食品防腐剂的研究现状

胡秋连 郝苗

食品中有很多营养物质，比如蛋白质、碳水化合物和脂肪类等，在微生物的作用下，会导致这些营养物质原有的颜色、味道以及形状发生改变，甚至腐烂变质。在现代食品工业中，人们通常采用各种包装技术比如罐头，真空包装，充气机，包装等来方法保存食物，但无论采用哪种技术，都不能确保微生物完全消失，对于大多数食品使用防腐剂作为防御的第二线，以延长食品的保质期是非常重要。

防腐剂又名抗微生物剂（antimicrobial），它能够抑制微生物的生长，防止微生物在一定时间内繁殖引起的食物中毒，因此常被用于食品的生产和加工工艺中，用于防止食品腐败变质。本文主要阐述目前在食品领域中常用防腐剂的作用机理以及应用，为新型防腐剂的开发提供一定参考。

食品防腐剂的作用机理

食品防腐剂能够延缓和抑制微生物的繁殖，从而达到防腐的效果。此外，防腐剂会影响细胞的亚结构，破坏细胞壁和细胞膜的结构完整性，影响细胞代谢相关酶和蛋白质的合成体系。食品防腐剂通过影响微生物的细胞亚结构，对其起到杀菌或者抑菌的作用。防腐剂抑制微生物生产的机理较为复杂，防腐剂所产生的抗菌效果通常是多种作用的结果，但并不是所有种类的防腐剂都具有相同的作用，有些作用是互相关联却也互相制约的。目前所使用的防腐剂作用于微生物的机理有以下几个方面。

抑制微生物的细胞壁和细胞膜系统。防腐剂会破坏微生物的细胞壁和细胞膜的结构完整性，或者通过改变其通透性使微生物体内的酶类及其代谢产物到达细胞外，导致微生物的生理平衡被破坏，细胞失活。

抑制微生物的细胞原生质。防腐剂对细胞的部分遗传机制能够产生干扰作用，通过抑制和干扰微生物正常生长的过程导致其失活，从而使细胞凋亡。

抑制微生物的酶或功能蛋白。防腐剂能够影响微生物的呼吸酶，比如乙酰辅酶A缩合酶、脱氢酶、电子转递酶系等。它与微生物中的呼吸酶系结合产生巯基作用，导致细胞内的含硫蛋白酶活性降低，打破微生物的代谢平衡，从而起到抑制微生物的生长和增殖的作用。防腐剂还会通过使蛋白质发生部分变性和交联，从而阻断其他生理作用过程。

食品防腐剂的分类及应用

食品防腐剂按来源可分为两大类，主要是合成化学防腐剂以及天然防腐剂。天然防腐剂防腐与化学防腐剂相比，成本较高、防腐能力稍弱、会自然降解、有的只能抑制部分微生物的繁殖，但对人体的危害较小。化学防腐剂的防腐能力强，通常可以防止大部分微生物的繁殖，成本较低而且产品纯度也高，但是浓度高时其自然降解能力随之变差，并且有部分化学防腐剂具有刺激性甚至致癌性。

化学合成防腐剂。化学防腐剂分为无机防腐剂和有机防腐剂。无机化学防腐剂比如二氧化硫、亚硫酸盐及亚硝酸盐等，常用于肉制品和风味腌制品的防腐和保鲜。亚硝酸盐通过抑制肉毒梭状芽孢杆菌的生长而起到防腐作用。此外亚硫酸盐具有酸型防腐剂的特点，会降低微生物相关代谢酶的活性。有机化学防腐剂在酸性条件下对霉菌、酵母及细菌等具有抑菌作用，因此常被用于延长果汁、汽水、罐头、酱油、醋的货架期，比如常见的苯甲酸及其盐类、山梨酸及其盐类、对羟基苯甲酸的酯类等。下面是一些食品领域常用的化学合成类防腐剂。（1）苯甲酸及其钠盐类。苯甲酸及其钠盐是我国近几年食品加工中常见的防腐剂。苯甲酸又名安息香酸，形状呈鳞片状或者针状结晶态。在实际生产中通常使用苯甲酸钠盐是因为苯甲酸较低溶解度的性质。由于苯甲酸钠能够抑制霉菌以及各种细菌的产生和增殖，且在食品PH值低于3.6时才能发挥有效的作用，所以常用于饮料等液体食品的防腐，比如汽水、苏打水、沙拉酱、果汁、酱油、醋、罐头等。另外它还用于红酒生产过程当中终止发酵。（2）山梨酸及其钾盐类。山梨酸又名为2，4-己二烯酸，是一种不饱和脂肪酸，其分子式为C6H8O2。山梨酸钾具有防止滋生真菌和霉菌的作用，常被应用于食品的防腐。它具有无色无味，价格便宜等优点。山梨酸中的双键能够结合微生物细胞中酶的巯基形成共价键，会导致微生物的酶活性降低。在加工食品中通常都会添加山梨酸钾，比如罐头水果和蔬菜，罐头鱼，干肉和甜点等。它还常用于奶酪，酸奶和冰淇淋等容易生霉的乳制品。总之，很多食品都依赖山梨酸钾和其它防腐剂保鲜和防腐。（3）对羟基苯甲酸甲酯。对羟基苯甲酸甲酯，又名尼泊金甲酯，性状为白色或无色结晶粉末，易有机溶剂比如醇、醚和丙酮等，但只微溶于水。所以常用醇类先溶解对羟基苯甲酸甲酯后再使用，其成本也较高。它会作用于微生物的细胞膜，从而导致细胞内的蛋白质发生变性，有效抑制微生物细胞的酶活性。对羟基苯甲酸甲酯相比于苯甲酸、山梨酸，具有更好的抗细菌效果，是因为其独特的酚羟基结构。因此对羟基苯甲酸甲酯被广泛用于食品的加工生产中，包含饮料、啤酒、糖果、肉制品、乳制品、水产品、调味品、腌制品等。

天然防腐剂。天然防腐剂因其来源广泛，且具有安全性，常常应用于食品的加工与生产。比如植物源防腐剂、动物源防腐剂等。植物源类防腐剂主要包含挥发性精油类、黄酮类、多糖类、多酚类等。动物源防腐剂有蜂胶、壳聚糖、鱼精蛋白等。（1）挥发性精油。挥发性精油，如各种植物精油，如八角，茴香精油，含有极强的氧化成分，将它们加入肉类产品可以有效地降低肌红蛋白和血红蛋白的氧化速率，从而延长肉制品的保鲜时间。百里香精油被报道有抑菌作用，被用于果蔬的保藏。研究发现肉桂精油成分具有较强的抑菌效果被应用于控制草莓等水果采摘和贮藏过程中所产生的人和植物病原菌。（2）黄酮类。绝大多数黄酮类化合物具有很强的生物活性，由于其具备抗菌活性常被用来做防腐保鲜剂，油莎草总黄酮是油莎草生长过程所产生的次生代谢产物，将其添加到牛乳中，可降低鲜牛乳的菌落总数及牛乳总酸度，有助于延长鲜牛乳的保存时间。研究發现，竹叶和松针黄酮提取液作为一种抑菌剂使用时，对橄榄的果实具有保鲜作用。黄秋葵的花含有大量的黄酮类化合物，将其提取后应用于冷鲜肉的储存，具有保鲜作用。橙皮苷和柚皮苷中的黄酮能够抑制微生物的生长，减小脂肪氧化速率和鱼肉pH值变化，抑制菌落总数的升高，具有显著的抗菌作用和抗氧化活性，可作为理想的鱼类保鲜剂使用。（3）多糖类防腐剂。多糖是一种天然产物资源，具有多种生物活性，比如抗氧化，抗菌，抗炎等作用。研究使用乳链菌肽和游霉素抑制细菌和真菌活性以及普鲁兰多糖的成膜性，并将其中三种与柠檬酸结合成肉制品的添加剂，发现它不仅可以减少肉的水分流失和脂肪氧化，还可以隔离微生物侵染并延长肉类的保质期，以达到防腐和保鲜效果。乌贼墨多糖被报道对冷冻鱿鱼有良好的防腐抗菌作用。金针菇多糖被发现具有抗肿瘤活性和免疫调节作用，其抑菌作用在食品防腐应用研究中具有广阔的前景。马齿苋提取物在草莓果实的保鲜上具较好的应用前景，能够延缓草莓果实的腐烂。（4）多酚类防腐剂。多酚具有显著的抗氧化活性，加入食品中能够通过抑制和延缓食品中的油脂自动氧化过程， 提高食品的稳定性并延长其保质期，因此常被考虑作为防腐剂使用。茶多酚可应用于肉类的保鲜，添加茶多酚到腊肠加工制作过程中，可以有效抑制腊肠中有害菌的活力及数量。苹果多酚对冷冻猪肉具有腐败菌抑菌的作用。

动物源防腐剂。（1）蜂胶。蜂胶具有抗病原微生物防腐的作用，它已被应用于天然水果和蔬菜防腐剂。研究发现，不同浓度的蜂胶对香蕉的保存具有积极作用。蜂胶可以通过减少水果和蔬菜的呼吸强度和蒸发作用而有效地抑制微生物的生长，从而延长水果和蔬菜的保质期。此外，蜂胶乙醇提取物被报道对新鲜的香肠具有防腐作用。由于蜂胶含有多种生物活性物质， 常常被应用于延长鱼片保存期限，在鱼片冷藏过程中蜂胶能够降低脂肪劣变以及微生物污染。（2）壳聚糖。壳聚糖具有良好的抑菌性，通过阻隔细胞内外物质传递抑制细菌的生长，并且其来源较为广泛，取材方便且成本低，利用价值高。壳聚糖常与其他生物保鲜剂复配成膜，这种涂膜被广泛应于果蔬，水产品的保鲜及储存。壳聚糖可草莓表面形成一层均匀的高分子薄膜后，有效减缓果实的生理活动，减缓细胞膜结构的损伤，延缓果实衰老。将壳聚糖溶液应用于鲶鱼鱼片的保鲜，发现该溶液能够抑制好氧菌的增殖，延长冷藏货架期。适当浓度的壳聚糖涂层能有效延缓先切冬瓜质量的下降。（3）鱼精蛋白。鱼精蛋白的制备原料安全卫生，不仅抑菌范围广，还具有保健功能，常被用作天然食品防腐剂，在酸性食品的保存领域，常通过与酸性防腐剂复配产生协同效果；它用于碱性食品的防腐保鲜领域。它还经常与物理消毒方法如加热结合使用，并用于热敏食品的防腐和加工。壳聚糖-鱼精蛋白复合涂层对罗非鱼片具有明显的保鲜作用，其活性物质可以在细菌快速生长期之前释放出来，可以有效控制罗非鱼片表面细菌总数的增加。

展望

食品防腐剂以其独特的功效得到了广大食品企业的应用，大大推动了我国食品行业的发展。但目前防腐剂的运用也存在着一些缺陷，比如防腐剂有一定的毒性，造价较高以及抑菌范围较小等。因此未来我国食品防腐剂行业的发展趋势应该是研发毒性低、安全性高的防腐剂；尽可能尝试采用天然食品防腐剂代替化学合成防腐剂；研究开发防腐剂的防腐范围；降低食品防腐剂的价格。相信在不久的未来，我国食品防腐剂行业一定会成为高效，经济，绿色的添加剂行业。