防腐剂是怎样防腐的？

防腐剂的防腐原理大致有如下3种：

1、干扰微生物的酶系，破坏其正常的新陈代谢，抑制酶的活性。

2、使微生物的蛋白质疑固和变性，干扰其生存和繁殖；

3、改变细胞浆膜的渗透性，使其体内的酶类和代谢产物逸出导致其失活。

目前食品防腐剂的种类很多，主要分为合成和天然防腐剂；常用的合成防腐剂以山梨酸及其盐、苯甲酸及其盐和尼泊金酯类等为代表，它门的特性特点我简单的介绍一下：

1、山梨酸类有山梨酸、山梨酸钾和山梨酸钙三类品种。山梨酸不溶于水外，使用时须先将其溶于乙醇或硫酸氢钾中，使用时不方便且有刺激性，故一般不常用；山梨酸钙FAO/WHO规定其使用范围小，所以也不常使用；山梨酸钾则没有它们的缺点，易溶于水、使用范围广，我们经常可以在一些饮料、果脯、罐头等食品看到它的身影；在这里我重点介绍一下山梨酸钾：它为不饱和六碳酸；一般市场上出售的山梨酸钾呈白色或浅**颗粒，含量在98%--102%；无臭味、或微有臭味，易吸潮、易氧化而变褐色，对光、热稳定，相对密度1.363，熔点在270℃分解，其1%溶液的PH：7—8。山梨酸钾为酸性防腐剂，具有较高的抗菌性能，抑制霉菌的生长繁殖；其主要是通过抑制微生物体内的脱氢酶系统，从而达到抑制微生物的生长和起防腐作用，对细菌、霉菌、酵母菌均有抑制作用；其效果随PH的升高而减弱，PH达到3时抑菌达到顶峰，PH达到6时仍有抑菌能力，但最底浓度（MIC）不能底于0.2%，实验证明PH：3.2比PH2.4的山梨酸钾溶液浸渍，未经杀菌处理的食品的保存期短2—4倍。

山梨酸、山梨酸钾和山梨酸钙它们三种的作用机理相同，毒性比苯甲酸类和尼泊金酯要小，日允许量为25mg/Kg ，苯甲酸5倍，尼泊金酯的2.5倍是一种相对安全的食品防腐剂；在我国可用于酱油、醋、面酱类、果酱类、酱菜类、罐头类和一些酒类等等食品。

2、苯甲酸类有苯甲酸和苯甲酸钠二类；苯甲酸又称为安息香酸，故苯甲酸钠又称安息香酸钠。苯甲酸在常温下难溶于水，在空气（特别是热空气）中微挥发，有吸湿性，大约常温下0.34g/100ml；但溶于热水；也溶于乙醇、氯仿和非挥发性油。而苯甲酸钠在都使用苯甲酸钠；苯甲酸和苯甲酸钠的性状和防腐性能都差不多。我简单介绍一下苯甲酸钠：苯甲酸钠大多为白色颗粒，无臭或微带安息香气味，味微甜，有收敛性；易溶于水（常温）53.0g/100ml左右，PH在8左右；苯甲酸钠也是酸性防腐剂，在碱性介质中无杀菌、抑菌作用；其防腐最佳PH是2.5-4.0，在PH5.0时5%的溶液杀菌效果也不是很好。苯甲酸钠亲油性较大，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；进入细胞体内电离酸化细胞内的碱储，并抑制细胞的呼吸酶系的活性，阻止乙酰辅酶A缩合反应，从而起到食品防腐的目的。

苯甲酸类在我国可以使用在面酱类、果酱类、酱菜类、罐头类和一些酒类等食品中，现在国家明确规定苯甲酸类不能使用在果冻类食品中；苯甲酸类毒性较大，国家限制了苯甲酸及其盐的使用范围，许多国家已用山梨酸钾取代。

3、尼泊金酯类（即对羟基苯甲酸酯类）有对羟基苯甲酸甲脂、对羟基苯甲酸乙脂、对羟基苯甲酸丙脂、对羟基苯甲酸丁脂等;其中对羟基苯甲酸丁脂防腐作用最好，我国主要使用对羟基苯甲酸乙脂和丙脂，在日本使用最多的是对羟基苯甲酸丁脂。尼泊金酯类最大的特点是系列产品多，抑菌谱广；防腐机理是破坏微生物的细胞膜，使细胞内的蛋白质变性，并能抑制细胞的呼吸酶系和电子传递酶系的活性。尼泊金酯的抗菌活性成分主要是分子态起作用，由于起分子内的羟基已被脂化，不在电离，而对位的酚基的电离常数很小，在溶液PH为8时，仍有60%以上呈分子状态存在，因此尼泊金酯类的抑菌作用在PH4—8较宽的范围内均有良好的效果 `

由于尼泊金酯类都难溶于水，所以通常是它们先溶于氢氧化钠、乙酸、乙醇中，然后使用。为更好发挥防腐作用，最好是将两种或两种以上的该脂类混合使用。对羟基苯甲酸乙脂一般用于酱油和醋中，而对羟基苯甲酸丙脂一般使用在一些水果饮料和果蔬保鲜。使用时可以添加、浸渍、涂布、喷雾使用，将其涂于表面或使其吸附在内部。有无芽孢子和孢子等情况对防腐剂的防腐效果都有很大的影响。在使用等量的防腐剂条件下，食品污染越严重，原始菌数越多，防腐效果越差。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。由于食品添加剂的作用和用量世界各国都有限制，它通常只是抑制微生物，延长微生物增殖过程中的诱导期。如果食品已严重微生物污染，再使用防腐剂也无济于事的。比如山梨酸在食品被微生物严重污染时，山梨酸便成为微生物的营养物质，不仅不能抑制微生物繁殖，反而会加速食品腐败。因此，在使用食品防腐剂时应注意、保持良好的卫生条件，降低食品中的原始菌数，也可配杀菌或包装等其他手段，尽可能减少食品被微生物污染可能与程度，这一点也是非常重要的

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微生物广泛分布于自然界。食品中不可避免的会受到不同类型和数量的微生物污染，当环境条件适宜

时，它们就会迅速生长繁殖，造成食品的腐败与变质，不仅降低了食品的营养和卫生质量，而且还可能危

害人体的健康。因此，控制食品的腐败和食品的保藏，无论在理论上或是在实践中都有重大的现实意义。

11.1 食品的腐败变质

食品的腐败变质(food spoilage)是指食品受到各种内外因素的影响，造成其原有化学性质或物理性

质和感观性状发生变化，降低或失去其营养价值和商品价值的过程。如鱼肉的腐臭、油脂的酸败、水果、

蔬菜的腐烂和粮食的霉变等，它是由微生物所致蛋白质的变质，称为腐败。

食品的腐败变质原因较多。有物理因素、化学因素和生物性因素。如动、植物食品组织内酶的作用，

昆虫、寄生虫以及微生物的污染等。其中由微生物污染所引起的食品腐败变质是最为重要和普遍的，故本

章只讨论有关由微生物引起的食品腐败变质问题。

11.1.1 微生物引起食品变质的基本条件

食品加工前的原料，总是带有一定数量的微生物；在加工过程中及加工后的成品，也不可避免地要接

触环境中的微生物，因而食品中总是存在一定种类和数量的微生物。然而微生物污染食品后，能否导致食

品的腐败变质，以及变质的程度和性质如何，受多方面因素的影响。一般来说，食品发生腐败变质，与食

品本身的性质、污染微生物的种类和数量以及食品所处的环境等因素有密切的关系。它们三者之间是相互

作用、相互影响的。

11.1.1.1 食品的基质特性

(1)食品的营养成分。食品含有蛋白质、糖类、脂肪、无机盐、维生素和水分等丰富的营养成分，是

微生物的良好培养基。因而微生物污染食品后很容易迅速生长繁殖造成食品的变质。但由于不同的食品，

上述各种成分的比例差异很大，而各种微生物分解各类营养物质的能力不同,这就导致了引起不同食品腐

败的微生物类群也不同。如肉、鱼等富含蛋白质的食品，容易受到对蛋白质分解能力强的变形杆菌、青霉

等微生物的污染而发生腐败；米饭等含糖类较高的食品，易受到曲霉属、根霉属、乳酸菌、啤酒酵母等对

碳水化合物分解能力强的微生物的污染而变质；脂肪含量较高的食品，易受到黄曲霉和假单胞杆菌等分解

脂肪能力很强的微生物的污染而发生酸败变质。

(2)食品的氢离子浓度。各种食品都具有一定的氢离子浓度。根据食品pH范围的特点，可将食品划分

为两大类：酸性食品和非酸性食品。一般规定pH在4.5以上者，属于非酸性食品；pH在4.5以下者为酸性食

品。例如动物食品的pH一般在5～7之间，蔬菜pH在5～6之间，它们一般为非酸性食品；水果的pH在2～5之

间，一般为酸性食品。

各类微生物都有其最适宜的pH范围。食品中氢离子浓度可影响菌体细胞膜上电荷的性质。当微生物细

胞膜上的电荷性质受到食品氢离子浓度的影响而改变后，微生物对某些物质的吸收机制会发生改变，从而

影响细胞正常物质代谢活动和酶的作用，因此食品pH高低是制约微生物生长、影响食品腐败变质的重要因

素之一。

大多数细菌最适生长的pH是7.0左右，酵母菌和霉菌生长的pH范围较宽，因而非酸性食品适合于大多

数细菌及酵母菌、霉菌的生长；细菌生长下限一般在4.5左右，pH3.3～4.0以下时只有个别耐酸细菌，如

乳杆菌属尚能生长，故酸性食品的腐败变质主要是酵母和霉菌的生长。

另外，食品的pH也会因微生物的生长繁殖而发生改变。当微生物生长在含糖与蛋白质的食品基质中，

微生物首先分解糖产酸使食品的pH下降；当糖不足时，蛋白质被分解，pH又回升。

由于微生物的活动，使食品基质的pH发生很大变化。当酸或碱积累到一定量时，反过来又会抑制微生

物的继续活动。

(3)食品的水分。水分是微生物生命活动的必要条件。微生物细胞组成不可缺少水，细胞内所进行的

各种生物化学反应，均以水分为溶媒。在缺水的环境中，微生物的新陈代谢发生障碍,甚至死亡。但各类

微生物生长繁殖所要求的水分含量不同。因此，食品中的水分含量决定了生长的微生物种类。一般来说，

含水分较多的食品，细菌容易繁殖；含水分少的食品，霉菌和酵母菌则容易繁殖。

食品中水分以游离水和结合水两种形式存在。微生物在食品上生长繁殖，能利用的水是游离水，因而

微生物在食品中的生长繁殖所需水不是取决于总含水量(％)，而是取决于水分活度(Aw，也称水活性)。因

为一部分水是与蛋白质、碳水化合物及一些可溶性物质，如氨基酸、糖、盐等结合，这种结合水对微生物

是无用的。因而通常使用水分活度来表示食品中可被微生物利用的水。

水分活度(Aw)是指食品在密闭容器内的水蒸气压(P)与纯水蒸气压(Po)之比，即Aw=P/Po。纯水的Aw=1

；无水食品的Aw=0。由此可见，食品的Aw值在0～1之间。表ll-l给出了不同类群微生物生长的最低Aw值范

围。从表中可以看出，食品的Aw值在0.60以下，则认为微生物不能生长。一般认为食品Aw值在，0.64以下

，是食品安全贮藏的防霉含水量。

新鲜的食品原料，例如鱼、肉、水果、蔬菜等含有较多的水分，Aw值一般在0.98～0.99,适合多数微

生物的生长，如果不及时加以处理，很容易发生腐败变质。为了防止食品变质，最常用的办法，就是降低

食品的含水量，使Aw值降低至0.70以下，这样可以较长期地进行保存。许多研究报道，Aw值在0.80～0.85

之间的食品，一般只能保存几天；Aw值在0.72左右的食品，可以保存2～3个月；如果Aw在0.65以下，则可

保存l～3年。

在实际中，为了方便也常用含水量百分率来表示食品的含水量，并以此作为控制微生物生长的一项衡

量指标。例如为了达到保藏目的，奶粉含水量应在8％以下，大米含水量应在13％左右，豆类在15％以下

，脱水蔬菜在14％～20％之间。这些物质含水量百分率虽然不同，但其Aw值约在0.70以下。

(4)食品的渗透压。渗透压与微生物的生命活动有一定的关系。如将微生物置于低渗溶液中，菌体吸

收水分发生膨胀，甚至破裂；若置于高渗溶液中，菌体则发生脱水，甚至死亡。一般来讲，微生物在低渗

透压的食品中有一定的抵抗力，较易生长，而在高渗食品中，微生物常因脱水而死亡。当然不同微生物种

类对渗透压的耐受能力大不相同。

绝大多数细菌不能在较高渗透压的食品中生长，只有少数种能在高渗环境中生长。如盐杆菌属

(Halobacterium)中的一些种，在20％～30％的食盐浓度的食品中能够生活；肠膜明串珠菌能耐高浓度糖

。而酵母菌和霉菌一般能耐受较高的渗透压。如异常汉逊氏酵母(Hansenula anomala)、鲁氏酵母

(Saccharomyces rouscii)、膜毕赤氏酵母(Pichia membranafaciens)等能耐受高糖，常引起糖浆、果酱

、果汁等高糖食品的变质。霉菌中比较突出的代表是灰绿曲霉(Aspergillus glaucus)、青霉属、芽枝霉

属等。

食盐和糖是形成不同渗透压的主要物质。在食品中加入不同量的糖或盐，可以形成不同的渗透压。所

加的糖或盐越多，则浓度越高，渗透压越大，食品的Aw值就越小。通常为了防止食品腐败变质，常用盐腌

和糖渍方法来较长时间地保存食品。

(5)食品的存在状态。完好无损的食品，一般不易发生腐败。如无破碎和伤口的马铃薯、苹果等，可

以放置较长时间。如果食品组织溃破或细胞膜碎裂，则易受到微生物的污染而发生腐败变质。

11.1.1.2 微生物

在食品发生腐败变质的过程中，起重要作用的是微生物。如果某一食品经过彻底灭菌或过滤除菌，则

食品长期贮藏也不会发生腐败。反之，如果某一食品污染了微生物，一旦条件适宜，就会引起该食品腐败

变质。所以说，微生物的污染是导致食品发生腐败变质的根源。

能引起食品发生腐败变质的微生物种类很多，主要有细菌、酵母和霉菌。一般情况下细菌常比酵母菌

占优势。在这些微生物中，有病原菌和非病原菌，有芽孢和非芽孢菌，有嗜热性、嗜温性和嗜冷性菌，有

好气或厌气菌，有分解蛋白质、糖类、脂肪能力强的菌。现将容易引起不同食品腐败变质的微生物概括为

1、常用果蔬保鲜技术 1．1 通风库贮藏保鲜。

通风库是利用空气对流的原理，引入外界的冷空气来降温。因此，通风贮藏库在相当一段时期内具有较大的实用价值。优点：可以利用自然资源，降低在保鲜方面的成本，同时也可以满足市场需求。缺点：由于通风库是依靠自然温度冷却贮藏，受气温限制较大，尤其是在贮藏初期和后期，库温较高，影响贮藏效果。由于果蔬产量逐年大幅度增加，因而通风库贮藏保鲜在现阶段仍具有一定的使用价值。

1．2 冷库贮藏保鲜。

冷库贮藏指机械制冷贮藏，根据所贮藏果蔬的种类和品种的不同，进行温度的调节和控制， 以达到长期贮藏的目的。优点：机械冷藏可以满足不同果蔬对不同温度的需要，可以全年进行贮藏；缺点：由于机械冷藏需要电力支持，所以保鲜方面的成本也相对有点高，而且冷藏设备所产生的有害气体会污染环境，对有害气体的处理方面也要进行投资，成本比较高，所以果蔬的保鲜不能完全依靠冷藏库。

1．3 气调库和塑料薄膜小包装气调贮藏保鲜。

气调保鲜库其实质是在冷藏库的基础上增加了气体成分调节设备。气调保鲜库比冷藏库更先进，它被认为是当今最先进的果蔬保鲜贮藏设备及技术，气调保鲜在国外已广泛应用，气调保鲜库的应用可以最大限度地保持果蔬产品的新鲜度和商品性，延长贮藏期和销售的货架期。气调库库体主要由气密层和保温层构成。气调库采用专门的气调门，该门应具有良好的保温性和气密性。气调库建好后，要进行气密性测试。气密性应达到196 Pa压力下，降压时间不低于1O～20 mail。 1．4 减压保鲜法。 减压贮藏又称低压贮藏、负气压贮藏或真空贮藏等，是在冷藏和气调贮藏的基础上进一步发展起来的一种特殊的气调贮藏方法。它是将水果蔬菜置于密闭容器或密闭库内，用真空泵将容器或库内的部分空气抽出，使内部气压降到一定程度，同时经压力调节器输送新鲜湿润的空气(相对湿度80％～100％)，整个系统不断地进行气体交换，以维持贮藏容器内压力的动态恒定和保持一定的湿度环境。在低压条件下，可以抑制果蔬的呼吸作用，降低空气中氧气的含量、阻止果蔬贮藏期间乙烯、乙醇等有害气体的积累，从而延长保鲜期。目前英、美、德、法等一些国家己研制出了具有标准规格的低压集装箱，已广泛应用于果蔬长途运输中。 1．5 新型薄膜保鲜。 通过在果蔬表面或内部异质界面上人工涂一层薄膜，一方面阻塞果蔬表面的气孔和皮孔以及抑制对气体的交换，减少水分的蒸发，改善果蔬外观品质；另一方面充当防腐抑菌剂的载体，避免微生物的污染，从而达到延长其保鲜期的目的。此外，涂膜对减轻表皮的机械损伤也有一定的保护作用。据文献报道，美国学者将乙酸聚乙烯溶解在低分子量的酒精溶液中，以作为果蔬的可食性涂膜剂，用于苹果、柑橘、桃、芒果等保鲜，发现能够有效地阻止氧气和其他一些气体。日本研制开发出的一种一次性消费的吸湿保鲜塑料包装膜。其由两片具有较强透水性的半透明尼龙膜组成，在膜之间装有天然糊料和渗透压较高的砂糖糖浆，能缓慢地吸收从蔬菜、果实、果肉表面渗出的水分，起到保鲜作用。英国报道了应用虫胶和酒精来对苹果、番茄和其他水果进行涂膜保鲜。我国利用单宁和其他化合物配制成了一种水果保鲜膜。 2、一些较前沿的具有研究价值的果蔬保鲜方法 2．1微生物拮抗保鲜菌保鲜。 研究发现，多种酵母菌、丝状真菌与细菌是苹果、梨与柑橘等果实上的多种真菌病原微生物的竞争性抑制剂。通过提高采收时拮抗性微生物的浓度，可以很好地控制贮藏期间苹果的青霉病、灰霉病以及柑橘的青霉病。天然微生物拮抗剂可以控制导致严重果实采后病害的伤害病原菌。目前， 已经筛选出2种对果实采后伤害病原菌微生物具有广谱活性的、不产生抗生素的酵母菌。基于拮抗剂对普通杀菌剂敏感性的研究结果， 未来微生物拮抗剂研究的目标应是采用综合途径即拮抗剂与低剂量选择性杀菌剂配合贮藏条件的调控，这将比单一应用拮抗剂更能有效控制采后腐烂。 2．2 基因工程技术保鲜。 这项技术主要通过减少果蔬生理成熟期内源乙烯的生成以及延缓果蔬在后期成熟过程中的软化来达到保鲜的目的。目前， 日本科学家已找到产生乙烯的基因，如果关闭这种基因，就可减慢乙烯释放的速度，从而延缓果实的成熟，达到果蔬在室温下延长货架期的目的。因此利用DNA的重组技术来改变遗传信息，或用反义DNA技术来抑制成熟基因，可以推迟果蔬成熟衰老，延长保鲜期。 2．3 电子技术保鲜法。

利用高压负静电场所产生的负氧离子和臭氧来达到保鲜目的。负氧离子可以使果蔬进行代谢的酶钝化，从而降低果蔬的呼吸强度，减弱果实催熟剂乙烯的生成。而臭氧是一种强氧化剂，又是一种良好的消毒剂和杀菌剂，既可杀灭消除果蔬上的微生物以及其分泌毒素，又能抑制并延缓果蔬有机物的水解，从而延长果蔬贮藏期。

2．4 陶瓷保鲜袋保鲜法。

由曰本一家公司研制的一种具有远红外线效果的果蔬保鲜袋。在其袋的内侧涂上一层极薄的陶瓷物质，陶瓷释放出来的红外线与果蔬中所含的水分发生强烈的“共振”运动而使果蔬得到保鲜。 2．5 短波紫外线照射保鲜。

紫外线(uv) 照射既可起到杀菌作用，又可起到诱发农产品的抗病作用。紫外光“毒物兴奋效应” 是一个较新的概念，它表明在果蔬中能诱导对采后贮藏的腐烂抵抗能力，并通过推迟完熟过程而延长货架寿命。“毒物兴奋效应”指的是由低剂量试剂(如化学抑制剂或物理胁迫因子)刺激得到的植物有益反应。短时暴露在UV光下， 可减少采后由病原菌引起的腐烂。尽管这种技术还没有开发用于商业生产，但UV的杀菌和拮抗诱导的双重效应作为对某些产品的采后处理方法而找到了它的用途。