常用食品防腐剂及使用安全比较

常用食品防腐剂及使用安全比较 化学与环境科学学院 10 材料化学 王珊 指导教师 王喜贵 教授 摘要 食品的腐败变质会引起巨大的经济损失 如何防止腐败是食品科学工作者最为关注 的一个问题 目前 常用的防腐措施是添加食品防腐剂 食品防腐剂分为化学防腐剂 天然 防腐剂和复合型防腐剂 其中使用最为广泛的是化学防腐剂 但随着人们对健康的重视 天然防腐剂和复合型防腐剂的应用会越来越广泛 本文将对食品防腐剂分类和对防腐剂安 全使用进行阐释 关键词 天然防腐剂 化学防腐剂 复合型防腐剂 防腐剂的定义 防腐剂 preservative 是天然或合成的化学成分 用于加入食品 药品 颜 料 生物标本等 抑制微生物生长繁殖或或化学变化引起的腐败 防腐剂主要作用是抑制 微生物的生长和繁殖 以延长食品的保存时间 抑 制物质腐败的药剂 食品防腐剂 能抑制微生物活动 防止食品腐败变质 从 而延长食品的保质期 绝大多数饮料和包装食品想要长期保存 往往都要添 加食品防腐剂 防腐剂是用以保持食品原有品质和营养价值为目的的食品 添加剂 它能抑制微生物活动 防止食品腐败变质从而延长保质期 规定使 用的防腐剂有 苯甲酸 苯甲酸钠 山梨酸 山梨酸钾 丙酸钙等25种 1 化学合成防腐剂 凡能抑制微生物的生长活动 延长食品腐败变质或生物代谢的化学制品都 是化学防腐剂 目前常用的主要有苯甲酸 钠 山梨酸 钾 对羟基苯甲酸酯 丙酸盐 亚硫酸及其盐类 硝酸及亚硝酸盐类 1 1 苯甲酸和苯甲酸钠 苯甲酸又名安息香酸 是各国允许使用而且历史比较悠久的食品防腐剂 苯 甲酸为白色鳞片状或针状结晶 无臭或微带安息香气味 味微甜有收敛性 在 空气中稳定 难溶于水 易溶于乙醇 苯甲酸钠易溶于水 生产上使用较为广 泛 防腐机理 苯甲酸钠亲油性大 易穿透细胞膜进入细胞体内 干扰细胞 膜的通透性 抑制 细胞膜对氨基酸的吸收 并抑制细胞的呼吸酶系的活性 从而达到防腐的目的 1 2 山梨酸和山梨酸钾 山梨酸又名花楸酸 为无色针状或白色粉末状结晶 无臭或稍有刺臭 耐 光耐热 但在空气中长期放置易被氧化变色 防腐效果也有所降低 山梨酸难 溶于水而易溶于乙醇等有机溶剂 山梨酸钾极易溶于水 也易溶于高浓度蔗糖 和食盐溶液 因而在生产上被广泛使用 1 3 对羟基苯甲酸酯 对羟基苯甲酸酯又名对羟基安息香酸酯或尼泊金酯 Nipagin 是苯甲酸 的衍生物 商品名对羟基安息香酸 分子式为 C7H6O3 目前 主要使用的是对 羟基苯甲酸甲酯 乙酯 丙酯和丁酯 其中 对羟基苯甲酸丁酯的防腐效果最 佳 此类物质为无色小结晶或白色结晶性粉末 无臭 开始无味 随后稍有涩 味 难溶于水而易溶于乙醇 丙酮等有机溶剂 1 4 丙酸盐 作为食品防腐剂使用的丙酸盐通常是丙酸钠和丙酸钙 两者均为白色的结颗 粒或结晶性粉末 无臭或有异臭 易溶于水 1 5 脱氢醋酸和脱氢醋酸钠 脱氢醋酸为无色到白色针状或片状结晶 无臭或有微臭 易溶于乙醇等有 机溶剂而难溶于水 故多用其钠盐作防腐剂 脱氢醋酸钠为白色结晶性粉末 在水中的溶解度可达到 33 2 天然防腐剂 化学防腐剂虽然是目前使用最广泛的防腐剂 但它对健康存在或多或少的潜在 影响 人们开始追求更加高效 安全 无毒的天然防腐剂 所谓天然防腐剂是 指从植物 动物 微生物代谢产物中提取的物质 也称作生物防腐剂 这些物 质安全性较好 能满足人们对食品越来越高的要求 开发这类防腐剂将成为今 后食品添加剂开发研究的热点 2 1 乳球菌肽 乳酸链球菌素又称乳酸菌肽 是由乳酸链球菌产生的一种多肽物质 是蛋白 质原料经过发酵生物合成的由34个氨基酸组成的小肽 其中碱性氨基酸含量高 因此带正电荷 1 商品名称为乳酸链球菌制剂 由乙醇结晶制得 该产品对革 兰氏阳性菌有抑菌作用 可用于乳制品和肉制品得抑菌防腐 对革兰氏阴性菌 霉菌和酵母菌一般无抑制作用 乳酸链球菌素的安全性高 ADI 为 33000IU kg FAO WHO 1994 用于罐 装食品 植物蛋白食品防腐的最大用量为 0 2g kg 乳制品和肉制品的最大用 量为 0 5g kg 乳链球菌素食用后易被消化道中的一些蛋白霉所降解 不会在体内蓄积而引 起不良反应 也不会改变肠道内的正常菌群 7 对乳链球菌素的致癌性 血液 化学 胃功能 脑功能等研究都证明它对人体无害 因此 早在1969年 世界 卫生组织和联合国粮农组织食品添加剂法规就将它批准为高效安全的天然防腐 剂 8 2 2纳他霉素 纳他霉素 Natamyc in 又名匹马霉素 是由纳他链霉素发酵产生的多烯 烃大环内酯化合物 2 无臭无味 几乎不溶于水 高级醇 醚 酯 微溶于冰 醋酸和二甲基亚砜 在PH值高于9或低于3时 其溶解度会有所提高 在大多数 食品的PH范围内非常稳定 其作用机理是与麦角甾醇基团结合 阻遏麦角甾醇 的生物合成 从而使细胞膜畸变 导致渗漏 使细胞死亡 3 因此纳他霉素对 细胞膜中没有麦角甾醇的细菌 病毒无效而对酵母 霉菌等真菌有效 与乳链 球菌素共同作用时 抗菌谱互补 纳他霉素毒性低使用安全 2 3枯草杆菌素 枯草杆菌素是枯草杆菌的代谢产物 对革兰氏阳性菌有明显抗菌作用 能抑制 厌氧芽孢菌生长 还能降低耐热性芽孢菌的耐热性 它是一种多肽类物质 食 用后能被消化道中的蛋白酶分解 故对人体无害 2 4茶多酚 茶多酚是从茶叶中提取出来的多酚类复合体 约占茶叶干物质重量的25 4 主 要成分是儿茶素及其衍生物 茶多酚对枯草杆菌 大肠杆菌 金黄色葡萄球菌 普通变形杆菌 伤寒沙门氏杆菌等有抑制作用 5 据倪立华等 4 对 大鼠试验研 究发现 茶多酚服用后无蓄积毒性 无遗传毒性 属无毒级 茶多酚作为天然 防腐剂还有独特的药用价值 它能降血脂血糖 抗动脉粥样硬化 在抗病毒 抗菌方面也效果显著 2 5山苍子油 山苍子油是从山苍子树的鲜果 树皮及叶子中提取的芳香精油 主要成分是柠 檬醛 据余伯良等 6 研究表明山苍子油对霉菌和酵母菌的抗菌效力均大于山梨 酸钾和苯甲酸钠 山苍子油由于具有特殊的柠檬香味会影响食品原有的风味 故不可能广泛用作食品的天然防腐剂 但它特别适合作易受霉菌及黄曲霉素污 染的花生 玉米等食品如花生蛋白饮料以及快餐玉米的防腐剂 7 2 6香辛料和中草药 科学家们发现许多香辛料和中草药如辣椒 花椒 生姜 大蒜 黑胡椒 丁香 芥末 薄荷 百部 竹荪 百里香 迷迭香 甘草 大黄 黄连 黄苓 连翘 金银花 金钱草等都具有抑菌防腐作用 其抑菌成分有醛 酮 酯 醚 酸 萜类 内酯等 若将这些成分协同起来将得到效果更好的防腐剂 2 7溶菌酶 溶菌酶 Lysozme 又称细胞质酶 广泛存在于哺乳动物的乳汁 体液 家禽的蛋 清及部分植物 微生物体内 是一种碱性球蛋白 易溶于水 不溶于乙醚 丙酮 3 复合型防腐剂 往往单纯一种防腐剂的效果是不够理想的 将几种防腐剂协同起来配成复合 型防腐剂则能达到更好的效果 于钢 8 等将壳聚糖和其它无毒型防腐剂配制成 复合防腐剂 用来处理桦木 结果显示壳聚糖复合防腐剂的防腐效果是非常好的 顾芯等用壳聚糖 中草药配成复合防腐剂 分别对米饭 泡菜 果汁饮料 果 酱 水果罐头进行处理 其抑菌效果优于壳聚糖的单独作用 4 防腐剂安全比较 4 1苯甲酸和苯甲酸钠的比较 苯甲酸和苯甲酸钠在酸性条件下 以未解离的分子起抑菌作用 其防腐效 果视介质的 PH 而异 一般 PH 5 时抑菌效果较好 PH 2 5 4 0 时抑菌效果最 好 例如 当 PH 由 7 降至 3 5 时 其防腐效力可提高 5 10 倍 FAO 联合国粮 农组织 和 WHO 世界卫生组织 1994 年规定 苯甲酸的 ADI 每日允许摄入 量 为 0 5mg kg 根据我国食品添加剂使用卫生标准 GB2760 1996 规定 苯甲酸和苯甲酸钠的使用标准见表 1 表 1 苯甲酸与苯甲酸钠的使用标准 名称使用范围最大用 量 g kg 1 备注 碳酸饮料 0 2 低盐酱菜 酱类 蜜饯 0 5 苯甲酸 葡萄酒 果酒 软糖 0 8 苯甲酸钠酱油 食醋 果酱 不包 括罐头 果汁 味 型 饮料 1 0 以苯甲酸计 塑料桶 装浓缩果蔬汁不得超 过 2g kg 苯甲酸和 苯甲酸钠同时使用时 以苯甲酸计 不得超 过最大使用量 使用苯甲酸时 先用少量乙醇溶解 再添加到食品中 使用苯甲酸钠时 一般 先配制成20 30 的水溶液 再加入到食品中 搅拌均匀即可 4 2山梨酸和山梨酸钾的比较 山梨酸和山梨酸钾属于酸型防腐剂 以未解离的分子起抑菌作用 其防腐 效果随 PH 降低而增强 但适宜的 PH 范围比苯甲酸广 以 PH 6 的介质中使用 未宜 根据我国食品添加剂使用卫生规定 GB2760 1996 规定 山梨酸与山 梨酸钾的使用标准如下 表 2 山梨酸与山梨酸钾的使用标准 名称使用范围最大用 量 g kg 1 备注 鱼 肉 蛋 禽类制品 0 075 果蔬类保鲜 碳酸饮料 0 2 山梨酸 低盐酱菜 蜜饯 果汁 味 型饮料 果冻 0 5 葡萄酒 果酒 0 6 山梨酸 钾酱油 食醋 果酱 氢化植物油 鱼 干制品 软糖 面包 蛋糕 月饼 即食海蜇 1 0 以山梨酸计 塑料 桶装浓缩果汁不得 超过 2g kg 山梨 酸和山梨酸钾同时 使用时 以山梨酸 计 不得超过最大 使用量 使用山梨酸时 应先将其溶解在少量乙醇或碳酸氢钠 碳酸氢钾的溶液中 随 后添加到食品中 为了防止山梨酸受热挥发 最好在食品加热过程后期添加 山梨酸钾易溶于水 使用方便 但其1 水溶液的PH为7 8 有使食品PH升高的倾 向 应予注意 防腐效果明显高于苯甲酸类 是苯甲酸盐的 5 10倍 产品毒 性低 相当于食盐的一半 其防腐效果随 PH的升高而减弱 PH 3时防腐效 果最佳 PH值达到6时仍有抑菌能力 但最低浓度不能低于 0 2 毒性比尼 泊金酯还要小 因此 我国已在很多方面应用山梨酸类防腐剂 4 3对羟基苯甲酸乙酯和对羟基苯甲酸丙酯的比较 对羟基苯甲酸酯也是由未解离分子发挥抑菌作用 其效力强于苯甲酸和山 梨酸 而且使用范围更广 一般在 PH 为 4 8 范围内效果较好 对羟基苯甲酸酯在人体内的代谢途径与苯甲酸酯基本相同 且毒性比苯甲 酸低 毒性与烷基链的长短有关 烷基链短者毒性大 故对羟基苯甲酸甲酯很 少作为食品防腐剂使用 对羟基苯甲酸酯在世界各国普遍使用 通常用于碳酸饮料 果酱 食醋等 其 ADI 为 0 10mg kg FAO WHO 1994 根据我国食品添加剂使用卫生标准 GB2760 1996 规定 对羟基苯甲酯类防腐剂使用标准如下 表 3 对羟基苯甲酯类防腐剂使用标准 名称使用范围最大用量 g kg 1 备注 果蔬保鲜 0 012 食醋 0 10 碳酸饮料 0 20 对羟基苯 甲酸乙酯 和对羟基 苯甲酸丙 酯 果味 汁 型饮料 果酱 不包括罐头 酱油 0 25 以对 羟基 苯甲 酸计 对羟基苯甲酸酯类在水中溶解度小 通常都是将其配置成氢氧化钠溶液 乙醇溶液或醋酸溶液使用 4 4 丙酸和丙酸盐的比较 丙酸是食品中的正常成分 也是人体代谢的中间产物 丙酸盐不存在毒性 问题 故 ADI 无需做特殊规定 丙酸已广泛用于面包 糕点 果冻 酱油 醋 豆制品等的防霉 在以上食品中 丙酸盐 以丙酸计算 的最大使用量为 2 5g kg 丙酸钠用于加工干酪 最大使用量为 3g kg 在面包和西式糕点制造 中 丙酸钠的最大使用量低于 2 5g kg 面包发泡稍差些 4 5 脱氢醋酸和脱氢醋酸钠的比较 脱氢醋酸和脱氢醋酸钠是毒性很低 对热较稳定的防腐剂 适应的 PH 范围 较宽 但以酸性介质中的抑菌效果更好 我国规定脱氢醋酸可用于腐乳 什锦 菜 原汁橘浆 最大用量为 0 30g kg 国外各种食品的最大用量为 干酪 奶 油 人造奶油 2g kg 清凉饮料 0 05g kg 乳酸和乳酸饮料 0 2g kg 脱氢醋酸钠为乳制品的主要防腐剂 常用于干酪 奶油和人造奶油 使用量为 0 61g kg以下 使用时一般是将0 1 0 2 的水溶液喷洒在制品表面或包装材料 上 喷洒量为20 40ml kg 据联合国粮农组织 FAO 和世界卫生组织 WHO 报道 它与其它脂肪酸一 样可通过代谢作用被人体吸收 并供给人体必需的钙 这一优点是其它防腐剂 所无法比拟的 总结 目前虽然天然防腐剂由于抑菌效果 稳定性 价格等原因还不能完全 取代化学防腐剂 而以此为基础的复合型防腐剂也尚处在研制之中 但天然防腐 剂正以它抗菌性强 安全无毒 热稳定性好 作用范围广等无可比拟的独特优 点在食品 医药等领域飞速发展着 可以预料 天然防腐剂和复合型防腐剂将 是未来防腐剂的主要发展方向 并且必将取代化学防腐剂走进我们的生活 本文在写作过程中得到了王喜贵教授多次悉心指导 在此表示感谢 参考文献参考文献 1 梅丛笑 方元超 赵晋府 微生物天然防腐剂在食品工业中的应用及前景 J 江苏食品与 发酵 2000 4 26 28 2 谢俊杰 佘世望 许杨等 食品防腐新领域 微生物天然防业学院学报 N 自然科学版 2002 17 4 74 77 3 张芳 徐学力 几种天然防腐剂及其在食品中的应用 J 食品工业 2001 3 30 31 4 唐军 张海涛 低聚果糖的性能及发酵法生产新工艺 J 化学工业与工程技术 1999 20 2 11 14 5 段杉 彭喜春 彭志英 低聚壳聚糖的制备及应用 J 中国食品添加剂 2002 5 66 72 6 王霞 黎碧娜 吴勇 甲壳低聚糖的生物制备及研究进展 J 香料香精化妆品 2003 3 28 31 7 周孙英 余萍 陈盛 溶菌酶对壳聚糖降解的研究 J 中国海洋药物 2002 6 25 31 8 于钢 张艳臣 钱学仁等 壳聚糖复合防腐剂对桦木的保护作用 J 林产化工通讯 2002 36 1 13 15 Common food preservatives and safety comparison Chemistry and Environment Science College of Inner Mongolia Normal University Chemistry Education Grade 2010 Wangshan Advisor WangXigui Professor Abstract Food deteri