新时期天然食品防腐剂在食品中的应用研究

杨 芝，曾晓昕，黄建恒

（马山县食品药品检验检测中心，广西南宁 530699）

近年来，食品添加剂的危害性愈发明显，天然食品防腐剂的使用被更多人所接受，是新时期保障食品安全的重要工具。因此，本文对天然食品防腐剂在食品中的应用展开研究，以明确该类防腐剂的开发思路，促进天然食品防腐剂的推广和运用，使食品企业正确看待其价值，将其投入到食品安全生产中，把控好食品安全防线，维护人们的切身利益。

1 天然食品防腐剂的作用原理

天然食品防腐剂的来源不同，其作用原理会存在差异，常见的抑菌、防腐机理主要包括以下内容。①通过破坏食品中、食品外包装上的菌体细胞壁、细胞膜结构，使其屏障功能受损，菌体细胞内的物质泄露。②通过影响菌体细胞中核酸、蛋白质的表达和合成，改变细胞生长环境，破坏其生长所需的物质基础。③可以直接抑制菌体内酶的活性，阻止酶的代谢，使细胞无法正常呼吸，以此控制菌体的生长。

从植物、动物、微生物中提取的抗菌物质中，肉桂酸、肉桂醛可抑制食品中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌生长，肉桂酸也可用于抑制真菌生长。一些天然食品防腐剂中的大豆球蛋白碱性抗菌肽可抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、单增李斯特氏菌生长。溶菌酶对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌均有抑杀作用，Nisin对革兰氏阳性菌具有较强抑制作用，尤其是可形成芽孢的细菌。而壳聚糖能较好地抑制食品中的细菌、真菌、病毒，但壳聚糖水溶性差，整体抗菌能力相对温和[1]。

2 新时期常见的天然食品防腐剂

天然食品防腐剂具有热稳定性、可安全使用、较强抗菌性的特点。根据天然防腐剂的提取源头可将其分为天然植物防腐剂、天然动物防腐剂、微生物防腐剂3种，各类天然食品防腐剂的结构特征、组成不同，适用的食品同样存在差异。

2.1 天然动物防腐剂

天然动物防腐剂是指在动物代谢产物、动物体内提取的生物活性物质，这类物质具有一定的抑菌、防腐作用，常见的动物防腐剂有抗菌酶、抗菌肽、抗氧化肽。

（1）抗菌酶。酶一般是通过不同方式激发自身的抗菌活性。例如，抗菌酶中的溶菌酶在作用时，可催化、裂解细胞表面的聚合物和细胞壁，使细菌分解；乳过氧化物酶则是直接通过催化、氧化的方式，起到抗菌作用，常用于抑制食品中的革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌[2]。乳过氧化物酶是天然食品防腐剂中的天然抗菌剂，可用于食品外包装上，起到抑菌、杀菌的作用。使用时可直接将乳酸过氧化物酶加入配制好的壳聚糖膜内。壳聚糖膜的浓度会存在差异，食品储藏时，使用不同浓度壳聚糖膜装入乳酸过氧化物酶后，食品中腐败杆菌、荧光杆菌、嗜中性细菌的数量会存在不同程度的减少。

（2）抗菌肽是动物防腐剂中由20～60个氨基酸残基构成的抗菌物质，可作用于食品中的细菌、真菌、某些病毒，分离于海洋生物、昆虫、甲壳类动物。动物源性抗菌肽则是从哺乳动物、两栖动物、鱼类中提取的。

（3）抗氧化肽是由蛋白质及其水解物、氨基酸等和多肽组成。该物质中的活性肽能使蛋白质具有抗氧化活性，使食品具有抗氧化作用。研究表明，鱼、鸡的酶解产物放入牛肉糜后，酶解产物会通过抗氧化作用避免牛肉的脂质氧化，抑制率为80%～93%。

2.2 天然植物防腐剂

天然植物防腐剂提取于植物，如植物草药、植物香料、植物精油和其他植物等。天然植物防腐剂是常见的天然食品防腐剂，具有独特风味、抑菌防腐作用。食品中常用的天然植物防腐剂有植物提取物、植物精油。

2.2.1 植物提取物

植物提取物一般是从某种植物的花朵、果实、根茎、树皮中获取，其味道相对浓烈，高浓度时会使人感到不适，所以应用时需控制其浓度。植物提取物属于植物素，但这类植物素具有生物活性，投入使用时，其定性、定量指标的变化都会影响其效果，甚至会改变食物内微生物的含量、食物的口感和味道。植物提取物中包含特定的植物化学成分，从草药、香料、蔬菜、水果中提取的植物提取物都能起到防腐、抑菌、抗菌的作用。相关研究表明，植物提取物可用于抑制食品中食源性致病菌。石榴果中提取的物质可抑制食品中的大肠杆菌、沙门氏菌[3]。

2.2.2 植物精油

植物精油提取时，提取方法、植物生长情况、品种、植物采摘的时间及植物采集部位都会直接影响植物精油的化学成分。一些草药中的植物精油在花期提取后，其抗菌活性会更为明显。部分植物天生就带有抗菌化合物，无需通过提取植物精油获取天然防腐剂。晒熟植物在本体受损、面临微生物攻击时会释放天然抗菌剂。在食品保鲜处理中，植物精油的优势更为明显，具有抗菌效果强、无毒无害的优势。

2.3 微生物防腐剂

细菌菌体生成的诸多细菌化合物都可以抑制食品内病原微生物、腐败菌的成长。常见菌体中包含大量的食品级微生物，可在食品管理中被制作成微生物防腐剂。如微生物中的乳酸菌是常见的食品添加剂，是能抑制食品中微生物生长的天然食品防腐剂。生产馒头、面包等发酵食品时，乳酸菌不仅能改变食品口感、风味，还能作为防腐剂预防致病微生物的生长。相较于其他防腐剂，乳酸菌可食用，且无害，主要成分有细菌素、过氧化氢、有机酸、二氧化碳和二乙酰[4]。

乳酸菌成分中的细菌素属于天然防腐剂的一种，也可称之为天然生物防腐剂，可用于食品中金黄色葡萄球菌、肉毒杆菌的抑制、消杀，甚至对革兰氏阳性菌有抗菌活性。此外，细菌素能联合使用其他抗菌化合物，起到细菌灭活作用，常用于生物活性包装，以及食品中病原体的抑制。食品安全管理中，相关人员可直接将细菌素加入食品包装膜中，避免包装材料直接和食品表面接触，预防食品表面微生物生长。

3 天然食品防腐剂在食品中的应用场景

3.1 溶菌酶

溶菌酶是天然动物防腐剂的一种，常用于肉制品、鱼类及其制品、普通生肉、乳制品、蔬菜和水果的保鲜处理中，可起到延缓蔬菜水果变质、肉及其制品腐烂的作用。溶菌酶作为天然食品防腐剂，对食品中的真菌、细菌表现出抗菌活性，特别是对革兰氏阳性菌的抗菌作用更强，其与乳酸球菌素这类防腐剂联合使用时，对革兰氏阳性菌有协同作用。

3.2 植物提取物

植物提取物是一种天然抗氧化剂，食品安全管理、保鲜处理中，抗氧化剂有着不可替代的作用，可直接避免食物因快速氧化而逐渐腐烂，有利于延长食品的保鲜、锁鲜时间。植物性抗氧化剂的保护作用和丁基羟基茴香醚、丁基化羟基甲苯较为相似，可用于蔬菜、水果，作为强化、稳定生鲜类食品的天然抗氧化剂。相关人员在深入研究食品中植物提取物的抗氧化作用后，发现从大蒜、西红柿等植物中提取的天然防腐剂能延缓冷冻鱼肉、腌制鱼肉的氧化[5]。

韩金龙等[2]在天然食品防腐剂的研究中发现，植物提取物这类防腐剂在鱼肉及其制品的冷冻保存中，有助于降低其氧化率。植物提取物的浓度越高，冷冻保存期间食品的氧化率越低。此外，迷迭香也属于植物型抗氧化剂的一种，其成分有助于稳定食品中的自由基、打破食品氧化链，其提取物对鱼肉及其制品也有着脂质氧化抑制作用。

3.3 微生物发酵剂

细菌会产生较多的化合物，菌类化合物在食品中可用于预防腐败，抑制食品中致病微生物生长。根据细菌素、酶、其他微生物代谢物的成分差异，微生物防腐剂中的生物保存特性有所不同。微生物保护培养物是食品中较为多见的天然食品防腐剂，可分为微生物发酵剂、食品保护性培养物两种。微生物发酵剂的主要成分是食品级微生物，使用期间可产生大量菌类物质、微生物，抑制其他微生物的生长，多用于食品发酵。微生物培养物中，发酵剂能改变食品的营养结构、感官特性，保护性培养物则主要用于保障食品的安全性。乳酸菌作为抑制微生物生长的物质，是微生物防腐剂中常见的微生物发酵剂。

3.4 植物精油

植物精油是从植物香料、植物草药中提取的液体，属于植物防腐剂，具有芳香性、挥发性、无害性，植物精油中含有丰富的次生代谢物，能够延缓、抑制霉菌或细菌生长。植物精油不仅可用于食品行业，还可用于医学、化妆品、香水等行业。在食品生产活动中，植物精油可同时作为防腐剂和调味剂，相关人员从植物根茎、叶、花、芽、种子和果实中提取的精油中含有抗菌化合物、其他抑菌化学成分，整体的抗菌、防腐效果较强。

近年来，随着植物精油提取工艺的成熟，食品中植物精油、其他植物防腐剂的应用频率明显提高。肉类食品、鱼类的存储期间，植物精油可对食物起到保鲜作用，提取自茴香的植物精油甚至能提升肉类的新鲜度，丁香、黑胡椒中提取的植物精油可用于冷藏后的猪肉，达到抑菌保鲜的目的。鱼类贮藏时，需要先电解植物精油，同时与相同浓度的香芹酚、麝香草酚混合制成植物精油，延长鲤鱼、其他鱼类的贮藏时间，增强鱼肉保鲜度。

3.5 鱼精蛋白

鱼精蛋白属于动物防腐剂中的抗菌肽，主要成分是多聚精氨酸、氨基酸，这些物质会和细菌细胞壁相互作用，抑制食品中细胞壁的形成，并通过抑制其代谢而使细菌细胞死亡。鱼精蛋白一般提取自鱼类、鸟类、哺乳动物的精子细胞中，常用于面包、牛奶、奶制品的防腐保鲜，对食品中的细菌和霉菌都具有抗菌活性。

相较于化学合成防腐剂，鱼精蛋白有安全性高、防腐性能好的优势。相关研究表明，鱼精蛋白对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、霉菌、酵母菌都有抑制作用，其抑菌活性主要受酸碱度、温度的影响。鱼精蛋白被广泛用于饭团、乳油、土豆、香肠等食品的保鲜防腐中，与EDTA复配后，鱼精蛋白的抑菌效果会更加明显，在酱油中可直接代替苯甲酸，起到防腐作用。

4 结语

传统化学食品防腐剂的使用会使食品购买者面临诸多安全风险，天然食品防腐剂是直接从动物、微生物、植物中提取的添加剂，具有较强的安全性，值得在食品行业推广使用。但当前的天然食品防腐剂数量有限，为保证食品安全生产，还应加大天然食品防腐剂的研究力度，提取更多天然防腐剂，维护食品安全，降低食品安全风险。