食品添加劑行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展方向
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前言
近年來我國食品工業(yè)發(fā)展迅速，年均增長率超過20%，為同期GDP增長率的2倍之多[1]。食品工業(yè)的迅速發(fā)展與食品添加劑密切相關(guān)，食品添加劑為食品產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展和食品質(zhì)量安全水平的提高起到了巨大的作用。
食品添加劑是精細化工產(chǎn)品的一個重要組成部分，指用于改善食品品質(zhì)(色、香、味、形、營養(yǎng)價值)、延長食品保存期、便于食品加工和增加食品營養(yǎng)成分的一類化學合成或天然物質(zhì)[2，3]。近年來我國食品添加劑發(fā)展雖然迅猛，但行業(yè)整體呈現(xiàn)出大而不強態(tài)勢，產(chǎn)品的低端化、同質(zhì)化問題突出。因此，要提高國內(nèi)食品添加劑行業(yè)的核心競爭力，需加強相關(guān)基礎(chǔ)科學問題的研究。本文主要針對食品添加劑行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行討論，以期把握好食品添加劑研究的發(fā)展方向。
1、食品添加劑的國內(nèi)外發(fā)展概況
隨著經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和人口的不斷增加，我國食品工業(yè)迅速發(fā)展，食品添加劑的生產(chǎn)規(guī)模和數(shù)量也相應(yīng)的得到不同程度地擴大和增加。目前食品添加劑的種類已達25000多種。2000年，國內(nèi)允許使用的添加劑的只有1500種，2007年發(fā)布的《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》中，允許使用的22類添加劑達2000多種[4，6]。近10年來我國食品添加劑發(fā)展尤為迅猛，2004年產(chǎn)量達到348萬t，比2000年增長了80%以上；2006年增加到483萬t，2010年增加到712萬t，產(chǎn)品銷售額約720億元，出口創(chuàng)匯約32億美元[5]。其中部分產(chǎn)品的出口量占全球總貿(mào)易量的90%以上。
目前，美國、歐盟和日本是全球食品添加劑消費的主要市場，也是我國保健食品添加劑的主要出口市場。2006年對以上市場的出口額分別達到了6.3億美元、9.8億美元和3.0億美元，同比分別增長了20.4%、41.5%和3.1%。世界上食品添加劑產(chǎn)值最高的國家是美國，其銷售額可占全球食品添加劑市場的30%以上，美國食品添加劑的種類也位居榜首。在美國食品與藥品監(jiān)督管理局(FDA)所列的2922種食品添加劑中，受管理的有1755種。歐盟使用的約有1500種，德國、荷蘭和比利時是我國保健食品添加劑的三大出口國。日本食品工業(yè)高度發(fā)達，使用的食品添加劑約有1100種，其中包括日本食品添加物公定書(第六版)所列化學合成品350種[6]。2012年10月1日歐盟通過新的食品添加劑肯定清單，清單中包含2100種合法使用的食品添加劑，于2013年4月22日開始實施。
2、食品添加劑行業(yè)的發(fā)展趨勢
2.1天然綠色食品添加劑成為未來發(fā)展的主流
目前國內(nèi)的天然調(diào)味劑、天然抗氧化劑、天然防腐劑、天然抗菌劑、天然色素、天然香料等受到國際市場的普遍青睞，回歸自然已經(jīng)成為當今不可抗拒的潮流。
2.1.1天然調(diào)味劑。在食品中加入調(diào)味劑，食品會更加美味可口，因此調(diào)味劑已經(jīng)成為生活的必需。天然調(diào)味劑主要分為天然鮮味劑、天然酸味劑和天然甜味劑。
2.1.2天然抗氧化劑。抗氧化劑是阻止、抑制或延遲食品中油脂因氧化引起食品變色、敗壞的食品添加劑。隨著人們對食品安全的日益關(guān)注及人類回歸自然的心理影響，天然抗氧化劑因為其安全性受到了更多的青睞。天然抗氧化劑在自然界分布廣泛，種類繁多，研究表明，許多的草本植物和天然調(diào)味料中都含有具有抗氧化作用的活性成分，是非常好的天然抗氧化劑的來源，如鼠尾草、迷迭香、牛至(oregano)、姜、黑胡椒、百里香、夏香草、辣椒、馬郁蘭、丁香、薄荷、羅勒和留蘭香等[7].另外，氨基酸及其衍生物(色氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、酪氨酸等)也有抗氧化作用。目前從自然界提取天然抗氧化劑最活躍的領(lǐng)域是辛香料和中藥材。
2.1.3天然防腐劑。防腐劑是防止因微生物作用而引起食品腐`變質(zhì)，以延長食品保存期的一種食品添加劑。它已廣泛應(yīng)用于飲料、面包、糕點、罐頭、果汁、醬油、果糖、蜜餞、葡萄酒和醬菜等諸多方面。天然防腐劑的研究一直處于非�；钴S的狀態(tài)，其中大蒜素(大蒜辣素和大蒜新素的總稱)作為天然的抗生素，可抑制多種有害細菌、酵母菌、霉菌等。其作用機理為蒜素在水溶液中可迅速與半胱氨酸反應(yīng)生成結(jié)晶性沉淀，以破壞微生物生長所必需的巰基衍生物的巰基。試驗證明，使用蒜素保鮮的豆制品，其保鮮期大于7天[8，9].
溶菌酶也是一種安全的天然防腐劑。它廣泛存在于家禽、鳥類的蛋清以及哺乳動物的淚液、血漿、唾液、尿、乳汁、胎盤以及體液、組織細胞內(nèi)，其中蛋清中含量最為豐富。另外，溶菌酶還存在于一些植物和微生物體內(nèi)。魚精蛋白是一種堿性蛋白，主要在魚類(如鮭魚，鱒魚，鯡魚等)成熟精子細胞核中作為和DNA結(jié)合的核精蛋白存在，其主要應(yīng)用于的食品有面包、蛋糕，其次是菜肴制品、調(diào)味料等。
溶菌酶、魚精蛋白等對人體有一定的保健作用，所以是一類值得大力開發(fā)的食品防腐劑。目前人們正嘗試通過基因工程和分子修飾來提高抗菌性能，現(xiàn)在抗菌肽分子的改造和設(shè)計已成為獲得新抗菌肽的主要途徑，抑菌素是真核體生物核糖體合成的釋放在細胞外的具有殺菌作用的小分子肽或蛋白質(zhì)，通常由30~60個氨基酸組成，是一類非常有效的生物防腐劑[10].
2.2生物高新技術(shù)推動食品添加劑工業(yè)發(fā)展的方向
使用生物技術(shù)生產(chǎn)的食品添加劑屬于天然產(chǎn)物，可在很大程度上滿足消費者對天然產(chǎn)品的心理需求。另一方面生物高新技術(shù)與傳統(tǒng)的化學合成工藝相比，相對環(huán)境污染小，屬于環(huán)境友好的綠色技術(shù)。因此，生物高新技術(shù)無論在食品添加劑新品種開發(fā)還是現(xiàn)有品種工藝改進方面都將成為一個重要的發(fā)展方向。下面著重介紹下使用生物高新技術(shù)生產(chǎn)的3種天然食品添加劑(類胡蘿卜素、乙酸、氨基酸)。
2.2.1類胡蘿卜素。類胡蘿卜素作為色素、營養(yǎng)強化劑和抗氧化劑廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中，是非常重要的食品添加劑之一。其天然的類胡蘿卜素可通過植物提取，與之相比生物技術(shù)沒有對原料供應(yīng)的季節(jié)產(chǎn)生依賴性，而且原料更為廉價。2001年Buzzini[11]研究稱以玉米為原料利用Rhodotorulaglutinis和Debaryomycescastellii的共培養(yǎng)體系來生產(chǎn)類胡蘿卜素，其中Debaryomycescastellii用來水解介質(zhì)中的多糖，Rhodotorulaglutinis用游離的單糖來產(chǎn)生類胡蘿卜素。Simova等[12]報道利用對乳糖無效的Rhodutorularubra酵母和Lactobacilluscaseissp.Casei組成的共培養(yǎng)體系來制備類胡蘿卜素，以乳清濾液為碳源，體系中Lactobacilluscaseissp.Casei主要用于水解乳糖。
2.2.2乙酸。乙酸大量應(yīng)用于食品工業(yè)中，全球通過生物技術(shù)方法生產(chǎn)的乙酸年產(chǎn)量約為19萬t.在目前用于工業(yè)生產(chǎn)的'生物轉(zhuǎn)化技術(shù)中，乙酸的濃度可達到20%，時空轉(zhuǎn)化率可達到100g/L·h，產(chǎn)率可達到94%.盡管生產(chǎn)乙酸的生物技術(shù)已經(jīng)相當成熟，但更為簡便高效的生物轉(zhuǎn)化方法還在探索之中。Kondo等[13]報道了利用Zymomonasmobilis和Acetobactersp.共培養(yǎng)體系以葡萄糖為原料生產(chǎn)乙酸，產(chǎn)率高達95.5%.Talabardon等[14]報道以乳酸為原料，利用Clostridiumthermolacticum和Moorellathermoautotrophica共培養(yǎng)體系來生產(chǎn)乙酸，產(chǎn)率可達96%.Collect等[15]報道由Clostridiumthermolacticum、Moorellathermoautotrophica和Methanathermobacterthermoautotrophicus組成的共培養(yǎng)體系生產(chǎn)乙酸，與單一的C.thermolactium培養(yǎng)體系相比反應(yīng)速率可增加三倍。
2.2.3氨基酸。氨基酸作為風味增強劑、營養(yǎng)強化劑在食品工業(yè)中廣泛應(yīng)用，天然存在的二十種氨基酸在市場上都有銷售，谷氨酸、賴氨酸和蛋氨酸三種氨基酸占據(jù)了大部分的市場份額，其中谷氨酸和賴氨酸都是通過發(fā)酵方式生產(chǎn)[16]。氨基酸的制備是生物技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用最為典型的代表之一。盡管如此，生物技術(shù)在氨基酸制備中的應(yīng)用仍有許多科學問題有待解決。谷氨酸單鈉鹽是最早實現(xiàn)生物技術(shù)生產(chǎn)的氨基酸，但是C.glutamicum菌形成谷氨酸單鈉鹽的準確機理仍然不十分清楚。盡管所有氨基酸都可以通過發(fā)酵產(chǎn)生，但是與傳統(tǒng)的化學合成方法相比發(fā)酵法生產(chǎn)一些氨基酸的成本仍然較高，低成本、高效的發(fā)酵方法仍有待于進一步的研究與探討。
生物技術(shù)在食品添加劑中的應(yīng)用還有很多，如以蓖麻油酸為原料，在Sporidiobolussalmonicolor和Yarrowialipolytica兩種酵母的作用下發(fā)生部分β-氧化作用，可得到γ-癸內(nèi)酯[17]；以牛奶為基質(zhì)通過Lactococcuslactis微生物菌發(fā)酵來生產(chǎn)乳鏈菌肽[18]；通過發(fā)酵法生產(chǎn)功能性的食品添加劑谷胱甘肽等[19]。
3、展望
隨著我國食品工業(yè)的迅速發(fā)展，食品添加劑工業(yè)的發(fā)展?jié)摿薮螅烊痪G色食品添加劑的優(yōu)越性已經(jīng)越來越受到人們的重視，但由于其價格昂貴以及在大批量生產(chǎn)中還存在諸多問題，已經(jīng)投入商業(yè)生產(chǎn)的僅有一部分。但相信隨著社會的發(fā)展，天然添加劑一定會越來越多地被應(yīng)用于食品生產(chǎn)中。另外利用生物技術(shù)制備天然綠色食品添加劑也將成為食品添加劑領(lǐng)域的研究熱點。
參考文獻
[1]楊新泉，田紅玉，陳兆波，等.食品添加劑研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].生物技術(shù)進展，2011，1(5)：305-311.
[2]孫敬軒.綠色食品添加劑的研究與進展[J].渭南師范學院學報，2006，3(2)：63-65.
[3]饒遵全，顧長樂，單鵬，等.我國食品添加劑的發(fā)展現(xiàn)狀與對策[J].安徽農(nóng)學通報，2012，18(10)：221-223.
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