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20101103962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(Natamycin)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备注苯甲酸碳酸饮料0.2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低盐酱菜、酱类、蜜饯0.5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备注山梨酸鱼、肉、蛋、禽类制品0.075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果蔬类保鲜、碳酸饮料0.2低盐酱菜、蜜饯、果汁（味）型饮料、果冻0.5山梨酸钾葡萄酒、果酒0.6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备注对羟基苯甲酸乙酯和对羟基苯甲酸丙酯果蔬保鲜0.012以对羟基苯甲酸计食醋0.10碳酸饮料0.20果味（汁）型饮料、果酱（不包括罐头）、酱油0.25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