食品添加劑化學成分

精細化工

王濤玉緒論精細化學工業(yè)（簡稱精細化工）是生產精細化學品的工業(yè)。精細化工是當今世界各國發(fā)展化學工業(yè)的戰(zhàn)略重點，也是一個國家綜合技術水平的重要標志之一。其基本特征是以高新技術為依托，為全球經濟和人民生活生產提供高質量、多品種、專用或多功能的精細化學品。第一節(jié)精細化工的分類和特點精細化工的形成和發(fā)展精細化學品的定義精細化學品的分類精細化學品的特性精細化學品的分類中國精細化工產品包括11個產品類別：農藥、染料、涂料（包括油漆和油墨）、顏料、試劑和高純物、信息化學品（包括感光材料、磁性材料等能接受電磁波的化學品）、食品和飼料添加劑、粘合劑、催化劑和各種助劑、化工系統(tǒng)生產的化學藥品（原料藥）和日用化學品、高分子聚合物中的功能高分子材料（包括功能膜、偏光材料等）。

精細化學品的特性1.生產特性

小批量、多品種、復配型居多；技術密集度高；采用間歇式多功能生產裝置2.經濟特性

投資效率高、附加價值高、利潤率高3.商業(yè)特性

獨家經營，技術保密；重視市場調研，適應市場需求；配有應用技術和技術服務第二節(jié)精細化學品在國民經濟中的作用和發(fā)展趨勢一、精細化學品在國民經濟中的作用二、精細化學品的發(fā)展趨勢三、我國精細化學品的發(fā)展重點本課程的主要內容食品添加劑表面活性劑洗滌劑化妝品醫(yī)藥農藥和膠粘劑第一章食品添加劑定義：為改善食品品質和色、香、味，以及為防腐和加工工藝的需要而加入食品中的化學合成或者天然物質。食品添加劑是構成現代食品工業(yè)的重要因素，它對于改善食品的色、香、味，增加食品營養(yǎng)，提高食品品質，改善加工條件，防止食品變質，延長食品的保質期有極其重要的作用。因此，食品添加劑在食品工業(yè)中占據重要地位，可以說沒有食品添加劑就不可能有現代食品工業(yè)。

截至2000年底，經國家批準使用的食品添加劑有22大類，品種達1500余種，實現總產值170億元，出口達30多萬噸，創(chuàng)匯近6億美元，從業(yè)企業(yè)數千家。當前食品添加劑已經進入面食、乳品、營養(yǎng)品、休閑食品、糧油、肉禽、果疏、加工各領域，包括飲料、冷食、調料、釀造、甜食等各工業(yè)部門。我國的《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》將食品添加劑分為22類：（1）防腐劑（2）抗氧化劑（3）發(fā)色劑（4）漂白劑（5）酸味劑（6）凝固劑（7）疏松劑（8）增稠劑（9）消泡劑（10）甜味劑分類（11）著色劑（12）乳化劑（13）品質改良劑（14）抗結劑（15）增味劑（16）酶制劑（17）被膜劑（18）發(fā)泡劑（19）保鮮劑（20）香料（21）營養(yǎng)強化劑（22）其他添加劑二、食品添加劑的一般要求與安全使用

為了確保食品添加劑的食用安全，使用食品添加劑應該遵循以下原則：

1．經過規(guī)定的食品毒理學安全評價程序的評價，證明在使用限量內長期使用對人體安全無害。

2．不影響食品感官性質和原味，對食品營養(yǎng)成分不應有破壞作用。

3．食品添加劑應有嚴格的質量標準，其有害雜質不得超過允許限量。4．不得由于使用食品添加劑而降低良好的加工措施和衛(wèi)生要求。

5．不得使用食品添加劑掩蓋食品的缺陷或作為偽造的手段。

6．未經衛(wèi)生部允許，嬰兒及兒童食品不得加入食品添加劑。評價食品添加劑的毒性（或安全性），首要標準是ADI值（人體每日攝入量），它指人一生連續(xù)攝入某物質而不致影響健康的每日最大攝入量，以每公斤體重攝入的毫克數表示，單位是mg/kg。對小動物（大鼠、小鼠等）進行近乎一生的毒性實驗，取得MNL值（動物最大無作用量），其1/100～1/500即為ADI值評價食品添加劑安全性的第二個常用指標是LD50值（半數致死量，亦稱致死中量），它是粗略衡量急性毒性高低的一個指標。一般指能使一群被試驗動物中毒而死亡一半時所需的最低劑量，其單位是mg/kg（體重）。不同動物和不同的給予方式對同一受試物質的LD50值均不相同，有時差異甚大。試驗食品添加劑的LD50值，主要是經口的半數致死量。一般認為，對多種動物毒性低的物質，對人的毒性亦低，反之亦然。毒性程度LD50(大鼠經口)(mg/kg)對人致死推斷量毒性程度LD50(大鼠經口)(mg/kg)對人致死推斷量極大大中<11～5051～500約50mg5～10g20～30g小極小基本無害501～50005001～15000>1500200～300g500g>500g表1-1LD50值與毒性分級和對人的毒性對照

物質名稱LD50值(mg/kg體重)物質名稱LD50值(mg/kg體重)氰化鉀殺蟲劑敵敵畏藥物阿司匹林化學品乙醇250～70500～10006000～8000食品抗氧劑BHA防腐劑苯甲酸鈉尼泊金丙酯山梨酸29002700>800010500表1-2幾種物質的LD50值

制定食品添加劑的使用標準是依據其使用情況的實際調查和毒性學評價，制定程序一般如下：

平均體重安全系數給定動物毒性實驗動物最大無作用量（MNL）人體日允許攝入總量（A）人體日允許攝入量(ADI)每種食品中最高允許量(D)每種食品的使用標準（E）人群膳食調查各種食品中最大使用量（E’）各種食品日平均攝入量（C）1.防腐劑和抗氧化劑防腐劑是為了抑制食品腐敗和變質，延長貯存期和保鮮期的一類添加劑。

目前常用的食品防腐劑主要有4類：苯甲酸及其鹽類山梨酸及其鹽類丙酸及其鹽類對羥基苯甲酸酯類

苯甲酸的制備方法：苯甲酸又稱安息香酸，是一種常用的有機殺菌劑，在PH值2.5～4之間，對很多微生物都有效。苯甲酸進入人體后，大部分與甘氨酸化合成馬尿酸，剩余部分與葡萄糖醛酸化合而解毒，并全部從尿中排出，不在人體內蓄積。（1）苯甲酸及其鈉鹽山梨酸化學名為2,4–己二烯酸。其結構式為：CH3CH=CHCH=CH-COOH山梨酸及其鈉鹽、鉀鹽是一種新型食品添加劑，能抑制細菌、霉菌和酵母菌的生長，效果顯著。作為一種不飽和脂肪酸，在體內可以直接參與脂肪代謝，最后被氧化為二氧化碳和水，因此幾乎沒有毒性，是各國普遍使用的一種較安全的防腐劑。(2)山梨酸及其鹽類（3）丙酸及其鹽類丙酸是具有類似醋酸刺激酸香的液體，也是國內外允許使用，特別是西方國家早已普遍使用的酸型防腐劑，由于它是人體新陳代謝的正常中間物，故無毒性，其ADI值不加限制。主要用于面包及糕點制作。丙酸鹽具有相同的防腐效果，可以是鈣鹽或鈉鹽，其作用是通過分解為丙酸而發(fā)揮的。丙酸及其鹽的最大使用量規(guī)定為5g/kg，其最小抑菌濃度在pH值為5.0時是0.01%，pH值為6.5時是0.5%

（4）對羥基苯甲酸及其酯類對羥基苯甲酸酯又稱尼泊金酯，其通式為它是無色結晶或白色結晶粉末，無味，無臭。防腐效果優(yōu)于苯甲酸及其鈉鹽，使用量約為苯甲酸鈉的1/10，使用范圍pH4～8。對羥基苯甲酸酯的毒性低于苯甲酸。主要用于醬油、果醬、清涼飲料等。缺點是水溶性較差，同時價格也較高。天然防腐劑的發(fā)展天然防腐劑具有抗菌性強、安全無毒、水溶性好，熱穩(wěn)定性好、作用范圍廣等合成防腐劑無法比擬的優(yōu)點。因此近年來，天然防腐劑的研究和開發(fā)利用成了食品工業(yè)的一個熱點。主要品種：那他霉素、葡萄糖氧化酶、魚精蛋白、溶菌酶、聚賴氨酸、殼聚糖、果膠分解物、蜂膠、茶多酚等?？寡趸瘎┛寡趸瘎┦侵匾囊活愂称诽砑觿煞乐故称烦煞盅趸冑|和腐敗，提高食品的穩(wěn)定性和貯存期?？寡趸瘎┲饕糜诜乐褂椭案恢称返难趸釘?，防止食品褪色、褐變、維生素被破壞。使用范圍：食用油脂、富脂餅干、早餐谷物、湯粉、速煮面、冷凍或干制魚貝類。抗氧化劑按其溶解性可分為油溶性抗氧化劑水溶性抗氧化劑按其來源可分為天然抗氧化劑合成抗氧化劑合成抗氧化劑油溶性合成抗氧化劑丁基羥基茴香醚（BHA）二丁基羥基甲苯（BHT）沒食子酸丙酯（PG）叔丁基對苯二酚（TBHQ）2,4,5-三羥基苯丁酮（THBP）乙氧喹（EMQ）水溶性合成抗氧化劑L-抗壞血酸（維生素C）及其鈉鹽、異抗壞血酸及其鈉鹽。1.丁基羥基茴香醚（BHA）

丁基羥基茴香醚是白色或微黃色蠟狀固體，稍帶刺激性氣味，不溶于水，易溶于乙醇、丙二醇和各種油脂中，除抗氧化作用外，它還有較強的抗菌作用。BHA是世界各國廣泛使用的油溶性抗氧化劑，油脂中含0.1～0.2g/kg的BHA就可達到很好的效果，廣泛用于焙烤食品。它可由對羥基茴香醚和叔丁醇反應制備，合成反應式如下：

2．二丁基羥基甲苯（BHT）

二丁基羥基甲苯學名是4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚，為白色結晶。不溶于水和甘油，能溶于乙醇和油脂中，抗氧化性和穩(wěn)定性均較好，無臭無味，價格低廉。缺點是其毒性相對較高

3.沒食子酸丙酯（PG）

沒食子酸丙酯又稱培酸丙酯，學名是3,4,5-三羥基苯甲酸丙酯。PG是白色至淡褐色或乳白色結晶，無臭，稍有苦味，易溶于乙醇、丙酮、乙醚而難溶于水、氯仿和油脂。它對豬油的抗氧化作用較BHA或BHT強，但有著色的缺點，常與其它抗氧化劑并用。PG的LD50值為3800mg/kg（大鼠經口），ADI值暫定為0～0.2mg/kg。其合成反應式如下：

BHA、BHT和PG三者單獨使用時效果比較差，如混合使用或與增效劑檸檬酸、抗壞血酸同時使用則起協同作用，抗氧化效果顯著提高，所以實際使用中多為兩種或三種混合使用。

4.特丁基對苯二酚(TBHQ）白色至淡灰色結晶，有極淡的特殊香味；易溶于乙醇、丙二醇和脂肪，幾乎不溶于水，抗氧性能優(yōu)于目前常用的普通抗氧化劑（如BHA、BHT、PG等），能有效抑制細菌和霉菌的生長；對熱相對穩(wěn)定，可用于需在高溫條件下制作的食品中。與其它抗氧化劑相比,具有更高的安全性，不會在人體內積聚。

用途：

可用于食用油脂、油炸食品、干面制品、餅干、方便面、速煮米、干魚罐頭、腌制肉制品中，最大使用量0.2g/kg。天然抗氧化劑天然油溶性抗氧化劑生育酚（維生素E）茶多酚、愈創(chuàng)樹脂、迷迭香提取物天然水溶性抗氧化劑植酸，天然維生素C維生素E結構通式天然維生素C2.乳化劑和增稠劑乳化劑和增稠劑都是改善和穩(wěn)定食品各組分的物理性質或改善食品組織狀態(tài)的添加劑。它們對食品的“形”和“質”及食品加工工藝性能起著重要作用。凡是添加少量即能使互不相溶的液體（如油和水）形成穩(wěn)定乳濁液的食品添加劑稱為乳化劑。主要品種有：單甘油酯、山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、大豆卵磷酯、丙二醇酯等。乳化劑應用范圍：面包、糕點、糖果、飲料等食品中脂肪酸甘油酯是一類使用量最大的乳化劑，甘油和脂肪酸反應，可以生成單、雙和三酯。單脂肪酸甘油酯，簡稱單酯，廣泛用于起酥油、糕點、面包、糖果、冰淇淋中起乳化、起泡、防結晶、抗老化作用。蔗糖脂肪酸酯是一種性能優(yōu)良高效而安全的乳化劑，全世界每年用作食品添加劑的大約兩千噸左右，蔗糖酯廣泛應用在飲料（如豆奶、椰奶、花生奶、杏仁奶等）、冷飲、八寶粥、面包、糖果糕點、方便面等。例如它可給予冰淇淋良好的組織與質地，使冰晶細小，口感細膩、提高膨脹率、增加抗溶性，在溫度劇變情況下，能確保冰淇淋長時間保持細膩、潤滑的結構。蔗糖脂肪酸酯是以蔗糖部分為親水基，長碳鏈脂肪酸部分為親油基。在體內它可被消化成蔗糖和脂肪酸而被吸收。它是一種安全、無毒、無刺激，且易被生物降解的表面活性劑，因此在食品中的使用沒有限制。其結構式如下：（R1、R2、R3為脂肪?；騂）

增稠劑是一類能提高食品粘度并改變性能的一類食品添加劑。一般屬于親水性高分子化合物，可水化而形成高粘度的均相液，故常稱作水溶膠、親水膠或食用膠。在一定條件下，它們可起到增稠劑、穩(wěn)定劑、懸浮劑、膠凝劑、成膜劑、充氣劑、乳化劑、潤滑劑組織改進劑和結構改進劑等的作用。增稠劑

目前國內外常用的動物來源增稠劑有明膠、酪蛋白酸鈉（又名酪朊酸鈉）等微生物來源的增稠劑有

黃原膠、β-環(huán)糊精等。常用的植物及海藻來源的增稠劑有阿拉伯膠（又名金合歡膠）、羅望子多糖膠、田菁膠、瓊脂（又名瓊脂凍粉或洋菜）、海藻酸鈉（又名藻朊酸鈉或藻酸鈉）、海藻酸丙二醇酯、卡拉膠（又名鹿角藻膠、角叉膠）、果膠、麥芽糊精、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）、羧甲基淀粉鈉（CMS-Na）、淀粉磷酸酯鈉和羥丙基淀粉等；黃原膠是以淀粉為主要原料，經微生物發(fā)酵及一系列生化過程，最終得到的一種生物高聚物。其主要成分為葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸等。分子量達數百萬。黃原膠是一種安全無毒、無味的新型食品添加劑，它具有優(yōu)異的增稠、懸浮、乳化、穩(wěn)定等多種理化功能。是目前國內外微生物多糖產品中最具商業(yè)價值，產量最大，市場覆蓋面最廣的產品。黃原膠具有優(yōu)良的增稠性能，采用很低的濃度，就能達到所需要的粘度，l983年聯合國糧農組織和世界衛(wèi)生組織(FAO/WHO)正式批準為安全食品添加劑，并對添加量不作限制。據報道，黃原膠還是一種免疫激活劑，具有提高免疫力的保健功能。

果膠果膠是一種廣泛存在于植物組織中的多糖物質，其主要成份為半乳糖醛酸，是受FAO/WHO食品添加劑聯合委員會推薦，不受添加量限制的公認安全的食品添加劑。果膠在食品中主要起膠凝和增稠穩(wěn)定的作用。另外果膠能有效地排除人體內汞、砷、鋇等重金屬，起到排毒作用，同時果膠還具有降低血糖、血脂、減少膽固醇、抗癌、防癌作用。果膠對治療急慢性胃炎、胃潰瘍、十二指腸潰瘍有良好的功效。

卡拉膠

卡拉膠是由紅藻中提取的天然植物膠，卡拉膠是三大海藻膠：褐藻膠、瓊膠、卡拉膠中最年輕的一個，其主要成份都是D-和L-半乳糖?？ɡz由麒麟菜、沙菜、角叉菜等原料中提取。卡拉膠分為七種類型。在食品工業(yè)上使用的卡拉膠主要有凝膠性、粘稠性、穩(wěn)定性、乳化性及懸浮性等特性，被廣泛應用于乳制品、冰淇淋、果汁飲料、面包、水凝膠(啫喱等)、肉制品、罐頭食品等方面。

3.調味劑和香味劑調味劑和香味劑是一類對食品的香與味起著重要作用的食品添加劑，其作用主要是增味和調味，以使食品更香甜可口、味道鮮美，增強人們的食欲。

（1）甜味劑

甜味劑是以賦予食品甜味為主要目的的食品添加劑。按其來源可分為天然甜味劑和合成甜味劑兩類。天然甜味劑又分為糖與糖的衍生物、非糖天然甜味劑兩類。人工合成甜味劑主要是一些具有甜味的化學物質，甜度一般比蔗糖高數十倍至數百倍，但不具任何營養(yǎng)價值。主要品種有：化學合成甜味劑：糖精（鄰磺酰苯甲酰亞胺）、甜蜜素（環(huán)己基氨基磺酸鈉）、阿斯巴甜（天門冬酰苯丙氨酸甲酯、甜味素、APM）、安賽蜜等。阿斯巴甜安賽蜜天然甜味劑天然甜味劑可分為糖類、糖醇類和非糖類三種。糖與糖醇類：木糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇非糖類：甜菊糖、甘草素木糖醇是將木材、玉米芯等材料中的木糖或聚木糖還原后制成的一種糖醇。木糖醇為白色結晶或結晶性粉末，分子式為C5H12O5，具有清涼甜味，甜味度為砂糖的65%～10