食品之化學保存 Preservation by Chemicals 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

你喜歡購買那一款金針菜？ 為何？

金針菜 為何會變色？

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

假的黑珍珠？！

粉圓含防腐劑

瓜子太白

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 Gras, Generally Recognized as safe http://mohwlaw.mohw.gov.tw/Chi/FLAW/FLAWQRY01-1.asp?fcode=A011 Gras, Generally Recognized as safe

何謂安全性？ 相對安全性，沒有絕對安全 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 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 化學品 LD50 (g) NaCl 鹽 8-10 Vitamin B1 維生素B1 3.0 Lactic acid  乳酸 3.9 Acetic acid  醋酸 0.3 NaBenzoate  甲苯酸鹽防腐劑 2.0 BHT  抗氧化劑 1.39 BHA  抗氧化劑 4.13 Boric acid  硼酸 0.2-0.3 KCN   氰化鉀 0.004 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 安全用量多為無害用量之1/100 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？ 每批多少個採樣？25 g/ml樣品 檢驗的限量 limit，最低可驗出菌數

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」 特定範圍，特定允許量 請查閱衛生署相關網站： http://mohwlaw.mohw.gov.tw/Chi /FLAW/FLAWQRY01-1.asp?fcode=A011 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

金針菜

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secondary amine結合成致癌性的nitrosamine，並有肝毒性 http://lpi.oregonstate.edu/f-w00/nitrosamine.html

世界衛生組織報告 http://udn.com/news/story/7493/1274489 世界衛生組織（ＷＨＯ）廿六日發布報告指出，吃香腸、火腿等加工肉品，會引發大腸癌（或稱結腸癌、直腸癌），加工肉品與香菸同屬第一級致癌物質；吃紅肉則「可能」引發大腸癌，被列為「可能致癌物質」。

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 http://chemistry.about.com/library/weekly/aa082101a.htm 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，如葡萄籽萃取物 Nisin: bacterocins之酵素

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

甲醛

甲醛

Antibiotics Monensin, a cattle feed additive Natamycin, a food preservative against fungus Tetracyclines in the 50s Tylosin, in animal feed 特別是動物初生之飼料添加抗生素 Nisin: bacterocins之酵素

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 可使微生物產生抗性 商人可能用以取代衛生操作 在牛乳中影響發酵 Nisin: bacterocins之酵素

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 Nisin: bacterocins之酵素

Bacteriocins-Nisin http://ans-bv.nl/Admin/mkstats/usage_200310.html Nisin: bacterocins之酵素 http://ans-bv.nl/Admin/mkstats/usage_200310.html

Bacteriocins Nisin Subtilin Natamycin Tetracyclines Nisin: bacterocins之酵素 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