農(nóng)副產(chǎn)品作為天然食品添加劑的研究

周吉鋒

(山西寧武大運(yùn)華盛能源集團(tuán)有限公司，山西 寧武 036700)

引 言

近年來，天然化合物及天然食品添加劑的食品受到人們的重視。然而，目前市場(chǎng)常用產(chǎn)品都使用化工添加劑以防止食物變質(zhì)。因此，必須尋求新的天然替代品來維持食品工業(yè)添加劑。再利用、回收和循環(huán)利用材料和能源，提高經(jīng)濟(jì)中產(chǎn)品、材料和資源的價(jià)值，從而延長(zhǎng)其使用壽命[1-5]。農(nóng)用工業(yè)副產(chǎn)品的再利用可以代表一些已經(jīng)在使用的食品添加劑的可再生資源，甚至可以產(chǎn)生新的具有功能性化合物和性能的附加值成分，這將有利于整個(gè)食品的加工、儲(chǔ)存。此外，這些天然化合物也可被視為營(yíng)養(yǎng)成分或補(bǔ)品，從而開發(fā)出具有更高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、潛在的健康益處、更長(zhǎng)的保質(zhì)期以及良好的感官特征的產(chǎn)品。

1 消費(fèi)者視角

隨著人類壽命的增加，人們對(duì)整體生活質(zhì)量的關(guān)注也增加了。再加上飲食與健康之間的廣泛聯(lián)系，使消費(fèi)者意識(shí)到他們攝入的食物直接關(guān)乎身體健康。與這種觀念轉(zhuǎn)變相關(guān)的一個(gè)趨勢(shì)是“清潔標(biāo)簽”，即被認(rèn)為是“天然”的產(chǎn)品，如“自由放養(yǎng)”、“較少加工”、“有機(jī)”或“生物”食品?？偟膩碚f，這意味著不添加添加劑已成為食品產(chǎn)品的一個(gè)差異化因素。因此，行業(yè)對(duì)新的解決方案更感興趣，雖然發(fā)揮了與傳統(tǒng)添加劑相同的技術(shù)效果，但沒有負(fù)面報(bào)告。農(nóng)產(chǎn)食品副產(chǎn)品提供了一個(gè)有趣的生物活性和技術(shù)相關(guān)化合物來源，由于其商業(yè)價(jià)值較低，可以作為新的天然添加劑的潛在來源。

2 防腐劑

微生物作用過程會(huì)對(duì)食品質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致食品變質(zhì)。生物有效養(yǎng)分、良好的水分活度、適當(dāng)?shù)膒H值等條件的滿足有利于腐敗微生物生長(zhǎng)發(fā)育?！笆称犯瘮　币辉~僅適用于由于微生物潛在有害的代謝產(chǎn)物引起的食品變化，從而使產(chǎn)品不安全，并增加食源性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。然而，并不是所有食品中的微生物變化都被認(rèn)為是有害的(例如，發(fā)酵葡萄汁以生產(chǎn)葡萄酒)?？紤]到這一點(diǎn)，防腐劑在食品工業(yè)中被廣泛使用，以防止微生物污染。從酶、細(xì)菌素、殺菌劑、鹽到精油和其他成分，不同的抗菌化合物可以潛在地用作防腐劑，其中一些可能是農(nóng)產(chǎn)食品的副產(chǎn)品。由于消費(fèi)者對(duì)“清潔標(biāo)簽”的偏好，使用天然化合物取代傳統(tǒng)添加劑是一種新興趨勢(shì)。硝酸鹽和亞硝酸鹽是食品中最常用的防腐劑。兩者都與亞硝胺的形成有關(guān)。由于健康問題，使用硝酸鹽和亞硝酸鹽作為食品添加劑的使用量受到限制，能夠?qū)θ舛緱U菌發(fā)揮抗菌作用并防止肉毒毒素產(chǎn)生/積累的添加劑。

農(nóng)用食品副產(chǎn)品，特別是果皮和種子，已經(jīng)被認(rèn)為是防腐劑的一個(gè)潛在來源，不同水果和蔬菜副產(chǎn)品提取物的潛在抗菌活性，乙醇性姜黃提取物對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有抗菌活性，這歸因于其酚類含量。此外，姜黃油，從姜黃素生產(chǎn)的副產(chǎn)品，也被描述為具有抗菌和抗真菌活性。漿果是富含酚類物質(zhì)的水果，尤其是花青素。雖然它們本身具有商業(yè)價(jià)值，但如果果實(shí)從灌木叢中掉落(過于成熟的漿果)，它們就不會(huì)被商業(yè)化。然而，它們?nèi)匀皇且环N酚類豐富的水果，可以作為潛在的抗菌添加劑的來源。例如，藍(lán)莓和蔓越莓富含花青素的提取物已被報(bào)道具有巨大的抗菌活性，有可能被開發(fā)為新型天然食品添加劑。橄欖葉也是酚類化合物的良好來源，有報(bào)道稱對(duì)蠟樣芽孢桿菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌以及一些真菌如白色念珠菌和新隱球菌具有一定的抗菌活性。酒渣作為一種眾所周知的副產(chǎn)品，也有可能成為一種新型的抗菌食品添加劑，因?yàn)樗幕钚砸才c其高酚含量和花青素有關(guān)。

3 抗氧化劑

氧化發(fā)生在每一個(gè)活的有機(jī)體和生物系統(tǒng)中，食物氧化可能導(dǎo)致風(fēng)味、顏色、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和質(zhì)地的改變，并產(chǎn)生有毒化合物。因此，抑制食品氧化工業(yè)最重要的保存技術(shù)之一，主要是防止食品氧化誘導(dǎo)降解，從而延長(zhǎng)貨架時(shí)間。這些添加劑有助于穩(wěn)定脂質(zhì)(避免脂質(zhì)過氧化)和其他化合物，并能中和自由基，避免級(jí)聯(lián)氧化反應(yīng)。比較合成抗氧化劑和天然抗氧化劑，結(jié)果表明天然酚類抗氧化劑能夠抑制氧化和毒素形成，這意味著它們是傳統(tǒng)抗氧化劑添加劑的一個(gè)天然替代品。丁基羥基茴香醚(BHA)、丁基羥基甲苯、乙氧基喹啉、叔丁基對(duì)苯二酚和沒食子酸丙酯是食品中最常用的合成抗氧化劑。關(guān)于它們對(duì)健康的影響的看法各異。

由于植物是抗氧化劑化合物的主要來源之一，農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品是最重要的潛在天然抗氧化劑來源之一，可用于產(chǎn)品質(zhì)量的保護(hù)。酚類化合物，除了與抗菌活性有關(guān)，以其高抗氧化能力而廣泛使用。它們普遍存在于植物中，因此是一類有待開發(fā)的抗氧化化合物，盡管其他具有強(qiáng)抗氧化能力的化合物也可以找到，如一些維生素(維生素C、E和A)、生物活性肽、多糖、一些礦物質(zhì)和酶。任何含有上述任何一種化合物的副產(chǎn)品都可能被認(rèn)為是新的抗氧化食品添加劑的來源，例如，過度成熟的漿果，或檸檬酸和外來水果、果皮和種子。肉類副產(chǎn)品(包括血液、骨頭、肉屑和內(nèi)臟)可產(chǎn)生具有相關(guān)生物活性的蛋白水解物，即抗氧化活性肽。洋蔥副產(chǎn)品(即洋蔥皮和莖)因其抗氧化和抗褐變特性而被認(rèn)為是潛在的食品添加劑。芒果副產(chǎn)品是一種被廣泛研究的熱帶水果，具有高抗氧化能力和廣泛的潛在應(yīng)用?？偟膩碚f，工業(yè)水果加工的副產(chǎn)品主要包括種子、果皮和未使用的果肉。天然的抗氧化化合物，當(dāng)使用足夠的溶劑時(shí)，被認(rèn)為是公認(rèn)的安全的。此外，在這些副產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的一些天然抗氧化化合物已被批準(zhǔn)作為抗氧化添加劑使用，并具有E值，即抗壞血酸(E300)、生育酚(E306)和β-胡蘿卜素。

4 著色劑

雖然風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值往往是研究和贊賞的食品成分，其外觀也是一個(gè)重要的感官方面。著色劑是食品添加劑，用于賦予食品顏色，使它們看起來更開胃。色彩在消費(fèi)者對(duì)食物的情感反應(yīng)和接受中起著重要的作用。顏色既具有審美價(jià)值，又具有質(zhì)量指標(biāo)作用，顏色與風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和食品安全有關(guān)。顏色為風(fēng)味識(shí)別和味覺閾值提供了視覺建議，影響食物偏好、食物接受度，并最終影響食物選擇。當(dāng)前的市場(chǎng)趨勢(shì)包括用合成著色劑替代某些食品(如水果)或食品副產(chǎn)品中的天然化合物，這一趨勢(shì)被有關(guān)食品中使用合成著色劑可能產(chǎn)生的有害影響的研究所強(qiáng)化。大多數(shù)商業(yè)染色劑是人工合成的，包括紅紅氨酸(紅色)，角黃素(橙色)，莧菜紅(偶氮紅)，酒黃石(偶氮黃)和紅木比辛(黃色橙色)。盡管如此，一些著色劑如類胡蘿卜素(β-胡蘿卜素、蝦青素、角黃質(zhì)和玉米黃質(zhì))是從自然資源中獲得的，如番茄、辣椒粉和藻類。然而，合成著色劑由于其穩(wěn)定性和低成本仍然被使用。由于農(nóng)產(chǎn)食品的副產(chǎn)品通常被丟棄，它們作為這些著色劑的新來源，可以轉(zhuǎn)變?yōu)楦匀坏念伾?，同時(shí)仍然保持較低的生產(chǎn)成本，食品副產(chǎn)物來源潛在著色劑、食品添加劑，如第37頁表1所示。

表1 食品副產(chǎn)物來源潛在著色劑、食品添加劑

5 發(fā)泡劑

泡沫是一種膠體分散體，其中氣相分散在液相或固相中。食品泡沫依賴于特定蛋白質(zhì)化合物的表面活性和成膜特性。蛋白質(zhì)必須是非常疏水或親水的才能具有良好的發(fā)泡性能，因此它們的化學(xué)或酶修飾可以使它們?cè)诒砻嫔细钴S。因此，食品工業(yè)中常用的發(fā)泡劑主要是天然改性的食品蛋白，如大豆、酪蛋白、蛋清、乳清、從乳球蛋白中分離出的血清蛋白、溶菌酶等。球蛋白是優(yōu)良的起泡劑，但其起泡受到與卵慕素、溶菌酶以及類卵蛋白、卵轉(zhuǎn)鐵蛋白和卵清蛋白相互作用的顯著影響。一個(gè)可能的發(fā)泡劑的新來源是漁業(yè)，因?yàn)轸~類加工會(huì)產(chǎn)生大量富含膠原蛋白和明膠的副產(chǎn)品。有報(bào)道表明，鯊魚軟骨中的明膠具有與豬皮類似的發(fā)泡特性。魚類副產(chǎn)品(黑肌肉、切下的肉、內(nèi)臟、皮膚、鱗片、小骨頭和鰭)可以通過酶解來獲得水解蛋白，從而產(chǎn)生具有發(fā)泡能力的化合物。當(dāng)涉及到屠宰副產(chǎn)品時(shí)，會(huì)有一些殘留物，包括皮膚、骨頭、蹄子、肌肉和血液。血液占動(dòng)物體重的4%。然而，直接在食物中使用血液是沒有用的，因?yàn)槭澄锏念伾?。在?shí)踐中，血液通過離心分離成細(xì)胞和血漿組分。血漿蛋白在食品加工中具有相關(guān)且有趣的特性，例如，它們有助于交聯(lián)蛋白質(zhì)和膠凝，蛋白質(zhì)富集，以及乳化和發(fā)泡劑。

6 乳化劑

乳化劑能夠混合并穩(wěn)定水和油這兩種不混溶相，在食品技術(shù)中廣泛使用。乳化劑添加劑可以從各種食品(如乳蛋白分離物)和副產(chǎn)品中獲得。水解產(chǎn)物的乳化能力雖然低于蛋清和大豆蛋白，但仍表現(xiàn)出一定的乳化能力和穩(wěn)定性，水解前的蛋白質(zhì)提取物也有這種作用。從豆?jié){生產(chǎn)的副產(chǎn)品中可以獲得一種潛在的乳化劑添加劑。雖然大豆分離蛋白的溶解度較差，但它們表現(xiàn)出了其他功能特性(乳化、起泡和結(jié)合特性)，這些功能特性與商業(yè)大豆分離蛋白相當(dāng)，進(jìn)一步證明了這些分離蛋白作為食品成分的潛在用途。乳化劑也可以在肉類工業(yè)的副產(chǎn)品中找到。例如，牛血液衍生產(chǎn)品(血漿和球蛋白)可以作為一種潛在的新型乳化劑添加劑用于肉制品和其他產(chǎn)品中。因此，從副產(chǎn)物中直接或間接獲得的化合物有可能作為新型乳化劑應(yīng)用于食品工業(yè)。

7 結(jié)語

農(nóng)產(chǎn)食品副產(chǎn)品已成為天然食品添加劑最有效的解決辦法之一?，F(xiàn)在使用的一些添加劑(如花青素和胡蘿卜素)可以在這些材料中找到，其提取物可通過高壓萃取，歐姆萃取，脈沖電場(chǎng)等方法提取，從消費(fèi)者的角度來看提取物非常安全。然而，將其直接納入商業(yè)產(chǎn)品可能受到限制，即使添加劑本身已經(jīng)被批準(zhǔn)使用，如果其生產(chǎn)工藝或原料與目前使用的有很大不同，它作為添加劑將取決于新的安全性評(píng)價(jià)。總的來說，可以看到副產(chǎn)品衍生的食品添加劑和潛在的新添加劑在食品工業(yè)中的應(yīng)用潛力。它們是一個(gè)成本低、對(duì)環(huán)境影響小的綜合解決方案，能夠?yàn)閲?yán)重依賴化學(xué)合成化合物的行業(yè)提供替代方案。因此，使用副產(chǎn)品作為食品添加劑的來源是一種經(jīng)濟(jì)和環(huán)境意識(shí)的選擇，并將推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的新時(shí)代。