食品添加劑研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

張文遠(yuǎn)+張強(qiáng)

摘要 食品添加劑是現(xiàn)代食品工業(yè)的靈魂，對食品的保質(zhì)、增值、運輸、保存具有重要意義。食品添加劑的濫用和違法使用成為影響食品工業(yè)發(fā)展的重大隱患，加強(qiáng)食品添加劑的研究、應(yīng)用和管理勢在必行。本文綜述了國內(nèi)外食品添加劑的使用歷史、存在的問題及研究現(xiàn)狀，并就國內(nèi)外食品添加劑的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞 食品添加劑；食品安全；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

中圖分類號 TS202.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）05-0241-02

Abstract Food additives play a very necessary role in food processing area，especially on food storage，transportation and quality.However，the abuse and illegal use of food additives has become a major hazard to the development of food industry.It is becoming more and more important to strength food additives research and management.This paper reviewed the using history，problem and research status of food additieves at home and abroad，and looked head at the development and research trends in the future.

Key words food additivity；food safety；research status；development trend

食品添加劑是指為改善食品品質(zhì)和色、香、味，以及為了防腐和加工工藝的需要而加入食品中的化學(xué)合成或天然物質(zhì)。食品添加劑按照來源一般可分為天然添加劑和化學(xué)添加劑。天然食品添加劑主要包括天然提取物和發(fā)酵制取物，是以自然界存在的物質(zhì)為原料，利用干燥、粉碎、分離、沉淀、提取、分解、加熱、蒸餾、發(fā)酵、酶處理等方法制成的添加劑[1]，具有無毒、無異味、效果好、制取工藝要求高和成本高等特征。化學(xué)食品添加劑則是在食品中添加的化學(xué)合成物質(zhì)，是食品添加劑的重要組成部分，具有低毒性、部分有味道、制取成本低和價格低等特點[2]。

食品添加劑大大促進(jìn)了食品工業(yè)的發(fā)展，并被譽為“現(xiàn)代食品工業(yè)的靈魂”，其原因是它給食品工業(yè)帶來許多好處，主要作用是防止食品變質(zhì)、改善食品感官性狀、保持提高營養(yǎng)價值、增加品種和方便性、方便食品加工、滿足人們的不同需求等。目前，我國食品添加劑有23個類別2 000多個品種，包括防腐劑、酸度調(diào)節(jié)劑、抗結(jié)劑、消泡劑、抗氧化劑、漂白劑、膨松劑、著色劑、護(hù)色劑、酶制劑、增味劑、營養(yǎng)強(qiáng)化劑、甜味劑、增稠劑、香料等。

1 食品添加劑發(fā)展與研究歷史

中國使用食品添加劑的歷史可以追溯到公元前5000年，最早是人類對于鹽的使用，大約在神農(nóng)帝與皇帝時期，已經(jīng)掌握如何煎煮并提取海鹽。20世紀(jì)50年代，在福建出土的鹽煎器具文化證明了這一點。6 000年前大汶口時期，發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)化酶（蔗糖酶）用來釀酒，史書記載在周朝時期中國人就有使用肉桂增香的習(xí)慣[3]。中國早在公元前164年就有用鹵水點豆腐的記載。在宋代，就在油條中加入“一礬二堿三鹽”，使油條松軟蓬松；使用亞硝酸鹽制作臘肉，起到防腐的作用。在國外，食品添加劑最早起源于公元前1500年的埃及，使用天然色素為糖果著色。公元前4世紀(jì)，歐洲人開始對葡萄酒進(jìn)行著色。1856年，英國人W.H.Perkins從煤焦油中制取的食用色素苯胺紫，這是人類第一次制取的化學(xué)添加劑，從此開創(chuàng)了人類對于化學(xué)添加劑的使用。1901年，美國孟山都公司發(fā)明了糖精；1908年，日本化學(xué)家從海藻中提取了谷氨酸鈉（味精）。中國的化學(xué)添加劑發(fā)展較晚，新中國成立前后，食品添加劑工廠僅存在沈陽和上海兩大城市，生產(chǎn)方向也僅限于酵母和味精。直到20世紀(jì)60年代，我國食品添加劑工廠才有了飛速的發(fā)展。到目前為止，全世界已知的食品添加劑就高達(dá)25 000種，其中香料占80%，可使用的有3 000～4 000種，常使用的有600～1 000種[4]。食品添加劑的飛速發(fā)展得益于其對食品加工的重大影響，不僅可以改善食品的色、香、味，還可以延長食品的保質(zhì)期等，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)，所以食品添加劑的地位是無可替代的。

2 國內(nèi)食品添加劑存在的主要問題

隨著化學(xué)添加劑的飛速發(fā)展，近年來有不少企業(yè)甚至很多大企業(yè)例如三鹿奶粉利用食品添加劑上的漏洞非法牟利，給國家和消費者造成了無法挽回的損失。目前，最為嚴(yán)重的食品添加劑問題就是利用化工原料冒充食品添加劑，例如之前沸沸揚揚的“蘇丹紅”“三聚氰胺”“塑化劑”“瘦肉精”等食品添加劑問題。2008年中國奶制品污染事件中，三鹿公司利用三聚氰胺化學(xué)原料提高奶粉中氮的含量，造成部分嬰兒出現(xiàn)腎結(jié)石、“大頭娃娃”等癥狀甚至造成死亡。事后中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)察檢疫總局對全國嬰兒奶粉進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)伊利、蒙牛、古城、光明等各大品牌也存在三聚氰胺的問題。然而，奶粉中的三聚氰胺對于業(yè)內(nèi)人士早已是不成文的規(guī)定。三鹿事件給消費者敲響了食品添加劑安全的警鐘，加上之前發(fā)生的肯德基“蘇丹紅一號”事件、“瘦肉精”事件，使消費者對食品添加劑有了新的認(rèn)識。其次就是食品添加劑劑量問題。任何物品甚至水的劑量過高都會對人體產(chǎn)生危害。低劑量的食品添加劑可以被人體自然排泄出去并不會產(chǎn)生危害（不包含化工原料）。尤新[5]指出在人體攝入試驗中，有8個受試者于5～14 d內(nèi)每天給予1.2 g苯甲酸鈉，均未發(fā)現(xiàn)中毒現(xiàn)象；在服用9～15 h內(nèi)，苯甲酸甘氨酸合成馬尿酸從尿中排除。14C試驗表明，苯甲氨酸未有在體內(nèi)累積的現(xiàn)象。然而，近些年來屢屢有食品被查出添加劑含量超標(biāo)。為了規(guī)范食品添加劑的使用、保障食品添加劑使用的安全性，國家衛(wèi)生和計劃生育委員會根據(jù)《中華人民共和國食品安全法》的有關(guān)規(guī)定，制定頒布了《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2760-2014）。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了食品中允許使用的添加劑品種，并詳細(xì)規(guī)定了使用范圍、使用量。然而，部分食品廠商為了謀取私利，濫用、超標(biāo)使用食品添加劑造成消費者中毒。

3 國內(nèi)外食品添加劑研究現(xiàn)狀

目前，國外對于食品添加劑的研究在于更深層次地剖析食品添加劑，Lanzrath[6]提出植物精油對于肉類不僅有防氧化的作用，更可抑制肉中沙門氏菌、李斯特菌等的生長，起到良好的保鮮防腐作用。Aziz等[7]提出天然的抗氧化劑和抗菌劑很有希望替換化學(xué)添加劑，例如醚類可以用來替代化學(xué)抗菌劑。此外，也提出對于天然食品添加劑需要更進(jìn)一步的研究，確定其協(xié)同作用更有利于發(fā)揮其本身的功效。例如β-胡蘿卜素，目前國內(nèi)是通過養(yǎng)殖鹽藻法和微生物發(fā)酵法制取，然而鹽藻法生產(chǎn)條件要求高、制備過程復(fù)雜、產(chǎn)量低等局限性無法滿足國內(nèi)市場的需求。但是微生物制取規(guī)模易于發(fā)展，也可擺脫局限性的束縛，較符合我國國情[8]。國外早已研究先進(jìn)高產(chǎn)量的微生物制取β-胡蘿卜素的方法。Rodríguez-Sáiz[9]就提出在H.elongata中構(gòu)建以嗜鹽細(xì)菌生產(chǎn)β-胡蘿卜素的生物合成法。

在防腐劑研究中，目前主要的發(fā)展趨勢是利用中草藥提取物制作生產(chǎn)防腐劑。中草藥及其提取物的活性成分主要是生物堿、萜類、黃銅、酚醇和酯類等[10]。幾種常見可防腐的草藥有金銀花、連翹、大蒜、黃連等，其中香辛料大部分科屬屬于中草藥范疇，其防腐的本質(zhì)是其精油可以抑菌防腐。香辛料中主要的抗菌成分有不飽和醛、二烴基亞硫酸鹽、酚類，如大蒜、辣椒素等，能夠抑制多種革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性[11]。Rippttor等證明，從芥菜籽、丁香、桂皮、百里香等提取出來的精油具有一定的防腐功能。 Knobloch 對于香辛料防腐的原因進(jìn)行了研究，認(rèn)為其防腐與精油中有效成分透過細(xì)胞進(jìn)入菌體的能力有一定關(guān)聯(lián)，而抗菌性則基于抗菌劑在菌體細(xì)胞膜雙體磷脂層中的溶解度；精油中的類萜類降低生物膜穩(wěn)定性，進(jìn)而發(fā)生能量代謝的酶促反應(yīng)[12]。生姜和大蒜有很強(qiáng)的抗氧化性，既可以取代亞硝酸鹽，又可以起到調(diào)味的作用，但是提取工藝復(fù)雜，成本較高。未來需要研究一種新型的提取方法，從而實現(xiàn)高機(jī)械化、低成本、高提取率。

近些年，國外對于食品添加劑的研究已由化學(xué)添加劑逐步轉(zhuǎn)型為微生物添加劑，研究方向主要為提高微生物添加劑產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量。對于微生物作為食品添加劑的研究中，Bellou等[13]提出利用油類微生物產(chǎn)出特定的polyunsatu-rated fatty acids，主要方法是對于編碼脂肪生成酶進(jìn)行修改導(dǎo)致高脂質(zhì)的累積。同時，其面臨的問題是在合成polyuns-aturated fatty acids的同時，如何提高脂質(zhì)含量和保證細(xì)胞的生長以用于大規(guī)模生產(chǎn)。在微生物防腐劑研究中，西方國家遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于國內(nèi)。歐盟目前在天然防腐劑方面使用較多的是nisin、納他霉素和溶菌酶[5]。然而，國內(nèi)Nisin技術(shù)才剛剛開始起步，目前各方面技術(shù)都不完善（尤其在制備方面），導(dǎo)致微生物防腐劑在國內(nèi)價格普遍偏高。加上政府扶持力度較小和商家希望謀取更多利益，微生物防腐劑在國內(nèi)應(yīng)用前途較為渺茫。

4 國內(nèi)外食品添加劑的發(fā)展趨勢

4.1 天然添加劑將成為未來的主流

我國自然資源豐富，地大物博，和其他國家相比更有利于發(fā)展天然添加劑。目前，國內(nèi)部分天然添加劑受到了國際市場的普遍青睞，例如天然抗氧化劑茶多酚。茶多酚是從茶葉中提取出來的，是形成茶葉香味的主要成分之一，其抗氧化效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工合成抗氧化劑。茶多酚可用于食品保鮮防腐，無毒副作用，食用安全。根據(jù)光明日報報道，乳酸鏈球菌素nisin可降低食品加工過程中的殺菌溫度，有利于保持食品的營養(yǎng)價值和顏色，還可被人體內(nèi)的酶消化降解。此外，天然甜味素甘草提取物、天然抗菌劑大蒜素和天然色素等一系列天然添加劑已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品中。如今越來越多的化學(xué)添加劑已經(jīng)被明令禁止，由于人工添加劑大部分有一定毒性，如果長期食用可能會使得毒素在體內(nèi)積累，例如二丁基羥基甲苯。

4.2 生物高新技術(shù)廣泛應(yīng)用

現(xiàn)代生物技術(shù)主要指將基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和生化工程等技術(shù)用于食品添加劑的生產(chǎn)，例如香蘭素的應(yīng)用。香蘭素是由德國科學(xué)家M.哈爾曼博士和G.泰曼博士于1874年合成的第一種香精，也是目前世界上最重要的香精，具有香莢蘭香氣及濃郁的奶香，已被廣泛用于飲料、糖果、糕點和奶粉等領(lǐng)域。然而，僅工業(yè)提取無法滿足日益增加的需求量，因而產(chǎn)生了利用生物技術(shù)制取天然香蘭素的方法，例如微生物發(fā)酵法、酶法和植物細(xì)胞培養(yǎng)法等。目前，酶解技術(shù)和美拉德反應(yīng)生產(chǎn)食品添加劑已經(jīng)投入工業(yè)生產(chǎn)中；天然防腐劑聚賴氨酸已經(jīng)在日本利用發(fā)酵技術(shù)投入生產(chǎn)[4]。聚賴氨酸是一種天然的生物代謝產(chǎn)品，有很好的殺菌能力和熱穩(wěn)定性，已經(jīng)在日本多個領(lǐng)域投入使用，但在我國的使用才剛剛起步[14]。

微生物食品防腐劑是指自然界中的某些微生物本身或其代謝產(chǎn)物，具有抑菌防腐的功效，例如乳酸鏈球菌（nisin）、納他霉菌（natamycin）、溶菌酶等。目前較為流行的是nisin，其由原核細(xì)菌乳酸鏈球菌次級代謝產(chǎn)生，屬于細(xì)菌的一種，是可生物降解的無毒天然防腐劑[15]。nisin作為目前世界上唯一允許使用在食品方面的抗菌素，不僅有著無毒特性，也對很多革蘭氏陽性菌有很強(qiáng)的抑制力。至1990年，全世界約有50個國家和地區(qū)（包括我國）批準(zhǔn)nisin作為食品添加劑使用[16]，但是nisin的價格仍舊很高。由于nisin在乳酸發(fā)酵制品中濃度較低，對于nisin高產(chǎn)株以及誘導(dǎo)大量nisin生成的研究尚未成熟。

4.3 食品添加劑安全應(yīng)用成為關(guān)注重點

近年來，隨著食品添加劑問題的頻繁發(fā)生，消費者對于食品添加劑有著一種恐慌心理，更有甚者認(rèn)為食品添加劑有害無益。2008年三聚氰胺事件造成大量消費者甚至嬰兒身體不同程度的損傷，嚴(yán)重者導(dǎo)致死亡，此次事件讓消費者開始關(guān)注食品添加劑安全問題。然而對于消費者而言，對商家違法替換或者超標(biāo)使用食品添加劑仍束手無策，因而消費者更傾向于高價購買含有天然添加劑的產(chǎn)品，這也成為我國天然添加劑的發(fā)展動力。與此同時，國家更應(yīng)該加大對食品添加劑濫用、超標(biāo)使用等現(xiàn)象的治理。