食品添加剂02 食品防腐剂PPT课件

第二章食品防腐剂 第二章食品防腐剂 本章学习目标与要求 熟悉常用食品防腐剂的特性 掌握防腐剂的应用范围 应用方法 合理使用及注意事项 1 食品防腐剂的定义 食品腐败变质 是指食品受微生物污染 在适宜的条件下 微生物繁殖导致食品的外观和内在品质发生劣变而失去食用价值 食品腐败变质的原因 广义而言 因微生物的繁殖引起食品腐败变质 因空气中氧的作用 引起食品成分的氧化变质 因食品内部所含氧化酶 过氧化酶 淀粉酶 蛋白酶等的作用 致使食品变质 因昆虫的侵蚀繁殖和有害物质间接或直接污染 致使食品腐败 1 食品防腐剂的定义 食品防腐剂 是能防止食品由微生物所引起的腐败变质 以延长食品保存期的食品添加剂 又称为抗微生物剂 它的主要作用是抑制食品中微生物的繁殖 故也可称为抑菌剂 具有杀死微生物作用的物质称为杀菌剂 一般不直接加到食品中 如环氧乙酸 杀菌剂与防腐剂的区别是能在较短时间内杀死微生物 且主要起杀菌作用 2 食品防腐剂的作用机理 2 1微生物引起的食品腐败变质 细菌造成的食品腐败 细菌作用于各类食品 使食品原有的色泽丧失 呈现各种颜色 发出腐臭气味 产生不良滋味 食品霉变 霉菌在代谢过程中利用食品中的碳水化合物 蛋白质为碳源和氮源生长繁殖 同时使食品外层长霉或颜色改变 且产生明显霉味 食品发酵 微生物代谢所产生的氧化还原酶使食品中的糖发生不完全氧化而引起的变质现象 常见的食品发酵有酒精发酵 醋酸发酵 乳酸发酵和酪酸发酵 2 食品防腐剂的作用机理 2 2食品防腐剂的作用机理 破坏微生物细胞膜的结构或者改变细胞膜的渗透性 使微生物体内的酶类和代谢产物逸出细胞外 导致微生物正常的生理平衡被破坏而失活 防腐剂与微生物的酶作用 如与酶的巯基作用 破坏多种含硫蛋白酶的活性 干扰微生物体的正常代谢 从而影响其生存和繁殖 其他作用包括防腐剂作用于蛋白质 导致蛋白质部分变性 蛋白质交联而导致其他的生理作用不能进行等 2 食品防腐剂的作用机理 2 2食品防腐剂的作用机理 各种防腐剂并不是具有上述全部的作用 但这些作用是相互关联的 相互制约的 防腐剂的最重要的作用可能是抵制一些酶的反应 或者是抑制细胞重要成分的合成 如影响蛋白质的合成或核酸的合成 原则上说 防腐剂也能对人体细胞有同样的抑制作用 但决定的因素是防腐剂的使用浓度 3 食品防腐剂分类 杀菌剂与抑菌剂 杀菌剂具有杀死微生物作用的物质 抑菌剂具有抑制微生物生长 繁殖作用的物质 又称保藏剂 又称狭义防腐剂 3 食品防腐剂分类 杀菌剂和抑菌剂的最大区别是 杀菌剂在其使用限量范围内能通过一定的化学作用杀死微生物 使之不能侵染食品 造成食品变质 杀菌剂按其灭菌特性可分为三类 氧化型杀菌剂 还原型杀菌剂和其它杀菌剂 抑菌剂在使用限量范围内 其抑菌作用主要是通过改变微生物生长曲线 使微生物的生长繁殖停留在缓慢繁殖期 而不进入急剧增殖的对数期 从而延长微生物繁殖一代所需要的时间 即起到所谓的 静菌作用 3 食品防腐剂分类 按来源和性质分为 1 天然防腐剂 动 植物中的抗菌物质及微生物防腐剂 2 合成类防腐剂有机化学防腐剂 苯甲酸及其盐类 山梨酸及其盐类 对羟基苯甲酸酯类 丙酸盐类等 无机化学防腐剂还原型 二氧化硫 亚硫酸及其盐类 硝酸盐及亚硝酸盐类等 氧化型 氯气 4 常用食品防腐剂 美国允许使用的食品防腐剂有50余种 日本40余种 苯甲酸及苯甲酸钠 山梨酸及山梨酸钾 丙酸钙 丙酸钠 对羟基苯甲酸乙酯 对羟基苯甲酸丙酯 脱氧乙酸 乙氧基喹 仲丁胺 桂醛 双乙酸钠 二氧化碳 过氧化氢 过碳酸钠 乙萘酚 二氧化氯等 我国公布允许使用的食品防腐剂有15种 常用合成食品防腐剂种类与使用范围 4 1 苯甲酸及苯甲酸钠 苯甲酸是最常用的防腐剂之一 苯甲酸又称为安息香酸 由于苯甲酸难溶于水 因而多使用其钠盐 苯甲酸分子式C7H502 苯甲酸的结构式为 苯甲酸及其盐类一般在低pH范围内抑菌效果显著 是一种广谱抗微生物试剂 最适宜pH值为2 5 4 0 高于5 4则失去对大多数霉菌和酵母的抑制作用 苯甲酸及苯甲酸钠的溶解度 4 1 苯甲酸及苯甲酸钠 苯甲酸钠 4 1 苯甲酸及苯甲酸钠 抑菌作用机理 苯甲酸类防腐剂是以其未离解的分子发生作用的 未离解的苯甲酸亲油性强 易透过细胞膜 进入细胞内 酸化细胞内的储碱 并能抑制细胞的呼吸酶系的活性 对乙酰辅酶A缩合反应有很强的阻止作用 在人体内的代谢机理 苯甲酸被人体吸收后 9 15h内大部分在酶的催化下与甘氨酸合成马尿酸 剩余部分与葡萄糖醛酸形成葡萄糖甙酸而解毒 并全部进入肾脏 最后随尿排出 4 1 苯甲酸及苯甲酸钠 使用时需要注意下列事项 苯甲酸加热到100 时会升华 在酸性环境中易随水蒸汽一起蒸发 因此操作人员需要有防护措施如戴口罩 手套等 苯甲酸及其钠盐在酸性条件下防腐效果良好 但对产酸菌的抑制作用却较弱 所以该类防腐剂最好在pH值为2 5 4 0时使用 以便充分发挥防腐剂的作用 严格控制用量 保证食品的卫生安全性 4 1 苯甲酸及苯甲酸钠 4 2 山梨酸及其盐类 山梨酸又称为花楸酸 盐类常用的有山梨酸钾和钙 山梨酸及其钾盐和钙盐的防腐效果同样也和被保存食品的pH值有关 pH值升高 抑菌效果降低 山梨酸及其钾盐和钙盐的抗菌力在pH值低于5 6时最佳 由于山梨酸是不饱和脂防酸 长期暴露在空气中则易被氧化而失效 4 2 山梨酸及其盐类 山梨酸钾 山梨酸及山梨酸钾的溶解度 4 2 山梨酸及其盐类 山梨酸的抑菌作用机理 与微生物的有关酶的巯基相结合 从而破坏许多重要酶的作用 此外它还能干扰传递机能 如细胞色素C对氧的传递 以及细胞膜表面能量传递的功能 抑制微生物增殖 达到防腐的目的 山梨酸参与人体新陈代谢 在人体中无特异的代谢效果 不对人体产生毒害 4 2 山梨酸及其盐类 是国际上公认的无害食品防腐剂 对霉菌 酵母菌和好气性细菌的生长发育起抑制作用 而对嫌气性细菌几乎无效 山梨酸 钾 能有效地抑制霉菌 酵母菌和好氧性细菌的活性 还能防止肉毒杆菌 葡萄球菌 沙门氏菌等有害微生物的生长和繁殖 4 2 山梨酸及其盐类 山梨酸及山梨酸钾毒性 山梨酸大鼠经口LD50为10 5g kg MNL为2 5g kg 山梨酸钾的大鼠经口LD50为4 2 6 17g kg山梨酸及其盐的ADI为0 25mg kg 以山梨酸计 4 2 山梨酸及其盐类 山梨酸参与人体新陈代谢 在人体中无特异的代谢效果 不对人体产生毒害 山梨酸及其盐的ADI为0 25mg kg 以山梨酸计 4 2 山梨酸及其盐类 应该注意的是山梨酸易被氧化 储藏期过长的产品及不合格产品中的山梨酸的氧化中间产物 会产生异味 甚至损伤机体细胞 影响细胞膜的渗透性 山梨酸难溶于水 使用时先将其溶于乙醇或碳酸氢钠 碳酸氢钾的溶液中 山梨酸钾较山梨酸易溶于水 且溶解状态稳定 使用方便 其1 水溶液的酸碱度为PH值7 8 所以在使用时有可能引起食品的碱度升高 需加以注意 4 2 山梨酸及其盐类 为防止氧化 溶解山梨酸时不得使用铜 铁等容器 因为这些离子的溶出会催化山梨酸的氧化过程 与其他防腐剂复配使用 山梨酸与苯甲酸 丙酸 丙酸钙等防腐剂可产生协同作用 提高防腐效果 山梨酸及山梨酸钾的应用酱油 醋 果酱类 人造奶油 琼脂软糖 最大使用量为1 0g kg 低盐酱菜 蜜饯类 山植糕 果味露 罐头的最大使用量为0 5g Kg 果汁类 果子露 葡萄酒 果酒类最大使用量为0 6g kg 汽酒 汽水 最大使用量为0 2g kg 浓缩果汁不得超过2 0g kg 4 2 山梨酸及其盐类 山梨酸与山梨酸钾的使用标准 4 2 山梨酸及其盐类 山梨酸及其盐使用时应注意下列事项 山梨酸易被加热时的水蒸汽带出 所以在使用时 应该将食品加热冷却后再按规定用量添加山梨酸类抑菌剂 以减少损失 山梨酸及其钾盐和钙盐对人体皮肤和粘膜有刺激性 要求操作人员佩戴防护眼镜 山梨酸对微生物污染严重的食品防腐效果不明显 因为微生物也可以利用山梨酸作为碳源 在微生物严重污染的食品中添加山梨酸不会起到防腐作用 只会加速微生物的生长繁殖 4 2 山梨酸及其盐类 丙酸盐类属于脂肪酸盐类抑菌剂 常用的有丙酸钙和丙酸钠 丙酸盐作为一种霉菌抑制剂 必须在酸性环境中才能产生作用 4 3丙酸盐类 性能及作用 对各类霉菌 需氧芽抱杆菌或革兰氏阴性杆菌有较强的抑制作用 属酸型防腐剂 抑菌作用受环境PH值影响 丙酸是食品中正常成分 也是人体代谢的中间产物 不存在毒性作用 ADI 不需要规定 4 3丙酸盐类 我国规定 丙酸盐用于面包等焙烤制品 巧克力制品 西式糕点 果冻 蜜饯 果酱 酱油等的防霉 丙酸钙可用于面包 醋 酱油 糕点和豆制素食品中 丙酸钠可用于糕点 两者的最大使用量均为2 5g kg 丙酸钠可用于浸泡杨梅 最大使用量50g kg 4 3丙酸盐类 4 4对羟基苯甲酸酯类 对羟基苯甲酸酯又称为对羟基安息香酸酯或尼泊金酯 由于对羟基苯甲酸的羧基与不同的醇发生酯化反应而生成不同的酯 通常在食品中使用的有对羟基苯甲酸甲酯 乙酯 丙酯和异丙酯 丁酯和异丁酯 庚酯等 我国目前仅限用乙酯和丙酯 对羟基苯甲酸酯的抑菌作用受pH值影响较小 适用的pH值范围为4 8 属于广谱抑菌剂 对霉菌和酵母作用较强 具有抑制细菌增殖和杀菌能力 对细菌中的革兰氏阴性杆菌及乳酸菌作用较弱 其结构式中R的碳链越长则抑菌效果越强 但溶解度下降除丁酯延期规定ADI值外 其它酯类ADI值均为0 10mg kg 1 FAO WHO 1994 4 4对羟基苯甲酸酯类 抗菌机理及作用抑菌机理 是作用于细胞质膜 使膜的传输系统受阻 4 4对羟基苯甲酸酯类 作用 对霉菌 酵母 细菌有广谱抗菌作用 作用范围比苯甲酸和山梨酸广 一般PH4 8的范围内效果较好 我国规定对羟基苯甲酸乙酯可用于酱油 醋的防腐 最大使用量分别为0 25g kg和0 10g kg对羟基苯甲酸丙酯可用于清凉饮料 果汁 果酱 水果蔬菜表皮 最大使用量 清凉饮料为0 10g kg 果汁 果酱为0 20g kg水果 蔬菜表皮为0 012g kg 4 4对羟基苯甲酸酯类 4 5 双乙酸钠 是一种广普 高效 无毒的防腐剂对细菌和霉菌有很好的抑制能力 性能及作用 渗透微生物的细胞壁 干扰细胞间酶的相互作用使细胞内蛋白质变性 起到有效的抗菌作用 用于粮食 谷物 米面及豆制品 肉制品 果冻 软糖 调味料 4 5 双乙酸钠 脱氢乙酸的学名为 一二乙酰基乙酰乙酸 简称DHA 在中性溶液中防腐作用效果最好 4 6脱氢乙酸及脱氢乙酸钠 我国规定 脱氢乙酸可用于腐乳 什锦酱菜 原汁桔浆 最大使用量为0 30g kg 脱氢乙酸钠主要用于干酪 奶油 人造奶油 使用量为0 61g kg以下 为乳制品的主要防腐剂 使用 一般喷洒在制品表面或包装材料上 4 6脱氢乙酸及脱氢乙酸钠 4 7其它 二氧化硫及亚硫酸盐类通过形成亚硫酸来抑制微生物生长 能抑制霉菌 酵母 细菌的生长 醇类包括乙醇 乙二醇 丙二醇等 其中乙醇较为常用 二氧化碳CO2是一种能影响生物生长的气体之一 高浓度的CO2能阻止微生物的生长 因而能保藏食品 高压下CO2的溶解度比常压下大 生产饮料时常用CO2作为防腐剂 运用CO2保存食品是一种环境友好的方法 具有较大的发展前途 4 8常用天然防腐剂种类与使用范围 1 植物提取物 植物中具有抗菌活性的代谢产物大致可以分为四类 植物抗毒素类 酚类 有机酸类和精油类 但是目前天然植物中存在的抗菌物质并不能大规模商业化使用 原因之一可能是杀菌有效性和大剂量使用时的特殊气味的矛盾 即必须做到在有效的前提下 产生的气味最小 4 8常用天然防腐剂种类与使用范围 2 动物提取物 壳聚糖天然食品防腐剂 是以壳聚糖 壳寡糖为主要成分 复配以其它具有防腐 抗氧化作用的天然物质 制备而成的天然生物防腐剂 4 8常用天然防腐剂种类与使用范围 壳聚糖 也称几丁聚糖 学名为 1 4 聚 葡萄糖胺 由阿拉斯加深海雪蟹经脱钙 脱蛋白 脱色 脱乙酰等工艺加工而成 有人体第六生命要素之美誉 水溶性壳聚糖是以壳聚糖为原料 经特殊工艺处理而成的高分子量水溶性产品 它改善了壳聚糖的溶解性能 保持了壳聚糖的优良性能 使用更加方便 4 8常用天然防腐剂种类与使用范围 壳寡糖 是以壳聚糖为原料 经生物技术降解而成的水溶性好 功能作用大 生物活性高的低分子量产品 壳寡糖在人体内吸收率近100 其功效是壳聚糖的数十倍 具有提高免疫 抑制癌肿细胞生长 促进肝脾抗体形成 促进钙及矿物质的吸收 增殖双歧杆菌 乳酸菌等人体有益菌群 降血脂 降血压 降血糖 调节胆固醇 减肥 预防成人疾病等功能 可应用于医药 功能性食品等领域 4 8常用天然防腐剂种类与使用范围 应用 应用于食品中具有防腐 增稠 抗氧化等综合作用 可有效延长产品保质期 减少化学防腐剂对人体的危害作用 是安全 高效 新型的天然食品添加剂 4 8常用天然防腐剂种类与使用范围 溶菌酶 是已使用的防腐剂之一 早在1907年就有了关于细菌溶解因子的报告 到了1922年AlexanderFleming正式把具有溶菌作用的因子命名为溶菌酶 以后人们便开始了对溶菌酶的研究 到现在已对溶菌酶有了比较彻底的了解 4 8常用天然防腐剂种类与使用范围 微生物代谢产物微生物在生长时能产生一些影响其它微生物生长的物质 抗菌素目前我国食品防腐剂标准只允许乳酸链球菌素 纳他霉素等用于食品的防腐 4 8常用天然防腐剂种类与使用范围 微生物提取物 乳酸链球菌素又称乳链菌肽 尼辛 Nisin 是由乳链球菌所产生的一种多肽物质 是一种高效 无毒 安全 无副作用的天然食品防腐剂 4 8常用天然防腐剂种类与使用范围 4 8常用天然防腐剂种类与使用范围 乳酸链球菌素性能及作用 能有效抑制引起食品腐败的许多革兰氏阳性细菌 如对乳杆菌 明串珠菌 小球菌 肉毒杆菌 金黄素葡萄球菌 溶血链球菌及李斯特氏菌的生长繁殖 尤其对产生孢子的革兰氏阳性菌和枯草芽孢杆菌及嗜热脂肪芽孢杆菌等有很强的抑制作用 但乳酸链球菌素对革兰氏阴性菌 霉菌和酵母的影响则很弱 乳酸链球菌素我国规定 可应用于罐装食品 植物蛋白食品 最大使用量为0 2g kg 用于乳制品 肉制品时最大使用量为0 5g kg 本品安全性高国标 GB2760 1996 ADI值33000IU kg 1 FAO WHO 1994 4 8常用天然防腐剂种类与使用范围 纳他霉素 白色或奶油黄色结晶性粉末 几乎无臭无味 熔点280 分解 几乎不溶于水 高级醇 醚 酯 微溶于甲醇 溶于冰醋酸和二甲基亚砜 可用于防霉 喷淋在霉菌容易增值 暴露于空气中的食品表面时 有良好的抗霉效果 用于发酵干酪可选择性地抑制霉菌的繁殖而让细菌得到正常的生长和代谢 国标GB2760 1997 ADI值0 0 3mg kg 1 FAO WHO 1994 4 8常用天然防腐剂种类与使用范围 直接加入 或对食品进行 表面处理 采用浸和喷洒涂在食品包装材料上采用气相方式直接加入 4 9食品防腐剂使用方法 食品防腐剂使用方法说明 1 没有任何一种防腐剂能对食品中的霉菌 细菌和酵母菌完全抑制 即没有一种防腐剂能抑制存在于食品的所有腐败微生物 2 对大多数防腐剂来讲一般对霉菌和酵母菌的抑制作用较强 而对细菌抑制效果较差 4 9食品防腐剂使用方法 影响防腐剂抑菌效果的因素1 pH值 常用的防腐剂是有机酸 如苯甲酸 山梨酸和脱氢醋酸 以分子形式并发挥防腐作用 所以只有PH较低时有利于防腐剂的抑菌 苯甲酸 3 0 5 0 山梨酸 5 5 脱水醋酸 6 5 2 食品的微生物污染程度 一般来讲微生物的污染情况较低时防腐剂的抑菌效果就好 但当食品中微生物污染严重时则防腐剂的抑制效果差甚至完全不起作用 所以防腐剂应及时加入并防止食品的二次污染 4 9食品防腐剂使用方法 影响防腐剂抑菌效果的因素3 分布状况 防腐剂均匀分布于整体之中才能发挥抑菌作用 否则一处微生物大量繁殖可以污染其它部分 最后导致整个食品的腐败变质 故此对于难溶防腐剂可以采取碱溶 醇溶或热溶的方法溶解后加入 4 和加工工艺同时用 防腐剂与物理保藏如冷藏 加热 辐射等结合一起更能有效地发挥作用 如杀菌处理可以将微生物数量降低 但注意的是多数防腐剂可随水蒸汽一起挥发 故应在加热完成后再加入 以免防腐剂的损失 4 9食品防腐剂使用方法 影响防腐剂抑菌效果的因素5 防腐剂的协同作用 增效作用和拮抗作用协同作用 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 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 拮抗作用 降低防腐剂的抑菌能力如CaCl2 4 9食品防腐剂使用方法 防腐剂的正确使用针对防腐对象正确选用防腐剂食品防腐剂的混配使用 食品防腐剂的交替使用 防腐保鲜必须立足于 防 与 保 4 9食品防腐剂使用方法 使用使用注意事项减少原料染菌的机会 确定合理的添加时机 适当增加食品的酸度 降低PH值 分布均匀 防腐剂并用与其他方法的结合加热 冷冻处理 辐射 4 9食品防腐剂使用方法 使用防腐剂的建议少量使用防腐剂对人体是有有益的 它可以起到对食物的保鲜作用 但是如果过量 食品就会变成毒药 对人的身体产生危害 明确防腐剂除了防止食品变质外 有时也可以防止食品中毒的发生 人工合成防腐剂使用不当会有一定副效应 长期过量摄入会对健康造成一定损害 4 9食品防腐剂使用方法 实际上 有些食品可以完全不用添加任何防腐剂 譬如 罐头 罐头是经过高温杀菌 抽空密封保存的食品 当然不需要加任何防腐剂 蜜饯和盐干菜 用糖腌制的蜜饯和盐腌制盐干菜 由于高浓度的糖和盐使微生物细胞脱水 因此微生物很难在这类食物上繁殖 酸奶 牛奶经乳