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复合抗氧化剂复合原理及其在食品中的应用

(2007-06-11 19:20:58)
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知识/探索

抗氧化剂

复合

食品添加剂

bha

 
                                 华东理工大学食品科学与工程系  胡国华 

          

    抗氧化剂的发展趋势,一是开发天然提取物抗氧化剂,前景也看好。另一趋势就是复合抗氧化剂的应用,不单独使用某一种,而是与其他抗氧化剂复配使用,增加使用效果,与增效剂并用也可产生协同效应,。

   由于各种食品的性质、加工方法不同,现有的单个的抗氧化剂不可能适合加工食品的所有要求,因此发展复合型抗氧化剂是一个很好的方法。此外,抗氧化剂也可与其他功能的食品添加剂复合,制成多功能的复配制剂。华东理工大学食品添加剂和配料研究组认为,复合型抗氧化剂有下列优点:(1)复合几个抗氧剂的抗氧功能可发挥协同作用;(2)一般是液体,便于使用;(3)改善应用时的针对性;(4)抗氧剂和增效剂复配于一个成品中可发挥协同作用;(5)增强抗氧剂的溶解度及分散性。

 

一、抗氧化剂复合原理

   在食品抗氧化剂的应用过程中,当将两种抗氧化剂混合使用时,其抗氧化效果要比单独使用一种抗氧化剂好,此时作用小的抗氧化剂就称作为增效剂,协和剂或相乘剂。另有一种情况即增效剂本身没有抗氧化的效果或效果极小,可当与抗氧化剂混合使用时就能明显地增加抗氧化的效果。如在酚类物质的抗氧化剂中加入酸性抗氧化剂(如抗坏血酸等)能明显地增加其抗氧化作用的效果。油脂中的一些微量金属能促进油脂的氧化,这些金属是油脂自动氧化的催化剂,通过抑制铜、铁等金属的活性来增强主要抗氧化剂作用的金属减活剂也被称之为增效剂,这种化合物的作用主要通过与金属形成螯合物,从而抑制金属促氧化的作用。

   在食品中用得最多的螯合剂是各种有机酸(多元羧酸,如柠檬酸、苹果酸、酒石酸、植酸、琥珀酸等,而其中以柠檬酸及其衍生物的螯合作用为最强(在有机酸范围内),用得也较多。因此,几种抗氧剂复合使用和抗氧剂中加入增效剂能增进抗氧剂的抗氧功能。为了提高抗氧功能,便于使用,常将一个或几个主要抗氧剂复配以酸性增效剂,溶解于食品级溶剂中如植物油、丙二醇、油酸单甘油酯、乙醇、乙酰化单甘油酯等中,组成复配型抗氧化剂。

   合理配伍的复合抗氧化剂能明显提高抗氧性能,其使用的安全性均高于单一品种的抗氧化剂,其原因是,在达到同样抗氧效果的前提下,复合抗氧化剂中使用的浓度低于单一抗氧化剂。但这些进口产品的销售价格高,往往是原料成本的好几倍,增加了用户的负担;另外推荐用量较低,达不到预期效果。目前,国内某些生产厂也在研制生产复合抗氧化剂产品,但产品质量良莠不齐。

   华东理工大学食品添加剂和配料研究组认为,从抗氧化剂的安全性角度考虑,首选品种是VE,但以安全性,价格和效果等综合考虑首先品种是BHT。复合抗氧剂各品种的性能,抗氧效果,使用安全性,价格等差别较大。复合抗氧剂除了不易被分解破坏外,其抗氧化功效明显优于各单体抗氧化剂,这是由于复合抗氧化剂的各种抗氧化剂单体之间以及与金属离子螯合剂的协同增效作用。这种情况的发生与它们的化学结构有关,如由于茶多酚含有4个不同结构的儿茶素和黄烷醇类及少量的酚酸、黄酮醇,它们的分子中均有多个酚羟基。而BHT分子中只有1个酚羟基,因此在对油脂的抗氧化作用中,可互相祢补,达到增效目的。柠檬酸是抗氧化剂的增效剂,它能对油脂自动氧化反应的催化剂如Fe3+、Cu2+、Mn2+等形成稳定的化合物,间接起抗氧化作用。复合抗氧化剂中金属螯合剂的作用则更为明显,这样也显著提高了油脂的抗氧化能力。

   增效剂是一种本身不具有抗氧化作用但能增强抗氧化剂作用效果的物质。如在果蔬的酶促氧化褐变过程中,添加抗氧化剂的同时,用某些酸性物质如柠檬酸、磷酸等,能显著地提高抗氧化剂的作用效果。此外,有一些抗氧化剂混合使用比单独使用能更有效地发挥抗氧化作用,具有增效或协同作用。现已广泛使用的增效剂有柠檬酸、磷酸、苹果酸、乙二胺四乙酸二钠(EDTA)和葡萄糖酸钙等。曾经有一段时间人们把增效剂也列为抗氧化剂,但是这些物质并未直接参与抑制氧化反应,而是在使用过程中,与食品中存在的金属离子形成金属盐,使金属不再具有催化作用,或者增效剂向抗氧化剂的自由基基团(A·)提供氢,使抗氧化剂获得再生。抗坏血酸、柠檬酸、酒石酸等都是优良的抗氧化助剂,有的与促进氧化的金属离子结合,使金属离子失去催化能力,从而防止油脂的酸败、变味和变色等。有的酸可与抗氧化剂被氧化后的自由基作用,从而使抗氧化剂获得再生,尤其对酚型的抗氧化剂。

二、复合抗氧化剂在不同食品中的应用

(一)动物脂肪

   动物脂通常用于油炸食品和焙烤食品中,一般需要加入耐高温和油溶性好的抗氧化剂。通常使用的抗氧化剂为 BHA、PG和CA(柠檬酸)的复合物,也可使用BHA、BHT、PG和CA复合物,其抗氧化效果比较如下:0.01%BHA<0.01%BHT<0.01%BHA十0.01%BHT<0.01%PG<0.01%PG十0.05%CA<0.01%BHA十0.003%PG十0.02%CA<0.0098%BHA十0.0042%PG十0.0021% CA<0.0075%BHA十0.0075%BHT十0.0045%PG十0.0045%CA

(二)植物油

   植物油常常含有一些天然抗氧化剂,如生育酚等,但在加工精制时易被除去,所以仅靠其自身所含的天然抗氧化剂并不能阻止氧化酸败的发生。植物油同动物脂相比含有较多的不饱和脂肪酸,容易受空气中的氧所氧化,所以应选择抗氧化效果好的抗氧化剂如PG、NDGA等。植物油中添加的抗氧化剂大多为PG和CA的复合物,热加工用植物油需要使用耐高温的抗氧化剂,

通常用BHA、BHT、PG和CA的复合物。其抗氧化效果如下。

(1)玉米油  0.02%BHA<0.01%BHA十0.01%BHT<0.02%BHT<0.0075%BHA十0.0075%BHT十0.0045%PG十0.0045%CA<0.02%PG十0.01%CA

(2)棉子油 0.02%BHA十0.01%BHA十0.01%BHT<002%BHT<0.0075%6HA十0.0075%BHT十0.0045%%十0.0045%CA<0.02%PG<0.02%PG十0.01%CA

(三)高油脂食品

  高油脂食品如油炸核桃仁、花生仁和土豆片等所用的抗氧化剂必须依照所用油的种类、油炸温度和油的酸碱性情况而定,通常也使用BHA、BHT、PG和CA的复合物。

(四)肉类制品

 肉类制品含油量高,油脂在这类制品中呈均匀的小球分布,所以很容易加入抗氧化剂处理,通常用BHA和柠檬酸的复合物,添加量为0.02%BHA和0.01%CA。

(五)鱼类制品

   鱼类制品包括鱼油和鱼肉制品,鱼油中富合维生素A和D,这两种维生素含不饱和键多,故易被氧化。为了防止鱼油品质变劣,必须添加抗氧化效果好的抗氧化剂,本应使用含多羟基的PG,但由于鱼油中含有大量的铁,不易被柠檬酸等有机酸全部络合,而铁容易与PG形成不良的颜色,所以通常不用PG,而选用BHA和CA的复合物。


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