《防腐剂与杀菌剂》PPT课件.ppt

食品防腐剂和杀菌剂 防腐剂抗菌作用的一般机理合成类防腐剂天然防腐剂果蔬保鲜防腐剂杀菌剂 一 概述 1 定义 食品防腐剂为了防止食品在贮存 流通过程中被微生污染 抑制微生物增殖以延长食品的保藏期的一类化学物质 2 作用 具有杀死微生物或抑制微生物的作用 按其抗微生物的主要作用性质可具体的分为广义的杀菌剂和狭义的防腐剂 杀菌剂是指具有杀菌作用的化学物质 保藏剂是指具有抑菌作用的物质 但杀菌剂和保藏剂没有严格的区分界限 同 物质 浓度低时能抑菌 而浓度高时则能杀菌 作用时间长可杀菌 作用时间短则只能抑菌 同时 由于微生物种类繁多 性质各异 同一物质对一种微牛物有杀菌作用 而对另一种物质只有抑菌作用 所以笼统地将其称为防腐剂较好 从防腐剂的组成和来源来看 可分为有机化学防腐剂和无机化学防腐剂 有机化学防腐剂主要包括苯甲酸及其盐类 山梨酸及其盐类 对羟基苯甲酸酯类 乳酸等 无机化学防腐剂主要包括亚硫酸及其盐类 二氧化碳 硝酸盐及亚硝酸盐 游离氯及次氯酸盐 防腐剂抗菌作用的一般机理 食品变质的基本条件食品腐败变质是指食品受微生物污染 在一定条件下 微生物繁殖导致食品品质劣变 从而失去商品价值 食品发生腐败变质是有一定条件的 食品本身的性质 微生物的种类 当时所处环境 三者之间的作用结果则决定着食品是否发生变质及变质的程度 食品特性1 营养组成食品所含的主要成分是碳水化合物 蛋白质和脂肪 富含碳水化合物的食品变质一般称为发酵 富含蛋白质的食品变质一般称为腐败 而富含脂肪的食品变质称为酸败或哈败 2 基本条件 1 氢离子浓度pH值是制约微生物生长 影响食品腐败变质的重要因素之一 不同食品的pH值范围不一 动物性食品pH值范围为5 7 蔬菜pH值范围为5 6 水果pH值范围为2 5 一般酸性食品pH4 5 微生物作为一个总体来说 其生长的pH值范围极广 为2 8 绝大多数种类生长pH5 9 在一般食品中 细菌最适pH值下限为4 5 因而非酸性食品是适合多数细菌生长的 而在酸性食品体系中 则主要是适合霉菌和酵母菌的生长 2 水分水分是微生物赖以生存的条件 不同微生物生长所需的水分活度 w 是不一样的 w以0 6为界 一般情况下 w0 6 微生物易生长从而使食品变质 新鲜食物 如鱼 水果 蔬菜的 w值一般为0 98一O 99 所以非常适合微生物的生长 为此 w与食品的货架寿命关系很大 如 w为0 8 0 85 0 72 0 65的食品其货架寿命分别为几天 2 3个月 1 3年 在实际应用中 用水分含量的高低来表示食品的含水量 以此控制微生物的生长 如奶粉水分含量控制在小于8 大米水分含量控制在小于13 3 渗透压一般来说 微生物在低渗透压的食品中较易生长 而在高渗透压中易脱水死亡 就微生物种类来说 各种微生物对渗透压的忍耐能力大小不同 酵母和霉菌一般能忍耐较高的渗透压 4 存在状态食品完好无损则不易腐败 环境因素温度 气体 湿度等外界环境均能影响微生物的生长 微生物能引起食品变质的微生物种类很多 细菌 霉菌 酵母菌可引起食品的腐败变质 有的微生物是病原的 有的是非病原的 有的是有芽孢的 有的是非芽孢的 有嗜热 嗜温 嗜冷的 有好气或厌气 有的分解蛋白质能力强 而有的分解碳水化合物能力强 有的微生物还能导致食物变质从而使人类中毒 食物中毒可分为感染型食物中毒和毒素型食物中毒 感染型食物中毒是指食用的食物中含有大量的病原 进人人体后大量繁殖 霉菌生长的 J v较低 0 93 0 73就能生长 能生长在含水量较少的食品上 霉菌分解利用物质的能力很强 无论是蛋白质 脂肪还是糖类 都有很多种能将其分解利用 其中有些属种分解物质还不少 如根霉 毛霉 曲霉 青霉等 防腐剂的作用机制 食品加入抗菌剂的结果 可能杀死食品中的微生物 也可能是其中的微生物仍然存活 这取决于抗菌剂的用量 因为抗菌剂只有达到一定的浓度后才能有抑菌和杀菌的作用 这种作用应是物理 化学 生物学等几个方面效应累积的结果 不同微生物的结构特点 代谢方式是有差异的 因而同一种防腐剂对不同的微生物的效果不一样 防腐剂抑制与杀死微生物的机理是十分复杂的 作用机制归纳如下 1 用于细胞膜 导致细胞膜的通透性增加 细胞内的物质外流 从而使细胞失去活力 如苯甲酸和酚类物质 2 使细胞活动必需的酶失活 很多抗菌剂的作用就是通过抑制细胞中酶的活性或酶的合成来实现的 这些酶可以是基础代谢的酶 也可以是合成细胞重要成分的酶 如蛋白质或核酸合成的酶类 3 破坏细胞内的遗传物质或使其失去功能 防腐剂的作用机理 能使微生物的蛋白质凝固或变性 从而干扰其生长和繁殖 防腐剂对微生物细胞壁 细胞膜产生作用 由于能破坏或损伤细胞壁 或能干扰细胞壁合成的机理 致使胞内物质外泄 或影响与膜有关的呼吸链电子传递系统 从而具有抗微生物的作用 作用于遗传物质或遗传微粒结构 进而影响到遗传物质的复制 转录 蛋白质的翻译等 作用于微生物体内的酶系 抑制酶的活性 干扰其正常代谢 食品防腐剂放入要求 符合卫生标准 与食品不发生化学反应 防腐败效果好 对人体正常功能无影响 使用方便 价格便宜 合成类防腐剂 几种常用食品防腐剂的使用苯甲酸及其盐类 BenzoicAcidandBenzoate 苯甲酸分子式 C7H6O2 相对分子质量为122 12 纯苯甲酸为白色 具有光泽的鳞片或针状结晶 无臭或略带安息香味或苯甲酸气味 微溶于水 易溶于乙醇 苯甲酸毒理学依据 ADI 0 5mg kg 大鼠经口LD50 2 7 4 44g kg 在体内大部分以马尿酸形式排出体外 苯甲酸作用方法萄酒 果酒 软糖为0 8g kg 酱油 食醋 果酱 果汁饮料为1 0g kg 苯甲酸是最早的一种食品防腐剂 1985年就有人描述其杀菌作用 1900年大规模生产利用 又名安息香酸 许多天然果胶种中就存在 例如 安息树胶中含20 苯甲酸 红莓 杏子 苹果 桂皮中均含有苯甲酸 苯甲酸为一元芳香羧酸 酸性较弱 所以其杀菌 抑菌效力随介质的酸度增高而增强 在碱性介质中失去杀菌 抑菌作用 作用机理 苯甲酸亲油性大 易透过细胞膜 进入细胞体内 从而干扰微生物细胞膜的通透性 抑制细胞膜对氨基酸的吸收 进入细胞体内的苯甲酸分分子 电离酸化细胞内的碱性物质 并能抑制细胞内的呼吸酶系的活性 对乙酰辅酶A的缩合反应有很强的阻止作用 从而起到食品的防腐作用 苯甲酸对细菌的抑制力较强 对酵母 霉菌的抑制力较弱 苯甲酸钠 分子式 C7H5O2Na 相对分子量为 144 11 苯甲酸钠为白色结晶 在水中溶解度比苯甲酸大 在0 C 20 和100 水中溶解度分别为62 8g 100mL 66 0g 100mL和74 2g 100mL 因此在实际中苯甲酸钠比苯甲酸更为常用 苯甲酸钠毒理学依据 ADI 0 5mg kg 大鼠经口LD502 7g kg 作用机理 与苯甲酸相同 但防腐效果小于苯甲酸 PH值为3 5时 0 05 的溶液能完全防止酵母生长 在较强酸性食品中苯甲酸钠的防腐效果较好 原因是苯甲酸钠只有在游离出苯甲酸的条件下才能发挥防腐作用 苯甲酸在使用时要注意以下事项 1 由于苯甲酸在水中溶解度低 故实际应用时要加适量的碳酸钠和碳酸氢钠 用90 C 以上的热水溶解 使其转化为苯甲酸钠后再添加到食品中去 若必须使用苯甲酸 可先用适量乙醇溶解后再应用 2 由于苯甲酸对水的溶解度比苯甲酸钠低 因此在酸性食品中使用苯甲酸钠时要注意防止由于苯甲酸钠转变成苯甲酸而造成沉淀和降低使用效果 3 1g苯甲酸相当于1 18g苯甲酸钠 1g苯甲酸钠相当于0 847g苯甲酸 4 苯甲酸钠一般在汽水 果汁中使用时 应在配制糖浆时添加 苯甲酸钠 柠檬酸 悬浊剂必须先后依次加入 若苯甲酸钠 柠檬酸同时加入则会出现絮状物 5 用于酱油时 苯甲酸钠要在杀菌工序中添加 山梨酸及其钾盐 山梨酸的分子式为C6H8O2 相对分子量分子量为 112 13 山梨酸为无色 单斜晶体或结晶体粉末 具有特殊气味和酸味 对光热均稳定 但在氧气中长期被放置易氧化着色 山梨酸钾的分子式为C6H7KO2 相对分子量为 150 22 山梨酸钾为白色或浅黄色晶体粉末 具有特殊气味 长期暴露在空气中易吸潮 被氧化分解而变色 山梨酸和山梨酸钾的毒理学依据 1859年 山梨酸由德国化学家A W VonHoffmann分离得到 1900年第一次人工合成 1940年发现了山梨酸有杀菌作用 1945年第一次申请专利作为防腐剂 1953年WHO FAO同意其作为食品防腐剂 山梨酸毒理学依据 山梨酸是一种毒性较低的食品防腐剂 其毒性仅为苯甲酸的1 4 山梨酸的生理代谢作用和其他脂肪酸一样 通过水合 脱氢 氧化等作用最后生成二氧化碳和水 并释放出能量 因而山梨酸及其盐类是对人体无害的食品防腐剂 ADI 0 25mg kg 大鼠经口LD50 10 5g kg 苯甲酸的毒性比山梨酸大 许多国家已逐渐用山梨酸取代苯甲酸作食品防腐添加剂 山梨酸钾LD50 大鼠经口4920mg kg ADI 0 25mg kg 山梨酸类抗菌剂的抑菌机理 有关山梨酸类抗菌剂的抑菌机理 现仍无定论 概括起来是对酶系统的作用 对细胞膜的作用及对芽孢萌发的抑制作用 在不同条件下可能有不同的机制在起作用 对酶系统的抑制作用是由于进入细胞内的山梨酸分子和细胞中各种巯基酶的结合而使这些酶失活 山梨酸类抗菌剂主要是抑制霉菌 酵母菌及一些好氧性细菌 如沙门氏菌 大肠杆菌 假单胞菌 副溶血性弧菌等 而对乳酸菌则几乎没有什么抑制作用 因此在产酸型发酵食品的生产中 山梨酸 0 1 可抑制表面酵母及其有害微生物的生长 而不影响正常发酵过程 山梨酸抑菌作用与pH值有关 随pH值下降而抑菌作用加强 因为pH值未解离分子增多 尽管在低pH值范围其抑菌作用最强 但山梨酸类抗菌剂在pH值为6 0左右仍有效 与其他抗菌剂最高作用pH值相比 算是较高 如丙酸pH值最多为5 0 5 5 苯甲酸pH值最高为4 0 4 5 应用 山梨酸无毒害作用且抗菌很广 几乎在所有pH值低于6 o的食品中都可使用 现主要用于乳制品 0 05 0 30 焙烤食品 蔬菜 水果制品 饮料等抑真菌剂 各类蔬菜类制品 包括腌菜 泡菜 都广泛的应用水溶性山梨酸盐类作防腐剂 由于山梨酸的口感温和且基本无味 因而比其他抗菌剂更适合于水果产品的保鲜 目前果汁 果酱 果浆 果子罐头都用山梨酸作保鲜剂 在焙烤食品中山梨酸虽然没有丙酸用途广泛 但因其抑真菌作用较丙酸强 且在较高pH值仍有效 因此仍有作用 为了不干扰酵母的发酵过程 应在面团发好后加入 在不同酵母发酵的焙烤食品中 则应尽早加入 以便均匀分布 肉中添加山梨酸盐 不仅可抑制真菌 而且可抑制肉毒羧菌 冷育菌及一些病原菌 沙门氏菌 金黄色葡萄球菌 产气荚膜核菌 从而降低亚硝酸盐的用量 注意 是用山梨酸做食品防腐剂时 要特别注意食品卫生 若食品被微生物严重污染 山梨酸变成为微生物的营养物质 不但不能抑制微生物繁殖 反而加速食品腐败 优点 一旦与亚硝酸盐作用可提高亚硝酸盐的护色作用 对芽孢杆菌的抑制 减少毒素的形成 缺点 一旦食品中有菌体生长 它反而促进其生长 对羟基苯甲酸酯类 尼泊金酯类 物化性能 白色结晶粉末或无色结晶 易溶于醇 醚和丙酮 极微溶于水 沸点270 280 用途 主要用作有机合成 食品 化妆品 医药的杀菌防腐剂 也用作于饲料防腐剂 对羟基苯甲酸甲酯 对羟基苯甲酸 结构式 对羟基苯甲酸乙酯 俗名尼泊金乙酯 无色或白色结晶性粉末 几乎无嗅 稍有涩味 熔点116 118 对光和热稳定 无吸湿性 微溶于水 易溶于乙醇 丙二醇 分子式 C9H10O3 相对分子量为166 18 药理作用 本品对真菌的抑菌效果较强 但对细菌的抑菌效果较弱 用作抑菌防腐剂 广泛用于液体制剂及半固体制剂 也可用于食品及化妆品的防腐 广泛应用 尼泊金酯是国际上公认的广谱性高效食品防腐剂 美国 欧洲 日本 加拿大 韩国 俄罗斯等国都允许尼泊金酯在食品中应用 被广泛应用于酱油 醋等调味品 腌制品 烘焙食品 酱制品 饮料 黄酒以及果蔬保鲜等领域 尼泊金酯类包含尼泊金甲酯 尼泊金乙酯 尼泊金丙酯 尼泊金丁酯 尼泊金辛酯以及尼泊金甲酯钠 尼泊金乙酯钠 尼泊金丙酯钠 尼泊金丁酯钠盐以及复合尼泊金酯钠 根据物化特性的不同应用于食品 医药 有机合成以及其他行业的防腐 对羟基苯甲酸乙酯 尼泊金甲酯亦称对羟基苯甲酸酯 由于它具有酚羟基结构 所以抗细菌性能比苯甲酸 山梨酸都强 其作用机制是 破坏微生物的细胞膜 使细胞内的蛋白质变性 并可抑制微生物细胞的呼吸酶系与电子传递酶系的活性 尼泊金酯的抑菌活性主要是分子态起作用 且其分子内的羟基已经酯化 不再电离 所以它在pH3 8的范围内均有很好的抑菌效果 而苯甲酸和山梨酸均为酸性防腐剂 它们在pH 5 5的产品中抑菌效果很差 尼泊金酯的安全性很高 以乙酯为例 其LD50为5000mg kg ADI为0 10mg kg 而苯甲酸的LD50为2530mg kg ADI为0 5mg kg 山梨酸的LD50为7630mg kg ADI为0 25mg kg 由于尼泊金酯的添加量只有山梨酸 苯甲酸的1 10 1 5 因此其相对安全性比山梨酸高得多 丙酸钠与丙酸钙 CH3 CH2 COONa 相对分子量为96 60 CH3 CH2 COO 2 nH2O 相对分子量为186 22 丙酸钠为白色晶体粉末 无臭 有特殊气味 易溶于水 在空气中吸潮 丙酸钙把爱色晶体粉末 无臭 对光和热稳定 有吸湿性 以溶于水 毒理学依据 丙酸钠 小鼠经口LD50 5 1g kg ADI不做限制 丙酸钙 大鼠经口LD50 3 34g kg ADI不做限制 应用 其抑菌能力主要是对霉菌 对其它微生物有很小的抑制作用 故常用于面包 糕点的防腐 并且 丙酸钙可补充食品中的钙质 双乙酸钠 SDA 结构式 CH3 CO ONa CH3 CO OH XH2O分子式 C4H7NaO4 XH2O相对分子量142 9无水性能 白色结晶 带醋酸气味 易吸湿 极易溶于水 加热至150 C以上分解 毒理学依据 LD50为小鼠口服3 31g kg体重 大鼠口服4 96g kg体重 其ADI 日允许摄入量 0 15mg kg体重 FAO WHO 1994 美国联邦政府法规发布了 双乙酸钠在食品医药及化妆品中容许限量被撤除 功效 抗微生物剂 防霉 防腐 香味剂及辅料 PH调节剂 是一种新型食品添加剂 具有高效防腐 防霉 保鲜及增加食品营养价值的功效 正确使用与发展食品防腐剂 使用防腐剂应注意的问题减少原料染菌机会食品加工用的原料应保持新鲜 干净 所用设备 仪器要严格消毒 原料中菌数越少 所加防腐剂防腐效果越好 确定合理的添加时机不同产品添加时机不同 适当增加食品的酸度在不影响食品风味的情况下 增加酸度可减少防腐剂的添加量 与热处理并用热处理可减少微生物数量 提高防腐剂的防腐效果 分布均匀 针对防腐剂对象合理用药 某些防腐剂的抗菌谱细菌酵母霉菌亚硝酸盐 一一亚硫酸盐 丙酸 一 山梨酸 苯甲酸 对羟基苯甲酸酯类 乳酸链球菌素 一一注 一 无作用 微弱作用 中等作用 强烈作用 食品防腐剂的混配使用 防腐剂的协同作用 增效作用和拮抗作用 1 协同作用 一种防腐剂抑菌效果是有限的 当二种以上的防腐剂共同应用时 其抑菌效果会大大增强 2 增效作用 食品中的一些成分本身无抑菌作用 但它们却能增强或削弱防腐剂的抑菌能力 如柠檬酸 葡萄糖酸 Vc等 3 拮抗作用 降低防腐剂的抑菌能力如CaCl2 食品防腐剂交替使用 长期使用一种防腐剂会使防腐剂效果降低 使微生物产生抗药性 注意 一是具有交叉性的药剂的交替使用没有意义 二是不要认为使用不同商品名称的药剂就是交替使用 防腐保鲜必须立足于 防 与 保 在食品防腐保鲜中 对于微生物必须立足于 防 对于食品固有的色 香 味 形与营养成分必须立足于 保 天然防腐剂 目前 世界各国都在致力于广谱 安全 高效的食品防腐剂的研发 近年来 随着人们生活和消费水平的提高 食品加工的需求也越来越向 绿色 和 天然 等方向转变 因此 天然 安全的功能性食品防腐剂的开发就成为必要 目前主要是从动植物或微生物及其代谢产物中分离制得 如从蒜 生姜 花椒 丁香 黑胡椒等许多香辛料和传统中草药等植物中可提取有效抑菌成分 天然防腐剂也称天然有机防腐剂 是由生物体分泌或者体内存在的具有抑菌作用的物质 经人工提取或者加工而成为食品防腐剂 此类防腐剂为天然物质 有的本身就是食品的组分 故对人体无毒害 并能增进食品的风味品质 因而是一类有发展前景的食品防腐剂 如酒精 有机酸 甲壳素和壳聚糖 某些细菌分泌的抗菌素等都能对食品起到一定的防腐保藏作用 天然动物型食品防腐剂1 精蛋白精蛋白是在鱼类精子细胞中发现的一种细小而简单的含高精氨酸的强碱性蛋白质 它对枯草杆菌 巨大芽孢杆菌 地衣型芽孢杆菌 凝固芽孢杆菌 胚芽乳杆菌 干酪乳杆菌 粪链球菌等均有较强抑制作用 但对革兰氏阴性细菌抑制效果不明显 研究发现 鱼精蛋白可与细胞膜中某些涉及营养运输或生物合成系统的蛋白质作用 使这些蛋白质的功能受损 进而抑制细胞的新陈代谢而使细胞死亡 鱼精蛋白在中性和碱性介质中的抗菌效果更为显著 广泛应用于面包 蛋糕 菜肴制品 调理菜 水产品 豆沙馅 调味料等的防腐中 2 蜂胶蜂胶是蜜蜂赖以生存 繁衍和发展的物质基础 各国科学家经过研究证实 蜂胶是免疫因子的激活剂 它含有的黄酮类化合物和多种活性成分 能显著提高人体的免疫力 对糖尿病 癌症 高血脂 白血病等多种顽症有较好预防和治疗效果 同时 蜂胶对病毒 病菌 霉菌有较强的抑制 杀灭作用 对正常细胞没有毒副作用 因此在食品中添加蜂胶不仅是一种天然的高级营养品 而且可以作为天然的食品添加剂 近年来研究还发现 蜂胶经过特殊工艺加工处理后可制成天然口香糖 其中的有效成分具有洁齿 护牙作用 可防止龋齿的形成 同时还可以逐渐消除牙垢 3 壳聚糖壳聚糖又叫甲壳素 是由蟹虾 昆虫等甲壳质脱乙酰后的多糖类物质 对大肠杆菌 普通变形杆菌 枯草杆菌 金黄色葡萄球菌均有较强的抑制作用而不影响食品风味 广泛应用于腌渍食品 生面条 米饭 豆沙馅 调味液 草莓等保鲜中 近几年来 国内外有关刊物发表了不少关于壳聚糖以及壳聚糖衍生物的制备及应用等研究报道 随着科研工作者对甲壳素的研究深入 其应用也必然越来越广泛 植物源天然防腐剂 国内外对植物源食品天然防腐剂的研究异常活跃 究其原因是自然界的天然植物中存在许多具有抗菌作用的生理活性物质 近年来 我国众多学者进行了植物源天然食品防腐剂的研究 他们研究了大蒜 生姜 丁香等50多种香辛科植物及大黄 甘草 银杏叶等200多种中草药及其它植物如竹叶等提取物的抗菌试验 发现有150多种具有广谱的抑菌活性 各提取物之间也存在抗菌性的协同增效作用 并作为天然防腐剂应用在某些食品中 1 茶多酚大量实验表明 茶多酚对人体有很好的生理效应 它能清除人体内多余的自由基 改进血管的渗透性能 增强血管壁弹性 降低血压 防止血糖升高 促进维生素的吸收与同化 还有抗癌防龋 抗机体脂质氧化和抗辐射等作用 此外 茶多酚还具有很好的防腐保鲜作用 对枯草杆菌 金黄色葡萄球菌 大肠杆菌 番茄溃疮 龋齿链球菌 以及毛霉菌 青霉菌 赤霉菌 炭疽病菌 啤酒酵母菌等均有抑制作用 2 香精油香精油蕴藏在热带的芳香植物的根 树皮 种子或果实的提取物中 一直是人们比较感兴趣的天然防腐剂之一 丁香油中含有丁香酚 鞣质等 研究发现 丁香油对金黄色葡萄球菌 大肠杆菌 酵母 黑曲霉等食品有广谱抑菌作用 且在100 以内对热稳定 其突出特点是抑制真菌作用强 3 大蒜素大蒜所含有的大蒜辣素对痢疾杆菌等一些致病性肠道细菌和常见食品腐败真菌都有较强的抑制和杀灭作用 这使得它成为一种天然的防腐剂 大蒜蒜瓣的抗菌性能十分微弱 蒜苗与蒜的茎叶具有相当的抗菌作用 其抗菌性能在高温下下降很多 因此应用大蒜提取物防腐保鲜最好在较低温度 85 下进行 大蒜的最适作用PH为4左右 因而适宜用于酸性食品的防腐保鲜中 微生物型防腐剂 是近年来开发的一个热点 例如 日本的传统食品纳豆中含有的纳豆菌 可产生抗菌蛋白 纳豆菌抗菌蛋白具有广谱抗菌作用 对很多微生物具有一定的作用 特别是对志贺氏菌 金黄色葡萄球菌和异常汉逊酵母具有较强的抗菌作用 另外 可从海洋生物中制备食品防腐剂 如海藻中存在许多具有抗菌活性的物质 如琼脂低聚糖 海藻糖等 值得一提的是 我国目前一些天然香料辛料或中草药型防腐剂以及一些生物型防腐剂等尚处于实验室研究或中试研究阶段 很多产品还没有工业化生产 这给食品工业生产中的批量应用带来不便 如果依靠从国外进口 价格相当昂贵 必将导致生产成本的升高 可见 新型 天然 高效的功能性食品防腐剂的研发具有很大的潜力和市场 常用的微生物防腐剂 乳酸链球菌素 Nisin 是由多种氨基酸组成的多肽类化合物 可作为营养物质被人体吸收利用 1969年 联合国粮食及农业组织 世界卫生组织 FAO WHO 食品添加剂联合专家委员会确认乳酸链球菌素可作为食品防腐剂 1992年3月我国卫生部批准实施的文件指出 可以科学地认为乳酸链球菌作为食品保藏剂是安全的 能有效抑杀革兰氏阳性细菌 尤其对细菌的芽孢有很好抑制效果 能有效抑制肉毒梭状芽孢杆菌 金黄色葡萄球菌 溶血性链球菌 枯草芽孢杆菌 嗜热脂肪芽孢杆菌等引起的食品腐败 一般对霉菌 酵母菌和革兰氏阴性细菌是无效的 对细菌的抗菌机理有 可以抑制细胞壁中肽聚糖的生物合成 还通过干扰细胞v膜的正常功能 造成细胞膜的渗透 养分流失和膜电位下降 从而导致致病菌和腐败菌细胞的死亡 最适活性PH值为3 在碱性条件下溶解度很小 稳定性也差 因此对碱性食品的防腐保鲜效果不显著 应用 现已广泛应用于乳制品 罐头制品 鱼类制品和酒精饮料中 纳他霉素 又称游链霉素 商品名为霉克 纳他霉素是一种天然 广谱 高效安全的酵母菌及霉菌等丝状真菌抑制剂 它不仅能够抑制真菌 还能防止真菌毒素的产生 纳他霉素对人体无害 很难被人体消化道吸收 而且微生物很难对其产生抗性 同时因为其溶解度很低等特点 通常用于食品的表面防腐 纳他霉素是目前国际上唯一的抗真菌微生物防腐剂 1997年我国卫生部正式批准纳他霉素作为食品防腐剂 作用机理是与真菌的麦角甾醇以及其他甾醇基团结合 阻遏麦角甾醇生物合成 从而使细胞膜畸变 最终导致渗漏 引起细胞死亡 目前该产品已经在50多个国家得到广泛使用 应用 主要应用于乳制品 肉制品 发酵酒 饮料等食品的生产和保藏 我国食品添加剂标准化技术委员会比准使用的微生物防腐剂只有乳酸链球菌素和纳他霉素 8 聚赖氨酸8 聚赖氨酸的研究在国外特别是在日本已比较成熟 我国刚刚起步 它是由链霉素产生的一种具有抑菌功效的多肽 进入人体后可以完全被消化吸收 不但没有任何毒副作用 而且可以作为一种赖氨酸的来源 它具有抑菌谱广 水溶性好 安全性 抑菌范围广等特点 赖氨酸发酵液对多种菌有抑制作用 其中作用明显的有金黄色葡萄球菌 枯草芽孢杆菌 红酵母 同时聚赖氨酸也具有一定的抗噬菌体的能力 它能吸附到细胞膜上 破坏微生物的细胞膜结构 引起细胞的物质 能量和信息传递中断 并导致胞内溶酶体膜破裂而诱导微生物产生自溶作用 最终导致细胞死亡 聚赖氨酸的应用处于研发阶段 在食品方面目前尚未列入使用卫生标准 应用 在日本 8 聚赖氨酸已被批准作为防腐剂添加于食品中 广泛用于方便米饭 湿熟面条 熟菜 海产品 酱类 酱油 鱼片和饼干的保鲜防腐中 徐红华 东北农业大学硕士生导师 主要研究研究方向 食品化学与食品营养 等研究了8 聚赖氨酸对牛奶的保鲜效果 当采用420mg L的8 聚赖氨酸和2 甘氨酸复配时 保鲜效果最佳 可以保存11d 并仍有较高的可接受性 同时还发现8 聚赖氨酸和其他天然抑菌剂配合使用 有明显的协同增效作用 可以提高其抑菌能力 在美国 研究者建议把8 聚赖氨酸作为防腐剂用于食品中 实践发现8 聚赖氨酸可与食品中的蛋白质或酸性多糖发生相互作用 导致抗菌能力的丢失 并且8 聚赖氨酸有弱的乳化能力 因此8一聚赖氨酸被限制于淀粉质食品 溶菌酶溶菌酶是一种无毒蛋白质 能选择性地分解微生物的细胞壁 在细胞内对吞噬后的病原菌起破坏作用从而抑制微生物的繁殖 特别对革兰氏阳性细菌有较强的溶菌作用 可作为清酒 干酪 香肠 奶油 生面条 水产品和冰淇淋等食品的防腐保鲜剂 微生物防腐剂使用方式及注意问题 保护性培养 是指菌株直接作为生产菌种 或者配合生产菌种加入培养基中 使其在生产中释放出抑菌物质 添加 粗 抑菌物 是将产抑菌物菌株大规模培养结束后 将菌体灭活或者除去 把培养物直接加到食品中去 添加 纯 抑菌物 是将抑菌物制分离 提取 纯化后加入到食品中 三种方法各有所长 为了使防腐剂充分发挥作用 采取哪种方式 一取决于被保护食品的特性和微生物抗菌物质是否充分抑制该食品中腐败菌的生长 能否在食品中扩散均匀 活力是否被食物中某些成分破坏或加工过程中损失 注意的问题 抑菌物本身对人体完全无害 在消化道内降解成事物的正常成分 对事物进行热处理是降解为无害成分 不影响消化道菌群 不影响药物抗菌素的使用 天然防腐剂的发展趋势 总的来说 理想的食品防腐剂应该具有以下的特点 应用广谱性 对绝大多数的造成食品腐败变质的微生物有抑制 最好有杀灭作用 对人体安全 使用量尽量到最少 在其最低浓度下就可以抑菌 对食品本身不会造成异味的产生和颜色的变化以及保持原有风味 来源丰富且价格低廉 果蔬保鲜防腐剂 主要类型 溶液浸泡型 吸附型 熏蒸型 苯并咪唑及其衍生物 新型抑菌剂 防护型杀菌剂 植物生长调节剂 中草药煎剂 乙烯吸收剂 吸氧剂 CO2吸附剂 仲丁胺 O3 SO2 最常用的熏蒸剂 主要用于葡萄保鲜 二氧化氮 联苯 常用的果蔬保鲜剂 噻苯咪唑 别名 噻苯哒唑 杀菌灵 涕必灵 分子量 210 19熔点 304 305 结构式 性状 白色或米黄色结晶或粉末 味微苦 无臭 毒理学依据1 LD50小鼠口服2400mg kg体重 大鼠口服3600mg kg体重 2 ADI0 0 1mg kg体重 FAO WHO 1994 使用注意事项 1 本品为广谱性抗真菌剂 但对软腐细菌等无效 其抑菌机制认为是在DNA的合成和细胞复制方面有干扰作用 2 本品具有内吸性 即它可通过蒸腾流而在整个植物内运转分布 3 本品具有很长的残效 它可控制感染 而且可抑制芽孢发芽 干扰菌丝体的生长 并影响分生孢子的形成 缺点是容易产生抗性菌系 使用范围及使用量 1 我国 食品添加剂使用卫生标准 GB2760 1996 规定 可用于水果保鲜 最大使用量为0 02mg kg 具体应用可制成胶悬剂 液剂等供浸果 也可制成果酱和烟薰剂 用于柑桔 香蕉 等贮藏期防腐 2 WHO FAO规定 在水果中的最高残留限量 MRL 苹果 10mg kg 香蕉 全果 3mg kg 香蕉 果肉 0 4mg kg 柑桔 1mg kg 3 日本食品卫生法规 1985 规定 噻苯咪唑残留量 柑桔类 10mg kg 香蕉 全果 3mg kg 香蕉 果肉 0 4mg kg 仲丁胺 是一种有氨臭的无色液体 溶于水 乙醇 乙醚 丙酮 熔点 104 5 沸点 62 5 分子式C4H11N CH3CH2CHNH2CH3结构式 分子量 129 24 毒理学依据1 LD50 大鼠口服660mg kg体重 仲丁胺的毒性试验 证明仲丁胺是实际属于无毒试剂 无致癌 无致畸作用 残留量分析结果符合 国际组织允许的范围 2 使用 水果 蔬菜贮藏期防腐保鲜剂 用于通风库贮藏柑桔 苹果 梨及冷库贮藏草莓 梨 西红柿 西瓜 哈密瓜 黄瓜 蒜苔及青椒等 可延长贮藏 个月 3 体内代谢 进入人体后可迅速被肠道吸收 并广泛分布于肌肉 肝 肾 脂肪等组织中 不经过肝脏代谢 主要经尿液排出体外 仲丁胺可迅速排出体外 具有良好的水溶性 故无蓄积作用 吸收快 代谢快 无蓄积是仲丁胺在动物体内代谢的重要特点 使用注意事项 1 本品不应添加于加工食品中 只在水果 蔬菜贮藏期防腐使用 2 本品对霉菌有很好抑菌 杀菌作用 但对细菌 酵母效果不佳 气相或液相作为水果 蔬菜贮藏期防腐的有效浓度 质量分数 为2 5 10 3 3 仲丁胺及其易分解的盐类 如碳酸盐 亚硫酸氢盐 均具有薰蒸性 本品的衍生物可制成乳剂 油剂 烟薰剂 蜡剂等使用 且可与多种杀菌剂 抗氧化剂 乙烯吸收剂等配合使用 也可加到塑料膜及包装箱 包果纸等包装材料中起到防腐保鲜作用 4 市售的保鲜剂如克霉灵 保果灵 桔腐净等 均是以仲丁胺为主要有效成分的制剂 乙氧基喹 别名虎皮灵 抗氧喹 性状淡黄色至琥珀色粘稠液体 在光照和空气中长期放置逐渐变为暗棕色液体 但不影响其抗氧化作用 沸点134 136 13 33Pa 折射率1 569 1 672 相对密度1 029 1 031 不溶于水 可与乙醇任意混溶 分子式 C14H19NO结构式 分子量 217 31毒理学依据LD50小鼠口服1680 18080mg kg体重 大鼠口服1470mg kg体重 应用 防腐剂 水果保鲜剂 该品作为饲料 食品抗氧化剂应用较广 将该品喷雾在脱水饲料或收获前的饲料作物上 可防止脂肪 蛋白质饲料在贮存过程中变质 可用于维生素A和维生素E等药品的保存 该品也可用于苹果 梨子等水果的保鲜 也是污染性橡胶防老剂 抗氧剂AW 主要用于天然橡胶和合成橡胶 特别是丁苯橡胶 抗氧性和抗臭氧性优越 耐候性 耐热性和耐屈挠龟裂性亦佳 用于苹果和梨 能防治苹果虎皮病 使用注意事项 1 本品主要用于苹果 梨贮藏期虎皮病的防治 可将本品制成乳液浸果 药液浓度2 4g kg 也可将本品加到包装纸上制成包果纸 加到塑料膜中制成单果包装袋 或与果箱等结合 借其熏蒸性而起作用 2 本品也可与其他防腐剂等配合作用 使用范围及使用量 1 我国 食品添加剂使用卫生标准 GB2760 1996 规定 苹果保鲜可按生产需要适量使用 残留量为1mg kg 2 其他国家规定 用作食品 饮料 油脂及药品等的抗氧剂 如将其用于维生素A或胡罗卜素中可使产品性能稳定 应用在食品中可保持食品的新鲜度和营养价值 可使油类不酸败变质 对饲料保鲜和贮存都有很大好处 作为红辣粉的护色抗氧也有效 用量为0 1g kg以下 保鲜防腐剂使用中应之一的问题 不可夸大果蔬保鲜剂的作用对症下药选用适当的保鲜剂浓度合作用条件保鲜剂配伍要合理防止抗性菌株的出现要按照保鲜剂的说明用药 偏酸性的不宜和偏碱性药剂配合 配合后产生化学效应 引起果蔬要害的不能配伍 混合后出现破坏剂型的不能配伍 杀菌剂 杀菌剂实际上也是防腐剂的一部分 具有良好的防腐性能 这种杀菌剂通常有强杀菌消毒能力 但化学性质较不稳定 易分解 故作用不持久 且有异臭 因此 很少直接用于食品加工 主要是用来对设备 容器 半成品和水的杀菌消毒 杀菌剂 还原型杀菌剂由于它具有还原能力而其杀菌作用的 如 亚硫酸及其盐类 氧化性杀菌剂借助于氧化能力而其杀菌作用 漂白粉和漂白精 1 漂白粉漂白粉是氢氧化钙 氯化钙和次氯酸钙的混合物 其主要成分是次氯酸 Ca ClO