农副产品作为天然食品添加剂的研究

周吉锋

(山西宁武大运华盛能源集团有限公司，山西 宁武 036700)

引 言

近年来，天然化合物及天然食品添加剂的食品受到人们的重视。然而，目前市场常用产品都使用化工添加剂以防止食物变质。因此，必须寻求新的天然替代品来维持食品工业添加剂。再利用、回收和循环利用材料和能源，提高经济中产品、材料和资源的价值，从而延长其使用寿命[1-5]。农用工业副产品的再利用可以代表一些已经在使用的食品添加剂的可再生资源，甚至可以产生新的具有功能性化合物和性能的附加值成分，这将有利于整个食品的加工、储存。此外，这些天然化合物也可被视为营养成分或补品，从而开发出具有更高营养价值、潜在的健康益处、更长的保质期以及良好的感官特征的产品。

1 消费者视角

随着人类寿命的增加，人们对整体生活质量的关注也增加了。再加上饮食与健康之间的广泛联系，使消费者意识到他们摄入的食物直接关乎身体健康。与这种观念转变相关的一个趋势是“清洁标签”，即被认为是“天然”的产品，如“自由放养”、“较少加工”、“有机”或“生物”食品。总的来说，这意味着不添加添加剂已成为食品产品的一个差异化因素。因此，行业对新的解决方案更感兴趣，虽然发挥了与传统添加剂相同的技术效果，但没有负面报告。农产食品副产品提供了一个有趣的生物活性和技术相关化合物来源，由于其商业价值较低，可以作为新的天然添加剂的潜在来源。

2 防腐剂

微生物作用过程会对食品质量产生不利影响，导致食品变质。生物有效养分、良好的水分活度、适当的pH值等条件的满足有利于腐败微生物生长发育。“食品腐败”一词仅适用于由于微生物潜在有害的代谢产物引起的食品变化，从而使产品不安全，并增加食源性疾病的风险。然而，并不是所有食品中的微生物变化都被认为是有害的(例如，发酵葡萄汁以生产葡萄酒)。考虑到这一点，防腐剂在食品工业中被广泛使用，以防止微生物污染。从酶、细菌素、杀菌剂、盐到精油和其他成分，不同的抗菌化合物可以潜在地用作防腐剂，其中一些可能是农产食品的副产品。由于消费者对“清洁标签”的偏好，使用天然化合物取代传统添加剂是一种新兴趋势。硝酸盐和亚硝酸盐是食品中最常用的防腐剂。两者都与亚硝胺的形成有关。由于健康问题，使用硝酸盐和亚硝酸盐作为食品添加剂的使用量受到限制，能够对肉毒杆菌发挥抗菌作用并防止肉毒毒素产生/积累的添加剂。

农用食品副产品，特别是果皮和种子，已经被认为是防腐剂的一个潜在来源，不同水果和蔬菜副产品提取物的潜在抗菌活性，乙醇性姜黄提取物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有抗菌活性，这归因于其酚类含量。此外，姜黄油，从姜黄素生产的副产品，也被描述为具有抗菌和抗真菌活性。浆果是富含酚类物质的水果，尤其是花青素。虽然它们本身具有商业价值，但如果果实从灌木丛中掉落(过于成熟的浆果)，它们就不会被商业化。然而，它们仍然是一种酚类丰富的水果，可以作为潜在的抗菌添加剂的来源。例如，蓝莓和蔓越莓富含花青素的提取物已被报道具有巨大的抗菌活性，有可能被开发为新型天然食品添加剂。橄榄叶也是酚类化合物的良好来源，有报道称对蜡样芽孢杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌以及一些真菌如白色念珠菌和新隐球菌具有一定的抗菌活性。酒渣作为一种众所周知的副产品，也有可能成为一种新型的抗菌食品添加剂，因为它的活性也与其高酚含量和花青素有关。

3 抗氧化剂

氧化发生在每一个活的有机体和生物系统中，食物氧化可能导致风味、颜色、营养价值和质地的改变，并产生有毒化合物。因此，抑制食品氧化工业最重要的保存技术之一，主要是防止食品氧化诱导降解，从而延长货架时间。这些添加剂有助于稳定脂质(避免脂质过氧化)和其他化合物，并能中和自由基，避免级联氧化反应。比较合成抗氧化剂和天然抗氧化剂，结果表明天然酚类抗氧化剂能够抑制氧化和毒素形成，这意味着它们是传统抗氧化剂添加剂的一个天然替代品。丁基羟基茴香醚(BHA)、丁基羟基甲苯、乙氧基喹啉、叔丁基对苯二酚和没食子酸丙酯是食品中最常用的合成抗氧化剂。关于它们对健康的影响的看法各异。

由于植物是抗氧化剂化合物的主要来源之一，农业副产品是最重要的潜在天然抗氧化剂来源之一，可用于产品质量的保护。酚类化合物，除了与抗菌活性有关，以其高抗氧化能力而广泛使用。它们普遍存在于植物中，因此是一类有待开发的抗氧化化合物，尽管其他具有强抗氧化能力的化合物也可以找到，如一些维生素(维生素C、E和A)、生物活性肽、多糖、一些矿物质和酶。任何含有上述任何一种化合物的副产品都可能被认为是新的抗氧化食品添加剂的来源，例如，过度成熟的浆果，或柠檬酸和外来水果、果皮和种子。肉类副产品(包括血液、骨头、肉屑和内脏)可产生具有相关生物活性的蛋白水解物，即抗氧化活性肽。洋葱副产品(即洋葱皮和茎)因其抗氧化和抗褐变特性而被认为是潜在的食品添加剂。芒果副产品是一种被广泛研究的热带水果，具有高抗氧化能力和广泛的潜在应用。总的来说，工业水果加工的副产品主要包括种子、果皮和未使用的果肉。天然的抗氧化化合物，当使用足够的溶剂时，被认为是公认的安全的。此外，在这些副产品中发现的一些天然抗氧化化合物已被批准作为抗氧化添加剂使用，并具有E值，即抗坏血酸(E300)、生育酚(E306)和β-胡萝卜素。

4 着色剂

虽然风味和营养价值往往是研究和赞赏的食品成分，其外观也是一个重要的感官方面。着色剂是食品添加剂，用于赋予食品颜色，使它们看起来更开胃。色彩在消费者对食物的情感反应和接受中起着重要的作用。颜色既具有审美价值，又具有质量指标作用，颜色与风味、营养价值和食品安全有关。颜色为风味识别和味觉阈值提供了视觉建议，影响食物偏好、食物接受度，并最终影响食物选择。当前的市场趋势包括用合成着色剂替代某些食品(如水果)或食品副产品中的天然化合物，这一趋势被有关食品中使用合成着色剂可能产生的有害影响的研究所强化。大多数商业染色剂是人工合成的，包括红红氨酸(红色)，角黄素(橙色)，苋菜红(偶氮红)，酒黄石(偶氮黄)和红木比辛(黄色橙色)。尽管如此，一些着色剂如类胡萝卜素(β-胡萝卜素、虾青素、角黄质和玉米黄质)是从自然资源中获得的，如番茄、辣椒粉和藻类。然而，合成着色剂由于其稳定性和低成本仍然被使用。由于农产食品的副产品通常被丢弃，它们作为这些着色剂的新来源，可以转变为更自然的颜色，同时仍然保持较低的生产成本，食品副产物来源潜在着色剂、食品添加剂，如第37页表1所示。

表1 食品副产物来源潜在着色剂、食品添加剂

5 发泡剂

泡沫是一种胶体分散体，其中气相分散在液相或固相中。食品泡沫依赖于特定蛋白质化合物的表面活性和成膜特性。蛋白质必须是非常疏水或亲水的才能具有良好的发泡性能，因此它们的化学或酶修饰可以使它们在表面上更活跃。因此，食品工业中常用的发泡剂主要是天然改性的食品蛋白，如大豆、酪蛋白、蛋清、乳清、从乳球蛋白中分离出的血清蛋白、溶菌酶等。球蛋白是优良的起泡剂，但其起泡受到与卵慕素、溶菌酶以及类卵蛋白、卵转铁蛋白和卵清蛋白相互作用的显著影响。一个可能的发泡剂的新来源是渔业，因为鱼类加工会产生大量富含胶原蛋白和明胶的副产品。有报道表明，鲨鱼软骨中的明胶具有与猪皮类似的发泡特性。鱼类副产品(黑肌肉、切下的肉、内脏、皮肤、鳞片、小骨头和鳍)可以通过酶解来获得水解蛋白，从而产生具有发泡能力的化合物。当涉及到屠宰副产品时，会有一些残留物，包括皮肤、骨头、蹄子、肌肉和血液。血液占动物体重的4%。然而，直接在食物中使用血液是没有用的，因为食物的颜色深。在实践中，血液通过离心分离成细胞和血浆组分。血浆蛋白在食品加工中具有相关且有趣的特性，例如，它们有助于交联蛋白质和胶凝，蛋白质富集，以及乳化和发泡剂。

6 乳化剂

乳化剂能够混合并稳定水和油这两种不混溶相，在食品技术中广泛使用。乳化剂添加剂可以从各种食品(如乳蛋白分离物)和副产品中获得。水解产物的乳化能力虽然低于蛋清和大豆蛋白，但仍表现出一定的乳化能力和稳定性，水解前的蛋白质提取物也有这种作用。从豆浆生产的副产品中可以获得一种潜在的乳化剂添加剂。虽然大豆分离蛋白的溶解度较差，但它们表现出了其他功能特性(乳化、起泡和结合特性)，这些功能特性与商业大豆分离蛋白相当，进一步证明了这些分离蛋白作为食品成分的潜在用途。乳化剂也可以在肉类工业的副产品中找到。例如，牛血液衍生产品(血浆和球蛋白)可以作为一种潜在的新型乳化剂添加剂用于肉制品和其他产品中。因此，从副产物中直接或间接获得的化合物有可能作为新型乳化剂应用于食品工业。

7 结语

农产食品副产品已成为天然食品添加剂最有效的解决办法之一。现在使用的一些添加剂(如花青素和胡萝卜素)可以在这些材料中找到，其提取物可通过高压萃取，欧姆萃取，脉冲电场等方法提取，从消费者的角度来看提取物非常安全。然而，将其直接纳入商业产品可能受到限制，即使添加剂本身已经被批准使用，如果其生产工艺或原料与目前使用的有很大不同，它作为添加剂将取决于新的安全性评价。总的来说，可以看到副产品衍生的食品添加剂和潜在的新添加剂在食品工业中的应用潜力。它们是一个成本低、对环境影响小的综合解决方案，能够为严重依赖化学合成化合物的行业提供替代方案。因此，使用副产品作为食品添加剂的来源是一种经济和环境意识的选择，并将推动循环经济的新时代。