工业与应用化学

添加剂、防腐剂、香料

了解食品添加剂如何改变质构、稳定性、保质期与风味，以及如何评价其安全性和功能。

直觉少量成分带来可测量的效果

添加剂用于明确的技术目的：乳化剂帮助油和水保持分散，防腐剂减缓腐败，香料提供或补足香气。仅凭名称不能判断安全或益处；剂量、食品基质、摄入量和预期用途都很重要。

兼具亲水区和亲油区的分子会聚集在界面，因此卵磷脂和单双甘油酯可稳定酱料中的液滴。果胶、海藻酸盐等亲水胶体通过形成水合网络增稠水相；效果取决于 pH、盐、温度与浓度。

\Gamma = \frac{n_{ads}}{A} \qquad \text{and} \qquad \gamma = \frac{F}{L}

Γ 表示单位面积的吸附量，γ 是单位长度上的力，即界面张力。表面活性剂吸附可降低 γ、使液滴更易形成，但这本身并不保证乳液长期稳定。

例题: 为沙拉酱选择稳定剂

沙拉酱储存后分层。先判断是液滴聚并、上浮还是沉降，再分别测试乳化剂和增稠剂，并控制油相比例、pH 和温度；比较液滴大小及随时间的分层。

解答

乳化剂针对界面聚并，增稠剂可减慢液滴运动。与其同时增加两种成分，不如进行受控对比试验。

弱酸类防腐剂通常在未解离态更活跃，因为这种形态可穿过微生物膜。较低 pH 会提高未解离比例，但效果还受水分活度、包装、温度、目标微生物和食品组成影响。配方应组合多重障碍，而非假设一种添加剂能解决所有危害。

f_{HA} = \frac{1}{1+10^{\mathrm{pH}-\mathrm{p}K_a}}

该 Henderson–Hasselbalch 关系式估算一元弱酸的未解离比例。它只估算物种分布，并不能直接预测微生物灭活；在食品各相中的分配及微生物敏感性仍然重要。

旋转结构，将官能团与极性和反应性联系起来。分子结构有助于解释香气化学，但感官特征也取决于浓度和食品基质。

Food Chemistry · H.-D. Belitz, W. Grosch, P. Schieberle, 2009
A review of the use of hydrocolloids in food products · S. Saha, S. Bhattacharya, 2010
Food additives · World Health Organization, 2023