食品防腐劑的研究現(xiàn)狀

胡秋連 郝苗

食品中有很多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，比如蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪類(lèi)等，在微生物的作用下，會(huì)導(dǎo)致這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)原有的顏色、味道以及形狀發(fā)生改變，甚至腐爛變質(zhì)。在現(xiàn)代食品工業(yè)中，人們通常采用各種包裝技術(shù)比如罐頭，真空包裝，充氣機(jī)，包裝等來(lái)方法保存食物，但無(wú)論采用哪種技術(shù)，都不能確保微生物完全消失，對(duì)于大多數(shù)食品使用防腐劑作為防御的第二線，以延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期是非常重要。

防腐劑又名抗微生物劑（antimicrobial），它能夠抑制微生物的生長(zhǎng)，防止微生物在一定時(shí)間內(nèi)繁殖引起的食物中毒，因此常被用于食品的生產(chǎn)和加工工藝中，用于防止食品腐敗變質(zhì)。本文主要闡述目前在食品領(lǐng)域中常用防腐劑的作用機(jī)理以及應(yīng)用，為新型防腐劑的開(kāi)發(fā)提供一定參考。

食品防腐劑的作用機(jī)理

食品防腐劑能夠延緩和抑制微生物的繁殖，從而達(dá)到防腐的效果。此外，防腐劑會(huì)影響細(xì)胞的亞結(jié)構(gòu)，破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)完整性，影響細(xì)胞代謝相關(guān)酶和蛋白質(zhì)的合成體系。食品防腐劑通過(guò)影響微生物的細(xì)胞亞結(jié)構(gòu)，對(duì)其起到殺菌或者抑菌的作用。防腐劑抑制微生物生產(chǎn)的機(jī)理較為復(fù)雜，防腐劑所產(chǎn)生的抗菌效果通常是多種作用的結(jié)果，但并不是所有種類(lèi)的防腐劑都具有相同的作用，有些作用是互相關(guān)聯(lián)卻也互相制約的。目前所使用的防腐劑作用于微生物的機(jī)理有以下幾個(gè)方面。

抑制微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜系統(tǒng)。防腐劑會(huì)破壞微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)完整性，或者通過(guò)改變其通透性使微生物體內(nèi)的酶類(lèi)及其代謝產(chǎn)物到達(dá)細(xì)胞外，導(dǎo)致微生物的生理平衡被破壞，細(xì)胞失活。

抑制微生物的細(xì)胞原生質(zhì)。防腐劑對(duì)細(xì)胞的部分遺傳機(jī)制能夠產(chǎn)生干擾作用，通過(guò)抑制和干擾微生物正常生長(zhǎng)的過(guò)程導(dǎo)致其失活，從而使細(xì)胞凋亡。

抑制微生物的酶或功能蛋白。防腐劑能夠影響微生物的呼吸酶，比如乙酰輔酶A縮合酶、脫氫酶、電子轉(zhuǎn)遞酶系等。它與微生物中的呼吸酶系結(jié)合產(chǎn)生巰基作用，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的含硫蛋白酶活性降低，打破微生物的代謝平衡，從而起到抑制微生物的生長(zhǎng)和增殖的作用。防腐劑還會(huì)通過(guò)使蛋白質(zhì)發(fā)生部分變性和交聯(lián)，從而阻斷其他生理作用過(guò)程。

食品防腐劑的分類(lèi)及應(yīng)用

食品防腐劑按來(lái)源可分為兩大類(lèi)，主要是合成化學(xué)防腐劑以及天然防腐劑。天然防腐劑防腐與化學(xué)防腐劑相比，成本較高、防腐能力稍弱、會(huì)自然降解、有的只能抑制部分微生物的繁殖，但對(duì)人體的危害較小?；瘜W(xué)防腐劑的防腐能力強(qiáng)，通?？梢苑乐勾蟛糠治⑸锏姆敝?，成本較低而且產(chǎn)品純度也高，但是濃度高時(shí)其自然降解能力隨之變差，并且有部分化學(xué)防腐劑具有刺激性甚至致癌性。

化學(xué)合成防腐劑?；瘜W(xué)防腐劑分為無(wú)機(jī)防腐劑和有機(jī)防腐劑。無(wú)機(jī)化學(xué)防腐劑比如二氧化硫、亞硫酸鹽及亞硝酸鹽等，常用于肉制品和風(fēng)味腌制品的防腐和保鮮。亞硝酸鹽通過(guò)抑制肉毒梭狀芽孢桿菌的生長(zhǎng)而起到防腐作用。此外亞硫酸鹽具有酸型防腐劑的特點(diǎn)，會(huì)降低微生物相關(guān)代謝酶的活性。有機(jī)化學(xué)防腐劑在酸性條件下對(duì)霉菌、酵母及細(xì)菌等具有抑菌作用，因此常被用于延長(zhǎng)果汁、汽水、罐頭、醬油、醋的貨架期，比如常見(jiàn)的苯甲酸及其鹽類(lèi)、山梨酸及其鹽類(lèi)、對(duì)羥基苯甲酸的酯類(lèi)等。下面是一些食品領(lǐng)域常用的化學(xué)合成類(lèi)防腐劑。（1）苯甲酸及其鈉鹽類(lèi)。苯甲酸及其鈉鹽是我國(guó)近幾年食品加工中常見(jiàn)的防腐劑。苯甲酸又名安息香酸，形狀呈鱗片狀或者針狀結(jié)晶態(tài)。在實(shí)際生產(chǎn)中通常使用苯甲酸鈉鹽是因?yàn)楸郊姿彷^低溶解度的性質(zhì)。由于苯甲酸鈉能夠抑制霉菌以及各種細(xì)菌的產(chǎn)生和增殖，且在食品PH值低于3.6時(shí)才能發(fā)揮有效的作用，所以常用于飲料等液體食品的防腐，比如汽水、蘇打水、沙拉醬、果汁、醬油、醋、罐頭等。另外它還用于紅酒生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中終止發(fā)酵。（2）山梨酸及其鉀鹽類(lèi)。山梨酸又名為2，4-己二烯酸，是一種不飽和脂肪酸，其分子式為C6H8O2。山梨酸鉀具有防止滋生真菌和霉菌的作用，常被應(yīng)用于食品的防腐。它具有無(wú)色無(wú)味，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。山梨酸中的雙鍵能夠結(jié)合微生物細(xì)胞中酶的巰基形成共價(jià)鍵，會(huì)導(dǎo)致微生物的酶活性降低。在加工食品中通常都會(huì)添加山梨酸鉀，比如罐頭水果和蔬菜，罐頭魚(yú)，干肉和甜點(diǎn)等。它還常用于奶酪，酸奶和冰淇淋等容易生霉的乳制品?？傊芏嗍称范家蕾嚿嚼嫠徕浐推渌栏瘎┍ｕr和防腐。（3）對(duì)羥基苯甲酸甲酯。對(duì)羥基苯甲酸甲酯，又名尼泊金甲酯，性狀為白色或無(wú)色結(jié)晶粉末，易有機(jī)溶劑比如醇、醚和丙酮等，但只微溶于水。所以常用醇類(lèi)先溶解對(duì)羥基苯甲酸甲酯后再使用，其成本也較高。它會(huì)作用于微生物的細(xì)胞膜，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)發(fā)生變性，有效抑制微生物細(xì)胞的酶活性。對(duì)羥基苯甲酸甲酯相比于苯甲酸、山梨酸，具有更好的抗細(xì)菌效果，是因?yàn)槠洫?dú)特的酚羥基結(jié)構(gòu)。因此對(duì)羥基苯甲酸甲酯被廣泛用于食品的加工生產(chǎn)中，包含飲料、啤酒、糖果、肉制品、乳制品、水產(chǎn)品、調(diào)味品、腌制品等。

天然防腐劑。天然防腐劑因其來(lái)源廣泛，且具有安全性，常常應(yīng)用于食品的加工與生產(chǎn)。比如植物源防腐劑、動(dòng)物源防腐劑等。植物源類(lèi)防腐劑主要包含揮發(fā)性精油類(lèi)、黃酮類(lèi)、多糖類(lèi)、多酚類(lèi)等。動(dòng)物源防腐劑有蜂膠、殼聚糖、魚(yú)精蛋白等。（1）揮發(fā)性精油。揮發(fā)性精油，如各種植物精油，如八角，茴香精油，含有極強(qiáng)的氧化成分，將它們加入肉類(lèi)產(chǎn)品可以有效地降低肌紅蛋白和血紅蛋白的氧化速率，從而延長(zhǎng)肉制品的保鮮時(shí)間。百里香精油被報(bào)道有抑菌作用，被用于果蔬的保藏。研究發(fā)現(xiàn)肉桂精油成分具有較強(qiáng)的抑菌效果被應(yīng)用于控制草莓等水果采摘和貯藏過(guò)程中所產(chǎn)生的人和植物病原菌。（2）黃酮類(lèi)。絕大多數(shù)黃酮類(lèi)化合物具有很強(qiáng)的生物活性，由于其具備抗菌活性常被用來(lái)做防腐保鮮劑，油莎草總黃酮是油莎草生長(zhǎng)過(guò)程所產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物，將其添加到牛乳中，可降低鮮牛乳的菌落總數(shù)及牛乳總酸度，有助于延長(zhǎng)鮮牛乳的保存時(shí)間。研究發(fā)現(xiàn)，竹葉和松針黃酮提取液作為一種抑菌劑使用時(shí)，對(duì)橄欖的果實(shí)具有保鮮作用。黃秋葵的花含有大量的黃酮類(lèi)化合物，將其提取后應(yīng)用于冷鮮肉的儲(chǔ)存，具有保鮮作用。橙皮苷和柚皮苷中的黃酮能夠抑制微生物的生長(zhǎng)，減小脂肪氧化速率和魚(yú)肉pH值變化，抑制菌落總數(shù)的升高，具有顯著的抗菌作用和抗氧化活性，可作為理想的魚(yú)類(lèi)保鮮劑使用。（3）多糖類(lèi)防腐劑。多糖是一種天然產(chǎn)物資源，具有多種生物活性，比如抗氧化，抗菌，抗炎等作用。研究使用乳鏈菌肽和游霉素抑制細(xì)菌和真菌活性以及普魯蘭多糖的成膜性，并將其中三種與檸檬酸結(jié)合成肉制品的添加劑，發(fā)現(xiàn)它不僅可以減少肉的水分流失和脂肪氧化，還可以隔離微生物侵染并延長(zhǎng)肉類(lèi)的保質(zhì)期，以達(dá)到防腐和保鮮效果。烏賊墨多糖被報(bào)道對(duì)冷凍魷魚(yú)有良好的防腐抗菌作用。金針菇多糖被發(fā)現(xiàn)具有抗腫瘤活性和免疫調(diào)節(jié)作用，其抑菌作用在食品防腐應(yīng)用研究中具有廣闊的前景。馬齒莧提取物在草莓果實(shí)的保鮮上具較好的應(yīng)用前景，能夠延緩草莓果實(shí)的腐爛。（4）多酚類(lèi)防腐劑。多酚具有顯著的抗氧化活性，加入食品中能夠通過(guò)抑制和延緩食品中的油脂自動(dòng)氧化過(guò)程， 提高食品的穩(wěn)定性并延長(zhǎng)其保質(zhì)期，因此常被考慮作為防腐劑使用。茶多酚可應(yīng)用于肉類(lèi)的保鮮，添加茶多酚到臘腸加工制作過(guò)程中，可以有效抑制臘腸中有害菌的活力及數(shù)量。蘋(píng)果多酚對(duì)冷凍豬肉具有腐敗菌抑菌的作用。

動(dòng)物源防腐劑。（1）蜂膠。蜂膠具有抗病原微生物防腐的作用，它已被應(yīng)用于天然水果和蔬菜防腐劑。研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度的蜂膠對(duì)香蕉的保存具有積極作用。蜂膠可以通過(guò)減少水果和蔬菜的呼吸強(qiáng)度和蒸發(fā)作用而有效地抑制微生物的生長(zhǎng)，從而延長(zhǎng)水果和蔬菜的保質(zhì)期。此外，蜂膠乙醇提取物被報(bào)道對(duì)新鮮的香腸具有防腐作用。由于蜂膠含有多種生物活性物質(zhì)， 常常被應(yīng)用于延長(zhǎng)魚(yú)片保存期限，在魚(yú)片冷藏過(guò)程中蜂膠能夠降低脂肪劣變以及微生物污染。（2）殼聚糖。殼聚糖具有良好的抑菌性，通過(guò)阻隔細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)傳遞抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，并且其來(lái)源較為廣泛，取材方便且成本低，利用價(jià)值高。殼聚糖常與其他生物保鮮劑復(fù)配成膜，這種涂膜被廣泛應(yīng)于果蔬，水產(chǎn)品的保鮮及儲(chǔ)存。殼聚糖可草莓表面形成一層均勻的高分子薄膜后，有效減緩果實(shí)的生理活動(dòng)，減緩細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的損傷，延緩果實(shí)衰老。將殼聚糖溶液應(yīng)用于鯰魚(yú)魚(yú)片的保鮮，發(fā)現(xiàn)該溶液能夠抑制好氧菌的增殖，延長(zhǎng)冷藏貨架期。適當(dāng)濃度的殼聚糖涂層能有效延緩先切冬瓜質(zhì)量的下降。（3）魚(yú)精蛋白。魚(yú)精蛋白的制備原料安全衛(wèi)生，不僅抑菌范圍廣，還具有保健功能，常被用作天然食品防腐劑，在酸性食品的保存領(lǐng)域，常通過(guò)與酸性防腐劑復(fù)配產(chǎn)生協(xié)同效果；它用于堿性食品的防腐保鮮領(lǐng)域。它還經(jīng)常與物理消毒方法如加熱結(jié)合使用，并用于熱敏食品的防腐和加工。殼聚糖-魚(yú)精蛋白復(fù)合涂層對(duì)羅非魚(yú)片具有明顯的保鮮作用，其活性物質(zhì)可以在細(xì)菌快速生長(zhǎng)期之前釋放出來(lái)，可以有效控制羅非魚(yú)片表面細(xì)菌總數(shù)的增加。

展望

食品防腐劑以其獨(dú)特的功效得到了廣大食品企業(yè)的應(yīng)用，大大推動(dòng)了我國(guó)食品行業(yè)的發(fā)展。但目前防腐劑的運(yùn)用也存在著一些缺陷，比如防腐劑有一定的毒性，造價(jià)較高以及抑菌范圍較小等。因此未來(lái)我國(guó)食品防腐劑行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是研發(fā)毒性低、安全性高的防腐劑；盡可能?chē)L試采用天然食品防腐劑代替化學(xué)合成防腐劑；研究開(kāi)發(fā)防腐劑的防腐范圍；降低食品防腐劑的價(jià)格。相信在不久的未來(lái)，我國(guó)食品防腐劑行業(yè)一定會(huì)成為高效，經(jīng)濟(jì)，綠色的添加劑行業(yè)。