食物的色、香、味与食品添加剂

2004年第7期化学教育m知识介编食物的色、香、味与食品添加剂张德娟(山东济宁第一中学272000摘要食品添加剂可以改善食品的品质,延长食品的保存期,增加食品的营养成分。 本文介绍了生活中常见的食品添加剂:食品色素、食用香料、甜味剂、鲜味剂、防腐剂和抗氧化剂的性能、使用范围和化学结构。以便于在化学教学中开阔学生的知识视野,提高学生的学习兴趣,全面培养学生的科学素质。关键词食品添加剂 营养天然成分 合成物质食品添加剂是用于改善食品品质(如色、香、味)、延长食品保存期、增加食品营养成分的- -类化学合成或天然物质。使用食品添加剂可以使食物增加色泽、香味,使食品的感官性质良好;可以防止食品腐败、变质,控制食物中微生物的繁殖;可以满足食品加工工艺的需要,加人增稠剂、漂白剂、色素和抗氧化剂,防止食品在保存过程中变色变味等等"。目前使用的食品添加剂-部分是化学合成方法得到的物质,另-部分是以动 、植物或微生物代谢产品等为原料分离提取出的天然物质,也有一部分是从天然物质中提取出来经过人工加工或半合成的物质。根据《中国人民共和国食品卫生法》(试行)第三章,我国允许使用并订有国家标准的食品添加剂共有:防腐蚀抗氧化剂发色剂漂白剂酸味剂、凝固剂、疏松剂、增稠剂、消泡剂、甜味剂着色剂、乳化剂、品质改良剂、增味剂、保鲜剂、酶制剂、抗结剂、香料等19种。在全日制普通高级中学教科书(试验修订本●必修加选修) . 化学.第二册中,表7-3列出的常见食品添加剂，根据它们的品种和性能做以下简单介绍:1食品色素食品色素可以调节食品的色泽,改善食品的外观，提高食品的感官质量。食品色素可分为食用天然色素和食用合成色素2大类。1.1食用天然色素常用的天然色素有胡萝卜素、叶绿素、番茄红素姜黄素等。1.1.1胡萝卜素广泛存在于动植物中,以胡萝卜、辣椒、南瓜等蔬菜中最多，水果谷类、蛋黄中也存在。胡萝卜素有3种异构体:a、β、y,其中以β-胡萝卜素含量最多,它们具有由黄到红的颜色，属于多烯色素中的一类,多烯色素中还包括番茄红素、玉米黄质素、叶黄素等。由于动物体内的胡萝卜素可以转化为维生素A,并且是在天然植物中存在,所以是良好的食品色素。β-胡萝卜素结构简式番茄红素结构简式1.1.2 叶绿素广泛存在于绿色植物中,可以由植物(如嫩菠菜)、干燥的蚕砂等用酒精或丙酮提取出叶绿素,再经过一系列的过滤、皂化除杂、净化等工艺即可得到天然食用的叶绿素。-般用于豌豆、青豆等绿色植物的罐头产品着色，也可用于薄荷酒、蛇胆酒等产品的中国煤化工叶绿素a盐(C.3H2MgN.O,)和叶绿素b盐( C,5HpMgN4O。)两组成分[1。TYHCNMHG.4.化学教育2004年第7期CH -CHCH,.CH -CH,CH、Ho、CooCHdh,叶绿素(R = CH, ,叶绿素a;R= CHO,叶绿素b) (叶绿素的结构见高 -化学课本第3页)1.1.3 姜黄素姜黄是一种中草药材,不同于生姜,是姜科植物姜黄的干燥根茎。姜黄素由姜黄粉用丙二醇或乙醇抽提,经浓缩、干燥制成。姜黄粉有较辛辣的气味, -般限用于咖喱粉及黄色咸萝卜等增香和着色。姜黄素可用于桔子汁、罐头、香肠外衣等着色,姜黄索是- -种植物界稀有的二酮色素。CHq0CH,HO- 4o> -CH=CH-CO-CH2CO-CH=CH--OH姜黄素的结构简式1.2食用合成色素苋菜红胭脂红、靛蓝、柠檬黄等为人工合成色素。由于合成色素- -般以煤焦油为原料制成,常称为焦色素或苯胺色素。这类合成色素通常使用在果味粉、果子露、汽水、配制酒、糖果、糕点上彩装、红绿丝、浓缩果汁等食品上。这类色素多数对人体有害,使用时必须严格控制在最大使用量的范围内使用。最大使用量:苋菜红和胭脂红是0.05 g/kg,柠檬黄和靛蓝是0.1 g/kgoHO.NaOzS-- N=N .SO3NaSOzNa 苋菜红HONaO3S--N=N-NaOzS_. SOzNa 胭脂红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。食用香料大多数来源于天然植物的不同组织部分,诸如根、茎、叶、花、果、皮等,常见的如:丁香桂皮、花椒、茴香等。它们都有着较为复杂的结构组成。另外还有一些单体香料,可以通过有机合成的方法制得。如玫瑰油[CH,(CH2),CHO]、麝香酮[ CH,CH -CH2C=0]LCH)I 、肉桂醛(CgH, CH = CHCHO中国煤化]!如用乙酸异戊酯YHCNMHG2004年第7期化学教育( CH,COOCHCH2CH.CH3 ).2一甲基丁酸乙酯和-些挥发性酸按-定比例调配起来可以得到具有苹果气CH，味的香料;而用甲酸异戊酯、反-2,顺-4-癸二烯酸乙酯和一些挥发性的酸可以调配出梨的气味;具有紫罗兰香气的紫罗兰酮就是由β一胡萝卜素经氧化断裂后得到的。有研究人员对烧牛肉散发出来的香味进行分析,其成分超过360种。其中有44种烷烃、烯烃、30种醇类、41种醛类、32种酮类、22种酸类、23种含硫化合物、23种呋喃、34种吡嗪类、10种噻吩类化合物。将上述-些化合物按比例进行调配，就可以得到具有牛肉香味的人造牛肉。如果在炸土豆片、炸薯条等膨化食品中添加少许a一噻吩二硫物,就可获得烧牛肉的香味并带有洋葱的香味[3]。四-s-s- sN CsHuIN CH2SH牛肉味的主要化学成分烤羊肉香烤猪肉香a一噻吩二硫物的结构-CH,HsCCH( N cocH,HCH3烤面包香烤坚果香巧克力香烤花生香3甜味剂为了增加食品的甜度,可以在食品中加人天然的或人工合成的甜味物质也即甜味剂。最常用的甜味剂是庶糖,能赋予食物良好的甜味,是以甘蔗、甜菜等天然植物为原料加工而成的。但蔗糖摄入过多时对人体健康有不良影响，易导致肥胖症和龋齿。而其他一些甜味剂并不都属于糖类。常使用的甜味剂有糖精、甘草、甜菊糖、甜蜜素、木糖醇、麦芽糖醇、甜味素等。3.1 糖精糖精并不是从植物里提炼出的,更不是糖类的精华,而是从煤焦油中提取出来的。它的制造过程是:从煤焦油中提炼出甲苯,再用甲苯为原料,经过硫酸磺化,五氯化磷和氨处理后,再用KMnO,氧化,最后经结晶脱水得到。化学名称是邻- -磺酰苯甲 酰亚胺。市场销售的糖精实际上是糖精钠即磺酰苯甲亚胺钠。r CO, NHNNaSO2糖精的结构简式糖精钠的结构简式糖精是最传统和廉价的甜味剂,己有百年的应用历史,是一种白色的结晶体,比蔗糖要甜500倍。在人体内不参加新陈代谢,24小时即可排出体外,因此没有营养价值,由于它不产生热量,用糖精做成的甜味食物适宜于高血压、心脏病及过于肥胖的人食用。使用糖精必须防止过量,使用量一般为0. 156 g/kg,超过这个标准不但不甜,还会带有苦味,同时给人体带来不良影响[4]。.3.2甜味素甜味素是天冬氨酰苯丙氨酸甲酯的俗称,又称为天冬甜母,是- -种白色的结晶粉末,具有清爽的甜味,它的热量低于蔗糖,但甜度为蔗糖的180倍,适合糖尿病、肥胖症和心血管病人食用。⑦-- CH-CH-C-0-CH3中国煤化工NH-C-CH-CH20 NH2MYHCNMHG天冬甜母的结构简式.6.化学教育2004年第7期天冬甜母是由天冬氨酸和苯丙氨酸甲酯缩合形成的一种二肽类物质,由于是以氨基酸为原料人工合成的,无毒、安全性强、甜味纯正,目前已在100多个国家批准使用,是世界上年消费增长数最快的- -种 甜味剂。3.3甜蜜素甜蜜素是目前我国食品行业中应用最多的一-种甜味剂,化学名称是环已基磺酸纳。其甜味较纯正,能保持食品的风味,延长食品的保质期,是无营养型甜味剂,不会引起心脏病、肥胖和龋齿,尤其适合糖尿病患者作为糖类代用品,甜度约为蔗糖的30倍。-NHSO3Na甜蜜素的结构简式3.4甜菊糖甜菊糖又称为甜菊糖甙,是从菊科植物甜叶菊的叶、茎中提出的一种甜味剂。是一种无色、无臭的结晶性粉末,有清凉的甜味,甜度约为庶糖的200倍~300倍,浓度高时带有轻微的类似薄荷醇的苦味及--定程度的涩味。甜菊糖是-一种天然甜味剂,适合糖尿病、肥胖病患者使用,同时具有防龋齿、降血压促进代谢、治疗胃酸等多种功能,由于甜菊糖具有甜度高、食用不产生热量的特点,在国际市场有着极大的消费量,我国也成为世界上最大的甜菊糖出口国。OH'HO、OH >OHC=0HOOH OH甜菊糖甙的结构简式4鲜味剂肉、鱼、虾等食物都具有特殊的鲜美滋味,它们都来自某些氨基酸、琥珀酸、核苷酸等,而在食品中加入的鲜味剂主要就是含有上述物质的一-些氨基酸盐。4.1 昧精味精是应用最广的鲜味剂,主要成分是L-谷氨酸钠,其一水合物为白色或无色晶体、无气昧、易溶于水,食用谷氨酸钠后能被人体吸收。由于谷氨酸不是人体必须的氨基酸,因此营养价值不很高,烹调中昧精使用量要适当,- -般浓度不超过千分之五,用量太多时反而鲜度下降。H0OC- CH- CH2 - CH2 - COONaNH2谷氨酸钠的结构简式4.2琥珀酸二钠蟹虾、螺等某些水产品中的鲜昧来自其中所含有的琥珀酸二钠(即丁二酸二钠) ,目前合成的琥珀酸二钠主要用于火腿、香肠、水产品、膨化食品(虾条、薯片)、中国煤化工通常含有6个结晶水,是无色和白色结晶体,在120C时可失去结晶水，在空eiYHCNMHGk剂。.2004年第7期化学教育●7.NaO0CCH2CH2COONa●6H20琥珀酸二钠结构简式4.3核苷酸在鲜鱼、肉、香菇中还含有-类核苷酸类的物质,也是使食物具有鲜美滋味的重要成分。如蘑菇的鲜味来自鸟苷酸二钠(分子式为C,H2N,Na2OgP) ,肉、鱼类的鲜昧来自肌苷酸二钠(分子式为CiHIN,Na2OgP)。核苷酸是鲜味的强力增味剂。若用2 %的食盐、0.2 %的味精0.01 %的核苷酸和1 %的谷甘丝三肽等几种调昧品混合,可将鲜度提高到味精的100倍以上,制成极为鲜美的肉味汤。这种人工合成的鲜味剂经常在烹调和方便面等食品中使用。0HQH NN[H2N/°广. OPO3H2OPOzH2HHO OHHO 'OH1.5'一次黄嗦呤核苷酸(鱼、肉的鲜味)2.5'-. 鸟嘌呤核苷酸(香菇鲜味)5防腐剂为了延长食物的保存期限、防止食品腐败,往往在食品中添加-些防腐剂,这些物质对食物有显著的杀菌和阻止细菌繁殖的作用,但是有些对人体也会有一定的毒性。因此使用时必须严格遵守国家规定的品种、剂量的范围。目前我国允许使用的防腐剂有:苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其盐、丙酸钙、丙酸钠、焦亚硫酸钾、焦亚硫酸钠、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、二氧化硫、脱氢酯酸等。5.1 苯甲酸钠苯甲酸又名安息香酸,是白色针状或鳞片状晶体。苯甲酸是最常用的食品防腐剂之- -,广泛用于酱油、醋、果汁、果酱、果子露罐头、蜜钱类、软糖、山楂糕低盐酱菜等食品中。由于苯甲酸微溶于水,通常使用的主要是苯甲酸钠。使用苯甲酸及钠盐作为防腐剂的食品食用后一般不会使人体产生不良反应,主要是在酸性条件下与人体内的氨基乙酸在9 h~15 h内反应生成马尿酸而从尿液中排出:CgH,COOH + H2NCH2COOH - +C6H,CONHCH2C00H + H205.2山梨酸山梨酸最早从未成熟的山梨果中被提取出来而得名,直到20世纪50年代才由巴豆醛( CH, - CH =CH- CHO)和丙酮( CH,COCH])为主要原料在催化剂存在下合成得到。山梨酸是白色结晶,可溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,但在水中溶解度较小，用做食品防腐剂时-般制成山梨酸钾使用。山梨酸是迄今为止毒性最低的食品防腐剂,而且对食品的味道影响很小，是目前国际市场上较流行使用的防腐剂。H,-CH=CH-CH=CH-COOH山梨酸的结构简式6抗氧化剂为了阻止或延缓食品在贮存过程中氧化变质，可以加入抗氧化剂。目前我国允许使用的食品抗氧化剂有抗坏血酸(维生素C)、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、没食子酸丙酯(3,4,5-三羟苯甲酸丙酯)4种,其中丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯的最大使用量是0.2g/kg,没食子酸丙酯的最大使用量是0.1 g/kg。它们在食品中都起到抗氧化作用。中国煤化工MYHCNMHG●8.化学教育2004 年第7期新型食品防腐剂山梨酸盛丽苏碧泉(兰州铁道学院化工学院甘肃兰州 730070)摘要防腐剂是能抑制黴生物生长、防止食品腐败变质、延长保存期的一类添加剂。山梨酸在人体内能参加正常的新陈代谢,可视做食品的成分之一,是迄今为止国际公认的最好食品防腐剂。山梨酸可用乙烯酮巴豆醛法、丁二烯乙酸法合成。关键词防腐剂山梨酸山梨酸钾<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<0OHOH H OHOHHQ，C- C=C→f-C- CH2OH"C(CH)s或H0- > -COOC.H)6CH3QH0维生素C的结构简式没食子酸丙酯的结构简式-C(CH2)}丁葛羟藁茼香醚的结构简式除上述介绍的常见食品添加剂以外,还有一些食品营养强化剂。如:富硒食品、赖氨酸面包、加碘食盐等,补充食物中缺乏的营养物质或微量元素。DHA( 二十二碳六烯酸)和EPA (二十碳五烯酸)具有多种营养因子,被称为“来自深海的脑黄金”,都是以甘油三酯的形式存在于许多鱼类油脂中,目前使用先进技术从海洋中获取精制的鱼油即是这类营养强化剂。食品添加剂的使用范围和使用量,必须严格遵守《中华人民共和国食品卫生法》(试行)中的有关规定，不得将我国禁止使用的物质作食品添加剂，如:甲醛、硼酸、水杨酸、吊白块(甲醛次硫酸氢钠)、加铵焦糖色、黄梓素、苏丹黄等,也不能超量使用食品添加剂。例如:为了使腌制肉类食品色泽鲜艳,常使用发色剂硝酸钠和亚硝酸钠,硝酸盐先被亚硝化细菌作用变成亚硝酸盐，亚硝酸盐与肌肉中的乳酸作用,产生游离的亚硝酸，亚硝酸不稳定,分解产生NO, NO与肌红蛋白结合,形成对热稳定的亚硝基肌红蛋白,使肉色鲜红。若摄入过量的亚硝酸盐,可使血红蛋白变成高铁血红蛋白,失去输氧能力,引起肠原性青紫症，还可氧化破坏维生素A的吸收,损害人体健康。再则婴儿主辅食品不得加入人工甜味剂、色素、香精、谷氨酸钠等食品添加剂,所有的食品添加剂都不得破坏或降低食品的营养质量,也不得用于掩盖食品的缺点或粗制滥造的食品,要确保食品添加剂的卫生要求,保障人类身体健康。参考文献[1] 陈昭琼主编.精细化工产品配方合成及应用.北京:国防工业出版社19999 :30 -368[2]蒋硕健等编 有机化学.第2版,北京:北京大学出版社，196:306 ,383 -384[3] 杜家伟薯.仿生梦幻。郑州:河南科学技术出版杜200:0101 -155[4]姚大均主编. 化学世界。南京:江苏少年儿童出版杜,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中国煤化工Keywords food additive, nutrients, food pigment, fooY片CNMHG