第一章食品防腐剂

1第一章食品防腐剂食品防腐剂作为允许使用的一类食品添加剂，在食品行业中使用已久。其作用主要是防止食品在存储、流通过程中由微生物繁殖引起的腐败、变质，延长食用价值。由于食品被污染时会引起腐败、霉变等现象，腐败和霉变是指微生物在生长和代谢活动过程中，使食品的色泽改变、营养破坏、质地变化、产生异味，分泌出大量物质，产生有损健康的毒素，所以食品防腐剂的使用就能突现出其价值。一、食品防腐与食品防腐剂的概念1、微生物引起的食品腐败变质食品的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劣变而失去食用价值。微生物引起的食品变质一般有以下几种情况：①细菌造成的食品变质现象。现象：食品丧失原有的色泽，呈现各种其他的颜色，发出腐臭气味，产生不良滋味。②食品霉变现象。现象：食品外层长霉或颜色发生改变，产生明显的霉味，食品营养价值破坏，甚至产生毒素。毒素可对人体健康造成严重影响。如黄曲霉素可导致癌症。③食品异常发酵。如一些水果、蔬菜罐头可产生酒精发酵现象。一些低度酒、饮料（果酒、啤酒、黄酒等）常常发生醋酸发酵。鲜奶和奶制品可发生乳酸发酵现象等。④食品为致病菌所污染。可能引起人体的疾病。2、主要防腐技术物理法包括热杀菌、冷藏、干藏、辐射、罐藏、无氧包装等。缺陷：需要较多的设备、能源消耗多、改变食品原有的色、香、味，破坏食品的营养成分等。化学法是采用添加化学物质来杀灭或抑制微生物的生长繁殖，以达到防腐的目的。在一些情况下是不可缺少的。3、食品防腐剂的定义和作用定义：加入食品中防止或延缓食品由微生物所引起的腐败变质，延长食品保质期的添加剂。作用：抑制或延缓食品腐败微生物的繁殖；阻止污染食品的致病菌生长。防腐剂防腐的优缺点：优点：投资少，见效快，不需要特殊的仪器设备，使用中一般不改变食品的形态。缺点：有可能对人体造成一定的毒害。4、食品防腐剂的条件①符合食品卫生标准。食品添加剂卫生管理办法和食品添加剂使用卫生标准；②防腐效果好，在低浓度时仍有抑菌作用；③性质稳定，不与食品成分发生不良反应；④尽可能具有破坏病原微生物的作用；⑤不防碍胃肠道酶类的作用，不影响有益的肠道正常菌的活动；2⑥本身无刺激性和异味；⑦使用方便，价格合理。5、防腐剂的作用机理防腐剂的种类多，它们的防腐机理也各不相同，迄今为止还有不少不明之处。①使微生物的蛋白质变性，从而干扰其生长和繁殖；②改变细胞膜、壁通透性，使微生物体内的酶类和代谢物逸出细胞，导致其失活；③干扰微生物体内酶系，抑制酶的活性，破坏其正常代谢；④对微生物细胞原生质部分的遗传机制产生效应等。6、食品防腐剂的分类按来源分：化学合成食品防腐剂和天然食品防腐剂。天然食品防腐剂的来源不同，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。微生物源天然食品防腐剂——由微生物中产生的抑菌物质。由细菌中产生的抑菌物质称为细菌素，它是一种多肽（抗菌肽）或多肽与糖和脂的复合物。酵母菌和某些丝状真菌：自然界有一类嗜杀酵母，在其生长过程中能向体外分泌一种蛋白（嗜杀毒素），杀死同族及亲缘酵母。食（药）用菌：有的食（药）用菌的代谢产物对某些食品腐败具有抑制作用。霉菌和放线菌：从巨曲霉中得到一种小分子量的碱性蛋白质，对丝状真菌的生长具有抑制作用。溶菌酶、乳酸链球菌素均属微生物源防腐剂。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。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。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。可用于水果、蔬菜的防腐保鲜。天然有机化合物——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。按作用分：杀菌剂和抑菌剂。按化学性质分：有机防腐剂（酸型和酯型）、无机防腐剂、生物防腐剂及其他类（如天然食品防腐剂）。7、我国目前允许使用的防腐剂（33种）一般意义的食品防腐剂：苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾、丙酸、丙酸钠、丙酸钙、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、脱氢乙酸、脱氢乙酸钠、单辛酸甘油酯、纳它霉素、各种来源的二氧化碳等。果蔬保鲜剂：乙氧基喹、仲丁胺、桂醛、噻苯咪唑、乙萘酚、联苯醚、2-苯基苯酚钠盐、4-苯基苯酚、五碳双缩醛(戊二醛)、十二烷基二甲基苄基溴化铵(新洁尔灭)、2,4-二氯苯氧乙酸、稳定态二氧化氯等。美国：约50种。日本约40种。3二、防腐剂的使用（1）理想的防腐剂应该具有以下特性：①防腐剂本身的理化性质和抗微生物性质稳定，在长期贮存过程中不分解、不沉淀；②溶解度大，至少其溶解部分能达到有效的抑菌浓度；③在抑菌浓度范围内其本身无特殊臭味，对人体无毒、无刺激；④抑菌谱广，抑菌力强，能在较广的pH值范围内对大多数微生物发挥抑菌效果。能同时满足以上条件的防腐剂很难找到，但是通过合理使用能够保证食品安全。（2）影响食品防腐剂使用效果的几个因素pH的影响：在水中，一些食品防腐剂是处于电离平衡状态。如酸型食品防腐剂，这一类食品防腐剂在pH值较低时使用效果好。这是由于酸性防腐剂的防腐作用主要是依靠溶液中的未电离分子，溶液中氢离子浓度增加，电离被抑制，未电离的分子比例就增加，所以低pH值的防腐效果比较好。苯甲酸及其盐类、山梨酸及其盐类等均属于酸性防腐剂，一般来说，苯甲酸及苯甲酸钠适用于pH值4.5~5以下，山梨酸及山梨酸钾在pH值5~6以下。分配系数的影响：分配系数指食品防腐剂在脂肪和水相中溶解度的比值，对于高脂肪的食品的保藏有实际的意义。在这种系统中，微生物只出现在水相中，进入脂肪相的防腐剂被认为是无用的，因此最好的防腐剂分配系数最小。水分活度的影响：水的活度高，有利于细菌和霉菌的生长。降低水分活度有利于防腐。在水中加入电解质，或加入其它可溶性物质，当达到一定的浓度时，可降低水分活度，对食品防腐剂起增效作用。防腐剂的配合使用：各种食品防腐剂都有一定的作用范围，所以应将不同作用范围的食品防腐剂配合使用。食品防腐剂配合使用，有三个效应，一个是增效或协同效应；一个是增加或相加效应；还有一个是对抗效应。一般是同类型食品防腐剂配合使用。如酸性食品防腐剂与其盐，同种酸的几种酯配合使用。将具有长效作用的食品防腐剂与作用迅速但耐久性的食品防腐剂配合使用，也能增强食品防腐剂的效果。例如饮料中并用苯甲酸钠与二氧化硫，有的果汁中并用苯甲酸钠和山梨酸，可达到扩大抑菌范围的效果。食品防腐剂的使用时间：同种食品防腐剂因加入场合和时间不同，效果可能不同。一定要首先保证食品本身处于良好的卫生条件下，并将食品防腐剂的加入时间放在细菌的诱导期。防腐剂一般要早加入，加入得早，效果好，用量也少。防腐剂溶解与分散的影响：防腐剂必须在食品中分散，才能达到良好的防腐效果。所以防腐剂要充分溶解而分散于食品中。溶解时溶剂的选择要注意：有的食品不能有酒精味，就不能用乙醇作溶剂；有的食品不能过酸，就不能用太多的酸溶解。溶解后的防腐剂进入食品环境中，也有可能分散不均匀。如醇溶的尼泊金酯，加入水相后，如未进行均质，会很快析出，从而降低防腐剂的效果，还直接影响食品外观。苯甲酸钠、山梨酸钾加到酸性食品中，如果不及时搅拌，使某一局部过多，4也会析出苯甲酸和山梨酸的块状物。食品成分的影响：如食品中的香味剂、调味剂、乳化剂等具有抗菌作用。食盐、糖类、乙醇可以降低水的活度。其他物理化学对基质因素的影响：如氧化还原电势、氧气分压等对微生物生长的的影响。对氧化还原电势能起作用的典型防腐剂是二氧化硫，系统中的氧气分压受到二氧化碳和氮气的影响。防腐剂合并使用和与物理方法相结合的都会对抗菌有影响。热处理的影响，一般情况下，食品的热处理可增强防腐剂的防腐效果。在加热杀菌时加入防腐剂，杀菌时间可缩短。（3）防腐剂的合理使用在食品的生产加工过程中，由于防腐剂在种类、性质、使用范围、价格和毒性等不同的情况下，应注意以下几点后再合理的使用。1、在添加防腐剂之前，应保证食品灭菌完全，不应有大量的生物存在，否则防腐剂的加入将不会起到理想的效果。如山梨酸钾，不断不会起到防腐的作用，反而会成为微生物繁殖的营养源。因此不管是否使用防腐剂，加工过程中严格的卫生管理都是十分重要的。2、应了解各类防腐剂的毒性和使用范围，按照安全使用量和使用范围进行添加。如苯甲酸钠，因其毒性较强，在有些国家已被禁用，而我国也严格确定了其只能在酱类、果酱类、酱菜类、罐头类和一些酒类中使用。防腐剂的风味与理化性质要与食品相容才可用。苯甲酸抗酵母和霉菌的能力较强，常用酸性食品、饮料和水果制品；丙酸对酵母菌基本无效，对其他菌有一定的抑制力，主要用于焙烤食品。3、应了解各类防腐剂的有效使用环境，酸性防腐剂只能在酸性环境中使用有强有效的防腐作用，但用在中性或偏碱性的环境中却没有多少作用，如山梨酸钾、苯甲酸钠等；而酯型防腐剂中的尼泊金酯类却也能在pH4~8之间使用。4、应了解各类防腐剂所能抑制的微生物种类。有些防腐剂对霉菌有效果，有的对酵母有效果，只有掌握好防腐剂的这一特性，就可对症下药，一般已复配形式来进行综合防腐保鲜的较多，如健鹰抗腐王和防霉保鲜剂等产品。5、根据各类食品加工工艺的不同，应考虑到防腐剂的价格和溶解性，以及对食品风味是否有影响等因素，综合其优缺点，再灵活添加使用。我国已故著名食品专家张学元给罐头食品下了一个准确的定义：罐头食品的保藏原理为通过密封杀菌，从而达到商业无菌的要求，不需要也不允许加入任何防腐剂的一类食品。由于罐头食品杀菌彻底，密封严格，因此罐头可以在不添加任何防腐剂的情况下，达到24个月的保质期。我国对罐头食品的保质期规定是24个月，日本的法律规定是36个月，德国的法律规定是48个月。（4）防腐剂的使用方法①直接加入法。②浸泡和喷洒法。③涂抹法。④气相法。三、食品防腐剂的发展趋势食品防腐是一个古老的话题。在人类还没有化学合成食品防腐剂之前，人们已经寻找到了大量使食品保质期延长的办法，如高盐腌制、高糖蜜制、酸、酒、烟熏5以及在水中、地下存放等。随着食品工业的发展，传统防腐方法已不能满足其防腐需要，人们对食品防腐方法提出了更高的要求：要求操作更简单、保质期更长、防腐成本更低。基于此，化学产品用于食品防腐的做法开始流行。早期的化学防腐主要有甲醛、硝酸盐类等高毒产品，以后又研究出苯甲酸、苯甲酸钠、脱氢醋酸钠、双乙酸钠等等数十种各类化学合成食品防腐剂。防腐剂在食品中得到广泛使用，因为它能有效防止食品由微生物所引起的腐败变质现象，从而延长食品的保存期，食品防腐剂对现代食品工业的发展作出了很大贡献。但是，随着科学技术的进步，人们逐步发现化学合成食品防腐剂存在对人体健康的巨大威胁。随着人们生活和消费水平的提高，人们对食品安全水平提出了更高的要求，食品防腐剂的发展也将呈现出新的趋势：一是由毒性较高向毒性更低、更安全方向发展。人类进步的核心是健康、和谐。随着人们对健康要求的提高，食品的安全标准也越来越严。各国政府在快速修订食品安全标准，提高食品安全水平和国民健康水平的同时，也通过“绿色壁垒”来保护本国食品工业，减少国外食品对本国食品业的冲击。例如，日本早已全面禁止高毒的苯甲酸钠的使用，添加苯甲酸钠的食品不可能进入日本市场的。二是由化学合成食品防腐剂向天然食品防腐剂方向发展。鉴于化学合成食品防腐剂的安全性和其他缺陷，人类正在探索更安全、更方便使用的天然食品防腐剂。如微生物源的乳酸链球菌素、那他霉素、红曲米素等；动物源的溶菌酶、壳聚糖、鱼精蛋白、蜂胶等；植物源的琼脂低聚糖、杜仲素、辛香料、丁香、乌梅提取物等；微生物、动物和植物复合源的R-多糖等。三是由单项防腐向广谱防腐方向发展。目前广泛使用的食品防腐剂无论是化学合成的，还是天然的，它们的抑菌范围相对都比较狭小。有的对真菌有抑制作用，对细菌无效；有的仅对少数微生物有抑制作用。所以，大多数食品生产企业添加多种防腐剂以达到防腐目的。广谱防腐剂将成为业界的研究方向。四是由苛刻的使用环