食物的色、香、味與食品添加劑

2004年第7期化學(xué)教育m知識介編食物的色、香、味與食品添加劑張德娟(山東濟寧第一中學(xué)272000摘要食品添加劑可以改善食品的品質(zhì),延長(cháng)食品的保存期,增加食品的營(yíng)養成分。 本文介紹了生活中常見(jiàn)的食品添加劑:食品色素、食用香料、甜味劑、鮮味劑、防腐劑和抗氧化劑的性能、使用范圍和化學(xué)結構。以便于在化學(xué)教學(xué)中開(kāi)闊學(xué)生的知識視野,提高學(xué)生的學(xué)習興趣,全面培養學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。關(guān)鍵詞食品添加劑 營(yíng)養天然成分 合成物質(zhì)食品添加劑是用于改善食品品質(zhì)(如色、香、味)、延長(cháng)食品保存期、增加食品營(yíng)養成分的- -類(lèi)化學(xué)合成或天然物質(zhì)。使用食品添加劑可以使食物增加色澤、香味,使食品的感官性質(zhì)良好;可以防止食品腐敗、變質(zhì),控制食物中微生物的繁殖;可以滿(mǎn)足食品加工工藝的需要,加人增稠劑、漂白劑、色素和抗氧化劑,防止食品在保存過(guò)程中變色變味等等"。目前使用的食品添加劑-部分是化學(xué)合成方法得到的物質(zhì),另-部分是以動(dòng) 、植物或微生物代謝產(chǎn)品等為原料分離提取出的天然物質(zhì),也有一部分是從天然物質(zhì)中提取出來(lái)經(jīng)過(guò)人工加工或半合成的物質(zhì)。根據《中國人民共和國食品衛生法》(試行)第三章,我國允許使用并訂有國家標準的食品添加劑共有:防腐蝕抗氧化劑發(fā)色劑漂白劑酸味劑、凝固劑、疏松劑、增稠劑、消泡劑、甜味劑著(zhù)色劑、乳化劑、品質(zhì)改良劑、增味劑、保鮮劑、酶制劑、抗結劑、香料等19種。在全日制普通高級中學(xué)教科書(shū)(試驗修訂本●必修加選修) . 化學(xué).第二冊中,表7-3列出的常見(jiàn)食品添加劑，根據它們的品種和性能做以下簡(jiǎn)單介紹:1食品色素食品色素可以調節食品的色澤,改善食品的外觀(guān)，提高食品的感官質(zhì)量。食品色素可分為食用天然色素和食用合成色素2大類(lèi)。1.1食用天然色素常用的天然色素有胡蘿卜素、葉綠素、番茄紅素姜黃素等。1.1.1胡蘿卜素廣泛存在于動(dòng)植物中,以胡蘿卜、辣椒、南瓜等蔬菜中最多，水果谷類(lèi)、蛋黃中也存在。胡蘿卜素有3種異構體:a、β、y,其中以β-胡蘿卜素含量最多,它們具有由黃到紅的顏色，屬于多烯色素中的一類(lèi),多烯色素中還包括番茄紅素、玉米黃質(zhì)素、葉黃素等。由于動(dòng)物體內的胡蘿卜素可以轉化為維生素A,并且是在天然植物中存在,所以是良好的食品色素。β-胡蘿卜素結構簡(jiǎn)式番茄紅素結構簡(jiǎn)式1.1.2 葉綠素廣泛存在于綠色植物中,可以由植物(如嫩菠菜)、干燥的蠶砂等用酒精或丙酮提取出葉綠素,再經(jīng)過(guò)一系列的過(guò)濾、皂化除雜、凈化等工藝即可得到天然食用的葉綠素。-般用于豌豆、青豆等綠色植物的罐頭產(chǎn)品著(zhù)色，也可用于薄荷酒、蛇膽酒等產(chǎn)品的中國煤化工葉綠素a鹽(C.3H2MgN.O,)和葉綠素b鹽( C,5HpMgN4O。)兩組成分[1。TYHCNMHG.4.化學(xué)教育2004年第7期CH -CHCH,.CH -CH,CH、Ho、CooCHdh,葉綠素(R = CH, ,葉綠素a;R= CHO,葉綠素b) (葉綠素的結構見(jiàn)高 -化學(xué)課本第3頁(yè))1.1.3 姜黃素姜黃是一種中草藥材,不同于生姜,是姜科植物姜黃的干燥根莖。姜黃素由姜黃粉用丙二醇或乙醇抽提,經(jīng)濃縮、干燥制成。姜黃粉有較辛辣的氣味, -般限用于咖喱粉及黃色咸蘿卜等增香和著(zhù)色。姜黃素可用于桔子汁、罐頭、香腸外衣等著(zhù)色,姜黃索是- -種植物界稀有的二酮色素。CHq0CH,HO- 4o> -CH=CH-CO-CH2CO-CH=CH--OH姜黃素的結構簡(jiǎn)式1.2食用合成色素莧菜紅胭脂紅、靛藍、檸檬黃等為人工合成色素。由于合成色素- -般以煤焦油為原料制成,常稱(chēng)為焦色素或苯胺色素。這類(lèi)合成色素通常使用在果味粉、果子露、汽水、配制酒、糖果、糕點(diǎn)上彩裝、紅綠絲、濃縮果汁等食品上。這類(lèi)色素多數對人體有害,使用時(shí)必須嚴格控制在最大使用量的范圍內使用。最大使用量:莧菜紅和胭脂紅是0.05 g/kg,檸檬黃和靛藍是0.1 g/kgoHO.NaOzS-- N=N .SO3NaSOzNa 莧菜紅HONaO3S--N=N-NaOzS_. SOzNa 胭脂紅2食用香料在食品中加入食用香料可以增加食品的香味,增加人的食欲。食用香料大多數來(lái)源于天然植物的不同組織部分,諸如根、莖、葉、花、果、皮等,常見(jiàn)的如:丁香桂皮、花椒、茴香等。它們都有著(zhù)較為復雜的結構組成。另外還有一些單體香料,可以通過(guò)有機合成的方法制得。如玫瑰油[CH,(CH2),CHO]、麝香酮[ CH,CH -CH2C=0]LCH)I 、肉桂醛(CgH, CH = CHCHO中國煤化]!如用乙酸異戊酯YHCNMHG2004年第7期化學(xué)教育( CH,COOCHCH2CH.CH3 ).2一甲基丁酸乙酯和-些揮發(fā)性酸按-定比例調配起來(lái)可以得到具有蘋(píng)果氣CH，味的香料;而用甲酸異戊酯、反-2,順-4-癸二烯酸乙酯和一些揮發(fā)性的酸可以調配出梨的氣味;具有紫羅蘭香氣的紫羅蘭酮就是由β一胡蘿卜素經(jīng)氧化斷裂后得到的。有研究人員對燒牛肉散發(fā)出來(lái)的香味進(jìn)行分析,其成分超過(guò)360種。其中有44種烷烴、烯烴、30種醇類(lèi)、41種醛類(lèi)、32種酮類(lèi)、22種酸類(lèi)、23種含硫化合物、23種呋喃、34種吡嗪類(lèi)、10種噻吩類(lèi)化合物。將上述-些化合物按比例進(jìn)行調配，就可以得到具有牛肉香味的人造牛肉。如果在炸土豆片、炸薯條等膨化食品中添加少許a一噻吩二硫物,就可獲得燒牛肉的香味并帶有洋蔥的香味[3]。四-s-s- sN CsHuIN CH2SH牛肉味的主要化學(xué)成分烤羊肉香烤豬肉香a一噻吩二硫物的結構-CH,HsCCH( N cocH,HCH3烤面包香烤堅果香巧克力香烤花生香3甜味劑為了增加食品的甜度,可以在食品中加人天然的或人工合成的甜味物質(zhì)也即甜味劑。最常用的甜味劑是庶糖,能賦予食物良好的甜味,是以甘蔗、甜菜等天然植物為原料加工而成的。但蔗糖攝入過(guò)多時(shí)對人體健康有不良影響，易導致肥胖癥和齲齒。而其他一些甜味劑并不都屬于糖類(lèi)。常使用的甜味劑有糖精、甘草、甜菊糖、甜蜜素、木糖醇、麥芽糖醇、甜味素等。3.1 糖精糖精并不是從植物里提煉出的,更不是糖類(lèi)的精華,而是從煤焦油中提取出來(lái)的。它的制造過(guò)程是:從煤焦油中提煉出甲苯,再用甲苯為原料,經(jīng)過(guò)硫酸磺化,五氯化磷和氨處理后,再用KMnO,氧化,最后經(jīng)結晶脫水得到?；瘜W(xué)名稱(chēng)是鄰- -磺酰苯甲 酰亞胺。市場(chǎng)銷(xiāo)售的糖精實(shí)際上是糖精鈉即磺酰苯甲亞胺鈉。r CO, NHNNaSO2糖精的結構簡(jiǎn)式糖精鈉的結構簡(jiǎn)式糖精是最傳統和廉價(jià)的甜味劑,己有百年的應用歷史,是一種白色的結晶體,比蔗糖要甜500倍。在人體內不參加新陳代謝,24小時(shí)即可排出體外,因此沒(méi)有營(yíng)養價(jià)值,由于它不產(chǎn)生熱量,用糖精做成的甜味食物適宜于高血壓、心臟病及過(guò)于肥胖的人食用。使用糖精必須防止過(guò)量,使用量一般為0. 156 g/kg,超過(guò)這個(gè)標準不但不甜,還會(huì )帶有苦味,同時(shí)給人體帶來(lái)不良影響[4]。.3.2甜味素甜味素是天冬氨酰苯丙氨酸甲酯的俗稱(chēng),又稱(chēng)為天冬甜母,是- -種白色的結晶粉末,具有清爽的甜味,它的熱量低于蔗糖,但甜度為蔗糖的180倍,適合糖尿病、肥胖癥和心血管病人食用。⑦-- CH-CH-C-0-CH3中國煤化工NH-C-CH-CH20 NH2MYHCNMHG天冬甜母的結構簡(jiǎn)式.6.化學(xué)教育2004年第7期天冬甜母是由天冬氨酸和苯丙氨酸甲酯縮合形成的一種二肽類(lèi)物質(zhì),由于是以氨基酸為原料人工合成的,無(wú)毒、安全性強、甜味純正,目前已在100多個(gè)國家批準使用,是世界上年消費增長(cháng)數最快的- -種 甜味劑。3.3甜蜜素甜蜜素是目前我國食品行業(yè)中應用最多的一-種甜味劑,化學(xué)名稱(chēng)是環(huán)已基磺酸納。其甜味較純正,能保持食品的風(fēng)味,延長(cháng)食品的保質(zhì)期,是無(wú)營(yíng)養型甜味劑,不會(huì )引起心臟病、肥胖和齲齒,尤其適合糖尿病患者作為糖類(lèi)代用品,甜度約為蔗糖的30倍。-NHSO3Na甜蜜素的結構簡(jiǎn)式3.4甜菊糖甜菊糖又稱(chēng)為甜菊糖甙,是從菊科植物甜葉菊的葉、莖中提出的一種甜味劑。是一種無(wú)色、無(wú)臭的結晶性粉末,有清涼的甜味,甜度約為庶糖的200倍~300倍,濃度高時(shí)帶有輕微的類(lèi)似薄荷醇的苦味及--定程度的澀味。甜菊糖是-一種天然甜味劑,適合糖尿病、肥胖病患者使用,同時(shí)具有防齲齒、降血壓促進(jìn)代謝、治療胃酸等多種功能,由于甜菊糖具有甜度高、食用不產(chǎn)生熱量的特點(diǎn),在國際市場(chǎng)有著(zhù)極大的消費量,我國也成為世界上最大的甜菊糖出口國。OH'HO、OH >OHC=0HOOH OH甜菊糖甙的結構簡(jiǎn)式4鮮味劑肉、魚(yú)、蝦等食物都具有特殊的鮮美滋味,它們都來(lái)自某些氨基酸、琥珀酸、核苷酸等,而在食品中加入的鮮味劑主要就是含有上述物質(zhì)的一-些氨基酸鹽。4.1 昧精味精是應用最廣的鮮味劑,主要成分是L-谷氨酸鈉,其一水合物為白色或無(wú)色晶體、無(wú)氣昧、易溶于水,食用谷氨酸鈉后能被人體吸收。由于谷氨酸不是人體必須的氨基酸,因此營(yíng)養價(jià)值不很高,烹調中昧精使用量要適當,- -般濃度不超過(guò)千分之五,用量太多時(shí)反而鮮度下降。H0OC- CH- CH2 - CH2 - COONaNH2谷氨酸鈉的結構簡(jiǎn)式4.2琥珀酸二鈉蟹蝦、螺等某些水產(chǎn)品中的鮮昧來(lái)自其中所含有的琥珀酸二鈉(即丁二酸二鈉) ,目前合成的琥珀酸二鈉主要用于火腿、香腸、水產(chǎn)品、膨化食品(蝦條、薯片)、中國煤化工通常含有6個(gè)結晶水,是無(wú)色和白色結晶體,在120C時(shí)可失去結晶水，在空eiYHCNMHGk劑。.2004年第7期化學(xué)教育●7.NaO0CCH2CH2COONa●6H20琥珀酸二鈉結構簡(jiǎn)式4.3核苷酸在鮮魚(yú)、肉、香菇中還含有-類(lèi)核苷酸類(lèi)的物質(zhì),也是使食物具有鮮美滋味的重要成分。如蘑菇的鮮味來(lái)自鳥(niǎo)苷酸二鈉(分子式為C,H2N,Na2OgP) ,肉、魚(yú)類(lèi)的鮮昧來(lái)自肌苷酸二鈉(分子式為CiHIN,Na2OgP)。核苷酸是鮮味的強力增味劑。若用2 %的食鹽、0.2 %的味精0.01 %的核苷酸和1 %的谷甘絲三肽等幾種調昧品混合,可將鮮度提高到味精的100倍以上,制成極為鮮美的肉味湯。這種人工合成的鮮味劑經(jīng)常在烹調和方便面等食品中使用。0HQH NN[H2N/°廣. OPO3H2OPOzH2HHO OHHO 'OH1.5'一次黃嗦呤核苷酸(魚(yú)、肉的鮮味)2.5'-. 鳥(niǎo)嘌呤核苷酸(香菇鮮味)5防腐劑為了延長(cháng)食物的保存期限、防止食品腐敗,往往在食品中添加-些防腐劑,這些物質(zhì)對食物有顯著(zhù)的殺菌和阻止細菌繁殖的作用,但是有些對人體也會(huì )有一定的毒性。因此使用時(shí)必須嚴格遵守國家規定的品種、劑量的范圍。目前我國允許使用的防腐劑有:苯甲酸及其鈉鹽、山梨酸及其鹽、丙酸鈣、丙酸鈉、焦亞硫酸鉀、焦亞硫酸鈉、對羥基苯甲酸乙酯、對羥基苯甲酸丙酯、二氧化硫、脫氫酯酸等。5.1 苯甲酸鈉苯甲酸又名安息香酸,是白色針狀或鱗片狀晶體。苯甲酸是最常用的食品防腐劑之- -,廣泛用于醬油、醋、果汁、果醬、果子露罐頭、蜜錢(qián)類(lèi)、軟糖、山楂糕低鹽醬菜等食品中。由于苯甲酸微溶于水,通常使用的主要是苯甲酸鈉。使用苯甲酸及鈉鹽作為防腐劑的食品食用后一般不會(huì )使人體產(chǎn)生不良反應,主要是在酸性條件下與人體內的氨基乙酸在9 h~15 h內反應生成馬尿酸而從尿液中排出:CgH,COOH + H2NCH2COOH - +C6H,CONHCH2C00H + H205.2山梨酸山梨酸最早從未成熟的山梨果中被提取出來(lái)而得名,直到20世紀50年代才由巴豆醛( CH, - CH =CH- CHO)和丙酮( CH,COCH])為主要原料在催化劑存在下合成得到。山梨酸是白色結晶,可溶于乙醇、乙醚等有機溶劑,但在水中溶解度較小，用做食品防腐劑時(shí)-般制成山梨酸鉀使用。山梨酸是迄今為止毒性最低的食品防腐劑,而且對食品的味道影響很小，是目前國際市場(chǎng)上較流行使用的防腐劑。H,-CH=CH-CH=CH-COOH山梨酸的結構簡(jiǎn)式6抗氧化劑為了阻止或延緩食品在貯存過(guò)程中氧化變質(zhì)，可以加入抗氧化劑。目前我國允許使用的食品抗氧化劑有抗壞血酸(維生素C)、丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯、沒(méi)食子酸丙酯(3,4,5-三羥苯甲酸丙酯)4種,其中丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯的最大使用量是0.2g/kg,沒(méi)食子酸丙酯的最大使用量是0.1 g/kg。它們在食品中都起到抗氧化作用。中國煤化工MYHCNMHG●8.化學(xué)教育2004 年第7期新型食品防腐劑山梨酸盛麗蘇碧泉(蘭州鐵道學(xué)院化工學(xué)院甘肅蘭州 730070)摘要防腐劑是能抑制黴生物生長(cháng)、防止食品腐敗變質(zhì)、延長(cháng)保存期的一類(lèi)添加劑。山梨酸在人體內能參加正常的新陳代謝,可視做食品的成分之一,是迄今為止國際公認的最好食品防腐劑。山梨酸可用乙烯酮巴豆醛法、丁二烯乙酸法合成。關(guān)鍵詞防腐劑山梨酸山梨酸鉀<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<0OHOH H OHOHHQ，C- C=C→f-C- CH2OH"C(CH)s或H0- > -COOC.H)6CH3QH0維生素C的結構簡(jiǎn)式?jīng)]食子酸丙酯的結構簡(jiǎn)式-C(CH2)}丁葛羥藁茼香醚的結構簡(jiǎn)式除上述介紹的常見(jiàn)食品添加劑以外,還有一些食品營(yíng)養強化劑。如:富硒食品、賴(lài)氨酸面包、加碘食鹽等,補充食物中缺乏的營(yíng)養物質(zhì)或微量元素。DHA( 二十二碳六烯酸)和EPA (二十碳五烯酸)具有多種營(yíng)養因子,被稱(chēng)為“來(lái)自深海的腦黃金”,都是以甘油三酯的形式存在于許多魚(yú)類(lèi)油脂中,目前使用先進(jìn)技術(shù)從海洋中獲取精制的魚(yú)油即是這類(lèi)營(yíng)養強化劑。食品添加劑的使用范圍和使用量,必須嚴格遵守《中華人民共和國食品衛生法》(試行)中的有關(guān)規定，不得將我國禁止使用的物質(zhì)作食品添加劑，如:甲醛、硼酸、水楊酸、吊白塊(甲醛次硫酸氫鈉)、加銨焦糖色、黃梓素、蘇丹黃等,也不能超量使用食品添加劑。例如:為了使腌制肉類(lèi)食品色澤鮮艷,常使用發(fā)色劑硝酸鈉和亞硝酸鈉,硝酸鹽先被亞硝化細菌作用變成亞硝酸鹽，亞硝酸鹽與肌肉中的乳酸作用,產(chǎn)生游離的亞硝酸，亞硝酸不穩定,分解產(chǎn)生NO, NO與肌紅蛋白結合,形成對熱穩定的亞硝基肌紅蛋白,使肉色鮮紅。若攝入過(guò)量的亞硝酸鹽,可使血紅蛋白變成高鐵血紅蛋白,失去輸氧能力,引起腸原性青紫癥，還可氧化破壞維生素A的吸收,損害人體健康。再則嬰兒主輔食品不得加入人工甜味劑、色素、香精、谷氨酸鈉等食品添加劑,所有的食品添加劑都不得破壞或降低食品的營(yíng)養質(zhì)量,也不得用于掩蓋食品的缺點(diǎn)或粗制濫造的食品,要確保食品添加劑的衛生要求,保障人類(lèi)身體健康。參考文獻[1] 陳昭瓊主編.精細化工產(chǎn)品配方合成及應用.北京:國防工業(yè)出版社19999 :30 -368[2]蔣碩健等編 有機化學(xué).第2版,北京:北京大學(xué)出版社，196:306 ,383 -384[3] 杜家偉薯.仿生夢(mèng)幻。鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版杜200:0101 -155[4]姚大均主編. 化學(xué)世界。南京:江蘇少年兒童出版杜,000:484 -487The Color，Fragrance, Taste and Food AdditivesZHANG Dejuan( No.1 midle school of Jining, Shandong Jining 272000)Abstract Food additive can improve the quality of food , extend the storage time and increase the foodnutrients. In this essay the author gave a brief introduction to such additives, such as food pigment, foodperfume, sweet additive, preservative and anti - oxidizing agents, how are these additives used in foods,their usage limits and their chemical structures, so as to help students to widen their knowledge，enhancetheir intereet in chemistry leaning and thus improve their sci中國煤化工Keywords food additive, nutrients, food pigment, fooY片CNMHG