抗氧化劑在食品中的應(yīng)用

抗氧化劑在食品中的應(yīng)用

除了由微生物引起的腐敗和變質(zhì)外，食品中的養(yǎng)分酸分解、酸化、棕櫚樹、味道惡化、維生素破壞和其他物質(zhì)導(dǎo)致的腐敗和變質(zhì)。誤食這類食品有時(shí)甚至?xí)鹗澄镏卸?危及人體健康。在食品中添加抗氧化劑可以防止食品發(fā)生氧化變質(zhì)。1總結(jié)1.1用于食品的抗氧化抗氧化劑是指能防止或延緩食品氧化性和延長(zhǎng)貯存期的食品添加劑。具有抗氧化作用的物質(zhì)有很多,但可用于食品的抗氧化劑應(yīng)具備以下條件:(1)具有優(yōu)良的抗氧化效果;(2)本身及分解產(chǎn)物都無(wú)毒無(wú)害;(3)穩(wěn)定性好,與食品可以共存,對(duì)食品的感官性質(zhì)(包括色、香、味等)沒有影響;(4)使用方便,價(jià)格便宜。1.2抗氧化分類及分類目前,對(duì)食品抗氧化劑的分類尚沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。由于分類依據(jù)不同,就會(huì)產(chǎn)生不同的分類結(jié)果。按來(lái)源可分為人工合成抗氧化劑(如BHA、BHT、PG等)和天然抗氧化劑(如茶多酚、植酸等)。按溶解性可分為油溶性、水活性和兼溶性3類。油溶性抗氧化劑有BHA、BHT等;水溶性抗氧化劑有維生素C、茶多酚等;兼溶性抗氧化劑有抗壞血酸棕櫚酸酯等。按作用方式可分為自由基吸收劑、金屬離子螯合劑、氧清除劑、過氧化物分解劑、酶抗氧化劑、紫外線吸收劑或單線態(tài)氧淬滅劑等。1.3氧化反應(yīng)產(chǎn)生的原因由于抗氧化劑種類較多,抗氧化的作用機(jī)理也不盡相同,歸納起來(lái),主要有以下幾種:一是通過抗氧化劑的還原作用,降低食品體系中的氧含量;二是中斷氧化過程中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),阻止氧化過程進(jìn)一步進(jìn)行;三是破壞、減弱氧化酶的活性,使其不能催化氧化反應(yīng)的進(jìn)行;四是將能催化及引起氧化反應(yīng)的物質(zhì)封閉,如絡(luò)合能催化氧化反應(yīng)的金屬離子等。下面以油脂自動(dòng)氧化酸敗和食品酶促氧化褐變?yōu)槔?對(duì)抗氧化劑的作用機(jī)理加以簡(jiǎn)單介紹。1.3.1氧化酶的作用機(jī)理天然油脂暴露在空氣中會(huì)自發(fā)地發(fā)生氧化反應(yīng),生成低級(jí)脂肪酸、醛、酮等,產(chǎn)生惡劣的酸臭和口味變壞等,是油脂及含油食品敗壞變質(zhì)的主要原因。油脂的自動(dòng)氧化遵循自由基(也稱游離基)反應(yīng)機(jī)制,首先脂肪分子(以RH表示)被熱、光或金屬離子等自由基引發(fā)劑活化后,分解成不穩(wěn)定的自由基R·和H·。當(dāng)有分子氧存在時(shí),自由基與O2反應(yīng)生成過氧化物自由基,此過氧化物自由基又和脂肪分子反應(yīng),生成氫過氧化物和自由基R·,通過自由基R·的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)又再傳遞下去,直到自由基和自由基或自由基和自由基失活劑(以X表示)相結(jié)合,產(chǎn)生穩(wěn)定化合物時(shí),反應(yīng)才結(jié)束。此過程中產(chǎn)生許多短鏈羰基化合物,如醛、酮、羧酸等,是產(chǎn)生酸敗和劣味的主要物質(zhì),而大量過氧化物的存在,對(duì)人體也會(huì)產(chǎn)生不良結(jié)果?？寡趸瘎┑淖饔脵C(jī)理最主要是終止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的傳遞,模式如下(以AH表示抗氧化劑):抗氧化劑的自由基A·沒有活性,它不能引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng),卻能參與一些終止反應(yīng)。如:油脂類抗氧化劑主要有丁基羥基茴香醚(BHA)、二丁基羥基甲苯(BHT)、沒食子酸丙酯(PG)、叔丁基對(duì)苯二酚(TBHQ)、生育酚(維生素E)等,它們皆屬于酚類抗氧化劑,在形成自由基后比較穩(wěn)定,其原因可解釋為:氧原子上不成對(duì)單電子能與苯環(huán)上的π電子云作用,發(fā)生共軛效應(yīng)。這種共軛的結(jié)果使成對(duì)電子并不固定在氧原子上,而是部分分布到苯環(huán)上。這樣,自由基的能量就有所降低,不再引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng),起到了抗氧化作用。1.3.2食品的外觀質(zhì)量酶促氧化褐變是食品中酚氧化酶催化酚類物質(zhì)發(fā)生氧化形成醌及其聚合物的一類反應(yīng)。由于反應(yīng)生成了黑色素類物質(zhì),使食品的顏色加深,從而影響了食品的外觀質(zhì)量。發(fā)生酶促氧化褐變需要3個(gè)條件:酚氧化酶、氧、適當(dāng)?shù)姆宇愇镔|(zhì),這3個(gè)條件缺一不可。因此抑制食品酶促氧化褐變便可從這3個(gè)條件考慮。由于從食品中除去酚類物質(zhì)的可能性較小,可以采用的主要措施就是破壞和抑制酚氧化酶的活性及消除氧。在食品中添加適量的抗氧化劑,通過還原作用,消耗掉食品體系中的氧,就可起到防止食品的酶促氧化褐變。2開發(fā)安全且高效的天然氧化劑隨著人們對(duì)食品安全性要求的提高和對(duì)化學(xué)合成品的安全事件疑慮增加,人們期待著開發(fā)出安全且高效的天然抗氧化劑。我國(guó)允許使用的天然抗氧化劑品種正在不斷增加,除列入食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑的維生素E(生育酚)外,目前有抗壞血酸系列、茶多酚、植酸、甘草抗氧化物、腦磷脂、迷迭香提取物等,特別是異抗壞血酸鈉用量逐年迅速增加。2.1抗氧化酶系統(tǒng)又名L-抗壞血酸,簡(jiǎn)稱VC,為白色或略帶淡黃色的結(jié)晶或粉末,無(wú)臭,味酸,熔點(diǎn)190—192℃(分解)。易溶于水,干燥狀態(tài)較穩(wěn)定,但水溶液很容易被氧化分解,在中性或堿性溶液中尤甚;重金屬離子可促進(jìn)其氧化分解,遇光照顏色逐漸變深,因此,應(yīng)避光密閉保存。本品能和氧結(jié)合成為除氧劑,抑制對(duì)氧敏感的食物成分的氧化;能還原高價(jià)金屬離子,對(duì)鰲合劑起增效作用;具有治療壞血病、解毒及維護(hù)毛細(xì)血管通透性等作用。目前主要的生產(chǎn)工藝有天然物提取法、萊氏法和兩次發(fā)酵法。我國(guó)《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB270-1996)規(guī)定:維生素C作為抗氧化劑可用于啤酒,最大使用量為0.04g/kg;用于發(fā)酵面制品,為0.2g/kg。實(shí)際使用中,本品可應(yīng)用于許多食品中,包括水果、蔬菜、肉、魚、飲料及果汁等。應(yīng)用于腌制肉制品,抗壞血酸作為發(fā)色助劑,0.02%—0.05%的添加量,可有效地促進(jìn)肉紅色的亞硝基肌紅蛋白的產(chǎn)生,防止肉制品的褪色,同時(shí)抑制致癌物質(zhì)亞硝胺的生成。應(yīng)用于果汁和碳酸飲料,0.005%—0.002%的添加量可有效防止飲料變色和變味。應(yīng)用于水果和蔬菜加工,主要用來(lái)抑制褐變,保持風(fēng)味和顏色。2.2兒茶素合物的組成茶多酚是茶葉中所含的一類多羥基酚類化合物,簡(jiǎn)稱為TP。主要化學(xué)成分為兒茶素類(黃烷醇類)、黃酮及黃酮醇類、花青素類、酚酸及縮酚酸類、聚合酚類等化合物的復(fù)合體。其中兒茶素類化合物為茶多酚的主體成分,約占茶多酚總量的65%—80%。兒茶素類化合物主要包括兒茶素(EC)、沒食子兒茶素(EGC)、兒茶素沒食子酸酯(ECG)和沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)4種物質(zhì)。茶多酚具有較強(qiáng)的抗氧化作用,尤其酯型兒茶素EGCG,其還原性甚至可達(dá)VC的100倍。4種主要兒茶素化合物中,抗氧化能力為EGCG>EGC>ECG>EC>BHA,且抗氧化性能隨溫度的升高而增強(qiáng),對(duì)動(dòng)物油脂的抗氧化效果優(yōu)于對(duì)植物油脂的效果,與VE、VC、卵磷脂、檸檬酸等配合使用,具有明顯的增效作用,也可與其他抗氧化劑聯(lián)合使用。我國(guó)《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB2760—1996)規(guī)定:可用于含油脂醬料,最大使用量0.1g/kg;油炸食品、方便面,0.2g/kg;肉制品、魚制品,0.3g/kg;油脂、火腿、糕點(diǎn)及其餡料,0.4g/kg。以上茶多酚含量為40%—60%制劑(以油脂中幾茶素計(jì))。2.3農(nóng)見金屬酶,屬于不溶性鰲合物又名環(huán)己六醇六磷酸酯、肌醇六磷酸,簡(jiǎn)稱PA,黃色至黃褐色粘碉狀液,水溶液強(qiáng)酸性,遇高溫易分解。植酸有很強(qiáng)的抗氧化能力,與VE混合使用,具有相乘的抗氧化作用。植酸分子中的12個(gè)酸羥基都能對(duì)金屬離子起鰲合作用,在低pH值下可定量沉淀Fe3+,中等pH值或高pH值下可與所有的其他多價(jià)金屬離子形成不溶性鰲合物。我國(guó)《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB2760-1996)規(guī)定:用于對(duì)蝦保鮮,可按生產(chǎn)需要適量使用,允許殘留量為20mg/kg;用于食用油脂、果蔬制品、飲料和肉制品,最大使用量為0.2g/kg。實(shí)際應(yīng)用中,植酸常作為抗氧化劑及金屬離子鰲合劑,用于防止食品的氧化、褐變或褪色。在植物油中添加0.01%即可明顯地防止植物油的酸敗;用于水產(chǎn)品罐頭,植酸可以防止鳥糞石結(jié)晶的形成和變色的產(chǎn)生;添加0.1%—0.5%的植酸可防止貝類罐頭變黑;添加0.1%的植酸和1%的檸檬酸鈉可防止蟹肉