三、阿魏酸及其衍生物在食品添加剂中的应用

食品添加剂在法律上明确定义“为改善食品品质和色、香、味以及为防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品中的化学合成或者天然物质。
由于近几年化学合成的食品添加剂被曝出存在很大安全隐患如色素奶油黄等，并且化学合成方法在生产操作上大部分使用强碱等能对环境造成污染、对产物产生破坏作用的试剂，所以对安全、天然的食品添加剂的需求成为新兴的工业发展方向。阿魏酸及阿魏酸衍生物是天然存在的一类安全性高、毒性低且抗氧化、抑菌等能力较好的酚酸类衍生物，广泛的存在于植物细胞壁内。西欧、美国、尤其是日本已经批准将阿魏酸作为添加剂应用在化妆品领域、医药方向和食品领域，以期创造更多有价值的应用。目前在食品添加剂方向主要的研究应用有抗氧化剂、食品香料和食品交联剂。

1、抗氧化剂

人的机体内存在生物化学代谢后的副产物，内源和外源活性氧类物质如羟基自由基、过氧化亚硝基、超氧自由基，这类自由基会诱发致癌物质的产生，损坏正常生物细胞的组织结构造成细胞老化。阿魏酸及其衍生物抗氧化能力强，具有清除自由基、抑制产生自由基的酶、增加清除自由基的酶、恢复细胞正常活性的能力。

近年来有研究发现阿魏酸衍生物具有比阿魏酸更高的抗氧化性和PH稳定性，食品添加剂领域将阿魏酸及衍生物主要应用于增加保健品抗氧化性能及提高食品抗氧化能力和抑制腐败菌生长等方面。日本已允许阿魏酸作为大豆油、猪油的抗氧化剂，并作为机能促进剂应用于提高机能的运动食品中。女士保健品太太口服液以阿魏酸为主要成分，利用阿魏酸具有的抗氧化功能预防和消除因自由基产生的黄褐斑、皮肤干涩萎黄、新陈代谢缓慢等现象。其他保健品如经通口服液、健脾补血片等都被证实含有抗氧化剂阿魏酸。夏秀东口等人研究用热风干燥和真空冷冻干燥技术研究抗氧化剂阿魏酸在加工蓝莓渣过程中对蓝莓中营养物质及膳食纤维含量和色泽影响，实验结果表明，抗氧化剂阿魏酸可以有效保护加工过程中蓝莓渣的营养成分及色泽，还发现添加抗氧化剂使蓝莓渣中的可溶性和不溶性膳食纤维含量有明显提高，这一结论为阿魏酸作为抗氧化剂和护色剂应用于食品添加剂中提供有力依据。

在食品加工过程中，常会面临腐败菌对食品品质的影响以及储存过程中氧化造成的品相不佳和营养流失等问题，所以在工业生产中用食品添加剂来解决这些问题，但是考虑到成本及安全等方面，添加既具有抗氧化性又有抑菌性的多效添加剂是长久以来一直被广泛关注的热点话题。姜瑞平等研究了香肠中阿魏酸的添加量对抑菌能力的影响，并确定在香肠配方中加入75mg／kg阿魏酸可以有效地清除香肠中的亚硝酸盐，增加香肠的抗氧化能力又不影响原有的风味品质。

2、食品香料

有“香料皇后”美誉的香兰素，由于具有无法被人工复合的香气使其在食品香料领域有巨大需求量。现阶段产香兰素的方法主要有化学合成、植物提取和生物转化。工业上大规模用化学法合成的香兰素香型单一，合成过程污染严重，而从香荚兰中提取得到的香兰素虽然天然，但是植物组织生长和加工处理时间缓慢。生物转化以阿魏酸为底物产香兰素专一性高、节约能源、产物易分离提取。但是由于高浓度香兰素会抑制菌体生长，使其最终被代谢掉，获得的产量极低。1996年，Lesage—Meessen等人以阿魏酸为底物研究出了两部转化法生产香兰素，先将阿魏酸转化为香草酸，香草酸再发生脱羧反应生成2一甲氧基对苯二酚，这一方法只使很少的香草酸被还原成香兰素，所以产量很低。Hua等人利用Streptomycessp．V-1以阿魏酸为底物采用大孔树脂辅助吸附产物香兰素，发酵55h获得19.2g／L的香兰素，总摩尔得率为54.5％。这是目前利用单一菌株微生物转化，以阿魏酸为底物生产天然香兰素获得的最高产量。

Christian等人选取对香兰素有超高耐受性的革兰氏阳性菌拟无枝酸菌属ATCC39116以阿魏酸为发酵底物生产香兰素。通过对代谢香兰素酶的基因进行改造，使菌株对代谢香兰素的能力降低，保留香兰素在90％以上。并且通过改造能被阿魏酸诱导转录的香兰素合成基因，使阿魏酸的转化率提高，最终获得香兰素的摩尔收率为94.9％浓度为19.39／L。若在不考虑摩尔收率的前提下，香兰素的浓度将达到22.39／L，这是在现阶段微生物发酵转化的研究中最高的浓度，几乎接近最大理论值。

3、食品交联剂

食品胶通常是指应用于食品中，使食品达具有增稠、增黏，提高食品硬度、脆性等性质的亲水性高分子物质，应用在食品加工领域使食品具有所需要的各种形状和口感。在食品添加剂领域，几乎所有的食品中都有食品胶，所以导致对食品胶的需求和功能性也越来越高。在日本，有相关研究表明利用阿魏酸本身具有的抗菌，抗氧化的多功能特性将其作为交联剂可应用于制备食品胶和可食性包装膜。应用这种包装膜，食品中可不添加抗氧化剂和保鲜剂，大大节省了经济成本和提高了安全性。

存在于植物细胞壁中的阿魏酸具有与多糖分子交联的功能性，在食品工业加工中利用这一性质可使多糖黏度提高并用来制备食品胶。现阶段多用果胶和戊聚糖制备食品胶，但是产物性能单一，不能满足日益增加的多功能性需求。阿魏酸及其氧化衍生物可以与蛋白质中的赖氨酸、酪氨酸和半胱氨酸反应从而使蛋白质交联，阿魏酸还可以连接多糖和蛋白质，在漆酶、过氧化物酶或者过硫酸铵、过氧化氢催化处理下使多糖和蛋白质交联生产水凝胶。利用阿魏酸的这一特性，可以提高低分子多糖的利用价值还可以减弱蛋白质中的游离巯基交联造成的乳品在加热过程中的热稳定性差现象。阿魏酸作为功能性强的交联剂，逐渐用于研究开发新型的食品胶和可食性包装膜。

多糖是天然的可再生聚合物，具有良好的生物相容性和生物降解性。Virginie等人首先利用具有优异成膜性的普鲁兰多糖与阿魏酸相结合，生成新的阿魏酸普鲁兰多糖衍生物（CMPFA），其次在漆酶的催化作用下交联生成水凝胶，使其适合作为干燥食品的包衣或包装材料。研究得出三个结论：水凝胶的溶胀效果取决于阿魏酸和多糖的取代程度以及溶剂介质离子强度；在对水凝胶和阿魏酸多糖衍生物的抗氧化能力进行评估时发现，水凝胶对自由基的清除能力（7h后为70％）要低于阿魏酸多糖衍生物（30min后为80％），造成这一现象的原因是当取代度相同时，水凝胶具有的溶胀特性使自身形成更密集网络致使自由基不能充分的与水凝胶结合；测试了CMP—FA衍生物对金黄色葡萄球菌的抗菌性能，发现在研究范围CMP-FA的抗菌性能良好并且在对小鼠进行毒性检测时发现，CMP-FA衍生物对小鼠成纤维细胞没有显示出细胞毒性。

贾潇等人用漆酶催化大米蛋白与阿魏酸交联，研究交联产物的乳化特性和抗氧化稳定性。大米蛋白在不同的条件下具有乳化特性，研究发现大米蛋白乳液酶法交联物乳液在pH5、7、9条件下的乳液粒径和乳析层指数都小于大米蛋白乳液。同时对大米蛋白乳液和阿魏酸大米蛋白交联物进行抗氧化实验，发现氢过氧化物（3.59mmol／kg）、硫代巴比妥酸反应产物（0.23mmol／kg）以及己醛（0.191mg／L）在阿魏酸大米蛋白交联物中的含量要明显较低，表明酶法交联物具有更好的抗氧化稳定性。这一结果使阿魏酸大米蛋白交联物在含有乳化体系等食品加工中有巨大的应用价值。

肖乃玉等人以胶原蛋白为原料，在甘油及海藻酸钠的辅助作用下，通过添加阿魏酸来制备阿魏酸一胶原蛋白抗菌膜。将制备得到的胶原蛋白抗菌膜液涂盖在腊肠上，以腊肠的感官评分为评价指标，结合菌落总数以及TVB-N值和pH的测定结果，发现阿魏酸一胶原蛋白抗菌膜不仅能有效的提高腊肠抵抗微生物人侵的能力，还能将鲜腊肠的货架存储期延长8.5天。陈达佳等人在壳聚糖一胶原蛋白膜合成中加入阿魏酸改性可食胶原蛋白膜，并将改性后的蛋白膜制备成方便面调料包装袋。

四、阿魏酸及其衍生物在食品添加剂领域应用展望

阿魏酸由于自身具有的独特天然的抗氧化性、抑菌性和抗癌特性，不仅在食品行业有着广阔的发展前景，同时也是医药、化妆品等行业的应需宠儿。近年，阿魏酸的多功能特性使其在食品添加领域有着强烈的研究热度但很多的研究成果目前都处于实验室阶段，不能大规模应用于工厂实践，所以，目前如何将实验室的研究适应于工厂生产是亟需解决的问题，如阿魏酸及衍生物作为苦味抑制剂和运动员的机能促进剂等方面都急需市场突破，可预期前景广阔。

阿魏酸本身具有的特性已经极具研究价值，但为了更深层次的开发利用阿魏酸，扩大阿魏酸的应用面，阿魏酸衍生物的研究也应运而生。近年的研究不仅解决了阿魏酸限制本身利用价值的脂溶性差的特点还与其他它的功能性物质相联、结合，生产出有1+1＞2效果的衍生物，节约了经济成本，开发了有附加价值的功能，继续在食品添加剂领域贡献更大的能力。所以，阿魏酸及其衍生物会成为科技进步、时代前进下的热门产物，也会成为食品添加剂的主力军。

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