功能性食品添加剂的研究现状与发展趋势

发布时间:2010-12-13   新闻来源:公司信息部   浏览次数:

功能性食品添加剂的研究现状与发展趋势

摘要:本文主要介绍了建立在我国食品添加剂发展基础上兴起的功能性食品添加剂的种类、主要功能及复配应 用,同时依据国外功能性食品添加剂的发展,分析了我国功能性食品添加剂的发展趋势。

品添加剂种类繁多,功能各异,在食品加工中 的应用十分广泛。食品添加剂在食品工业中主要有以下 几方面的作用[1]:(1)便于采收、加工、保存、销售及 家庭制作;(2)控制食品的化学变化、物理变化、微生 物变化,以减少变质损耗,降低微生物危害,保证食 品质量;(3)延长食品的有效保存期;(4)改善食品的感官 性能及营养性能。因此,食品添加剂堪称现代食品工 业灵魂[2]。功能性食品添加剂主要强调利用食品添加剂 的特殊生物活性增强营养性能的功能,在提高食品质 量、丰富食品种类、发展新型功能食品方面有广阔的 前景和巨大潜力。

1.功能性食品添加剂

开发具有防病抗病的天然提取物作为功能性食品添 加剂,目前已知具有某些生理活性的食品添加剂如茶多 酚、甘草抗氧剂、红曲米、葡萄皮红、紫草红、甘 草甜、胡萝巴胶、海藻酸钾等。它们大多具有抗氧化、 抗癌、抗病毒、抗菌、抗辐射、降脂、降压、防 龋齿、消臭、护肝、预防冠心病和动脉硬化等功效[3]。

我国已将很多具有功能的天然提取物列入国家 GB2760使用卫生标准目录,只是没有将具功能性的添加 剂专门单列。但很多企业利用其功能,将已经批准的食 品添加剂,申报了保健食品,有的批准为药物。例如 北京市场普遍销售的准字号降脂药物及保健品血脂康、 脂必妥、东方情、秋源等,其主要成分多为红曲[3]。 功能性食品添加剂是开发强化食品和保健食品等功能 食品的必要资源,进行功能评估的添加剂种类繁多[4]。 表1列出我国已批准保健食品的主要功能特点及所含功 能性添加剂[5]。

 

2.常见功能性食品添加剂应用与功效

2.1天然色素

我国是目前世界上批准天然着色剂最多的国家[6], 很多天然色素具有生理活性,具有防病抗病、促进健 康的功能。天然色素主要从植物中提取,并且很多天 然色素的使用量不受限制。一些具有生理活性的功能列 入表2.

 

2.2甜味剂

甜味剂分为非营养性的高倍甜味剂和营养性甜味剂两类,高倍甜味剂又分化学合成和天然提取物两类。天然的高倍甜味剂有甜菊苷、罗汉果甜、索马甜、甘草 甜等。天然高倍甜味剂中,已确认并实际商品化兼具 医疗功能的,只有甘草甜,包括甘草酸铵和甘草酸钾, 甘草甜作为食品甜味剂,已经列入我国GB2760使用卫 生标准多年[6]。

研究证明用甘草提取的甘草甜,具有明显的解毒功 能。2001年日本山口大学报告:甘草甜能抑制艾滋病 毒,有可能成为防治艾滋病的良药,引起了国际广泛 关注[11]。

营养性甜味剂中的糖醇,如唐和唐L-阿拉伯糖、山梨醇、麦芽糖醇、 甘露醇、乳糖醇等六元醇[12],普遍具有防龋齿和不影响 血糖值的功能,可作糖尿病人的食糖替代品。 这些甜味剂不能全部代谢,只有一定热量,欧美 广泛用于无蔗糖口香糖。唯有五元醇,在所有糖醇中 有最高甜度和热量,不仅能防龋齿、不升血糖,且具 有护肝功能的品种[13]。木糖醇为医药主管部门批准为辅 助治疗剂,是糖尿病人首选的营养性甜味剂。

2.3增稠剂

水溶胶及其降解产物很多均具有生理活性,如高 甲氧基果胶不仅能带走食物中的胆固醇而且能抑制内源 性胆固醇的生成,降解的瓜尔豆胶能调节血脂,有效 地稳定酸牛奶制品并改善其风味,还可作为稳定剂使牛 奶和果汁结合成含牛奶蛋白质、矿物质及果汁的重制饮 料[14]。一些原有增稠剂的生理活性经科学研究也有新发 现,如黄原胶经动物试验发现有抗氧化和免疫功能。海藻酸钾是增稠剂中常用品种,经低分子化以后的海藻酸 钾,经临床实验证明有显著的降压作用[15]。胡芦巴胶 可作为糖尿病人食品配料和控制胆固醇的食品配料[16]。 将胡芦巴胶用于生产供糖尿病人使用的面包已经由以色 列糖尿病协会推荐上市。

2.4乳化剂

食品乳化剂指在食品加工过程中能使互不相溶的液 体(水与油)形成稳定乳浊液的添加剂,主要以脂肪酸多 元醇酯及其衍生物产品和天然乳化剂大豆磷脂及深加工 产品为主[17]。用量最大的是单脂肪酸甘油酯,其他还 有司盘(Span)、吐温(Tween)、丙二醇酯、木糖醇酯、 甘露醇酯、硬酯酰乳酸钠和钙、大豆磷脂等20多个品 种[18]。其中蔗糖脂肪酸酯、木糖醇脂肪酸酯、辛酸甘 油酯等具有改变食品的结构、性能和口感的功能和抑菌 作用[6]。

如辛葵酸甘油酯易吸收黏度低、耐氧化性、凝固 点低,与各种溶剂、油脂、维生素的相溶性好,并 可抑制微生物繁殖,所以应用范围十分广泛,并经FDA 确认为GRAS物质。此外近期国外研究发现,辛葵酸 甘油酯还有对癌细胞的杀伤作用,并不影响正常肝细 胞,可应用于治疗肝癌。

新型乳化剂月桂酰乳酸钠乳化性能优异,易吸收并 有助于食品防腐,可广泛用于各种食品加工中[18]。

2.5防腐剂[6]

乳酸链球菌素(nisin)亦称乳链菌肽,是经发酵法生 成的可用食用蛋白质原料,人体能消化代谢,无任何 毒性,虽然不是天然提取物,可视同天然物[19]。早在 1969年就被国际卫生和粮农组织食品添加剂法规委员会 推荐为安全的食品防腐剂,1988年从欧洲引入我国。我 国经中科院微生物研究所研究成有自主知识产权的乳链 菌肽Nisin Z,1994年通过国家鉴定并和浙江天台银象 生物合作,实现了工业化生产。Nisin对革兰氏阳性 菌,包括葡萄球菌、链球菌、微球菌等有害菌,有 较强的抑制作用。而且在肉制品中使用,可降低杀菌 温度,从而改善熟肉制品的口感。

近年发现,乳酸链球菌素在口腔中能抑制糖类发 酵,从而能在食品中使用时发挥防龋齿功能[19]。此外, 新近发现乳链菌素对幽门螺旋杆菌有明显的抑制作用, 不具抗药性,可替代某些抗菌素。

2.6功能性食品添加配料[6]

我国近年在规模化生产及新品种开发上有较大进 展,全国各地研发的品种很多,主要有低聚糖、海藻 糖、赤藓醇、L-阿拉伯糖、谷氨酰胺、谷胱甘肽、酪蛋白磷酸肽 C P P、调节血压肽、大豆肽、多不饱和脂肪酸、花生 四烯酸(AA)等。其功能近似于营养强化剂。

此外,近年引进国外经验,开发并商品化的主要天然功能性提取物有从蕃茄中提取的蕃茄红素和大豆中 提取的大豆异黄酮。蕃茄红素有极强的消除自由基、抗 氧化、抗衰老的功能。大豆异黄酮具有预防心脑血管 疾病,缓解妇女更年期综合症,促进钙吸收等功能。 我国资源条件优越,可以从大豆加工的豆粕中提取,现 在国内已有20多家企业生产,有的已列入卫生部批准的 保健品中[6]。

3.复合使用功能性食品添加剂

复合添加剂与单独使用食品添加剂相比具有很多明 显优势。不仅具有互补作用、协同增效、改善所添加 食品添加剂的风味和口感等功效,还十分利于采购、运 输、储存和拓展使用范围[20-21]。

目前在复合食品添加剂生产中,"复合"方式大 体分两种情况,遵循着以下复配机制[9]。

3.1同功能添加剂的复配

相同功能的食品添加剂复合在一起,复合组分中的 各材料可以起到协同增效的作用。

3.2不同功能添加剂的复配[9]

不同功能的食品添加剂复合在一起,复合组分中的 各种材料可以发挥各种功能的作用,起到多用途的功 能,甚至发生新效作用(表3)。

此外新型乳化剂月桂酰乳酸钠与其他乳化剂进行复 配,能提高其亲水性,使乳化性能更好[18]。

4.新型功能性食品添加剂

4.1我国新出现并有广泛应用前景的新型功能性食品添 加剂主要有以下几种[22]

4.1.1天然肽类防腐剂

昆虫抗菌肽、防御素、鱼精蛋白等天然肽类食品 防腐剂不但具有很强的抗菌活性和安全性,而且作为蛋 白物质具有很高的营养性与功能性[23]。

其中防御素是一类阳离子抗菌活性肽,存在于动物 植物和人体本身。存在于各处的防御素的结构相似[24], 都具有广谱、高效的杀菌活性,能有效地杀灭革兰氏 阳性菌、革兰氏阴性菌、某些真菌、螺旋体、被膜 病毒等微生物。因此,防御素的研究已成为食品添加 剂新应用中一个令人关注的热点问题[23]。

天然肽类防腐剂的广泛应用可有效避免化学合成的 食品防腐剂对食品风味的不良影响和对人体不利。

 

4.1.2高效低热的水果纤维

水果纤维是一种高效低热的营养补充剂成分[22]。某 些水果纤维可替代淀粉和蛋白质,束缚水的能力极强, 添加到食品中使产品具有极好的修剪性;有奶油状的连 贯性,可以模仿脂肪[25]。另外由于很多水果的可溶性 (SDF)纤维含量在可食性纤维总量(TDF)中占很高比例, 如芒果、柑橘、无花果等[27]。加之水果纤维的冷胀性 质,使它极易加工,用于速溶产品中十分理想。

4.1.3含番茄植物营养素的番茄粉

番茄粉是一类天然番茄植物营养素。加入到食品中 能够起到增加番茄红素等保健功能的作用。增加血清番 茄红素的水平可显著降低硫代巴比妥酸反应性物质,有 降低脂类、蛋白质及DNA氧化损伤的趋势[27]。Agarwa 等研究[28]表明,经常食用番茄的人群与对照组相比,明 显降低血清脂质的过氧化和低密度脂蛋白胆固醇的氧化。 番茄粉是具有营养与着色双重作用的食品添加剂[29],可 广泛适用于焙烤食品、谷物食品、加工肉制品、大豆 食品、沙司、饮料、乳制品中[22]。

4.1.4不影响产品风味和品质的植物甾醇强化剂

用植物甾醇类物质强化食品和饮料而不影响其风味 和品质是一个挑战。有公司开发了一系列的植物甾醇类 粉剂和液体很好地解决了这个问题,其产品对各种食品 和饮料产品如牛奶、豆奶、果汁、功能性饮料、酸 奶酪都是适用的。

4.2国际上开发出的新型功能性食品添加剂

4.2.1豌豆蛋白

豌豆是我国重要的食用豆类之一,具有粮食、蔬 菜、饲料和医药等多种用途。豌豆蛋白具有很高的溶 解度、吸水性能和乳化性能,在食品工业中用途广泛。 丹麦DQS食品公司将豌豆蛋白、豌豆纤维等添加 到肉制品中,其制成品的蛋白和营养含量均与纯肉制品 相近,但可降低动物脂肪中的胆固醇含量[30],非常适 合胆固醇高的患者食用。

此外,豌豆蛋白具有一定的发泡性能和泡沫稳定 性,可部分代替蛋类添加到糕点制品中。豌豆蛋白具 有非常好的乳化性和乳化稳定性[31],可尝试用作各类食 品的乳化剂。

4.2.2肝元蛋白[32]

日本市场上新出现一种名为"肝元"的浓缩蛋 白,主要以天然动物性蛋白为原料,采用独特的酵素 分解法制成。将其添加到食品中食用,能避免体内积 累大量脂肪、增加体内胆固醇等,且营养成分高于普 通蛋白。

4.2.3香子兰香精 

香子兰又名香荚兰、香草兰,是一种名贵的天然 香料植物[33]。经过生香加工后的商品荚具有浓郁、圆 润、和谐的巧克力香气。法国PVOVA公司从香子兰豆 中提出一种天然脂溶性浸液[30],可以代替香兰素的香子 兰香精。用这种香子兰香精代替香兰素,可改善香味, 同时不影响其他感官特性,而且价格比香兰素低12%~ 1 5%,可以大大降低食品成本。

4.2.4粉末油脂[32]

日本船头油脂公司将原料油脂与乳蛋白混合,然后 在真空状态下加高温,使其成为粉末油脂。这种粉末 油脂不仅提高了油脂的保存稳定性,而且可随意与粉末 食品原料混合,使以往不便用油的食品也可使用。同 时添加粉末油脂制成的食品,如栗子豆包、水产加工 品等,能常期保持柔软,不会有常见的变硬现象,吃起来非常爽口[30]。

4.2.5天然磷灰石

天然磷灰石是骨骼和牙齿珐琅质的主要成分,能吸 附和分离蛋白质及过滤性病毒,去除产生口臭和虫牙的 病源齿垢。日本拉太尔磷灰石公司将牛骨烧到1200℃制 成了天然磷灰石[30],将其加入到口香糖中,便具有补 钙健齿、防止口臭的功效[32]。

4.2.6缩氨酸 

日本昭和产业公司和通产省工业技术所微生物工业 研究所,从玉米蛋白质中提取出能抑制血管紧张的缩氨 酸。提取方法是,首先从玉米中去除玉米淀粉,制成 谷蛋白,然后利用蛋白分解酶,从玉米醇蛋白中抽取 出缩氨酸并精制而成。将其添加到食品中,可制成防 止高血压的保健食品[30]。

4.2.7螺旋藻 

螺旋藻是我国目前大规模养殖的微藻物种,螺旋藻 含有丰富的VE、胡萝卜素及微量的硒,而脂肪和胆固 醇含量很低。

螺旋藻最受人注目的是其蛋白质的含量非常高,比 牛肉、鸡肉高3倍多[34]。这是因为螺旋藻含有一种特有 的光合色素称作藻蓝,它是天然色素中为数不多的蛋白 质结合色素,其氨基酸组成比例非常合理,其中八种营 养必需氨基酸的含量接近甚至超过FAO推荐的标准[35]。 日本的研究人员发现,藻蓝和铁形成可溶性化合物,与 血红素相似,可大大提高人体对铁的吸收[36]。

螺旋藻中藻蓝的含量高达干重的20%以上,因此, 螺旋藻是生产藻蓝色素经济而有效的首选原料。许多国 家以螺旋藻为原料加工添加剂,制成营养保健食品,或 直接以螺旋藻为原料,生产食用螺旋藻胶囊,这些食 品因具有延缓衰老、增强体质的作用而十分畅销。

4.2.8光合菌

光合细菌是一种古老细菌,富含蛋白质、维生素[37]及可溶性糖类素等多种生物活性成分。很多光合菌的氨 基酸含量和比例达到FAO/WHO理想模式的标准。光合 菌常用作饲料或水处理,但因其维生素、微量元素、 氨基酸种类齐全,可调节人体内分泌功能,从而提高 免疫力[32],在食品饮料中应用前景诱人。

5.我国功能性食品添加剂的发展前景

我国天然食品添加剂种类繁多,其应用与研究历史 悠久。但功能性食品添加剂的发展较为缓慢,大多数 是跟随国外发展的脚步进行研究的。

我国天然资源较丰富,经过中国卫生部批准的食药 两用的植物不胜枚举,民间流传防病抗病的植物如竹 叶、山楂、葛根、魔芋传统中草药,在古代本草中 均记载着其独特性能和功效。我国应针对它们得提取物 做抗氧化、消除自由基、防病抗病的研究。如浙大力 夫生物公司研发的竹叶黄酮、重庆葛恩生物技术开发公 司等研发的葛根黄酮和葛根素、江南大学研发的山楂叶 黄酮、武汉、四川等研发的魔芋精粉等,对其功能的 研究均有了一定进展,并有少量的出口。

我国应重视我国特有资源,促进属于国际领先、 并初具规模的天然提取物功能性食品添加剂的发展。根 据市场需求,深入研究,结合国家西部开发,实现自 然资源的产业化,提高生产质量和竞争力。


 


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