食品防腐劑在食品中應(yīng)用研究

于君娜，羅崇輝

（錦州市檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證中心，遼寧錦州 121000）

在生產(chǎn)和加工食品時(shí)，需要添加一定量的防腐劑對(duì)食品進(jìn)行防腐處理，防腐劑的選擇需要結(jié)合食品工藝條件、食品屬性、防腐劑相互作用及防腐劑性狀等綜合決定，進(jìn)而在降低防腐劑用量的基礎(chǔ)上提升食品防腐性能。食品防腐保鮮的綜合技術(shù)要求較高，需要圍繞防腐保鮮具體要求設(shè)計(jì)專門的防腐處理方法，防腐劑的應(yīng)用效果與其防腐性能和食品性質(zhì)有關(guān)，此外還會(huì)受到貯藏條件影響，如貯藏條件發(fā)生較大變化，食品發(fā)生變質(zhì)的概率增加，如氣體、溫度、水分活度及pH值等。

1 食品防腐劑抑菌機(jī)理

從抑菌機(jī)理來(lái)看，食品防腐劑可以使細(xì)胞亞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化進(jìn)而抑制細(xì)胞繁殖。細(xì)胞亞結(jié)構(gòu)主要指細(xì)胞壁和細(xì)胞膜等基礎(chǔ)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，代謝酶和蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)等參與細(xì)胞生長(zhǎng)的物質(zhì)。細(xì)胞亞結(jié)構(gòu)是細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)展必不可少的結(jié)構(gòu)，所以在食品防腐方面可以從抑制細(xì)胞亞結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)的方面入手[1]，只要影響到一種亞結(jié)構(gòu)則能夠?qū)崿F(xiàn)抑菌防腐的目的。在抑制微生物生長(zhǎng)方面親脂活性弱酸和酯類防腐劑的效果較為優(yōu)良，其能夠抑制還原物質(zhì)在細(xì)胞中的運(yùn)輸，而且該抑制作用可以降低細(xì)胞代謝能量消耗，脂溶性酸對(duì)質(zhì)子過(guò)膜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了破壞作用，使質(zhì)子無(wú)法通過(guò)膜。防腐劑弱酸有良好的親水性和親脂性，親脂性賦予了防腐劑透過(guò)細(xì)胞膜的能力，使其更易進(jìn)入菌體，而其水溶性特點(diǎn)使膜兩側(cè)pH值發(fā)生變化，不帶電荷物質(zhì)使膜功能被破壞。

2 食品防腐劑抗菌特征及抑制微生物

2.1 pH值敏感性

在食品防腐過(guò)程中，防腐劑的防腐效果受到pH影響較大，酸性防腐劑尤為突出。醋酸的作用機(jī)理是通過(guò)添加H+降低pH值抑制微生物群落增長(zhǎng)，而苯甲酸和山梨酸的作用機(jī)理是通過(guò)分子狀態(tài)在菌體內(nèi)部的抑制效果控制菌體增生。由此可見，分子態(tài)含量決定了抑菌的效果，由于以上這類防腐劑屬于弱酸型防腐劑，所以pH能夠影響其電離平衡、溶解度。此外，尼泊金酯類與這些防腐劑存在差異，其羥基被酯化，所以防腐效果不會(huì)受到pH的影響[2]。

2.2 溶解特性

油和水中的防腐劑溶解度對(duì)食品脂肪含量高的食品防腐效果有一定的影響。由于微生物僅可以在水相中生存，因此防腐劑進(jìn)入油中會(huì)出現(xiàn)損失，所以在此類環(huán)境下，水溶性大與油溶性小防腐劑的防腐效果更佳。

2.3 微生物類群的抗菌譜

不同的食品防腐劑在抗菌特性方面存在差異，目前不存在某種食品防腐劑可以抑制所有微生物，但是對(duì)于所有微生物種群而言，都存在相對(duì)可以起到抑制其生長(zhǎng)的某種防腐劑。例如，脂肪酸單甘油單酯既能夠抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，同時(shí)也能抑制芽孢生長(zhǎng)。月桂酸甘油單酯和單辛酸甘油酯在抑制G+菌和真菌時(shí)效果良好，月桂酸中的蔗糖酯可以起到良好的抑制G-菌效果。在抑制酵母和霉菌方面，有機(jī)酸和有機(jī)酸酯類效果優(yōu)良，尼泊金酯類的特點(diǎn)是抗菌性更強(qiáng)，在抑制霉菌生長(zhǎng)的效果更好。長(zhǎng)鏈尼泊金酯可以更好地抑制G+菌生長(zhǎng)，而相對(duì)短鏈尼泊金酯其對(duì)于G-菌的抑制效果略差。脫氫醋酸鈉也能起到G+菌作用，但是在抑制G-菌方面性能最差，其抑制效果幾乎不存在。低pH值條件下丙酸鈣能夠有效抑制霉菌生長(zhǎng)，但是無(wú)法對(duì)細(xì)菌起到抑制作用，其無(wú)法影響酵母生長(zhǎng)發(fā)育[3]。在高氮量食品的防腐處理中乳酸鏈球菌素能夠有效控制G+菌數(shù)量，低pH值環(huán)境下使用苯甲酸可以有效控制真菌、酵母群落的生長(zhǎng)，但是無(wú)法影響G-菌落的生長(zhǎng)。

3 生存環(huán)境在控制微生物生長(zhǎng)方面的作用

3.1 低溫對(duì)微生物的控制作用

如果環(huán)境溫度發(fā)生明顯變化，那么微生物種群數(shù)量和類型也會(huì)發(fā)生變化。莢膜菌與肉毒梭菌在12 ℃以下的環(huán)境下生長(zhǎng)發(fā)育基本停止，肉類梭菌在3.5 ℃以下無(wú)法繼續(xù)生長(zhǎng)。而微生物在0 ℃以下繁殖與增長(zhǎng)受到較大限制。一般而言，在進(jìn)行食品冷凍時(shí)，降低溫度能夠起到良好的防腐效果，例如將在-18 ℃或更低溫度環(huán)境下能夠徹底抑制微生物繁殖。

3.2 pH值對(duì)微生物的控制作用

通常而言，微生物生長(zhǎng)所需的最佳pH值處于5～8。耐酸性霉菌和酵母菌在酸性條件下能夠生長(zhǎng)與發(fā)育，所以在酸性高的食品中，細(xì)菌超標(biāo)是導(dǎo)致食品發(fā)生腐敗變質(zhì)的主要因素。耐酸性最強(qiáng)的群落為醋酸桿菌和乳酸桿菌。相對(duì)而言細(xì)菌耐酸性較差，菌體在酸性環(huán)境下質(zhì)子能夠通過(guò)細(xì)胞膜向外界流動(dòng)，因此細(xì)菌亞結(jié)構(gòu)受到破壞。在pH小于4的環(huán)境下霉菌與酵母可以造成食品變質(zhì)。在pH值較低的環(huán)境下防腐劑的抑菌作用需要在高H+細(xì)菌環(huán)境下發(fā)揮，因?yàn)椴糠炙犭婋x并不完全，未電離酸分子具有較強(qiáng)的親脂性，因此這些酸性分子能夠自由地在細(xì)胞內(nèi)外流動(dòng)，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境發(fā)生變化。如果pH非常低，那么大多數(shù)食物中的有害群落都無(wú)法生長(zhǎng)與發(fā)育，而pH為4.5是防腐效果的臨界值，莢膜芽孢桿菌在小于4.5的pH環(huán)境下無(wú)法生長(zhǎng)，大多微生物在4.2的pH環(huán)境下基本都會(huì)受到抑制[4]。

3.3 水分活度對(duì)微生物的控制作用

在判定食物中微生物繁殖可能性、食品變質(zhì)情況和食品穩(wěn)定性時(shí)引入了水分活性值這一指標(biāo)。不同微生物耐水分活性方面的能力不同，正常情況下細(xì)菌生存所需的水分活性值高于0.9，霉菌的要求高于0.7，酵母的要求高于0.8。所以，有效地調(diào)節(jié)水分活性值可以起到一定的防腐效果。

3.4 氣體成分對(duì)微生物的控制作用

提高CO2氣體分壓可以起到抑制微生物生長(zhǎng)作用，作用機(jī)理是CO2能夠?qū)麅?nèi)pH值降低，同時(shí)能夠抑制酶催化反應(yīng)從而影響細(xì)胞生長(zhǎng)。如果氧在氣體中的分壓得到提升，那么多種微生物都無(wú)法生存，因?yàn)轲B(yǎng)分提升導(dǎo)致過(guò)氧化物游離基大量出現(xiàn)，細(xì)胞在遇到游離基時(shí)無(wú)法承受其帶來(lái)的抑制作用，因此需氧微生物無(wú)法正常生長(zhǎng)在這類環(huán)境中[5]，厭氧微生物由于不具備過(guò)氧化物游離基清除能力而無(wú)法生長(zhǎng)。

4 防腐劑的協(xié)同增效性

在抑菌范圍上不同的防腐劑效果不同。抑菌范圍主要指應(yīng)用防腐劑時(shí)其對(duì)食品中微生物種類的抑制情況，細(xì)菌能否受到防腐劑的有效抑制。如果食品染菌情況較為嚴(yán)重，則說(shuō)明該種防腐劑防腐效果不夠理想，若食品發(fā)生變質(zhì)，則說(shuō)明防腐劑未能發(fā)揮防腐效果，因此在加入防腐劑時(shí)需要考慮到加入的時(shí)間，若細(xì)菌處于對(duì)數(shù)期，那么其起到的防腐效果較差。不同的防腐劑在抑菌范圍方面都有一定的差異，一些微生物在生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)會(huì)形成較強(qiáng)的抗藥性抵抗防腐作用。因此，為了提升防腐劑抑菌效果，需要將多種腐劑混合應(yīng)用，使抑菌的作用范圍擴(kuò)大，提升抑菌效果。一般而言，復(fù)合防腐劑主要采用同類型防腐劑，一些食品防腐處理時(shí)還會(huì)添加防腐增效劑提升防腐劑的防腐效果。山梨酸鉀和過(guò)氧化氫混合可以保障食品中微生物被快速地消滅，同時(shí)起到抑制微生物大量繁殖的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

食品防腐處理能夠延長(zhǎng)食品的保存期，科學(xué)地選擇和應(yīng)用防腐劑可以起到良好的防腐效果，確保食品的安全。本文分析了食品防腐劑的作用機(jī)理和影響因素，希望這些探究?jī)?nèi)容有助于食品防腐技術(shù)發(fā)展。