如何选择适合的食品防腐剂？

防腐剂是指能抑制微生物引起的腐败变质、延长食品保藏期的一类食品添加剂。防腐作用的机理主要有以下几种：①通过使蛋白质变性而抑制微生物活动或杀灭微生物；②干扰微生物细胞膜的功能；③干扰微生物的遗传机理；④干扰微生物细胞内部酶的活力；⑤诱导活体食品产生抗侵染性；⑥破坏微生物对活体食品的侵染力。

（一）影响防腐剂防腐效果的因素

防腐剂的防腐效果受到许多因素的影响，如pH值、微生物状况、防腐剂的溶解性和分散性、混合使用、与其他处理联用等。

1.pH值

常用的防腐剂大多是酸型防腐剂，其防腐效果受pH值的影响。pH值越低，防腐效果越好。例如山梨酸对黑根霉起完全抑制作用的最小浓度在pH值为6.0时需0.2%，而在pH值为3.0时仅为0.007%，前者浓度是后者的30倍左右。这与未解离的分子较容易渗透微生物细胞膜有关。酸型防腐剂会引起蛋白质变性和抑制细胞内酶的活性。高pH值防腐剂也有利于抑制霉菌侵染，例如碱处理技术能抑制青霉菌生长。

2.微生物状况

食品最初污染菌数、微生物的种类、是否有芽孢、是否形成细菌生物膜等情况对防腐剂的防腐效果有很大的影响。食品最初污染菌的数目越多，防腐剂的防腐效果就越差。因此，必须严格控制从原料到成品销售的整个流通过程的卫生状况。要根据食品中的微生物种类选择合适的防腐剂。不同的抑制对象，对防腐剂的要求差异极大。

（1）抑制活菌

食品的细菌和酵母侵染主要以活菌污染为主，防腐剂需要抑制活菌繁殖或杀死活菌，此时需要的剂量很大。防腐剂抑制霉菌菌丝生长，所需要的剂量也很大。

（2）抑制芽孢和孢子

芽孢的抵抗力较营养细胞更强，这将削弱防腐剂的防腐效果。细菌的芽孢萌发后才有危害，故此时只需抑制细菌芽孢萌发，所用剂量比抑制菌体低很多。对霉菌来说，抑制孢子萌发所需防腐剂的剂量，一般远低于抑制菌丝生长的剂量。食品的霉菌初次侵染一般与霉菌的孢子污染有关，防腐剂抑制孢子萌发可以较好地防止食品发霉，此时所用剂量很低。抑制霉菌产孢所用的剂量也比较低。

3.防腐剂的溶解性和分散性

溶解性和分散性差的防腐剂很难均匀分布于食品中，这将导致食品中某些部位的防腐剂含量过少而起不到防腐作用，某些部位又因防腐剂含量过多而起反作用。

4.混合使用

防腐剂单独使用应该按照GB2760《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》使用范围和剂量。如果复配，有同样或类似抑菌机理的防腐剂将累加剂量，合计总量不超过单独防腐剂的国家限量。例如苯甲酸及其钠盐与山梨酸及其钾盐的复配，其剂量将进行累加，累加后剂量不允许超过国标中苯甲酸的限量，也不允许超过山梨酸的限量。防腐剂复配时应该选择某方面有突出效果、优势互补的不同防腐剂。实际上，不同防腐剂之间的联用并不常见，而同类如山梨酸与其钾盐的联用，或防腐剂与增效剂的联用，例如防腐剂与食盐、糖联用，鱼精蛋白与乙醇联用等，则较为普遍。

5.与其他处理联用

例如与加热处理联用可以增强防腐剂的防腐效果，使杀菌时间明显缩短。再如，在56℃时使酵母的营养细胞数减少一个对数循环需要180min，而加入0.5%的对羟基苯甲酸丁酯后仅需4min。防腐剂配合其他物理保藏手段如冷冻、包装等一起使用，也可收到良好的效果。

（二）常用化学防腐剂

目前，世界上用于食品保藏的化学防腐剂有30～40种。按其性质可分为有机防腐剂和无机防腐剂，其中以化学合成的有机防腐剂使用最广泛。

GB2760中食品防腐剂主要有：苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐、丙酸及其钠盐或钙盐、对羟基苯甲酸酯及其钠盐（对羟基苯甲酸甲酯钠，对羟基苯甲酸乙酯及其钠盐）、脱氢乙酸及其钠盐、乙氧基喹、仲丁胺、桂醛、双乙酸钠、二氧化碳、乳酸链球菌素、乙萘酚、联苯醚、2-苯基苯酚钠盐、4-苯基苯酚、2，4-二氯苯氧乙酸、稳定态二氧化氯、纳他霉素、单辛酸甘油酯、硫黄及亚硫酸类（二氧化硫、焦亚硫酸钾、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、低亚硫酸钠）、二甲基二碳酸盐（又名维果灵）、硝酸钠、硝酸钾、亚硝酸钠、亚硝酸钾、乙酸钠、乙二胺四乙酸二钠。

1.合成有机防腐剂

（1）苯甲酸及其钠盐

苯甲酸难溶于水，易溶于乙醇，其钠盐易溶于水。其抑菌机理是使微生物细胞的呼吸系统发生障碍，使三羧酸循环（TCA循环）中乙酰辅酶A→乙酰乙酸及草酰乙酸→柠檬酸之间的循环过程难于进行，并阻碍细胞膜的正常生理作用。在酸性条件下防腐效果良好，以未解离的分子起抑菌作用，但对产酸菌的抑制作用较弱。一般pH值＜5时抑菌效果较好，pH值在2.5～4.0时抑菌效果最好，当pH值由7降至3.5时，其防腐效力可提高5～10倍。苯甲酸钠对镰刀菌菌丝和欧式杆菌的抑制作用较弱，仅对真菌孢子萌发的抑制作用较强。

苯甲酸的抗菌性

（2）山梨酸及其钾盐(https://www.xing528.com)

山梨酸难溶于水，易溶于乙醇，其钾盐易溶于水。其抑菌机制是损害微生物细胞中的脱氢酶系统，并使分子中的共轭双键氧化，产生分解和重排。山梨酸能有效抑制霉菌、酵母和好气性腐败菌，但对厌气性细菌与乳酸菌几乎无效。防腐效果随pH值的升高而降低，但其适宜的pH值范围比苯甲酸广，以pH值在6以下为宜，其也属酸性防腐剂。山梨酸是一种不饱和脂肪酸，能在人体内参与正常的代谢活动，最后被氧化成CO2和H2O。对镰刀菌菌丝和欧式杆菌抑制效果不好。

（3）对羟基苯甲酸酯类

对羟基苯甲酸酯类商品名为尼泊金酯类，难溶于水，易溶于乙醇，对霉菌、酵母和细菌有广泛的抗菌作用，但对革兰氏阴性杆菌及乳酸菌的作用较差。由其未电离的分子发挥抗菌作用，常在pH值4.0～8.0的范围内效果较好。其抗菌性强弱与烷链的长短有关，烷链越长，抗菌作用越强。其抗菌作用比苯甲酸和山梨酸强。300mg／kg剂量的该防腐剂对镰刀菌菌丝抑制率达到92%，完全抑制了其产孢和分生孢子萌发。500mg／kg剂量的该防腐剂对欧氏杆菌抑制率为96%，但国标允许其使用的剂量很低。

（4）脱氢醋酸及其钠盐

脱氢醋酸易溶于乙醇，难溶于水，其钠盐易溶于水。其对霉菌和酵母菌的作用较强，对细菌的作用较差。其对热的反应较稳定，适应的pH值范围较宽，但以酸性介质中的抑菌效果最好。其抑菌作用是由三羰基甲烷结构与金属离子发生螯合作用，通过损害微生物的酶系而起到防腐效果。80mg／kg的脱氢乙酸钠对镰刀菌菌丝生长的抑制率达到92%，可完全抑制镰刀菌产孢，其抑制效果极为显著，但对分生孢子萌发的抑制效果较弱，对欧氏杆菌的抑制效果较差。其为乳制品的主要防腐剂，常用于干酪、奶油和人造奶油的防腐。

（5）双乙酸钠

双乙酸钠易溶于水，呈酸性，带有乙酸味道。其抗菌作用来源于乙酸。乙酸可降低体系pH值，穿透强，使细胞内蛋白质变性，杀菌防腐力强。0.4%双乙酸钠对镰刀菌菌丝生长、产孢量的抑制率达90%以上，0.2%双乙酸钠可完全抑制其孢子萌发。0.1%双乙酸钠可完全抑制欧氏杆菌的生长。双乙酸钠对革兰氏阴性菌有较强的抑制效果。

（6）丙酸盐

丙酸盐易溶于水，属酸性防腐剂，在pH值较低的介质中抑菌作用强，对霉菌、需氧芽孢杆菌或革兰氏阴性杆菌有较强的抑制作用，对引起食品发黏的菌类如枯草杆菌的抑制效果好，对防止黄曲霉毒素的产生有特效，但是对酵母几乎无效。其已广泛用于面包、糕点、酱油、醋、豆制品等的防霉。

2.无机防腐剂

（1）亚硫酸及其盐类

亚硫酸是强还原剂，除具有杀菌防腐作用外，还具有漂白和抗氧化作用。亚硫酸的杀菌作用机理是消耗食品中的O2，使好气性微生物因缺氧而致死，亚硫酸还能抑制某些微生物生理活动中酶的活性。亚硫酸对细菌的杀灭作用强，对酵母菌的作用弱。亚硫酸属于酸性防腐剂，以其未解离的分子起杀菌作用。亚硫酸的杀菌作用随pH值增大而减弱。当介质的pH值＜3.5时，亚硫酸保持分子状态而不发生电离，杀菌防腐效果最佳；当pH值为7，亚硫酸浓度为0.5%时不能抑制微生物的繁殖。亚硫酸及其盐类的水溶液在放置过程中易分解逸散SO2而降低其使用效果，所以应该现用现配。亚硫酸及其盐类主要用于植物性食品的防腐。

（2）硝酸盐和亚硝酸盐

硝酸盐和亚硝酸盐是肉制品中常用的添加剂，可抑制引起肉类变质的微生物生长，尤其对梭状肉毒芽孢杆菌等耐热性芽孢杆菌的发芽有很强的抑制作用。另外，硝酸盐和亚硝酸盐可使肉制品呈现鲜艳的红色。

（3）稳定态二氧化氯

稳定态二氧化氯使用时加酸活化，再释放出二氧化氯气体，具有强烈刺激性和腐蚀性。对光、对热的反应极不稳定，易溶于水。二氧化氯具有杀菌、漂白等作用，在pH值6.0～10.0的范围内消毒效果最好，主要用于果蔬产品、水产品及其制品的防腐。300mg／L次氯酸钠（NaClO）有效抑制了镰刀菌菌丝的生长，500mg／L NaClO完全抑制了镰刀菌产孢。100mg／L NaClO完全抑制了镰刀菌分生孢子萌发，500mg／L NaClO对欧氏杆菌的抑制率为98%。

（4）二氧化碳

高浓度的CO2能阻止微生物的生长，还能抑制呼吸强度的增强和酶的活动。多数致病菌在果蔬成熟后期才能腐烂，适量CO2可以推迟果蔬成熟，抑制果蔬中的抗病物质的快速下降，从而间接达到防止果蔬腐烂的目的。少数果蔬，例如草莓等，能耐15%CO2，高浓度CO2可以直接抑制灰霉病菌等的繁殖，减少腐烂。害虫是粮食贮藏中的最大危害，15%CO2具有明显的防治害虫的效果。CO2能通过减少氧气抑制好氧性微生物尤其是革兰氏阴性菌的生长，并防止脂质氧化酸败。在同温同压下，CO2可以30倍于O2的速度渗入细胞，对细胞膜和生物酶的结构及功能产生影响，使微生物细胞正常代谢受阻。引起鲜肉腐败的常见菌——假单胞菌、变形杆菌、无色杆菌等在20%～30%浓度的CO2中受到明显抑制。目前推荐使用的CO2浓度：肉类，20%～30%；鱼类，40%～60%。但过高浓度的CO2将导致肌肉色泽变暗，因此使用CO2必须同时设定合理的O2浓度。

3.天然化学防腐剂

（1）纳他霉素

纳他霉素来源于纳塔尔链霉菌发酵产物，不溶于水，溶解于乙酸、稀盐酸、稀碱液，对氧气、紫外线极为敏感，不耐高温。其对霉菌、酵母抑制效果极好，但是对细菌、病毒抑制效果差。在pH值5～7时，其抑菌效果好。其产品一般与乳糖混合。

（2）乳酸链球菌素

乳酸链球菌素来源于乳酸链球菌发酵产物。是一种多肽，溶解于水。酸性下稳定，中性条件下加热会损失活性。其抑制革兰氏阳性菌效果很好，但是不能杀灭芽孢。人体食用后其被分解为氨基酸，安全性高。

另外，多酚类、黄酮类、壳聚糖、芳香油等物质具有较好的抑菌作用。