产方法•Snell法（DMF法）；•NebraskaSnell法（微乳胶法）；•无溶剂法（直接法）；•微生物法（酶法）。585.2.2.4山梨醇酐脂肪酸酯及其衍生物（司盘Span）59生产方法•一步合成法；•先酯化后醚化法；•先醚化后酯化法。60其他食品乳化剂615.2.2.5发展动向•食品乳化剂向系列化、多功能、高效率、便于使用等方向发展。•乳化剂的科学复配可以满足多方面的需要。•从便于使用的角度，食品乳化剂正在从块状产品向粉状或浆状产品过渡。•多功能的乳化剂正在不断发展。625.2.3酸性调节剂（酸味剂）636465酸与酸味的特征：无机酸、有机酸的酸味阈值不同：无机酸为pH3.4-3.5，有机酸为pH3.7-4.9，通常对有机酸更敏感。酸味的持久性与H+的解离有关：解离速度慢的酸味维持时间长，解离速度快的酸味剂的味觉会很快消失。酸味与氢离子浓度有关：一般来讲，在相同条件下，氢离子浓度大，酸味越强。在相同pH下，不同酸味剂的酸味强度不同：乙酸＞甲酸＞乳酸＞草酸＞盐酸。当溶液中氢离子浓度太低，pH5.0时，不容易感觉到酸味；pH3.0时，其酸味感让人难以忍受。酸味与其他味之间的相互作用：酸味剂与甜味剂之间有拮抗作用，两者之间相互抵消，需控制糖酸比。酸味与苦味、咸味无拮抗作用。与涩味物质混合，会增强酸味。665.2.3.1磷酸67生产方法•热法磷酸：粗磷酸——降硫——除砷——脱色去浊——食用磷酸68•工业磷酸经降硫、除砷、精制后得到食用磷酸。•是唯一作为食品酸味剂的无机酸。•具有强烈的收敛味和涩味。•使用范围：GB-2760规定，在干酪、蚕豆类蔬菜罐头、复合调味料、果冻和除包装饮用水之外的饮料中按生产需要适量使用。•其酸感不如柠檬酸等有机酸好，主要作为特征酸用于可乐型饮料的生产。•磷酸用量过多时会影响人体对钙的吸收。磷酸的特点与应用：695.2.3.2柠檬酸70柠檬酸是世界上用量最大的酸味剂，占酸味剂总量的2/3，我国食用酸味剂也以柠檬酸为主。应用范围广，用于清凉饮料、糖果、罐头、酒类、果汁粉的调味，也可作为番茄等蔬菜罐头的pH调节剂，在医药、化妆品中应用也很广泛。柠檬酸的工业生产：微生物发酵－钙盐沉淀法柠檬酸钙薯类、玉米等原料黑曲霉有氧发酵柠檬酸CaCO3沉淀分离H2SO4酸化脱色柠檬酸产品（白色晶体）黑曲霉代谢将淀粉转化成柠檬酸的总反应式：nC6H8O7.H2O(C6H10O5)n+nO2715.2.3.3苹果酸72丁烯二酸水合法•以顺丁烯二酸酐为原料合成苹果酸：真空浓缩、冷却结晶、分离、精制产品水合735.2.3.4酒石酸：74生产方法•前体发酵法；•直接发酵法；•提取法；•顺丁烯二酸酐合成法。755.2.3.5乳酸76生产方法•发酵法；•乙醛、氢氰酸合成法制乳酸；•丙醇腈法制乳酸。77随堂练习•1、乳化剂在食品中具有哪些作用？•2、请写出柠檬酸的化学名称与结构式。•3、请写出前体发酵法生产酒石酸的技术路线。785.2.4鲜味剂（增味剂）7980主要鲜味剂：鲜味剂的工业生产一般都采用微生物法制得。鲜味剂的概念：赋予食品鲜味的食品添加剂，又称为增味剂或风味增强剂。L－谷氨酸二钠5’－肌苷酸二钠5’－鸟苷酸二钠5’－呈味核苷酸二钠琥珀酸二钠L－丙氨酸有机酸核苷酸氨基酸5’－鸟苷酸二钠、5’－肌苷酸二钠、5’－尿苷酸二钠、5’－胞苷酸二钠的混合物，主要是前两者。鲜味是一种综合味感，当鲜味剂的用量达到阈值时，会使食品的鲜味增加，用量少于阈值时，仅能增强风味，提高食品总的味觉强度，优化整体味感，增强食品风味的持续性、口感性、温和性、浓厚感等特征。815.2.4.1氨基酸类鲜味剂HOOCCHNH2CH2COONaH2OCH2理化性质：味感特征：安全性：属无毒，其LD50为16200mg/kg（bw），ADI无限制，按需加入。无色至白色结晶或晶体粉末，无臭，微有甜味或咸味，有特有的鲜味，易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚和丙酮等有机溶剂。相对密度1.65，无吸湿性。100℃下加热3h，分解率为0.3％，120℃失去结晶水，在155～160℃或长时间受热，会失水生成焦谷氨酸钠，鲜味下降。具有强烈的肉类鲜味，并具有缓和咸味、苦味的作用，能够提升食品的自然风味。其鲜味阈值为0.014%。其鲜味与PH有关，PH在3.2以下时最弱，PH在6-7时最强。82835.2.4.2核苷酸类鲜味剂5`－肌苷酸钠（IMP）5`－鸟苷酸钠（GMP）又叫肌酸磷酸二钠、肌苷-5’-磷酸二钠，或次黄嘌呤核苷5’-磷酸钠，简称IMP。六十年代兴起，用淀粉糖化液经肌苷菌发酵后制得，呈鱼鲜味，对酸、碱、盐、热均稳定，与味精有协同增效作用，阈值为0.012％，在0.1％的谷氨酸钠水溶液中的味阈值是0.0001％，常添加在酱油、味精之中。又叫鸟苷酸二钠、鸟苷-5`-磷酸钠，通常含有7个分子的结晶水，对酸、碱、盐、热稳定，有较强的吸潮性，具有类似香菇的味道，与味精具有协同增效作用。其味阈值为0.0035%，在0.1％的味精溶液中其味阈值味0.00003％。一般较少单独使用，多与味精复配使用。845.2.4.3鲜味剂小结•（1）鲜味剂的呈味机理主要与鲜味剂的结构有关。•（2）鲜味剂的特点及协同增效效应不同鲜味剂之间存在显著的协同增效效应。•（3）影响鲜味剂鲜味效果的因素高温；pH值；食盐；其他物质对鲜味剂的影响。85•天然型复合鲜味剂将会得到进一步发展；•复配型鲜味剂具有很大的市场和发展前景；•营养强化和保健型鲜味剂是今后开发的重点；•生物技术在鲜味剂的生产中将会得到越来越广泛的应用。5.2.4.4鲜味剂发展动向865.2.5甜味剂非糖质类1、甜味剂的分类87非营养性甜味剂营养性甜味剂适合糖尿病患者、肥胖者适合糖尿病患者，防龋齿88按甜味剂的营养特性（热值），可分为：营养型甜味剂非营养型甜味剂与蔗糖等甜度时，甜味剂热值相当于蔗糖热值的2％以上的甜味剂，主要包括各种糖类（如蔗糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖、高果糖浆等）和糖醇类（山梨糖醇、果糖醇等）。与蔗糖甜度相等时甜味剂热值低于蔗糖热值的2％的甜味剂，人工合成的甜味剂、非糖类甜味剂一般都是非营养