抗氧化劑在食品中的應用

除了由微生物引起的腐敗和變質外，食品中的養分酸分解、酸化、棕櫚樹、味道惡化、維生素破壞和其他物質導致的腐敗和變質。誤食這類食品有時甚至會引起食物中毒,危及人體健康。在食品中添加抗氧化劑可以防止食品發生氧化變質。1總結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貯存期的食品添加劑。具有抗氧化作用的物質有很多,但可用于食品的抗氧化劑應具備以下條件:(1)具有優良的抗氧化效果;(2)本身及分解產物都無毒無害;(3)穩定性好,與食品可以共存,對食品的感官性質(包括色、香、味等)沒有影響;(4)使用方便,價格便宜。1.2抗氧化分類及分類目前,對食品抗氧化劑的分類尚沒有一個統一的標準。由于分類依據不同,就會產生不同的分類結果。按來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氧淬滅劑等。1.3氧化反應產生的原因由于抗氧化劑種類較多,抗氧化的作用機理也不盡相同,歸納起來,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式反應,阻止氧化過程進一步進行;三是破壞、減弱氧化酶的活性,使其不能催化氧化反應的進行;四是將能催化及引起氧化反應的物質封閉,如絡合能催化氧化反應的金屬離子等。下面以油脂自動氧化酸敗和食品酶促氧化褐變為例,對抗氧化劑的作用機理加以簡單介紹。1.3.1氧化酶的作用機理天然油脂暴露在空氣中會自發地發生氧化反應,生成低級脂肪酸、醛、酮等,產生惡劣的酸臭和口味變壞等,是油脂及含油食品敗壞變質的主要原因。油脂的自動氧化遵循自由基(也稱游離基)反應機制,首先脂肪分子(以RH表示)被熱、光或金屬離子等自由基引發劑活化后,分解成不穩定的自由基R·和H·。當有分子氧存在時,自由基與O2反應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,生成氫過氧化物和自由基R·,通過自由基R·的鏈式反應又再傳遞下去,直到自由基和自由基或自由基和自由基失活劑(以X表示)相結合,產生穩定化合物時,反應才結束。此過程中產生許多短鏈羰基化合物,如醛、酮、羧酸等,是產生酸敗和劣味的主要物質,而大量過氧化物的存在,對人體也會產生不良結果。抗氧化劑的作用機理最主要是終止鏈式反應的傳遞,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,它不能引起鏈式反應,卻能參與一些終止反應。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定,其原因可解釋為:氧原子上不成對單電子能與苯環上的π電子云作用,發生共軛效應。這種共軛的結果使成對電子并不固定在氧原子上,而是部分分布到苯環上。這樣,自由基的能量就有所降低,不再引發鏈式反應,起到了抗氧化作用。1.3.2食品的外觀質量酶促氧化褐變是食品中酚氧化酶催化酚類物質發生氧化形成醌及其聚合物的一類反應。由于反應生成了黑色素類物質,使食品的顏色加深,從而影響了食品的外觀質量。發生酶促氧化褐變需要3個條件:酚氧化酶、氧、適當的酚類物質,這3個條件缺一不可。因此抑制食品酶促氧化褐變便可從這3個條件考慮。由于從食品中除去酚類物質的可能性較小,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開發安全且高效的天然氧化劑隨著人們對食品安全性要求的提高和對化學合成品的安全事件疑慮增加,人們期待著開發出安全且高效的天然抗氧化劑。我國允許使用的天然抗氧化劑品種正在不斷增加,除列入食品營養強化劑的維生素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抗氧化酶系統又名L-抗壞血酸,簡稱VC,為白色或略帶淡黃色的結晶或粉末,無臭,味酸,熔點190—192℃(分解)。易溶于水,干燥狀態較穩定,但水溶液很容易被氧化分解,在中性或堿性溶液中尤甚;重金屬離子可促進其氧化分解,遇光照顏色逐漸變深,因此,應避光密閉保存。本品能和氧結合成為除氧劑,抑制對氧敏感的食物成分的氧化;能還原高價金屬離子,對鰲合劑起增效作用;具有治療壞血病、解毒及維護毛細血管通透性等作用。目前主要的生產工藝有天然物提取法、萊氏法和兩次發酵法。我國《食品添加劑使用衛生標準》(GB270-1996)規定:維生素C作為抗氧化劑可用于啤酒,最大使用量為0.04g/kg;用于發酵面制品,為0.2g/kg。實際使用中,本品可應用于許多食品中,包括水果、蔬菜、肉、魚、飲料及果汁等。應用于腌制肉制品,抗壞血酸作為發色助劑,0.02%—0.05%的添加量,可有效地促進肉紅色的亞硝基肌紅蛋白的產生,防止肉制品的褪色,同時抑制致癌物質亞硝胺的生成。應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。應用于水果和蔬菜加工,主要用來抑制褐變,保持風味和顏色。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,簡稱為TP。主要化學成分為兒茶素類(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。茶多酚具有較強的抗氧化作用,尤其酯型兒茶素EGCG,其還原性甚至可達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,對動物油脂的抗氧化效果優于對植物油脂的效果,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合使用。我國《食品添加劑使用衛生標準》(GB2760—1996)規定: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)。2.3農見金屬酶,屬于不溶性鰲合物又名環己六醇六磷酸酯、肌醇六磷酸,簡稱PA,黃色至黃褐色粘碉狀液,水溶液強酸性,遇高溫易分解。植酸有很強的抗氧化能力,與VE混合使用,具有相乘的抗氧化作用。植酸分子中的12個酸羥基都能對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金屬離子形成不溶性鰲合物。我國《食品添加劑使用衛生標準》(GB2760-1996)規定:用于對蝦保鮮,可按生產需要適量使用,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。實際應用中,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;用于水產品罐頭,植酸可以防止鳥糞石結晶的形成和變色的產生;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