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第三部份:食品保存與微生物. 食品之化學保存 Preservation by Chemicals. 黃顯宗 東吳大學 M202. 金針菜乾都很鮮豔?. 討論. 台灣市場上的金針菜大都顏色鮮豔,問題何在?怎樣改進?特別是如何改變消費者對顏色鮮豔的喜好?. 金針菜. 萱草、金針花 台灣金針山:花蓮赤科山、六十石山,台東太麻里. 教學目標. 瞭解食品化學添加物的用途 瞭解化學添加物安全性的評估 瞭解各類化學添加物的適用性、好與壞. 食品添加物 Food Additives 的用途. 增強食品接受度與養分 增強色彩 增強營養 增加香氣、味感 保存食品
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第三部份:食品保存與微生物 食品之化學保存Preservation by Chemicals 黃顯宗 東吳大學 M202
討論 • 台灣市場上的金針菜大都顏色鮮豔,問題何在?怎樣改進?特別是如何改變消費者對顏色鮮豔的喜好?
金針菜 • 萱草、金針花 • 台灣金針山:花蓮赤科山、六十石山,台東太麻里
教學目標 • 瞭解食品化學添加物的用途 • 瞭解化學添加物安全性的評估 • 瞭解各類化學添加物的適用性、好與壞
食品添加物 Food Additives的用途 • 增強食品接受度與養分 • 增強色彩 • 增強營養 • 增加香氣、味感 • 保存食品 • 防止氧化 • 防止酵素作用 • 防止微生物腐敗
添加物使用準則 • 能抑制 / 殺死微生物 • 能防止 / 減緩敗化 • 不傷害消費者健康 • 無刺激性 • 容易取得與準備 • 檢驗測試不困難 • 使用不昂貴
政府規定 • 食品添加物使用範圍及限量暨規格標準 • http://dohlaw.doh.gov.tw/Chi/FLAW/FLAWDAT01.asp?lsid=FL047378 • Gras, Generally Recognized as safe
何謂安全性? • 相對安全性,沒有絕對安全 • 年輕人開車與老成人士開車 • 急性毒性:單劑量,短期病變 • 亞急性毒性:重複劑量,一星期至約200天 • 慢性毒性:重複劑量,長期追蹤
WHO/FAO評估依據 • 依據世界衛生組WHO織與糧農組織FAO在1958年發表的「使用化學物質為食品添加物時之安全性確認法」實施的毒性試驗(動物試驗)所得的毒性資料做為評估安全性的基本依據。主要的項目包括有: • 基本試驗資料 • 每日攝取量的預估 • 代謝、吸收、排泄、分布、蓄積 • 對生物體機能的影響 • 毒性試驗資料 • 急性毒性 • 亞急性毒性 • 慢性毒性 (包括致癌性 ) • 對次世代的影響 • 突變原性 • 畸胎性(催奇性)
急性毒性 • 甚麼是LD50? • LD,Lethal Dosage 致死劑量 • LD50,半數動物致死之劑量 • 當LD50為 5g /Kg 時,一般認為無毒害
毒性試驗 • 急性毒性, LD50 • 每公斤5克無害
添加物安全用量評估 • 動無實驗評估無害劑量 • 使用不只一種動物,常用者齧齒類(鼠類)、猿猴類、狗等 • 安全用量多為無害用量之1/100 • WHO考慮人與動物的差別(10),人與人的差別(10),有些亦做1/250
絕對安全 • 零檢出?
食品添加物的行政管理 • 衛生署食品衛生處 • 「食品添加物使用範圍及用量標準」 請查閱衛生署相關網站: http://www.doh.gov.tw 食品資訊網/法規資料/
添加物分類 • 防腐劑 ( Preservatives ) : 如 己二烯酸、去水醋酸、苯甲酸及其鈉鹽等。 • 殺菌劑 ( Bacteriocides ) : 如 次氯酸鈉、過氧化氫等。 • 抗氧化劑 ( Antioxidants ) : 如BHA、BHT、L-抗壞血酸等。 • 漂白劑 ( Bleaching Agents ) : 如 亞硫酸鈉、酸性亞硫酸鈉、低亞硫酸鈉等。 • 保色劑 ( Color fasting ( Developing ) Agents ) : 如亞硝硫酸鈉、硝酸鈉、亞硝酸鉀、硝酸鉀等。 • 膨脹劑 ( Leavening Agents ) : 如 酸氫鈉、酸胺、合成膨脹劑等。 • 品質改良用、釀造用及食品製造用劑 ( Quality Improvement Distillery and Food Stuff Processing AgentS) : 如 硫酸鈣、乳酸鈣、磷酸氫鈣等。 • 營養添加劑 ( Nutritional enriching agents ) : 如 維生素A、B1、B6、D2、E、L-蛋胺酸、碘化鉀等。
添加物分類 • 著色劑 ( Coloring Agents ( Food Colors) ) : 如 食用紅色6號、食用黃色4號、水溶性婀娜多等。 • 香料( Perfumery ) : 如 丁香醇、乙酸丁酯、香莢蘭醛、桂皮酸等。 • 調味劑 ( Flavoring Agents ) : 如 檸檬酸、L-麩酸鈉(味精)、甘草素、糖精、胺基乙酸等。 • 黏稠劑( 糊料 ) ( Pasting ( Binding ) Agents ) : 如 海藻酸鈉、CMC、乾酪素等。 • 結看劑 ( Coagulating Agents ) : 如 焦磷酸鈉、多磷酸鈉、磷酸氫二鈉等。 • 食品工業用化學藥品 ( Chemicals for food industry ) : 如 氫氧化鈉、鹽酸、酸鉀等。 • 溶劑 ( Dissolving Agents ) : 如 丙二醇、己烷等。 • 乳化劑 ( Emuulsifiers ) : 如 脂肪酸甘油酯、大豆磷脂質等。 • 其他 ( Others ) : 如 矽藻土、矽樹脂等。
Risk-Benefit Assessment • 美國糖精(saccharin)的例子
Inorganic Compounds- Sulfur Dioxide • Sulfur Dioxide可以是氣體、溶液(sulfurous acid)或鹽類(sulfite) • It forms adducts by reversible action with aldehydes and ketones (including reducing sugars, acetaldehyde, quinones, and ketoacids), with anthocyanins, and with cysteine residues in proteins. • Stable adducts with alpha, ß-unsaturated carbonyl intermediates of the Maillard reaction, nonezymatic browning reaction. • http://www.inchem.org/documents/jecfa/jecmono/v21je15.htm
Inorganic Compounds- Ozone • 強氧化劑,3~5 ppm有殺菌力,易產生臭氧味(rancid flavor)水,effluent,水產消毒用 • 臭氧機適合家用嗎? • FDA regulation • http://www.fda.gov/ohrms/dockets/98fr/062601a.htm
Halogens--Chlorine • 用的最多的消毒劑,環境、水源、表面等;氯氣hypochlorites等,溶解成hypochlorus ion,有機氯如chloramine-T等,50 ppm能在數秒鐘殺菌 5 ppm 能在水中抑制菌生長 • 殺菌原理 • disruption of the cell wall barrier by reactions of chlorine with target sites on the cell surface • release of vital cellular constituents from the cell • termination of membrane-associated functions • termination of cellular functions within the cell. • 參考資訊 • http://www.sciam.com/print_version.cfm?articleID=0007DE0C-D53F-1C71-9EB7809EC588F2D7
Halogens--Chlorine • 餘氯 • 受傷菌計數? • 水質檢驗如何克服餘氯? • 硫代硫酸鈉Sodium Thiosulfate
Halogens • Iodine • 與有機carrier合成iodophore,多作用表面消毒 • Florine • 毒性強,少用
Sodium chloride • 用途最廣的添加物 • 3~5%可抑制菌 • 10~15%用作長期保存 • 耐鹽的微生物 • Vibrio • Pseudomonas • Staphylococcus • Flavobacterium • Halobacteriaceae • acid producing bacteria
Extreme Halophiles • 可耐 15-30% NaCl • Archaea • http://www.halophiles.info/
Quaternaries • 簡稱quats或QAC,五價N其四與有機物相連,另一是halogen,中性至弱鹼都有效用在環境,食物或表面消毒 • 消毒/殺菌:銨鹽類 (quaternaries 4.6%)、鹵素化合物 (4.1%)、其他氮化合物nitrogen compounds (3.4%)、有機硫 (organosulfurs 3.4%)。
Hydorgen peroxide • 強氧化,具有腐蝕性,多用於乳品類消毒 如容器 • 錯誤添加於家禽肉品、麵條、丸類、火鍋料、豆製品等 • 鹽水雞漂白 浸泡雙氧水 • http://www.epochtimes.com/b5/5/7/7/n977584.htm
Nitrate & Nitrite • 水與一些蔬菜(波菜)天然含量高 • 加工時多用在肉品醃製,與heme結成穩定粉紅色 • nitrate經微生物作用還原成nitrite,抑制C. botulinum • 優酪乳富含活性乳酸菌,這些乳酸菌具有硝酸鹽還原酵素(nitrate reductase)可使添加於火腿片、培根、熱狗、香腸內的硝酸鹽(nitrate)還原成亞硝酸鹽(nitrite)。
Nitrate & Nitrite • Perigo effect:加熱過程增加nitrite產物(Pereigo factors)的抗菌性 • Nitrite inhibits C. botulinum by interfering with iron-sulfur enzymes such as ferredoxin and thus preventing the synthesis of ATP from pyruvate.
Nitrate & Nitrite • 與secdonary amine結合成致癌性的nitrosamine,並有肝毒性 • http://lpi.oregonstate.edu/f-w00/nitrosamine.html
Nitrate & Nitrite • 部分替代品 • Sorbate • Isoascorbate • Linoleic acid
Organic Compounds- Organic acids • 部份天然存在如 • Oxalic acid : 波菜 • Benzoic acid:cranberries • Propionic acid:Swiss cheese • 食品工業用 • Acetic acid • Ascrobic acid • Citric acid • Lactic acid • Malic acid • Tartaric acid • Benzoic acid • Propionic acid
Organic Compounds- Organic acids • Benzoic acid • Propionic acid • 其鹽類是合法食品保存劑 Sodium benzoate http://www.solarnavigator.net/images/solar_cola_can_mock_up.JPG
Organic Compounds- Organic acids • 在酸性下較有效:“whole molecule effect” • 作用在細胞膜之酵素系統 oxidative phosphorylation • 維持whole molecule需要低還是高pH?
Antioxidants • BHA butylated hydroxyanisole • BHT butylated hydroxytoluene • PG propyl gallate • 用量0.02% • http://chemistry.about.com/library/weekly/aa082101a.htm • 尋找食品中的抗氧化物
Oxidizing agents • Formaldehyde • Phenolics • ethylene oxide • propylene oxide • epoxide ethylene oxide propylene oxide http://dwb.unl.edu/Teacher/NSF/C06/C06Links/qlink.queensu.ca/~6jrt/chem210/pict7.jpg
Antibiotics • Monensin, a cattle feed additive • Natamycin, a food preservative against fungus • Tetracyclines in the 50s • Tylosin, in animal feed
Antibiotics • 在先進國家多不使用,原因: • 消費者不希望得到生病的肉品 • 消費者可能會對抗維生素過敏 • 可是微生物產生抗性 • 商人可能用以取代衛生操作 • 在牛乳中影響發酵
Bacteriocins • 細菌形成,如乳酸菌 • Protein性質, destroyed by digestive enzymes • Nontoxic • Heat stable, storage stability • No off-flavors or off-odors • Narrow spectrum of antimicrobial activity • 舉例 • Nisin • Subtilin, against G+ bacteria, like Nisin • 菌種改良
Bacteriocins-Nisin http://ans-bv.nl/Admin/mkstats/usage_200310.html
Bacteriocins Nisin Subtilin Natamycin Tetracyclines
Properties of Antibiotics & Bacteriocins Jay, 2000
水果防黴菌添加物 Jay, 2000
其他添加物的抑菌功能 Jay, 2000