《食品添加剂行业现状与发展方向》
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前言
近年来我国食品工业发展迅速，年均增长率超过20%，为同期GDP增长率的2倍之多[1]。食品工业的迅速发展与食品添加剂密切相关，食品添加剂为食品产业的创新发展和食品质量安全水平的提高起到了巨大的作用。
食品添加剂是精细化工产品的一个重要组成部分，指用于改善食品品质(色、香、味、形、营养价值)、延长食品保存期、便于食品加工和增加食品营养成分的一类化学合成或天然物质[2，3]。近年来我国食品添加剂发展虽然迅猛，但行业整体呈现出大而不强态势，产品的低端化、同质化问题突出。因此，要提高国内食品添加剂行业的核心竞争力，需加强相关基础科学问题的研究。本文主要针对食品添加剂行业的现状和发展趋势进行讨论，以期把握好食品添加剂研究的发展方向。
1、食品添加剂的国内外发展概况
随着经济的持续发展和人口的不断增加，我国食品工业迅速发展，食品添加剂的生产规模和数量也相应的得到不同程度地扩大和增加。目前食品添加剂的种类已达25000多种。2000年，国内允许使用的添加剂的只有1500种，2007年发布的《食品添加剂使用卫生标准》中，允许使用的22类添加剂达2000多种[4，6]。近10年来我国食品添加剂发展尤为迅猛，2004年产量达到348万t，比2000年增长了80%以上；2006年增加到483万t，2010年增加到712万t，产品销售额约720亿元，出口创汇约32亿美元[5]。其中部分产品的出口量占全球总贸易量的90%以上。
目前，美国、欧盟和日本是全球食品添加剂消费的主要市场，也是我国保健食品添加剂的主要出口市场。2006年对以上市场的出口额分别达到了6.3亿美元、9.8亿美元和3.0亿美元，同比分别增长了20.4%、41.5%和3.1%。世界上食品添加剂产值最高的国家是美国，其销售额可占全球食品添加剂市场的30%以上，美国食品添加剂的种类也位居榜首。在美国食品与药品监督管理局(FDA)所列的2922种食品添加剂中，受管理的有1755种。欧盟使用的约有1500种，德国、荷兰和比利时是我国保健食品添加剂的三大出口国。日本食品工业高度发达，使用的食品添加剂约有1100种，其中包括日本食品添加物公定书(第六版)所列化学合成品350种[6]。2012年10月1日欧盟通过新的食品添加剂肯定清单，清单中包含2100种合法使用的食品添加剂，于2013年4月22日开始实施。
2、食品添加剂行业的发展趋势
2.1天然绿色食品添加剂成为未来发展的主流
目前国内的天然调味剂、天然抗氧化剂、天然防腐剂、天然抗菌剂、天然色素、天然香料等受到国际市场的普遍青睐，回归自然已经成为当今不可抗拒的潮流。
2.1.1天然调味剂。在食品中加入调味剂，食品会更加美味可口，因此调味剂已经成为生活的必需。天然调味剂主要分为天然鲜味剂、天然酸味剂和天然甜味剂。
2.1.2天然抗氧化剂。抗氧化剂是阻止、抑制或延迟食品中油脂因氧化引起食品变色、败坏的食品添加剂。随着人们对食品安全的日益关注及人类回归自然的心理影响，天然抗氧化剂因为其安全性受到了更多的青睐。天然抗氧化剂在自然界分布广泛，种类繁多，研究表明，许多的草本植物和天然调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剂的来源，如鼠尾草、迷迭香、牛至(oregano)、姜、黑胡椒、百里香、夏香草、辣椒、马郁兰、丁香、薄荷、罗勒和留兰香等[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。目前从自然界提取天然抗氧化剂最活跃的领域是辛香料和中药材。
2.1.3天然防腐剂。防腐剂是防止因微生物作用而引起食品腐`变质，以延长食品保存期的一种食品添加剂。它已广泛应用于饮料、面包、糕点、罐头、果汁、酱油、果糖、蜜饯、葡萄酒和酱菜等诸多方面。天然防腐剂的研究一直处于非常活跃的状态，其中大蒜素(大蒜辣素和大蒜新素的总称)作为天然的抗生素，可抑制多种有害细菌、酵母菌、霉菌等。其作用机理为蒜素在水溶液中可迅速与半胱氨酸反应生成结晶性沉淀，以破坏微生物生长所必需的巯基衍生物的巯基。试验证明，使用蒜素保鲜的豆制品，其保鲜期大于7天[8，9].
溶菌酶也是一种安全的天然防腐剂。它广泛存在于家禽、鸟类的蛋清以及哺乳动物的泪液、血浆、唾液、尿、乳汁、胎盘以及体液、组织细胞内，其中蛋清中含量最为丰富。另外，溶菌酶还存在于一些植物和微生物体内。鱼精蛋白是一种碱性蛋白，主要在鱼类(如鲑鱼，鳟鱼，鲱鱼等)成熟精子细胞核中作为和DNA结合的核精蛋白存在，其主要应用于的食品有面包、蛋糕，其次是菜肴制品、调味料等。
溶菌酶、鱼精蛋白等对人体有一定的保健作用，所以是一类值得大力开发的食品防腐剂。目前人们正尝试通过基因工程和分子修饰来提高抗菌性能，现在抗菌肽分子的改造和设计已成为获得新抗菌肽的主要途径，抑菌素是真核体生物核糖体合成的释放在细胞外的具有杀菌作用的小分子肽或蛋白质，通常由30~60个氨基酸组成，是一类非常有效的生物防腐剂[10].
2.2生物高新技术推动食品添加剂工业发展的方向
使用生物技术生产的食品添加剂属于天然产物，可在很大程度上满足消费者对天然产品的心理需求。另一方面生物高新技术与传统的化学合成工艺相比，相对环境污染小，属于环境友好的绿色技术。因此，生物高新技术无论在食品添加剂新品种开发还是现有品种工艺改进方面都将成为一个重要的发展方向。下面着重介绍下使用生物高新技术生产的3种天然食品添加剂(类胡萝卜素、乙酸、氨基酸)。
2.2.1类胡萝卜素。类胡萝卜素作为色素、营养强化剂和抗氧化剂广泛应用于食品工业中，是非常重要的'食品添加剂之一。其天然的类胡萝卜素可通过植物提取，与之相比生物技术没有对原料供应的季节产生依赖性，而且原料更为廉价。2001年Buzzini[11]研究称以玉米为原料利用Rhodotorulaglutinis和Debaryomycescastellii的共培养体系来生产类胡萝卜素，其中Debaryomycescastellii用来水解介质中的多糖，Rhodotorulaglutinis用游离的单糖来产生类胡萝卜素。Simova等[12]报道利用对乳糖无效的Rhodutorularubra酵母和Lactobacilluscaseissp.Casei组成的共培养体系来制备类胡萝卜素，以乳清滤液为碳源，体系中Lactobacilluscaseissp.Casei主要用于水解乳糖。
2.2.2乙酸。乙酸大量应用于食品工业中，全球通过生物技术方法生产的乙酸年产量约为19万t.在目前用于工业生产的生物转化技术中，乙酸的浓度可达到20%，时空转化率可达到100g/L·h，产率可达到94%.尽管生产乙酸的生物技术已经相当成熟，但更为简便高效的生物转化方法还在探索之中。Kondo等[13]报道了利用Zymomonasmobilis和Acetobactersp.共培养体系以葡萄糖为原料生产乙酸，产率高达95.5%.Talabardon等[14]报道以乳酸为原料，利用Clostridiumthermolacticum和Moorellathermoautotrophica共培养体系来生产乙酸，产率可达96%.Collect等[15]报道由Clostridiumthermolacticum、Moorellathermoautotrophica和Methanathermobacterthermoautotrophicus组成的共培养体系生产乙酸，与单一的C.thermolactium培养体系相比反应速率可增加三倍。
2.2.3氨基酸。氨基酸作为风味增强剂、营养强化剂在食品工业中广泛应用，天然存在的二十种氨基酸在市场上都有销售，谷氨酸、赖氨酸和蛋氨酸三种氨基酸占据了大部分的市场份额，其中谷氨酸和赖氨酸都是通过发酵方式生产[16]。氨基酸的制备是生物技术工业化应用最为典型的代表之一。尽管如此，生物技术在氨基酸制备中的应用仍有许多科学问题有待解决。谷氨酸单钠盐是最早实现生物技术生产的氨基酸，但是C.glutamicum菌形成谷氨酸单钠盐的准确机理仍然不十分清楚。尽管所有氨基酸都可以通过发酵产生，但是与传统的化学合成方法相比发酵法生产一些氨基酸的成本仍然较高，低成本、高效的发酵方法仍有待于进一步的研究与探讨。
生物技术在食品添加剂中的应用还有很多，如以蓖麻油酸为原料，在Sporidiobolussalmonicolor和Yarrowialipolytica两种酵母的作用下发生部分β-氧化作用，可得到γ-癸内酯[17]；以牛奶为基质通过Lactococcuslactis微生物菌发酵来生产乳链菌肽[18]；通过发酵法生产功能性的食品添加剂谷胱甘肽等[19]。
3、展望
随着我国食品工业的迅速发展，食品添加剂工业的发展潜力巨大，天然绿色食品添加剂的优越性已经越来越受到人们的重视，但由于其价格昂贵以及在大批量生产中还存在诸多问题，已经投入商业生产的仅有一部分。但相信随着社会的发展，天然添加剂一定会越来越多地被应用于食品生产中。另外利用生物技术制备天然绿色食品添加剂也将成为食品添加剂领域的研究热点。
[1]杨新泉，田红玉，陈兆波，等.食品添加剂研究现状及发展趋势[J].生物技术进展，2011，1(5)：305-311.
[2]孙敬轩.绿色食品添加剂的研究与进展[J].渭南师范学院学报，2006，3(2)：63-65.
[3]饶遵全，顾长乐，单鹏，等.我国食品添加剂的发展现状与对策[J].安徽农学通报，2012，18(10)：221-223.