農副產品作為天然食品添加劑的研究

周吉鋒

(山西寧武大運華盛能源集團有限公司，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，目前市場常用產品都使用化工添加劑以防止食物變質。因此，必須尋求新的天然替代品來維持食品工業添加劑。再利用、回收和循環利用材料和能源，提高經濟中產品、材料和資源的價值，從而延長其使用壽命[1-5]。農用工業副產品的再利用可以代表一些已經在使用的食品添加劑的可再生資源，甚至可以產生新的具有功能性化合物和性能的附加值成分，這將有利于整個食品的加工、儲存。此外，這些天然化合物也可被視為營養成分或補品，從而開發出具有更高營養價值、潛在的健康益處、更長的保質期以及良好的感官特征的產品。

1 消費者視角

隨著人類壽命的增加，人們對整體生活質量的關注也增加了。再加上飲食與健康之間的廣泛聯系，使消費者意識到他們攝入的食物直接關乎身體健康。與這種觀念轉變相關的一個趨勢是“清潔標簽”，即被認為是“天然”的產品，如“自由放養”、“較少加工”、“有機”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品的一個差異化因素。因此，行業對新的解決方案更感興趣，雖然發揮了與傳統添加劑相同的技術效果，但沒有負面報告。農產食品副產品提供了一個有趣的生物活性和技術相關化合物來源，由于其商業價值較低，可以作為新的天然添加劑的潛在來源。

2 防腐劑

微生物作用過程會對食品質量產生不利影響，導致食品變質。生物有效養分、良好的水分活度、適當的pH值等條件的滿足有利于腐敗微生物生長發育?！笆称犯瘮　币辉~僅適用于由于微生物潛在有害的代謝產物引起的食品變化，從而使產品不安全，并增加食源性疾病的風險。然而，并不是所有食品中的微生物變化都被認為是有害的(例如，發酵葡萄汁以生產葡萄酒)?？紤]到這一點，防腐劑在食品工業中被廣泛使用，以防止微生物污染。從酶、細菌素、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，其中一些可能是農產食品的副產品。由于消費者對“清潔標簽”的偏好，使用天然化合物取代傳統添加劑是一種新興趨勢。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。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，能夠對肉毒桿菌發揮抗菌作用并防止肉毒毒素產生/積累的添加劑。

農用食品副產品，特別是果皮和種子，已經被認為是防腐劑的一個潛在來源，不同水果和蔬菜副產品提取物的潛在抗菌活性，乙醇性姜黃提取物對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，從姜黃素生產的副產品，也被描述為具有抗菌和抗真菌活性。漿果是富含酚類物質的水果，尤其是花青素。雖然它們本身具有商業價值，但如果果實從灌木叢中掉落(過于成熟的漿果)，它們就不會被商業化。然而，它們仍然是一種酚類豐富的水果，可以作為潛在的抗菌添加劑的來源。例如，藍莓和蔓越莓富含花青素的提取物已被報道具有巨大的抗菌活性，有可能被開發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，有報道稱對蠟樣芽孢桿菌、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品，也有可能成為一種新型的抗菌食品添加劑，因為它的活性也與其高酚含量和花青素有關。

3 抗氧化劑

氧化發生在每一個活的有機體和生物系統中，食物氧化可能導致風味、顏色、營養價值和質地的改變，并產生有毒化合物。因此，抑制食品氧化工業最重要的保存技術之一，主要是防止食品氧化誘導降解，從而延長貨架時間。這些添加劑有助于穩定脂質(避免脂質過氧化)和其他化合物，并能中和自由基，避免級聯氧化反應。比較合成抗氧化劑和天然抗氧化劑，結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抗氧化劑添加劑的一個天然替代品。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。關于它們對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，農業副產品是最重要的潛在天然抗氧化劑來源之一，可用于產品質量的保護。酚類化合物，除了與抗菌活性有關，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的抗氧化化合物，盡管其他具有強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、一些礦物質和酶。任何含有上述任何一種化合物的副產品都可能被認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。肉類副產品(包括血液、骨頭、肉屑和內臟)可產生具有相關生物活性的蛋白水解物，即抗氧化活性肽。洋蔥副產品(即洋蔥皮和莖)因其抗氧化和抗褐變特性而被認為是潛在的食品添加劑。芒果副產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用?？偟膩碚f，工業水果加工的副產品主要包括種子、果皮和未使用的果肉。天然的抗氧化化合物，當使用足夠的溶劑時，被認為是公認的安全的。此外，在這些副產品中發現的一些天然抗氧化化合物已被批準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

雖然風味和營養價值往往是研究和贊賞的食品成分，其外觀也是一個重要的感官方面。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。色彩在消費者對食物的情感反應和接受中起著重要的作用。顏色既具有審美價值，又具有質量指標作用，顏色與風味、營養價值和食品安全有關。顏色為風味識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。當前的市場趨勢包括用合成著色劑替代某些食品(如水果)或食品副產品中的天然化合物，這一趨勢被有關食品中使用合成著色劑可能產生的有害影響的研究所強化。大多數商業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、角黃質和玉米黃質)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定性和低成本仍然被使用。由于農產食品的副產品通常被丟棄，它們作為這些著色劑的新來源，可以轉變為更自然的顏色，同時仍然保持較低的生產成本，食品副產物來源潛在著色劑、食品添加劑，如第37頁表1所示。

表1 食品副產物來源潛在著色劑、食品添加劑

5 發泡劑

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化合物的表面活性和成膜特性。蛋白質必須是非常疏水或親水的才能具有良好的發泡性能，因此它們的化學或酶修飾可以使它們在表面上更活躍。因此，食品工業中常用的發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、卵轉鐵蛋白和卵清蛋白相互作用的顯著影響。一個可能的發泡劑的新來源是漁業，因為魚類加工會產生大量富含膠原蛋白和明膠的副產品。有報道表明，鯊魚軟骨中的明膠具有與豬皮類似的發泡特性。魚類副產品(黑肌肉、切下的肉、內臟、皮膚、鱗片、小骨頭和鰭)可以通過酶解來獲得水解蛋白，從而產生具有發泡能力的化合物。當涉及到屠宰副產品時，會有一些殘留物，包括皮膚、骨頭、蹄子、肌肉和血液。血液占動物體重的4%。然而，直接在食物中使用血液是沒有用的，因為食物的顏色深。在實踐中，血液通過離心分離成細胞和血漿組分。血漿蛋白在食品加工中具有相關且有趣的特性，例如，它們有助于交聯蛋白質和膠凝，蛋白質富集，以及乳化和發泡劑。

6 乳化劑

乳化劑能夠混合并穩定水和油這兩種不混溶相，在食品技術中廣泛使用。乳化劑添加劑可以從各種食品(如乳蛋白分離物)和副產品中獲得。水解產物的乳化能力雖然低于蛋清和大豆蛋白，但仍表現出一定的乳化能力和穩定性，水解前的蛋白質提取物也有這種作用。從豆漿生產的副產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，但它們表現出了其他功能特性(乳化、起泡和結合特性)，這些功能特性與商業大豆分離蛋白相當，進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的副產品中找到。例如，牛血液衍生產品(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品中。因此，從副產物中直接或間接獲得的化合物有可能作為新型乳化劑應用于食品工業。

7 結語

農產食品副產品已成為天然食品添加劑最有效的解決辦法之一?，F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，脈沖電場等方法提取，從消費者的角度來看提取物非常安全。然而，將其直接納入商業產品可能受到限制，即使添加劑本身已經被批準使用，如果其生產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價。總的來說，可以看到副產品衍生的食品添加劑和潛在的新添加劑在食品工業中的應用潛力。它們是一個成本低、對環境影響小的綜合解決方案，能夠為嚴重依賴化學合成化合物的行業提供替代方案。因此，使用副產品作為食品添加劑的來源是一種經濟和環境意識的選擇，并將推動循環經濟的新時代。