食品防腐剂在食品中的作用及安全性

食品防腐剂

在食品中的作用及安全性

学院：生物与农业工程学院

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食品防腐剂在食品中的作用及安全性

生物与农业工程学院 XXXXX XXXXX

摘要：介绍了食品防腐剂的抗菌、抑菌机理，对其分类和功能作用进行了阐述，对目前广泛存在的防腐剂安全问题进行了分析，并对未来防腐剂的发展趋势进行了预测。

关键词：防腐剂；作用；安全性

食品工业已成为我国目前农产品增值、积累发展资金、实现工业化的支柱产业。食品, 尤其是密封包装的现代食品, 在长时间贮存或长途运输中, 发生霉烂变质是人们最担心的问题。食品腐烂变质后, 人们常见到的是产气、变酸、变臭、长毛等等, 这些现象都是食品在微生物侵染下产生的[1]-[5]。

食品防腐剂是应食品防腐的需要而生，伴随现代食品工业的发展而成长起来的。它是指用于防止食品在储存、流通过程中主要由微生物繁殖引起的变质，提高保存性，延长食用价值而在食品中使用的添加剂，具有杀死微生物或抑制其繁殖的作用。其使用不仅可以提高食品的营养、改善食品风味，而且更重要的是可以延长食品的储存期。以目前我国年使用10万吨化学合成防腐剂为例，平均按1‰添加剂量计算，每年可使1亿吨食品免于腐败变质；平均每吨食品按3000元计算，直接经济价值达3000亿元，而这仅仅只是一个保守的估计！！可见目前食品工业是离不开食品防腐剂的[6]。另一方面我们应该也可以看到由于食品添加剂的广泛应用，尤其是一些厂家对食品防腐剂的滥用给人们带来的食品安全问题。人们也因此越来关注食品中添加了什么防腐剂，这些防腐剂的安全性如何。 因此正确认识食品防腐剂的作用及安全性是相当重要的。

1 食品防腐剂的抗菌、抑菌机理

食品防腐剂是一种食品添加剂，它能防止食品在储存、流通过程中由微生物繁殖等引起的变质。按照防腐剂抗微生物的主要作用性质，可将其大致分为具有

杀菌作用的杀菌剂和仅具抑菌作用的抑菌剂。杀菌或抑菌并无绝对界限，同一物质，浓度高时可杀菌，而浓度低时只能抑菌；作用时间长可杀菌，作用时间短则只能抑菌；对一种微生物具有杀菌作用，而对另一种微生物可能仅有抑菌作用[7]。

相关资料显示，从微生物的增殖过程来看, 开始是缓慢的诱导期, 过了诱导期, 就急聚进入对数期, 增殖非常旺盛。如果食品己严重被微生物污染, 再使用防腐剂也无济于事的。一般认为, 食品防腐剂对微生物的抑制作用是通过影响细胞亚结构而实现的, 这些亚结构包括细胞壁、细胞膜、与代谢有关的酶、蛋白质合成系统及遗传物质。由于每个亚结构对菌体而言都是必须的, 因此食品防腐剂只要作用于其中的一个亚结构便能达到杀菌或抑菌的目的。根据前人的大量研究, 防腐剂的作用机理可归纳为三个方面:(1)作用于细胞壁和细胞膜系统； (2)作用于遗传物质或遗传微粒结构；(3)作用于酶或功能蛋白[8]。

有关应用防腐剂的效应、杀死食品中微生物的作用方式，目前了解的不很全面。具有抗微生物作用的物质，只有在以足够的浓度与微生物细胞直接接触的情况下，才能产生作用。

实际上杀死微生物是基于多种可选择性的多种效应：(1)防腐剂对细胞壁和细胞膜产生效应；(2)防腐剂对酶活性或对细胞原生质部分遗传微粒结构产生影响。许多防腐剂，如酚类之所以具有抗微生物作用，是由于能够破坏或损伤细胞壁或者能干扰细胞壁合成的机理。总的看来，防腐剂最重要的因素可能是一些酶的反应，或者抑制微生物细胞中酶的合成。有时几种防腐剂混合作用或防腐剂与食品保存的物理方法共同使用会达到更好的效果。

2 食品防腐剂的分类及其功能作用

防腐剂的主要作用是抑制微生物的生长繁殖, 以延长食品的保存期。它与冷藏、辐照、巴氏杀菌等保存方法相比有使用方便、效果稳定、用量小、防腐能力强且不需要仪器等优点, 所以被广泛应用在食品生产过程中, 如流体、固体及动物性食品等。正因其抑制微生物生长繁殖, 有时也可防止食物中毒的发生。

目前，美国允许使用的防腐剂约为50种，日本约为40种，我国允许使用的为

32种。由于不同防腐剂其功能作用不大相同，因此分别了解不同种类防腐剂的作用是十分有必要的。

2. 1 人工合成食品防腐剂

2. 1.1 酸型防腐剂

酸型防腐剂的特点就是体系酸性越大，其防腐效果越好，而在碱性条件下则几乎无效。常用的酸型防腐剂如苯甲酸、山梨酸和丙酸以及它们的盐类等。

2.1.1.1 苯甲酸、山梨酸及其盐类

苯甲酸及苯甲酸钠的有效成分是未解离的苯甲酸分子，其作用效果与酸度有很大关系，pH2.5~4.0抑菌效果最好。其抑菌的机理是使微生物细胞的呼吸系统发生障碍，使三羧酸循环(TCA循环)中乙酸辅酶A的缩合反应受到抑制,并阻碍细胞膜的正常生理作用。

山梨酸常用其钾盐,抗菌力强,能抑制细菌、霉菌和酵母的生长,防腐效果好, 可参与体内正常代谢,并被同化而产生CO2和水,故对人体无害。因此它被广泛地用于碳酸饮料、果汁、酱油、罐头和酒类的防腐。但研究显示，它具有叠加毒性作用，在一些国家已被禁止在儿童食品中使用，我国也在逐步缩小苯甲酸钠的使用范围和使用量。

2.1.1.2 丙酸盐

丙酸盐是一类新型的防腐剂，其有效成分是丙酸，在酸性环境中能产生抑菌作用。常见的有丙酸钙、丙酸钠等。

丙酸盐在体内转变为丙酸，单体丙酸分子可以在微生物细胞外形成高渗透压, 使微生物细胞脱水，失去繁殖力，且还可以穿透其细胞壁，抑制细胞内的活性。丙酸为食品的正常成分，也是人体代谢的正常中间体，与其他脂肪酸一样，它可通过代谢作用被人体吸收，并供给人体必需的钙，无蓄积性。

丙酸盐在食品中主要用于面包、糕点类食品，其离解常数较低，对霉菌的抑制效力很高，比苯甲酸钠的效力高，但对酵母菌基本无影响，故不影响面包的正常发酵。丙酸无毒性，在食物中的含量无规定，因此许多发达国家早在五、六十

年代就把它作为最重要、最广泛的食品防腐剂使用。

2. 1.2 酯型防腐剂

酯型防腐剂的特点就是在很宽的pH范围内都有效，毒性也比较低，但其水溶性较差。一般情况下为了提高防腐效果和溶解度，不同的酯常常要复配使用。

酯型防腐剂包括对羟基苯甲酸酯类,其作用是抑制微生物细胞呼吸酶与电子传递酶系统的活性, 破坏微生物的细胞膜结构。其抑菌能力随烷基链的增长而增强, 对霉菌、酵母有较强的作用,且其效果在PH4~ 8内均较好,不随PH值而变化,故可被用于代替酸型防腐剂,但对细菌特别是革兰氏阴性杆菌和乳酸菌的作用较弱。它具有高效、低毒、广谱、易配伍的优点，被广泛地应用于果蔬保鲜及食醋、碳酸饮料、果味型饮料、啤酒、果酱、糕点馅等。国外60年代就将对羟基苯甲酸酯类应用于啤酒和清酒中，而在我国其生产数量不多[9]。

2. 1.3 无机盐防腐剂

如亚硫酸盐、焦亚硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐等。

由于使用亚硫酸盐后残存的二氧化硫会引起严重的过敏反应， 因此FDA已禁止其在生吃的新鲜果蔬中作为防腐剂使用。

硝酸盐和亚硝酸盐在腌制腊肉方面是不可或缺的防腐剂，它不仅能使食物具备独特的色香味，还能抑制细菌生长及孢子形成，尤其是肉毒杆菌。但是硝酸盐及亚硝酸盐能与腌肉中的其他物质起反应，产生亚硝胺这种致癌物质。

2.2 天然食品防腐剂

根据天然食品防腐剂[10]的来源不同,可分为:微生物源、动物源、植物源、矿物提取物及天然有机化合物。

2.2.1 微生物源天然食品防腐剂

微生物源食品防腐剂主要以天然农副产品为原料，用发酵等生物技术制备，具有高效、无毒、适用性广等特点。如溶菌酶、乳酸链球菌素、纳他霉素、ε-聚赖氨酸等。

溶菌酶[11]是对枯草杆菌、耐辐射微球菌等革兰氏阳性细菌有强力的溶菌作用，对大肠杆菌、普通链球菌和副溶血性弧菌等革兰氏阴性细菌也有一定程度的溶解作用，其最有效浓度为0.005％。

乳酸链球菌素它能有效抑制引起食品腐败的许多革兰氏阳性细菌，如肉毒梭菌、金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌、李斯特杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌的生长和繁殖，尤其对产生孢子的革兰氏阳性细菌有特效。它是一种无毒的天然防腐剂，对食品的色、香、味、口感等无不良影响。乳酸链球菌素对霉菌和酵母的影响很弱, 故一般仅用于乳制品、罐头食品、植物蛋白食品的防腐。

纳他霉素与真菌的麦角甾醇以及其他甾醇基团结合，阻遏麦角甾醇的生物合成，从而使细胞膜畸变，最终导致渗漏，引起细胞死亡。在焙烤食品时用纳他霉素对面团进行表面处理，有明显的延长保质期作用；在香肠、饮料和果酱等食品的生产中添加一定量的纳他霉素，既可以防止发霉，又不会干扰其他营养成分。 ε-聚赖氨酸是一种天然的生物代谢产品，具有很好的杀菌能力、热稳定性和优良防腐性能。在日本，ε-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、鱼片和饼干的保鲜防腐中。

2.2.2 动物源天然食品防腐剂

品种较多,主要有鱼精蛋白和组蛋白、壳聚糖即脱乙酰甲壳质、蜂胶。如壳聚糖具有良好的生物降解性、生物相溶性、无毒性和广谱抗菌性等特点,近年来越来越受到人们的重视,尤其在壳聚糖的抑菌方面。作为一种新型食品的膜材料, 可用于肉类、鱼类、果蔬及米饭保鲜。

2.2.3 植物源天然食品防腐剂

自然界天然植物中存在许多生理活性物质, 具有抗菌作用。天然食用香料植物、中草药等其他植物。其主要有: 姜提取物、银杏叶提取物、肉桂提取物、丁香提取物、边迭香提取物、红曲提取物、甘椒提取物、辣椒提取物等具有很强的杀菌作用。MubashirH[12]等研究了苦薄荷的全植物提取液的抗菌活性，发现其甲

醇提取物对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌有抑制作用。Chattopadhyay R R[13]等论述了草药香料如薄荷、迷迭香、牛至、丁香、大蒜、洋葱、孜然芹、黑胡椒、肉桂等具有抗氧化性和抗微生物活性，可作为食品防腐剂，其对延长食品的货架期和控制食品中的病原菌有重要作用。

2.2.4 矿物提取物

从岩盐层岩石中的矿物盐类中提取的一种具有抗菌作用的物质。可用于杨梅、草莓、蘑菇等食品的防腐保鲜。

2.2.5 天然有机化合物

可在食品保存技术中应用的天然有机化合物很多。如甘氨酸、氨基葡萄糖盐酸盐等。

3 食品防腐剂的安全性

我国《食品添加剂卫生管理办法》明确规定：“食品添加剂使用必须符合《食品添加剂使用卫生标准》或卫生部公布的名单规定的品种及使用范围、使用量。禁止以掩盖食品腐败变质或以掺杂、掺假、伪造为目的而使用食品添加剂”。《食品添加剂卫生管理办法》中包含的30多种防腐剂都已经过严格的安全性评价，在正确的使用范围、使用量内，其安全性均有可靠保障。但在实际操作过程中由于某些人为原因或技术原因存在着超标准使用等问题，从而产生各种安全事件。

3.1 超标使用

某些厂商超标准、超剂量使用防腐剂，以延长食品保质期；某些厂家利用防腐剂兼具抑菌消毒的特点，在食品加工过程中大量使用防腐剂，以降低食品中的细菌数，如为了使食品呈鲜艳的颜色，并企图抑制微生物生长，擅自超量添加如亚硝酸盐混合硝酸盐形成的防腐剂等违规添加剂[14］，从而对消费者健康构成了严重威胁。

3.2 违规使用

某些商家为使食品保持新鲜的感官性状，使用国家明令禁止使用于食品的防腐剂，如福尔马林浸泡海菜、鱿鱼、海参、猪肚（牛肚）等[15]；将含甲醛成分

的致癌工业用品“吊白块”添加到米、面、腐竹、食糖等食物中进行增白和防腐，从而引发多起食品中毒事件。

3.3 降级使用

国家规定必须使用食品级添加剂，而有些食品生产厂为了降低成本，使用工业级代替食品级添加剂。由于工业级产品中含有的少量杂质未经过毒性试验，因此，消费者在食用工业添加剂加工的食品达到一定量时，必然对身体健康造成损害，严重的可能导致死亡。

3.4 无标识使用

国家明确规定食品配料中的食品添加剂必须使用规定的名称标出。但有些商家为了迎合消费者的心理，故意在标签中少标或隐去某些食品添加剂名称，甚至在产品外包装上标明“不含防腐剂”、“不含任何食品添加剂”等字样来误导和欺骗消费者，侵犯消费者的知情权。

3.5 无序使用

食品防腐剂可以在一个相当长的时间段控制微生物生长，而不能立刻杀死微生物。不少生产者对此认识不清，而把防腐剂混同于消毒剂、杀菌剂，从而忽视在其它方面的消毒，造成产品中微生物指标超标。一些小作坊在加工熟食、肉制品、水发食品及焙烤食品时，用法、用量全凭经验；还有的使用一些无产品检验合格证或过期的食品添加剂。

食品防腐是一个系统工程, 随着现代物流业的发展, 食品流通调配率越来越高, 一种食品生产、运输、销售、消费的周期越来越短, 消费者会享用到越来越多的生、鲜食品从而不需要使用过多的防腐剂处理。同时呼吁全社会关注食品中防腐剂的使用情况, 积极举报违法使用的案件, 防患于未然。以维护广大消费者的健康权益, 创造关爱健康、追求天然、崇尚绿色消费的良好社会氛围。

4 展望

国际上, 食品添加剂的发展趋势是倡导其天然性、营养性和功能性, 而我国对这一领域的研究和应用尚属初级阶段。中国地域辽阔, 植物资源丰富, 供植物源防腐剂选择的材料大多是药食兼用或常用调味料植物品种, 口味良好、营养丰

富, 具有较好的保健功能, 同时还可赋予食品独特香味,且安全性高, 易为消费者接受, 能满足人们对天然食品、绿色食品、健康食品的需要。因此, 开发安全、高效、经济、营养的植物源天然食品防腐剂不仅是国外食品业发展的主流, 也是我国今后食品发展的主要方向。从长远的角度来看, 科学技术的进步、生活水平的提高和安全意识的进一步增强, 使倡导绿色健康食品, 关注新型天然防腐剂成为新的消费趋向。相信坚实的科研基础和良好的生产工艺的结合必定会扩大植物源天然防腐剂的应用范围, 使其在食品工业中发挥更加重要的作用, 为消费者提供安全放心的食品。

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