食品添加剂研究现状与发展趋势

张文远+张强

摘要 食品添加剂是现代食品工业的灵魂，对食品的保质、增值、运输、保存具有重要意义。食品添加剂的滥用和违法使用成为影响食品工业发展的重大隐患，加强食品添加剂的研究、应用和管理势在必行。本文综述了国内外食品添加剂的使用历史、存在的问题及研究现状，并就国内外食品添加剂的发展趋势进行了展望。

关键词 食品添加剂；食品安全；研究现状；发展趋势

中图分类号 TS202.3 文献标识码 A 文章编号 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

食品添加劑是指为改善食品品质和色、香、味，以及为了防腐和加工工艺的需要而加入食品中的化学合成或天然物质。食品添加剂按照来源一般可分为天然添加剂和化学添加剂。天然食品添加剂主要包括天然提取物和发酵制取物，是以自然界存在的物质为原料，利用干燥、粉碎、分离、沉淀、提取、分解、加热、蒸馏、发酵、酶处理等方法制成的添加剂[1]，具有无毒、无异味、效果好、制取工艺要求高和成本高等特征。化学食品添加剂则是在食品中添加的化学合成物质，是食品添加剂的重要组成部分，具有低毒性、部分有味道、制取成本低和价格低等特点[2]。

食品添加剂大大促进了食品工业的发展，并被誉为“现代食品工业的灵魂”，其原因是它给食品工业带来许多好处，主要作用是防止食品变质、改善食品感官性状、保持提高营养价值、增加品种和方便性、方便食品加工、满足人们的不同需求等。目前，我国食品添加剂有23个类别2 000多个品种，包括防腐剂、酸度调节剂、抗结剂、消泡剂、抗氧化剂、漂白剂、膨松剂、着色剂、护色剂、酶制剂、增味剂、营养强化剂、甜味剂、增稠剂、香料等。

1 食品添加剂发展与研究历史

中国使用食品添加剂的历史可以追溯到公元前5000年，最早是人类对于盐的使用，大约在神农帝与皇帝时期，已经掌握如何煎煮并提取海盐。20世纪50年代，在福建出土的盐煎器具文化证明了这一点。6 000年前大汶口时期，发现了转化酶（蔗糖酶）用来酿酒，史书记载在周朝时期中国人就有使用肉桂增香的习惯[3]。中国早在公元前164年就有用卤水点豆腐的记载。在宋代，就在油条中加入“一矾二碱三盐”，使油条松软蓬松；使用亚硝酸盐制作腊肉，起到防腐的作用。在国外，食品添加剂最早起源于公元前1500年的埃及，使用天然色素为糖果着色。公元前4世纪，欧洲人开始对葡萄酒进行着色。1856年，英国人W.H.Perkins从煤焦油中制取的食用色素苯胺紫，这是人类第一次制取的化学添加剂，从此开创了人类对于化学添加剂的使用。1901年，美国孟山都公司发明了糖精；1908年，日本化学家从海藻中提取了谷氨酸钠（味精）。中国的化学添加剂发展较晚，新中国成立前后，食品添加剂工厂仅存在沈阳和上海两大城市，生产方向也仅限于酵母和味精。直到20世纪60年代，我国食品添加剂工厂才有了飞速的发展。到目前为止，全世界已知的食品添加剂就高达25 000种，其中香料占80%，可使用的有3 000～4 000种，常使用的有600～1 000种[4]。食品添加剂的飞速发展得益于其对食品加工的重大影响，不仅可以改善食品的色、香、味，还可以延长食品的保质期等，提高产品的生产技术，所以食品添加剂的地位是无可替代的。

2 国内食品添加剂存在的主要问题

随着化学添加剂的飞速发展，近年来有不少企业甚至很多大企业例如三鹿奶粉利用食品添加剂上的漏洞非法牟利，给国家和消费者造成了无法挽回的损失。目前，最为严重的食品添加剂问题就是利用化工原料冒充食品添加剂，例如之前沸沸扬扬的“苏丹红”“三聚氰胺”“塑化剂”“瘦肉精”等食品添加剂问题。2008年中国奶制品污染事件中，三鹿公司利用三聚氰胺化学原料提高奶粉中氮的含量，造成部分婴儿出现肾结石、“大头娃娃”等症状甚至造成死亡。事后中华人民共和国国家质量监察检疫总局对全国婴儿奶粉进行检查，发现伊利、蒙牛、古城、光明等各大品牌也存在三聚氰胺的问题。然而，奶粉中的三聚氰胺对于业内人士早已是不成文的规定。三鹿事件给消费者敲响了食品添加剂安全的警钟，加上之前发生的肯德基“苏丹红一号”事件、“瘦肉精”事件，使消费者对食品添加剂有了新的认识。其次就是食品添加剂剂量问题。任何物品甚至水的剂量过高都会对人体产生危害。低剂量的食品添加剂可以被人体自然排泄出去并不会产生危害（不包含化工原料）。尤新[5]指出在人体摄入试验中，有8个受试者于5～14 d内每天给予1.2 g苯甲酸钠，均未发现中毒现象；在服用9～15 h内，苯甲酸甘氨酸合成马尿酸从尿中排除。14C试验表明，苯甲氨酸未有在体内累积的现象。然而，近些年来屡屡有食品被查出添加剂含量超标。为了规范食品添加剂的使用、保障食品添加剂使用的安全性，国家卫生和计划生育委员会根据《中华人民共和国食品安全法》的有关规定，制定颁布了《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》（GB 2760-2014）。该标准规定了食品中允许使用的添加剂品种，并详细规定了使用范围、使用量。然而，部分食品厂商为了谋取私利，滥用、超标使用食品添加剂造成消费者中毒。

3 国内外食品添加剂研究现状

目前，国外对于食品添加剂的研究在于更深层次地剖析食品添加剂，Lanzrath[6]提出植物精油对于肉类不仅有防氧化的作用，更可抑制肉中沙门氏菌、李斯特菌等的生长，起到良好的保鲜防腐作用。Aziz等[7]提出天然的抗氧化剂和抗菌剂很有希望替换化学添加剂，例如醚类可以用来替代化学抗菌剂。此外，也提出对于天然食品添加剂需要更进一步的研究，确定其协同作用更有利于发挥其本身的功效。例如β-胡萝卜素，目前国内是通过养殖盐藻法和微生物发酵法制取，然而盐藻法生產条件要求高、制备过程复杂、产量低等局限性无法满足国内市场的需求。但是微生物制取规模易于发展，也可摆脱局限性的束缚，较符合我国国情[8]。国外早已研究先进高产量的微生物制取β-胡萝卜素的方法。Rodríguez-Sáiz[9]就提出在H.elongata中构建以嗜盐细菌生产β-胡萝卜素的生物合成法。

在防腐剂研究中，目前主要的发展趋势是利用中草药提取物制作生产防腐剂。中草药及其提取物的活性成分主要是生物碱、萜类、黄铜、酚醇和酯类等[10]。几种常见可防腐的草药有金银花、连翘、大蒜、黄连等，其中香辛料大部分科属属于中草药范畴，其防腐的本质是其精油可以抑菌防腐。香辛料中主要的抗菌成分有不饱和醛、二烃基亚硫酸盐、酚类，如大蒜、辣椒素等，能够抑制多种革兰氏阳性菌和革兰氏阴性[11]。Rippttor等证明，从芥菜籽、丁香、桂皮、百里香等提取出来的精油具有一定的防腐功能。 Knobloch 对于香辛料防腐的原因进行了研究，认为其防腐与精油中有效成分透过细胞进入菌体的能力有一定关联，而抗菌性则基于抗菌剂在菌体细胞膜双体磷脂层中的溶解度；精油中的类萜类降低生物膜稳定性，进而发生能量代谢的酶促反应[12]。生姜和大蒜有很强的抗氧化性，既可以取代亚硝酸盐，又可以起到调味的作用，但是提取工艺复杂，成本较高。未来需要研究一种新型的提取方法，从而实现高机械化、低成本、高提取率。

近些年，国外对于食品添加剂的研究已由化学添加剂逐步转型为微生物添加剂，研究方向主要为提高微生物添加剂产量和产品质量。对于微生物作为食品添加剂的研究中，Bellou等[13]提出利用油类微生物产出特定的polyunsatu-rated fatty acids，主要方法是对于编码脂肪生成酶进行修改导致高脂质的累积。同时，其面临的问题是在合成polyuns-aturated fatty acids的同时，如何提高脂质含量和保证细胞的生长以用于大规模生产。在微生物防腐剂研究中，西方国家远远领先于国内。欧盟目前在天然防腐剂方面使用较多的是nisin、纳他霉素和溶菌酶[5]。然而，国内Nisin技术才刚刚开始起步，目前各方面技术都不完善（尤其在制备方面），导致微生物防腐剂在国内价格普遍偏高。加上政府扶持力度较小和商家希望谋取更多利益，微生物防腐剂在国内应用前途较为渺茫。

4 国内外食品添加剂的发展趋势

4.1 天然添加剂将成为未来的主流

我国自然资源丰富，地大物博，和其他国家相比更有利于发展天然添加剂。目前，国内部分天然添加剂受到了国际市场的普遍青睐，例如天然抗氧化剂茶多酚。茶多酚是从茶叶中提取出来的，是形成茶叶香味的主要成分之一，其抗氧化效果远远高于人工合成抗氧化剂。茶多酚可用于食品保鲜防腐，无毒副作用，食用安全。根据光明日报报道，乳酸链球菌素nisin可降低食品加工过程中的杀菌温度，有利于保持食品的营养价值和颜色，还可被人体内的酶消化降解。此外，天然甜味素甘草提取物、天然抗菌剂大蒜素和天然色素等一系列天然添加剂已经广泛应用于食品中。如今越来越多的化学添加剂已经被明令禁止，由于人工添加剂大部分有一定毒性，如果长期食用可能会使得毒素在体内积累，例如二丁基羟基甲苯。

4.2 生物高新技术广泛应用

现代生物技术主要指将基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和生化工程等技术用于食品添加剂的生产，例如香兰素的应用。香兰素是由德国科学家M.哈尔曼博士和G.泰曼博士于1874年合成的第一种香精，也是目前世界上最重要的香精，具有香荚兰香气及浓郁的奶香，已被广泛用于饮料、糖果、糕点和奶粉等领域。然而，仅工业提取无法满足日益增加的需求量，因而产生了利用生物技术制取天然香兰素的方法，例如微生物发酵法、酶法和植物细胞培养法等。目前，酶解技术和美拉德反应生产食品添加剂已经投入工业生产中；天然防腐剂聚赖氨酸已经在日本利用发酵技术投入生产[4]。聚赖氨酸是一种天然的生物代谢产品，有很好的杀菌能力和热稳定性，已经在日本多个领域投入使用，但在我国的使用才刚刚起步[14]。

微生物食品防腐剂是指自然界中的某些微生物本身或其代谢产物，具有抑菌防腐的功效，例如乳酸链球菌（nisin）、纳他霉菌（natamycin）、溶菌酶等。目前较为流行的是nisin，其由原核细菌乳酸链球菌次级代谢产生，属于细菌的一种，是可生物降解的无毒天然防腐剂[15]。nisin作为目前世界上唯一允许使用在食品方面的抗菌素，不仅有着无毒特性，也对很多革兰氏阳性菌有很强的抑制力。至1990年，全世界约有50个国家和地区（包括我国）批准nisin作为食品添加剂使用[16]，但是nisin的价格仍旧很高。由于nisin在乳酸发酵制品中浓度较低，对于nisin高产株以及诱导大量nisin生成的研究尚未成熟。

4.3 食品添加剂安全应用成为关注重点

近年来，随着食品添加剂问题的频繁发生，消费者对于食品添加剂有着一种恐慌心理，更有甚者认为食品添加剂有害无益。2008年三聚氰胺事件造成大量消费者甚至婴儿身体不同程度的损伤，严重者导致死亡，此次事件让消费者开始关注食品添加剂安全问题。然而对于消费者而言，对商家违法替换或者超标使用食品添加剂仍束手无策，因而消费者更倾向于高价购买含有天然添加剂的产品，这也成为我国天然添加剂的发展动力。与此同时，国家更应该加大对食品添加剂滥用、超标使用等现象的治理。