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凡信，徐海，何融艺，蔡苏川，王兆丹
重庆三峡学院生物与食品工程学院/渝东北特色生物资源开发利用工程中心（重庆 404100）
食品从古至今一直是人类赖以生存的必需品。随着经济的发展和科技的进步，食品产业得到飞速发展。与此同时，食品安全问题也日益突出，特别是食品添加剂的滥用成为社会重大食品安全问题之一，已到了谈食色变的地步。事实上，很多消费者无法正确认识食品添加剂的本质，普遍对食品添加剂存在误解，极大地影响了食品产业的健康发展，也给经济发展带来一定负面影响。已知可食用食品添加剂主要分为2种，即天然存在物质和人工化学合成物质。无论哪种食品添加剂，都要按照国家相关标准，合理限量使用。如果食品添加剂使用不当会对人体机体造成严重损害，如引起急性、亚急性以及慢性中毒，长时间食用还可能致癌、致畸和致突变等。这些毒性在体内不断蓄积，并且经历较长的时间才显现出来[1]。因此，只有全面了解食品添加剂，合理使用添加剂，才能理解食品安全与食品添加剂之间的联系，从而促进食品工业健康地发展。
市场上兴起的饮料种类繁多，口味各有不同，观察标签配料表会发现含有多种类型的食品添加剂。尽管饮料中食品添加剂的用量很少，但在饮料生产中起着非常重要的作用，有利于饮料的加工操作，有利于适应食品机械化和自动化生产，有利于改善食品的色、香、味，有利于调整食品营养结构，有利于延长饮料保存期等[2]。因此，对饮料中常用的食品添加剂的种类、作用及其在饮料工业中应用进行总结，对比分析实验室常用检测方法，旨在为食品添加剂的合理使用提供参考和依据，进而促进整个饮料行业的健康发展。
世界各国用于生产食品的食品添加剂化合物超过25 000种。饮料中常用食品添加剂的种类根据其功能，可分为几类，如防腐剂、抗氧化剂、着色剂、酸度调节剂、乳化剂、增稠剂[3]。不同种类的食品添加剂由于多重作用可能会产生重叠。
1.1 防腐剂
防腐剂的用途就是保持食品原有感官特性，延长贮藏时间，保存食品的一类食品添加剂，其主要作用是抑制食品中存留微生物进行生命活动，防止食品腐败变质。不但可以改变细菌、霉菌等微生物细胞膜的通透性，阻碍代谢产物的排出，而且能抑制酶的活性和导致微生物蛋白质凝固和变性。在饮料加工过程中，除了高压高温灭菌的饮料，大部分需要添加防腐剂来防止饮料腐败变质。防腐剂根据类型主要分为酸型防腐剂、酯型防腐剂、动物天然防腐剂、植物天然防腐剂、微生物天然防腐剂5种类型，在饮料中主要以酸型防腐剂（山梨酸钾、苯甲酸及盐）、酯型防腐剂（对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯）和微生物天然防腐剂（乳酸链球菌素和纳他霉素）的使用为多[4]。
1.2 抗氧化剂
在饮料生产加工及贮藏过程中，抗氧化剂主要起到防止或者延缓果汁的氧化变色，提高果汁的感官品质和稳定性的作用。果蔬汁饮料容易发生氧化变色，果蔬中含有多酚类物质，多酚类物质会发生氧化生成醌类物质，醌类物质越多颜色越深，从而改变果汁原有色泽。抗氧化剂根据性质主要分为水溶性和脂溶性2种，饮料大部分是水，主要以抗坏血酸及其盐类等水溶性抗氧化剂为主[5]。
1.3 着色剂
着色剂能赋予食品色彩，被广泛应用于食品产业中。饮料在加工过程中，加工温度、时间、pH等因素都会使其发生变色或褪色，为了提高感官品质，往往会在饮料中加入着色剂增加色泽。着色剂主要有天然着色剂和化学合成着色剂。2种着色剂在饮料加工中均有使用，随着人们对天然绿色食品的向往，着色剂的发展趋势逐渐由人工合成转向天然着色剂。常用的有番茄红素、胡萝卜素、胭脂红、柠檬黄、日落黄、焦糖色素等色素[6]。
1.4 酸度调节剂
酸度调节剂和pH有关，在饮料产业主要用来改善其口感，提高抗氧化活性，防止食品酸败。饮料主要用甜味剂和酸味剂来调节口感。甜味剂根据类型一般分为天然甜味剂（如果糖、葡萄糖、麦芽糖）和人工合成甜味剂（如糖精、甜蜜素、阿斯巴甜）[7]。酸味剂根据类型分为有机酸（柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乳酸）和无机酸（磷酸）2种[8]。不同类型饮料使用甜味剂和酸味剂各不相同。
1.5 乳化剂
乳化剂在饮料中具有乳化、发泡、消泡、助溶和抗菌等作用，能使饮料中的油脂乳化，形成稳定的乳化体系，避免饮料分层，保证饮料良好的感官性状及口感。常用于饮料中的乳化剂有乳清蛋白、分子蒸馏单甘酯、酪酸钠等[9]。
1.6 增稠剂
增稠剂是指增加食品的黏稠度，能改变食品的物理性状并在食品中均匀分布的物质，在饮料加工中常常作为一种辅料。在饮料中增稠剂使用量多的就是羧甲基纤维素纳、黄原胶，果胶和环糊精。羧甲基纤维素纳（CMC-Na）一般用于酸性饮料，可以防止果汁饮料易沉淀这一现象发生，最大限量为1.2 g/kg。黄原胶具有良好的分散作用、乳化稳定作用和悬浮能力，在巴氏杀菌中具有很好的稳定性。果胶在酸性饮料中（如牛乳和果汁混合饮料）起防止分层作用。环糊精大多数应用在水果饮料中，主要改善饮料的溶解性、风味、组织结构和颜色，在捣碎和榨汁环节加入可提高出汁率[10]。
近几年，饮料产业作为一个新兴产业，发展迅猛，随处可见，我国饮料品种主要以碳酸饮料、果蔬汁饮料、茶饮料、蛋白饮料为主[11]。为了满足广大消费者口味需要、提升饮料行业竞争力，通常会在饮料中加入食品添加剂来提高其感官品质。
2.1 碳酸饮料
碳酸饮料含有汽水混合物，发展历史悠久，因加入二氧化碳形成碳酸，也被称为汽水，开盖会产生气泡并伴随气体排出发声，饮用时口腔会有刺激感（飒口感），有解渴、舒缓疲劳等功效，深受广大消费者喜爱。碳酸饮料的种类和特点如表1所示[12]。
表1 碳酸饮料的种类和特点
碳酸饮料区别于其他饮料是因为其含有大量碳酸，由水和CO2合成，其他添加物有酸度调节剂（甜味剂和酸味剂）、着色剂和防腐剂等，水和添加物之间的配比和作用都会影响风味和口感。
早期碳酸饮料中的甜味剂主要以蔗糖、糖精钠等高倍甜味剂为主，后因存在不安全的因素，逐步被淘汰。现在多数以葡萄糖、葡萄糖浆、甜蜜素（环己基氨基磺酸钠）、安赛蜜（乙酰磺胺酸钾）、甜菊苷等为主[13]，因为葡萄糖和葡萄糖浆用于碳酸饮料中不易结晶且价格也比较低廉；
甜蜜素对光、热、空气稳定，甜度较高，对其进行动物及人体试验，没有任何数据证明其有毒害作用，但其安全问题备受争议，部分国家禁用，我国主要用于清凉饮料，最大用量为0.25 g/kg；
安赛蜜对酸和热性质稳定，在酸性饮料中以及经高温杀菌处理，甜味也不会损失；
甜菊苷甜味纯正，有清凉感，其甜味后味少，是最接近蔗糖的高倍天然甜味剂[14]。
碳酸饮料在生产加工的过程中，口感和风味会受到温度、pH等的影响，通常会添加一些酸味剂来提升碳酸饮料的口感，以满足不同人群的口味需求。比如在橘子汽水中使用一些酸味剂，不仅维持橘子的口感和风味，还兼有护色、抗氧化、防腐等作用使产品标准化，与其他饮料截然不同，会产生柔和的果汁感。
着色剂在碳酸饮料的生产中也是常用的。因碳酸饮料在加工中，会受到热、光、酸碱度、氧的影响而发生脱色、褪色或变色等现象，所以通常会加入一些色素来提高饮料的商品性。
碳酸饮料的生产基本在低温或常温的条件下进行，少部分经过巴氏杀菌，大部分不经过杀菌工序。为了抑制腐败菌等微生物的生长繁殖，延长饮料的贮藏期，通常添加适量的苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐、脱氢乙酸钠等防腐剂延长其保质期[14]。
2.2 果蔬汁饮料
果蔬汁饮料是新鲜可食用的水果、蔬菜经过一系列加工制成的液态饮料，或者以新鲜制成的果蔬汁为原料调制的饮料，一般可溶性固形物≥4.0 g/100 g，总酸（以柠檬酸记）≥0.1 g/100 g。果蔬汁饮料常见的种类和特点如表2所示[15]。
表2 果蔬汁饮料常见的种类和特点
因为果蔬有地域性和季节性，为使消费者常年都能喝果蔬汁饮料，往往会在果蔬汁饮料中加入食品添加剂改善风味和延长贮存期。刘俊等[16]探讨苯甲酸、山梨酸、柠檬酸及其盐类在橙汁、菠萝汁、番茄汁中对维生素C含量的影响，研究发现除了柠檬酸钠会加速维生素C降解外，其余防腐剂对果汁中维生素C含量无明显影响。廖开珠等[17]分析对比异抗坏血酸钠和维生素C这2种抗氧化剂在绿茶饮料中的抗氧化性，研究结果表明，异抗坏血酸钠抗氧化剂对绿茶pH影响较小，抗褐变的效果也较好。马利华[18]研究复合磷酸盐酸味剂对草莓汁酸味和色泽的影响，结果表明复合磷酸盐是一种良好的酸味剂，对延长果汁饮料的酸味时间、提高口感和色泽有促进作用。
2.3 茶饮料
茶在我国有着悠久的历史，因其冲泡方便，口感醇厚回甘，健康天然，有清除体内自由基等功效[19]，以茶为主要原料的各类茶饮料逐渐兴起，茶饮料也成为较受欢迎的饮料品种之一。常见茶饮料种类和特点如表3所示。
表3 常见茶饮料种类和特点
为去除茶饮料天然的苦涩味，保护多酚类物质（茶多酚）不被氧化成醌类物质，往往茶饮料中加入食品添加剂进行改良和保护。不同类型的茶口味有偏差，茶汤加入甜味剂可缓和或掩盖苦涩味，在茶饮料中，天门冬酰苯丙氨酸甲酯的效果较好。茶饮料还常用天然酸味剂如柠檬酸、苹果酸来调节酸度，改善口味，除此之外酸味剂还能与其中的金属离子发生螯合作用，避免金属离子引起沉淀。色泽鲜明的茶饮料给人以愉快的感觉，pH较低时，茶饮料会呈现黄色，为避免这一现象往往加入适量的胭脂红、苋菜红及焦糖色素等[14]。
2.4 蛋白饮料
蛋白饮料主要由动植物原料经过一系列加工制得乳状饮料，因其具备良好营养价值，在饮料工业中占比较大。常见蛋白饮料种类及特点如表4所示。
表4 常见蛋白饮料种类及特点
蛋白质饮料不溶性成分较多，性质较不稳定，里面的脂肪和蛋白容易分层，脂肪由于密度较小，浮于上层，添加乳化剂或增稠剂可改变此现象。孟宇竹等[20]研究复合乳化剂（黄原胶∶卡拉胶=1∶2，用量0.09%）对布朗李杏仁复合蛋白饮料的稳定性的影响。徐怀义[21]将聚甘油酯添加到蛋白饮料中，结果发现能显著提高产品稳定性和分散性，改善品质，延长货架期。
检测饮料中食品添加剂的方法层出不穷，食品添加剂种类不同检测方法也不一样。主要列举防腐剂、抗氧化剂、着色剂、酸味剂、甜味剂等几种添加剂常见的检测方法。各种检测方法各有优劣，结合实际情况寻找合适的检测方法。
3.1 防腐剂的检测方法
3.1.1 紫外分光光度法
杨森等[22]采用紫外分光光度法在224 nm波长下测定碳酸饮料中苯甲酸钠含量，结果表明此法灵敏度高、加标回收率高，分析速度越快。
3.1.2 电位酸碱滴定法
邓昌爱等[23]应用多元校正流动注射电位滴定法测定饮料中苯甲酸和山梨酸，用氢氧化钠与氯化钾的混合溶液作为滴定剂，多元校正法校正相应的滴定曲线得出混合酸中每一种组分的含量，该法分析速度快，可同时测定苯甲酸和山梨酸。
3.1.3 气相色谱法
周家萍等[24]采用气相色谱法测定饮料中苯甲酸、山梨酸等8种防腐剂，结果表明该方法耗时短，待测样品不需复杂处理，检出限较低。
3.1.4 薄层色谱法
吴运军等[25]采用薄层色谱法快速测定饮料中的防腐剂，其中薄层色谱用硅胶G，分析性薄层厚0.25mm；
方法简便快捷，适用于大批量检测。
3.1.5 液相色谱法
范敏敏等[26]采用高效液相色谱法（PDA检测器在190～400 nm）测定碳酸饮料中防腐剂，发现分离效果好，峰形整齐。
3.2 抗氧化剂的检测方法
3.2.1 高效液相色谱法
孙稚菁等[27]采用高效液相色谱法（检测波长为230，427，507和620 nm）对碳酸饮料中的抗氧化剂进行检测，结果表明目标物的回收率在90%～110%，相对标准偏差均低于10%。
3.2.2 分散液-液微萃取结合高效液相色谱-紫外检测法
Çabuk等[28]采用分散液-液微萃取结合紫外检测的高效液相色谱法测定饮料中合成抗氧化剂，该方法成功地用于测定未稀释的饮料样品中的合成抗氧化剂，回收率令人满意。
3.3 着色剂的检测方法
3.3.1 红色碳量子点的荧光法
岳晓月等[29]以对苯二胺为碳源，采用红色碳量子点的荧光法对饮料中胭脂红进行检测，该方法具有快速、灵敏度高及稳定性好的特点。
3.3.2 毛细管区带电泳法
龙巍然等[30]采用毛细管区带电泳法同时测定饮料中16种食品添加剂，硼酸作为缓冲溶液，在220 nm波长和30 kV电压下进样5 s，改法操作简单，能够满足实验室食品添加剂常规检测。
3.4 酸味剂的检测方法
3.4.1 超高效色谱法
Cao等[31]采用超高效液相色谱法同时测定含乳饮料中12种食品添加剂，用甲醇-20 mmol/L乙酸铵溶液为流动相进行测定，结果表明，该法分析速度快，目标物分离完全。
3.4.2 毛细管电泳法
Hailemichael等[32]利用毛细管电泳间接紫外检测技术测定饮料中的无机离子和有机酸，对铬酸盐和2，6-吡啶二甲酸等阴离子背景电解质进行无机和有机分析，在碱性条件下，向电解液中加入十六烷基三甲基溴化铵（CTAB），使无机和有机阴离子带负电荷，促进其向阳极迁移来进行电渗透流动，此法省钱省力，灵敏度高，用于目标物的定性和定量分析。
3.5 甜味剂检测方法
3.5.1 固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法
Jia等[33]用固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法测定果汁饮料中新型甜味剂，该方法的加标回收率为95.1%～100.4%，相对标准偏差为1.8%～6.1%，且灵敏、准确、选择性强。
3.5.2 气相色谱法
Yu等[34]采用气相色谱法电子捕获检测器快速分析食品和饮料中的甜蜜素，在酸性条件下，饮料中的环己基氨基磺酸钠（甜蜜素）与次氯酸钠反应生成的N,N-二氯环己胺，用正己烷提取后进行测定，该法简单、快速、灵敏，可用于安全和质量控制检查。
4.1 饮料中常见食品添加剂种类
在现代食品工业中，添加剂被广泛应用于各类食品中，如大多数饮料都含有天然食品添加剂或人工化学合成添加剂。饮料中常用食品添加剂的种类根据其功能，可分为防腐剂、抗氧化剂、着色剂、酸度调节剂、乳化剂、增稠剂。
4.2 食品添加剂的安全问题
近年来，食品添加剂一直与食品安全问题捆绑出现。应纠正一个错误的概念，那就是很多消费者将食品非法添加物和食品添加剂混为一谈，这是因为部分食品生产厂家或三无作坊受功利主义的影响，为使利益最大化，超量使用食品添加剂，滥用非食品加工用化学添加剂，加工食品过程中使用劣质原料，如饮料中的甜蜜素、糖精超标，增色剂使用苏丹红，雪碧中加入有毒重金属汞，使用腐败水果制作果汁等，造成不良的社会影响。这一现象导致消费者对食品添加剂误解加深，认为食品添加剂不健康，无法正确认识添加剂的本质，不敢轻易食用添加食品添加剂的饮料，严重阻碍我国饮料产业的良性发展。
消费者过分相信网络宣传，缺乏判断能力，把食品安全问题都归于食品添加剂，把食品添加剂等同于违法添加物。没有进行深度剖析，忽略食品原材料、加工、运输、贮藏方面的问题。国家对生产企业和销售部门监管力度不够，对违法企业惩罚力度不够，法律法规不健全，执法人员重视力度不够。其次食品添加剂讲究剂量，达到一定剂量就会产生毒性，对人体造成一定损害，不同人群安全用量也不一样，剂量生产和食用时往往被忽略。
4.3 食品添加剂的合理和规范使用
我国与欧美等发达国家相比，食品添加剂行业起步较晚，但发展速度较快，我国成为全球食品添加剂消费大国，归因于经济的发展和科技的进步。科技这把“双刃剑”，推动食品工业发展的同时，也严重危害人民身体健康。为减少此类事件发生，规范食品添加剂的使用就变得越来越重要，市场监督管理部门应联合检测机构加强对饮料添加剂种类、适用范围、使用剂量的检测，对违法使用食品添加剂的个人及企业实施处罚，进行有关的法律、法规培训教育，增强其道德意识和社会责任感；
对消费者进行食品添加剂重要性的科普宣传，如果没有食品添加剂就会导致部分食品消失、味道寡淡、价格昂贵、易腐败变质等，形成正确的消费意识，营造良好的食品安全社会景象。
规范和合理利用食品添加剂对促进饮料行业的发展具有举足轻重的作用。从长远发展来看，随着居民消费观念逐渐改变，以及健康保健意识逐渐增强，市场需求将多样化发展，食品添加剂的营养化、功能化、绿色化将成为行业的发展方向。因此，现阶段从食品安全的角度出发，应加大新型食品添加剂的研发力度，重点开展天然食品添加剂的研究，充分利用植物、果蔬中含有的天然防腐剂、抗氧化剂、着色剂等，提高质量、降低成本、集约化、规模化生产新型食品添加剂，打造独特的品牌。此外，还应改进和优化现有的食品添加剂的检测方法，向快速检测方面发展，开发便携式、智能化的检测设备，提高检测的速度和效率。
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