其中包括防腐劑、殺菌劑、抗氧化劑和保鮮劑等

Chapter5FoodPreservation用以保存食品、防止食品變質(zhì)的物質(zhì)統(tǒng)稱為保存劑，其中包括防腐劑、殺菌劑、抗氧化劑和保鮮劑等。教學(xué)要求1掌握防腐劑和抗氧化劑的概念；2熟悉防腐機(jī)理和抗氧化機(jī)理；3了解防腐劑和抗氧化劑的應(yīng)用及發(fā)展趨勢。第一節(jié)：防腐劑（Preservative，Antiseptic）一定義加入食品中能防止或延緩食品腐敗的添加劑。按其對微生物的作用性質(zhì)可分為：殺菌劑和防腐劑；具有殺死微生物作用的物質(zhì)為殺菌劑；僅僅能抑制微生物生長作用的物質(zhì)為防腐劑。二防腐劑應(yīng)具備的條件應(yīng)具備的條件：1性質(zhì)穩(wěn)定，在一定時(shí)期中有效，使用中和分解后無毒；2在低濃度下仍有抑菌作用；3本身無刺激性和異味；4價(jià)格合理，使用方便。三防腐劑的作用機(jī)理1引起食品腐敗變質(zhì)的微生物1.1細(xì)菌：引起食品腐敗，常見的有七種菌屬，假單胞菌屬、黃色桿菌屬、無色桿菌屬、變形桿菌屬、梭狀芽孢桿菌屬和小球菌屬。1.2霉菌：引起食品霉變危害較大的霉菌有七種，包括毛霉屬的總狀毛霉、大毛霉，根霉屬的黑根霉，曲霉屬的黃曲霉、灰綠曲霉、黑曲霉，青霉屬的灰綠青霉。1.3酵母2食品防腐劑的作用機(jī)理2.1干擾微生物的遺傳機(jī)制：2.2影響微生物細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的形成及完整性：2.3降低微生物代謝酶活力：如亞硫酸鹽可通過三種途徑降低微生物細(xì)胞中酶活力。2.4使微生物的蛋白質(zhì)變性或凝固而導(dǎo)致微生物無法存活第一：微生物細(xì)胞中的許多酶的活性中心含有巰基，亞硫酸鹽通過與巰基發(fā)生反應(yīng)影響酶的催化活性，從而影響微生物細(xì)胞正常代謝；第二：亞硫酸鹽與某些酶的底物結(jié)構(gòu)相似，能與底物競爭結(jié)合酶的活性中心以減少酶和底物結(jié)合的機(jī)會(huì)，因而降低了酶的活性。第三：酶的催化活性與其輔酶或輔基密切相關(guān)。磷酸吡哆醛、焦磷酸硫胺素分別是轉(zhuǎn)氨酶、丙酮酸脫氫酶系的輔酶，亞硫酸鹽通過影響這兩種輔酶的活性而影響其酶的活力。四防腐劑的應(yīng)用1防腐劑的使用形式①在使用中可以直接加入食品中，或只對食品進(jìn)行表面處理。②對于固態(tài)食品，如果腐敗是因加工，儲(chǔ)藏期間外表染菌所致，防腐劑在應(yīng)用時(shí)可采用浸漬和噴灑的方法，在食品表面形成致密的藥膜而起防腐作用；③也可將防腐劑涂在食品的包裝材料上，食品被封于其中而不發(fā)生腐敗；④能氣化和升華的防腐劑可以采用氣相防腐方式，將防腐劑與食品裝入密封的包裝中，防腐劑在一定條件下不斷散發(fā)出來的氣體控制著食品的存在環(huán)境。2防腐劑的使用必須考慮以下幾個(gè)方面：首先要確定哪些食品需要添加防腐劑,應(yīng)該添加哪種?能不用的盡量不用。A了解所用防腐劑的抗菌譜，最低抑菌濃度和食品所帶的腐敗性菌類，做到有的放矢；B了解所用防腐劑的物理化學(xué)性質(zhì)，如溶解性、pH等；C了解食品加工、儲(chǔ)藏條件、期限和在這些過程中對防腐劑效果的影響，以便使防腐劑始終有效。3影響防腐效果的因素：3.1pH：在含水或水溶液系統(tǒng)中，某些防腐劑是處于離解平衡的狀態(tài)；如酸型防腐劑，其防腐作用除解離出的H+具有防腐效果外，主要靠未解離的酸對微生物起作用，所以此類防腐劑在使用中要使未解離成分達(dá)到最低有效濃度。3.2水分活度pH、水分活度與防腐劑的聯(lián)合效應(yīng)，可用“柵欄原理”描述，抑菌因素象幾個(gè)柵欄，即使他們中任何單獨(dú)的一個(gè)不能足夠抑菌，如以足夠的數(shù)量共同作用于基質(zhì)中，還是能夠一起防止微生物的生長。3.3溶解與分散：在使用防腐劑時(shí)，要針對食品腐敗的具體情況進(jìn)行處理：有的腐敗開始只發(fā)生在食品外部，如水果、薯類、冷藏食品等，此時(shí)將防腐劑均勻的分散于食品表面即可，甚至不需要完全溶解；對于飲料、罐頭、烘烤食品等則要求防腐劑均勻的分散于其中，如果防腐劑不溶或難溶，就要用化學(xué)方法改性，使它溶解性提高或使用分散劑將其分散。3.4防腐劑的抑菌范圍抑菌范圍含義：防腐劑使用時(shí)食品的染菌程度。食品中的腐敗菌是否能被防腐劑抑制；需要注意的問題：①一般防腐劑如對食品是必須的，應(yīng)早加入，效果好，用量也少。②沒有任何一種防腐劑能夠在食品中抵抗可能出現(xiàn)的所有腐敗性微生物。3.5防腐劑的復(fù)配使用在防腐劑混合使用中，存在以下三種效應(yīng)：增效（協(xié)同）作用：使用混合防腐劑的抑菌效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于單一物質(zhì)的；增加（相加）作用：各單一物質(zhì)的效果簡單的加在一起；對抗（拮抗）作用：使用混合防腐劑的抑菌濃度要高于各單一物質(zhì)的濃度。一般地，同類型防腐劑并用（酸性防腐劑與其鹽，同種酸的幾種酯）。

①有機(jī)酸如異丁酸、葡萄糖酸、Vc對防腐劑有增效作用；

②金屬鹽中重金屬鹽往往具有增效作用，而輕金屬鹽對有些防腐劑有拮抗作用，如CaCl2能輕微的減弱山梨酸、苯甲酸的抗菌效果；

③將具有長效作用的防腐劑如山梨酸等和作用迅速而耐久性較差的防腐劑如H2O2等混合使用，也能增強(qiáng)防腐劑作用。3.6防腐劑與其它方法的結(jié)合：

①防腐劑與加熱方法相結(jié)合：②防腐劑與冷凍處理相結(jié)合：③防腐劑與輻射相結(jié)合：二者具有增效作用，可降低輻射保鮮處理時(shí)的輻射劑量，從而減少或防止輻射的副作用，節(jié)約能源和材料。3.7其他因素對防腐劑作用的影響：防腐劑的作用受食品原料和食品各種成分的影響：①食品成分中對防腐劑具有普遍影響的是食鹽、碳水化合物和酒精，他們都可以降低水分活度，有助于防腐；食鹽可以去水，干擾微生物酶的活性，從而有助于防腐；另外食鹽可以改變防腐劑的分配系數(shù)，是使其分布不勻，從而對防腐產(chǎn)生不利影響。②食品中的成分與防腐劑起化學(xué)反應(yīng)可能導(dǎo)致防腐劑部分或全部失效，或產(chǎn)生副作用；如SO2和亞硫酸鹽與食品中的醛、酮、糖類反應(yīng)；亞硝酸鹽可能產(chǎn)生毒性較大的亞硝胺。③防腐劑會(huì)被食品中的微生物分解，尤其是有機(jī)防腐劑，甚至可能成為微生物的C源；如山梨酸能被乳酸菌還原成山梨糖醇。4防腐劑的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

①營養(yǎng)性培養(yǎng)基試驗(yàn)：首先用累進(jìn)量的試驗(yàn)物處理營養(yǎng)性培養(yǎng)基；而后用一定量純的被試驗(yàn)的微生物菌接種，經(jīng)過恒溫培養(yǎng)后，根據(jù)培養(yǎng)物的不同變化情況，即能確定多少活性物的濃度正好足以抑制微生物的生長。注意：微生物的生長條件及防腐劑的作用條件必須是最佳的。②實(shí)際試驗(yàn)：以食品為培養(yǎng)基，將不同濃度的防腐劑加到不同編號的食品樣品中，用導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)的菌株進(jìn)行接種培養(yǎng)；這些樣品貯藏在正常條件下，每隔一定的時(shí)間，對食品的保持性進(jìn)行各種所要求的指標(biāo)檢查（如感官性質(zhì)，理化特性，微生物數(shù)量的變化等），以決定防腐效果。四常用的食品防腐劑（一）苯甲酸類：苯甲酸及其鹽類是使用較早，使用范圍很廣的抗霉菌劑，屬于酸性防腐劑；其抑菌機(jī)理還未被完全闡明，有人認(rèn)為：苯甲酸阻礙霉菌和細(xì)菌對氨基酸的吸收，抑制微生物細(xì)胞的呼吸酶、脫氫酶，大腸桿菌的氧化還原酶等的活性，能干擾細(xì)菌體內(nèi)的代謝過程。1苯甲酸及其鹽類1.1物化特性：苯甲酸又名安息香酸,是白色鱗片狀或針狀結(jié)晶，不純時(shí)帶有苦杏仁味，在100℃開始升華，酸性條件容易隨水蒸氣揮發(fā)，易溶于乙醇，難溶于水。苯甲酸鈉為白色粒狀或結(jié)晶性粉末，溶于水，在空氣中穩(wěn)定，但遇熱易分解。苯甲酸及其鈉鹽的防腐效果相同。在酸性條件下，有抑菌作用，抑菌作用的最適pH值為2·5~4·0，一般以低于pH4.5~5為宜，此時(shí)，它對一般微生物完全抑制的最低濃度為0·05~0.1%。1.2毒理特性：①苯甲酸進(jìn)入機(jī)體后，與體內(nèi)甘氨酸或葡萄糖醛酸結(jié)合生成馬尿酸，全部從尿中排出，而不在體內(nèi)蓄積。②但近年報(bào)道苯甲酸及其鈉鹽可引起過敏性反應(yīng)，苯甲酸對皮膚、眼睛和粘膜有一定的刺激性。苯甲酸鈉可引起腸道不適，再加上有不良味道（苯甲酸鈉可嘗出味道的最低值為0·1%），近年來有逐漸減少的趨勢。ADI：0~5mg/kg（以苯甲酸計(jì)）。1.3應(yīng)用：①我國規(guī)定，苯甲酸及其鈉鹽可用于醬油、醋、果汁、果醬、果酒、汽水等多種食品申，其最大使用量為0·2~1g/kg（濃縮果汁最大使用量為2g/kg）。②日本規(guī)定:苯甲酸及其鈉鹽可用于魚子醬、清涼飲料和醬油中；最大使用量，魚子醬2·5g/kg；清涼飲料、醬油0·6g/kg。1.4使用時(shí)的注意事項(xiàng)：①使用苯甲酸時(shí)，一般先用適量乙醇溶解后，再添加到食品中。有的工廠使用苯甲酸時(shí)，先用適量的碳酸氫鈉或碳酸鈉，在90℃以上熱水中溶解，使其轉(zhuǎn)化成苯甲酸鈉后再添加到食品中。②使用苯甲酸鈉時(shí)，一般把苯甲酸鈉調(diào)制成20~30%的水溶液，再加入食品。③苯甲酸鈉、懸濁劑及檸檬酸必須分步先后加入，如果同時(shí)加入，苯甲酸鈉與檸檬酸反應(yīng)，就會(huì)出現(xiàn)絮狀物。②尼泊金酯：對羥基苯甲酸的酯，是一類抗菌性能比苯甲酸及其鹽類更好的防腐劑，尤其對霉菌和酵母，毒性也比苯甲酸低，不屬于酸性防腐劑。其抑菌機(jī)理是作用于細(xì)胞質(zhì)膜，使膜的傳輸系統(tǒng)受阻；在毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)中它可以產(chǎn)生局部麻醉，用于食品中，可能引起皮炎。對羥基苯甲酸酯類對霉菌、酵母、細(xì)菌有廣譜抗菌作用，對霉菌、酵母的作用較強(qiáng)，對細(xì)菌特別是革蘭氏陰性桿菌的作用較差。構(gòu)成酯的烷基鏈越長，其抗菌作用越強(qiáng)。對羥基苯甲酸酯類同苯甲酸一樣，是由未解離分子發(fā)揮抗菌作用，但比苯甲酸的抗菌作用強(qiáng)，且因其羧基被酯化后，可以在更廣的pH值范圍內(nèi)保持不解離，作用范圍比苯甲酸廣，一般在pH4~8的范圍內(nèi)效果較好。對羥基苯甲酸酯類進(jìn)入機(jī)體后的代謝途徑與苯甲酸基本相同。烷基鏈長短對毒性也有影響，烷基鏈越短，毒性越大。ADI:0~10mg/kg。對羥基苯甲酸酯類在世界各國普遍使用，一般用于清涼飲料、果醬、醋等。我國規(guī)定，對羥基苯甲酸乙酯可用于醬油、醋的防腐，最大使用量分別為0·25g/kg和0·10g/kg。（二）有機(jī)酸類食品工業(yè)中常用的有乙酸、丙酸、富馬酸、乳酸、酒石酸及它們的鹽類酯，屬于酸型防腐劑，一般限于在pH小于5.5的食品中。抑菌機(jī)理主要是能降低pH，未解離的有機(jī)酸由于其脂溶性和容易聚集在細(xì)胞膜周圍的性質(zhì)，會(huì)改變細(xì)胞膜的特性，并迅速滲透至細(xì)胞內(nèi)部，使細(xì)胞酸化，使蛋白原生質(zhì)變性，與輔酶金屬離子絡(luò)合，從而殺滅微生物。乳酸、乙酸可用于飲料的防腐；丙酸用于酵母發(fā)酵制品如面包、面制品等。富馬酸可用于酒類，其酯類可用于糕點(diǎn)、蜜餞、干肉、蔬菜的防腐。（三）山梨酸類（山梨酸是一種不飽和單羧基脂肪酸）山梨酸及其鹽類是防腐劑中對人體毒害最小的防腐劑，為酸型防腐劑，在pH小于5時(shí)才有效；其抑菌機(jī)理尚不清楚，主要機(jī)理被認(rèn)為是對酶的作用和對細(xì)胞膜的作用；對厭氧性細(xì)菌和嗜酸乳桿菌幾乎無效，會(huì)使人皮膚過敏。注意：山梨酸能為微生物所吸收利用，只有食品處于嚴(yán)格的衛(wèi)生環(huán)境中才有效。（四）微生物菌素類：是一類新型的防腐劑，如乳鏈球菌肽（Nisin）nisin是乳酸桿菌產(chǎn)生的多肽類抗菌劑，在酸性條件下溶解，抗菌性也較好；在中性時(shí)效果差，但可以縮短時(shí)間，它的抗菌譜較窄，對G+有效，對霉菌、酵母和G-無效，主要用于乳品和罐頭。在腸胃中，nisin可被酶分解，所以它被認(rèn)為是比較安全的防腐劑；另外還有鏈霉菌產(chǎn)生的海松素，有抑制酵母和霉菌的作用，可用于干酪的表面防腐；乳酸桿菌產(chǎn)生的抗菌素、非乳酸菌類產(chǎn)生的雙球菌素、糖蛋白等。（五）魚精蛋白（FSP）是存在于魚類精巢中的一種堿性蛋白，含有大量的精氨酸和微量元素鋅，常與核酸結(jié)合。魚精蛋白無臭、無味，在pH小于6的酸性介質(zhì)中抗菌能力弱，在堿性介質(zhì)中具有較高的抗菌能力，因此魚精蛋白只適用于pH6以上的食品保藏。抑菌譜：抗菌范圍較廣，對枯草桿菌、巨大孢桿菌、地衣形芽孢桿菌、干酪乳桿菌等有良好的抗菌效果。抑菌機(jī)理：通過對細(xì)菌細(xì)胞壁的破壞作用而使其分解。應(yīng)用：魚精蛋白最小抑菌濃度為70-400mg/L；若與天然添加劑如甘氨酸、醋酸鈉等配合使用，其效果更好，使用的范圍更廣；若與山梨酸配合使用，既能提高抗菌效果，又能擴(kuò)大其使用的pH范圍。（六）大蒜中抑菌物質(zhì)大蒜辣素和大蒜新素是大蒜中主要的抗菌成分，大蒜新素抗細(xì)菌的能力是大蒜辣素的50%。大蒜辣素的抗菌機(jī)理：分子中的氧原子與細(xì)菌中的Cys結(jié)合使之不能轉(zhuǎn)變?yōu)殡装彼幔瑥亩绊懠?xì)菌體內(nèi)的重要的氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行。抑菌范圍：對多種球菌、霉菌具有明顯的抑菌和殺菌效果。是目前發(fā)現(xiàn)的抗真菌作用最強(qiáng)的一種植物提取物。（七）其他：①食鹽在高濃度時(shí)具有抗菌特性，是腌制食品中常用的；②磷酸鹽類對G-、面包中的芽孢桿菌有抑菌效果，可用于冷藏的禽肉保鮮和防止面包在貨架期內(nèi)發(fā)粘，另外它還有助于在巴氏殺菌中殺滅沙門氏菌；③硝酸鹽可以抑制魚、肉制品中肉毒梭狀芽孢桿菌其毒素的生成；④亞硫酸鹽在酸性條件下，對酵母、大腸桿菌、黑霉菌有很強(qiáng)的抑菌效果；⑤H2O2是強(qiáng)氧化劑，對任何微生物都有很強(qiáng)的抑制作用，常用于牛奶、干酪、蛋制品、魚制品的防腐，還可作為食品用水，無菌包裝的消毒劑；⑥CO2對霉菌和G-有很好的作用，用于肉類食品的氣調(diào)保藏；⑦糖漬也是古老的食品防腐方法之一；⑧VB1對魚制品有防腐效果；⑨帶有-OH的氨基酸都有抑菌作用，并且?guī)追N氨基酸并用時(shí)有協(xié)同作用。第二節(jié)：抗氧化劑（Antioxidants）定義：能夠阻止或延緩食品氧化，以提高食品的穩(wěn)定性和延長貯存期的食品添加劑。一抗氧化劑應(yīng)具備的條件及作用機(jī)理1應(yīng)具備的條件①對于食品具有優(yōu)良的抗氧化效果，用量適當(dāng)；②使用時(shí)和分解后都無毒、無害，對于食品不會(huì)產(chǎn)生怪味和顏色；③使用中穩(wěn)定性好，分析檢測方便；④容易制取，價(jià)格便宜。2作用機(jī)理①抗氧化劑自身被氧化，降低食品體系中的氧含量；②阻止、減弱氧化酶的活性；③提供氫原子使氧化過程中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中斷，破壞氧化過程；④將能催化、引起氧化反應(yīng)的物質(zhì)封閉。二抗氧化劑的分類

抗氧化劑的種類繁多，根據(jù)溶解性大致可分為兩類。1水溶性抗氧化劑：此類大多用于食品護(hù)色；主要有抗壞血酸及其鹽類，異抗壞血酸及其鹽類，二氧化硫及其鹽類。2油溶性抗氧化劑：多用于含油脂食品類，主要有丁基羥基苯甲酸，二丁基羥基甲苯，沒食子酸丙酯，VE等。三抗氧化劑使用的注意事項(xiàng)1食品抗氧化劑的使用時(shí)機(jī)：2抗氧化劑與增效劑復(fù)配使用：3對影響抗氧化劑還原性的因素的控制：紫外光、熱能促使抗氧化劑分解而失效，如BHT、BHA、PG在加熱特別是油炸等高溫下很容易分解。4充分了解抗氧化劑的性能：由于不同的抗氧化劑對食品的抗氧化效果不同，應(yīng)根據(jù)食品來選擇最適宜的品種。5選擇合適的添加量雖然抗氧化劑濃度較大時(shí)，抗氧化效果較好，但他們之間并不成正比。由于抗氧化劑的溶解度和毒性等問題，油溶性抗氧化劑使用濃度一般不超過0.02%，水溶性的不超過0.1%。四常用的抗氧化劑1油溶性抗氧化劑主要有BHA（丁基羥基茴香醚）、BHT（二丁基羥基甲苯）、PG（沒食子酸丙酯）最大使用量分別為0.2g/kg，0.2g/kg，0.1g/kg。2水溶性抗氧