食品添加劑中海藻多糖的應(yīng)用研究,食品安全論文內(nèi)容摘要：海藻多糖是獲取食品添加劑的天然良好原料,瓊膠、卡拉膠、海藻酸鈉、海藻酸丙二醇酯等海藻多糖在食品添加劑領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,對(duì)食品工業(yè)的發(fā)展起到積極促進(jìn)作用。本文從上述幾種海藻的理化性質(zhì)、功能及當(dāng)前在食品添加劑領(lǐng)域的應(yīng)用等幾個(gè)方面進(jìn)行綜述,并對(duì)今后海藻多糖在食品添加劑領(lǐng)域的發(fā)展方向和關(guān)鍵性問題提出建議,以期進(jìn)一步開發(fā)海藻多糖功能,促進(jìn)其在食品添加劑領(lǐng)域有更廣泛的應(yīng)用。本文關(guān)鍵詞語：海藻,海藻多糖,食品添加劑,應(yīng)用食品添加劑對(duì)于食品工業(yè)的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用,食品感官改進(jìn)和營養(yǎng)成分提高等都需要依托食品添加劑的發(fā)展。最近幾年,食品添加劑在來源、種類、功能、效果等方面不斷進(jìn)步,海洋海藻也逐步成為獲取食品添加劑的重要來源,如瓊膠和海藻酸鹽等海藻多糖已成為食品添加劑中的重要成員,在食品改進(jìn)和新食品研發(fā)等方面發(fā)揮作用。本文就當(dāng)前研究較多的海藻多糖類食品添加劑的種類、理化性質(zhì)和應(yīng)用的領(lǐng)域進(jìn)行綜述。1用于食品添加劑的海藻多糖海藻多糖,特指海藻中所含有的各種高分子碳水化合物,海藻多糖成分復(fù)雜,是海藻細(xì)胞壁的重要組成。根據(jù)其來源可分為紅藻多糖、綠藻多糖、褐藻多糖和藍(lán)藻多糖,華而不實(shí)褐藻、紅藻中海藻多糖含量較高,褐藻多糖的種類和數(shù)量最多。海藻多糖種類豐富,有瓊膠、卡拉膠、紅藻淀粉、褐藻淀粉、木聚糖、甘露聚糖、葡聚糖、硫酸多糖、海藻纖維等[1]。1.1瓊膠瓊膠也叫瓊脂,當(dāng)前主要從紅藻中獲取,石花菜、江蘺、凝花菜、紫菜等海藻是提取瓊膠的主要原料[2]。瓊膠的基本構(gòu)造是-D-吡喃半乳糖和3,6--L-吡喃半乳糖通過糖苷鍵連接構(gòu)成的多糖鏈,由瓊脂糖和瓊脂膠兩部分組成,具有凝膠性的是瓊脂糖部分;另外瓊脂還具有穩(wěn)定性、增稠性和懸浮性,在食品工業(yè)中可被用作凝膠劑、增量劑、增稠劑、乳化劑、穩(wěn)定劑、賦形劑、助懸劑、水分保持劑等[3]。瓊脂構(gòu)成的凝膠強(qiáng)度會(huì)遭到其他因素影響,馬云等[4]研究發(fā)現(xiàn),瓊脂濃度、離子強(qiáng)度、pH、Na+與K+摩爾比等會(huì)影響凝膠的硬度和彈性,華而不實(shí)最關(guān)鍵的因素為瓊脂濃度,瓊脂的濃度越大,構(gòu)成的凝膠強(qiáng)度越大。1.2卡拉膠卡拉膠具有重復(fù)的1,3--D-半乳糖和1,4--D-半乳糖二糖單元構(gòu)造。當(dāng)前大多數(shù)卡拉膠以麒麟菜為提取原料,故天然產(chǎn)的卡拉膠往往不是均一的多糖,而是混合了原料中多組分的混合物[5]?？ɡz能夠溶于熱水,加水煮沸經(jīng)冷卻后構(gòu)成膠體,且構(gòu)成的凝膠是熱可逆性的?？ɡz具有凝固性、穩(wěn)定性、黏性,所以在食品工業(yè)生產(chǎn)上可用作凝固劑、增稠劑、乳化劑、懸浮劑、黏合劑、成型劑和穩(wěn)定劑等,聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織和世界衛(wèi)生組織食品添加劑專家委員會(huì)已確認(rèn)卡拉膠為安全無毒的食品添加劑。另外,將卡拉膠進(jìn)行降解得到的卡拉膠寡糖因分子質(zhì)量小,溶解性、穩(wěn)定性和安全性均有所提高[6];有研究發(fā)現(xiàn),卡拉膠寡糖還具有抗?jié)?、抗病毒、抗腫瘤、抗凝血等多種生物活性[7,8],因而其在食品添加劑領(lǐng)域的應(yīng)用也得到進(jìn)一步提升,如吳海瀟等[9]研究卡拉膠寡糖和焦磷酸鈉浸泡處理能有效抑制冷凍蝦仁解凍損失率的增加,對(duì)蝦仁質(zhì)構(gòu)特性保衛(wèi)效果顯著;何鑫等[10]研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)卡拉膠寡糖浸泡處理的冷凍熟蝦仁,其蒸煮和解凍損失率降低,卡拉膠寡糖作為一種低甜味、低熱量的水產(chǎn)品抗凍劑具有良好的開發(fā)前景。1.3海藻酸鈉海藻酸鈉的分子式為(C6H7O6Na)n,相對(duì)分子量在32000～200000D左右,是由甘露糖醛酸和古洛糖醛酸通過1,4糖苷鍵連接構(gòu)成的共聚物,在褐藻中含量較高,故也稱為褐藻酸鈉。海藻酸鈉具有良好的吸水、持水、成膜等功能,其溶液的黏性與聚合度有直接關(guān)系,聚合度越高,黏性越大,在pH為5～9時(shí)穩(wěn)定[11]。海藻酸鈉當(dāng)前主要的應(yīng)用于肉制品加工、米面制品和冰激凌冷飲等,對(duì)于肉丸等肉制品能夠改善產(chǎn)品質(zhì)構(gòu),提高彈性;對(duì)于面條、水餃等米面類制品,可降低淀粉回生老化,提高面條、水餃的耐煮性[12]。另外,由于海藻酸鈉具有良好的抑菌性和成膜性,將其開發(fā)作為安全可降解的新型食品保鮮劑或保鮮膜具有良好前景[13]。1.4海藻酸丙二醇酯海藻酸丙二醇酯(PGA)是海藻酸與環(huán)氧丙烷經(jīng)酯化反響后得到的產(chǎn)物,主鏈由-L-古洛糖醛酸和-d-甘露糖醛酸組成,相對(duì)分子量范圍為1900～2400kD。PGA溶于水構(gòu)成黏稠膠體,是一種新型增稠劑,另外由于PGA同時(shí)具有親水的糖醛酸端和親脂的丙二醇端,所以還具有乳化功能,是食品用穩(wěn)定膠體中唯一具有穩(wěn)定和乳化雙重作用的天然穩(wěn)定劑[14]。其親脂性與分子的酯化度有關(guān),酯化度越高,親脂性越強(qiáng),當(dāng)前的應(yīng)用主要是作為乳制品的增稠劑和乳化劑[15,15],果汁飲料、啤酒等的穩(wěn)定劑,在食品和飲料的生產(chǎn)中能夠被用作為一種性能優(yōu)良的天然起云劑[16]。1.5功能性海藻多糖最近幾年研究發(fā)現(xiàn),一些海藻多糖具有抑菌、抗腫瘤、抗氧化和免疫調(diào)節(jié)等生理功能[17,18,19,20,21,22,23],如水溶性小分子多糖和帶硫酸基團(tuán)的多糖具有很好的抗氧化活性[24,25]。刺松藻多糖、紫菜多糖、羊棲菜多糖和蜈蚣藻多糖具有良好的抗凝血作用[26,27,28,29]。海帶多糖、螺旋藻多糖和羊棲菜多糖能夠?qū)C(jī)體產(chǎn)生免疫調(diào)節(jié)作用,提高免疫機(jī)能,且具有抗腫瘤的活性[30,31,32]。海藻膳食纖維具有良好的降血脂、降血糖成效[33,34]。所以將海藻多糖作為主要成分的功能性食品在被逐步地開發(fā)和應(yīng)用。2海藻多糖在食品添加劑中的主要應(yīng)用2.1增稠劑食品增稠劑的主要作用具體表現(xiàn)出在4個(gè)方面:一是增稠作用,提高食品的黏度;二是穩(wěn)定作用,保持體系的相對(duì)穩(wěn)定性或構(gòu)成懸浮狀態(tài);三是膠凝作用,構(gòu)成親水性的凝膠物質(zhì);四是保水作用,能夠賦予食品愈加黏潤和適宜的口感。食品工業(yè)中增稠劑的提取原料主要來自于動(dòng)物、微生物、植物、海藻類,另外還有以天然物質(zhì)為原料經(jīng)人工合成的增稠劑。華而不實(shí)以海藻為原料的增稠劑使用最多的是瓊膠、卡拉膠和海藻酸鈉3大類。瓊膠的特點(diǎn)是低濃度即可構(gòu)成凝膠[35],是熱可逆膠體,其凝膠堅(jiān)實(shí)、硬度較高,缺點(diǎn)是脆性大、透明度低、黏彈性差、易發(fā)生脫液收縮等;卡拉膠制作凝膠在室溫下即可凝固,凝膠呈半固體狀,透明度好,而且不易倒塌,是制作果凍的一種極好的凝固劑;海藻酸鈉膠凝條件低,構(gòu)成熱不可逆性膠體,十分適用于人造食品,用作穩(wěn)定劑使用一般參加冰淇淋等冷飲、乳制品、焙烤食品中,濃度一般為0.1%～0.3%[11]。海藻酸丙二醇酯與海藻酸鹽相比抗鹽性強(qiáng),即便在濃電解質(zhì)溶液中也不會(huì)鹽析。另外PGA親油性大,乳化穩(wěn)定性好,再加上其本身pH為3～4之間,耐酸性好,能有效地應(yīng)用于酸奶、乳酸飲料等低pH的乳制品中用作乳化劑和穩(wěn)定劑[36]。同時(shí),PGA有很高的發(fā)泡能力,可應(yīng)用于啤酒泡沫穩(wěn)定劑[37]?？傮w而言,上述幾種海藻多糖用于增稠劑的使用各有其優(yōu)缺點(diǎn),隨著對(duì)各種膠體凝膠機(jī)理和凝膠強(qiáng)度影響因素等方面研究的深切進(jìn)入,有研究發(fā)現(xiàn),通過幾種食品膠的混合使用或?qū)κ称纺z進(jìn)行改性的方式方法,可獲得愈加理想凝膠的狀態(tài)。如劉施琳等[38]研究發(fā)現(xiàn),添加一定量的氯化鉀、木糖醇、蔗糖可增大瓊脂凝膠強(qiáng)度;添加15%魔芋膠、5%卡拉膠和10%刺槐豆膠可與瓊脂產(chǎn)生協(xié)同增效作用。2.2保鮮劑研究發(fā)現(xiàn),海藻多糖具有良好的成膜性、抑菌和抗病毒活性、抗氧化性,用于制作果蔬、肉制品和水產(chǎn)品等的涂膜保鮮劑,能夠阻隔微生物并抑制其生長和繁衍,減少生鮮食品的衰老和水分蒸發(fā),具有保持食品的新鮮度及品質(zhì)的作用[39]。當(dāng)前經(jīng)試驗(yàn)證明具有良好保鮮效果的海藻多糖有海藻酸鈉[40]、石莼多糖[41]、海帶多糖[42]、蜈蚣藻多糖[43]、紫菜多糖[44]、馬尾藻多糖[45]等,海藻多糖的添加量通常為0.4%～2%。海藻酸鈉是當(dāng)前研究最多的海藻多糖涂膜保鮮劑,具有來源廣泛、易獲取、成本低廉和保鮮效果好的特點(diǎn)。玉新愛等[46]用海藻酸鈉和蔗糖基聚合物涂膜液對(duì)火龍果浸泡處理,使得火龍果常溫(29～31℃)貯藏期到達(dá)8～9d,比對(duì)照延長2～4d;張初署等[47]研究以海藻酸鈉和紫蘇醛為原料,通過熏蒸的方式對(duì)花生進(jìn)行涂膜處理,發(fā)現(xiàn)海藻酸鈉濃度6mg/mL,紫蘇醛0.015mg/mL的復(fù)合涂膜能夠較好地抑制花生黃曲霉菌生長活性,起到防控黃曲霉毒素污染的作用。從相關(guān)數(shù)據(jù)來看,近兩年在果蔬保鮮劑研究方面,我們國家以褐藻酸鈉作為成膜物質(zhì)的研究和應(yīng)用方面成果突出[48],將來還會(huì)有更多的海藻多糖應(yīng)用于食品保鮮中,其作為新型成膜劑和保鮮劑潛力宏大。2.3營養(yǎng)強(qiáng)化劑營養(yǎng)強(qiáng)化劑主要分為維生素、礦物質(zhì)、氨基酸三大類,除此以外還有其他營養(yǎng)素類,華而不實(shí)從海藻中提取的營養(yǎng)強(qiáng)化劑主要是海藻膳食纖維和海藻酸鹽類,添加了海藻膳食纖維的食品,能夠發(fā)揮出降血脂、降血糖的成效。比方,熊霜等[34]研究表示清楚,以海藻膳食纖維為主,以傳統(tǒng)降脂中藥山楂、絞股藍(lán)、澤瀉為輔的功能食品有較好的降血脂作用;劉莎莎等[49]通過生物發(fā)酵技術(shù),用螺旋藻和全脂奶粉為原料生產(chǎn)了一種天然保健乳飲料;盛文勝等[50]用海帶和蜂蜜為原料研制了新型海帶粒蜂蜜口服液。這類添加海藻活性成分的新型食品,不僅保存有原食品的營養(yǎng)成分,同時(shí)海藻賦予了食品提高免疫力、抗癌、抗病毒等保健功能。以海藻多糖作為食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑的功能食品、健康食品有很大的市場需求,海藻膳食纖維將是將來營養(yǎng)強(qiáng)化劑發(fā)展的一個(gè)新方向。3瞻望我們國家很重視海藻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,最近幾年對(duì)海藻的研究也在逐步深切進(jìn)入,海藻良好的安全性和具有的膠凝性、成膜性、抗氧化性、抑菌性等特性,使得其成為獲取食品添加劑的天然良好來源;除海藻多糖外今后將會(huì)有更多海藻活性成分用于食品添加劑,比方從脆紅網(wǎng)藻中分離得到的吲哚惡唑類物質(zhì)[51]、海藻多酚類物質(zhì)是優(yōu)良的天然抗氧化劑,海藻豐富的礦物質(zhì)和氨基酸能夠作為營養(yǎng)強(qiáng)化劑等,海藻作為食品添加劑的獲取原料具有宏大的潛力。將海藻作為提取食品添加劑的原材料,需要關(guān)注其使用劑量和安全性問題。國內(nèi)外相關(guān)組織對(duì)海藻提取物作為食品添加劑的安全性和使用劑量陸續(xù)進(jìn)行確認(rèn),2021年11月,歐盟食品安全局發(fā)布海藻酸、海藻酸鹽作為食品添加劑無安全風(fēng)險(xiǎn),能夠用于一系列食品,且沒有限制海藻酸、海藻酸鹽的每日許可攝入量。世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)2021年6月批準(zhǔn)海藻酸鈣可作為增稠劑用于食品,且每日允許攝入量為不需要限定。與海藻本身的安全性不同,來自海藻的生長環(huán)境則對(duì)海藻的安全性帶來一定威脅。由于藻類的富集能力很強(qiáng),海水中的重金屬、多氯聯(lián)苯和藥物殘留等會(huì)在海藻中產(chǎn)生富集,使得海藻成為海洋環(huán)境中的砷庫,會(huì)通過海水富集砷[52];海藻對(duì)多氯聯(lián)苯的富集可達(dá)1000倍左右[53]。所以為保證海藻食用的安全性,讓其在食品工業(yè)中發(fā)揮更多的作用,我們應(yīng)從源頭抓起,對(duì)海藻養(yǎng)殖和生長的環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測和控制。以下為參考文獻(xiàn)[1]田鑫,李秀霞,吳科陽,等.海藻多糖提取純化及生物活性的研究進(jìn)展[J].食品與發(fā)酵科技,2021,51(6):81-85.DOI:10.3969/j.issn.1674-506X.2021.06-018.[2]金駿,林美嬌.海藻利用與加工[M].北京：北京科學(xué)出版社,1993:157-160.[3]李琴梅,戚勃.瓊脂的物化特性及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].中國食品添加劑,2018