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1、05高分子材料與工程 楊彬 余旭平 何胤 蘇陽 且讓我們?yōu)槟惴纸狻?豐富多彩的食品，已經成為我們的生活中不可或 缺的一部分。但是，你知道它們含有什么防腐劑嗎？ 你知道這些防腐劑是怎樣起作用的嗎？你知道這些防 腐劑會對身體產生什么影響嗎？ 1.食品防腐劑的種類 2.食品防腐劑的作用機理 3.食品防腐劑的檢測方法 4.食品防腐劑的危害 食品防腐劑是用于防止食品因微生物引起的變質，提高食品保存性能，延長 食品保質期而使用的食品添加劑。由于防腐劑能延長食品保質期，我國 食品衛(wèi) 生法 規(guī)定，允許食品加入適量的防腐劑。 食品 防腐劑 常用食品防腐劑種類繁多，可以分 為化學防腐劑和天然防腐劑兩大類。化 學防

2、腐劑又分為無機防腐劑和有機防腐 劑。有機化學防腐劑主要有苯甲酸（苯 甲酸鈉）、山梨酸（山梨酸鉀）、對羥 基苯甲酸脂類、脫氫醋酸、雙乙酸鈉、 檸檬酸和乳酸等；無機化學防腐劑主要 包括亞硫酸（亞硫酸鈉）、二氧化硫、 硝酸鹽及亞硝酸鹽類、游離氯及次氯酸 鹽、磷酸鹽等。 化學合成防腐劑 新型生物防腐劑 天然綠色防腐劑 1.食品防腐劑的種類 苯甲酸 及其鈉鹽 苯甲酸 又名安息香酸，稍溶于水，溶于乙醇，酸性條件下對多種微生 物（酵母、霉菌、細菌）有明顯抑菌作用，對產酸菌作用較弱。在直接飲 用的飲料內的最大使用量為 0.2克 / 公斤。因為苯甲酸溶解度低，使用不便， 實際生產中大多是使用其鈉鹽，其鈉鹽的抗菌

3、作用是轉化為苯甲酸后起作 用的。 山梨酸 及其鹽類 山梨酸 ，又名花楸酸，微溶于水，易溶于乙醇。對光、對熱穩(wěn)定，長 期放置易被氧化著色。對霉菌、酵母菌和好氣性細菌均有抑菌作用。山梨 酸是酸性防腐劑，適用范圍在 pH 值 5.5以下，而毒性為苯甲酸的 1/4，所以 從國外發(fā)展動向看，有逐步取代苯甲酸及其鈉鹽的趨勢。最大使用量 :0.6克 /公斤。 對羥基苯 甲酸脂類 對羥基苯甲酸酯 又名尼泊金酯，無臭無味 , 有麻舌感 , 易溶于熱水和 醇、醚、丙酮 ,微溶于冷水、苯。適用 pH值范圍為 4.10 8.10, pH = 5.15 時 ,抗菌能力最強 , 是一種廣譜抑菌劑。對霉菌、酵母菌作用較強

4、,對細菌 中的革蘭氏陰性桿菌及乳酸菌作用較弱。 抑菌效果 比苯甲酸鈉、山梨酸鉀 的更強。其毒性低于苯甲酸 , 是較為安全的防腐劑。 目前我國生產和使用的主要是以下幾類： 1.食品防腐劑的種類 化學合成防腐劑 目前，世界各國都在致力于廣譜、安全、高效的食品防腐劑的研發(fā)。近年來， 隨著人們生活和消費水平的提高，食品加工的需求也越來越向“綠色”和“天然” 等方向轉變，因此，天然、安全的功能性食品防腐劑的開發(fā)就成為必要。近年來 被人們關注和使用的綠色天然防腐劑主要有： 天然動物型 食品防腐劑 天然植物型 食品防腐劑 蜂膠 是蜜蜂從植物樹芽及樹干上采集的樹脂，經蜜蜂加入用上鄂腮分 泌物及蜂蠟等加工而成的

5、一種天然物質。具有極強的抗細菌、真菌、病毒 等各種微生物的作用。由于蜂膠有廣譜抗菌作用，日本已將蜂膠用于果凍、 糖果和口香糖等食品的防腐保鮮。 魚精蛋白 是魚類成熟精細胞中的一種堿性蛋白，對部分微生物有明顯 的抑制作用?？捎糜谒a品、肉及肉制品、乳及乳制品、面食和蔬菜等食 品的防腐保鮮。 近年來大量的研究結果表明，一些天然植物及其提取物具有一定的防 腐抑菌作用。目前，從香辛料和傳統中草藥中提取有效抑菌成分是天然植 物型防腐劑研發(fā)的熱點之一。例如丁香油樹脂對食品常見污染菌金黃色葡 萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、漢遜氏酵母、黑曲霉、青霉等有很強 的抑制作用 ,可作為天然食品防腐劑開發(fā)利用。 此外

6、，一些藥食同源的中草藥及其提取物也具有一定的防腐抑菌功能， 其使用的安全性也已得到充分證實。例如以丁香、桂皮、花椒、百部、良 姜、虎杖等中草藥粉末為主要成分的復合水果保鮮紙具有良好的保鮮效果。 1.食品防腐劑的種類 天然綠色防腐劑 新型 微生物型 食品防腐劑 新型 海洋生物型 食品防腐劑 微生物型防腐劑是近年來開發(fā)的一個熱點。例如：日本 的傳統食品納豆中含有的納豆菌，可生產抗菌蛋白，納豆菌 抗菌蛋白具有廣譜抗菌作用，對很多微生物都有一定的作用， 特別是對志賀氏菌、金黃色葡萄球菌和異常漢遜酵母具有較 強的抗菌作用。 海藻中存在許多具有抗菌活性的物質，如瓊脂低聚糖、 海藻糖等。另外，一些低聚的褐藻

7、膠也具有抗菌作用。有 關海藻低聚糖的抗菌作用正在進一步的研究中。 隨著生物技術的不斷發(fā)展 ,利用動植物或微生物的代謝產物等為原料， 經提取、酶法轉化或者發(fā)酵等技術生產天然生物型食品防腐劑逐漸受到人們的 重視，也是今后防腐劑市場的主要方向。新型生物防腐劑，是指從生物體通過 生物培養(yǎng)、提取和分離技術獲得的具有抑制和殺滅微生物的生物活性物質。 1.食品防腐劑的種類 新型生物防腐劑 我國到目前為止只批準了 32種允許使用的食物防腐劑，其中最常用的有苯 甲酸、山梨酸等。苯甲酸的毒性比山梨酸強，而且在相同的酸度值下抑菌效力 僅為山梨酸的 1 3，因此許多國家已逐步改用山梨酸。但因苯甲酸及其鈉鹽價 格低廉，

8、在我國仍作為主要防腐劑使用，主要用于碳酸飲料和果汁。山梨酸及 其鹽類抗菌力強，毒性小，是一種不飽和脂肪酸，可參與人體的正常代謝，并 被轉化而產生二氧化碳和水，山梨酸由于防腐效果好，對食品口味亦無不良影 響，已越來越受到歡迎。 目前雖然天然防腐劑由于抑菌效果、穩(wěn)定性、價格等原因還不能完全取代 化學防腐劑 , 而以此為基礎的復合型防腐劑也尚處在研制之中 ,但天然防腐劑 正以它抗菌性強、安全無毒、熱穩(wěn)定性好、作用范圍廣等無可比擬的獨特優(yōu)點 在食品、醫(yī)藥等領域飛速發(fā)展著。可以預料 , 天然防腐劑和復合型防腐劑將是 未來防腐劑的主要發(fā)展方向 , 并且必將取代化學防腐劑走進我們的生活。 而我國科學工作者的

9、工作重點應是對中草藥提取天然防腐劑的研究 , 充分 利用我國豐富的中草藥資源 , 提高中草藥的科學利用價值。 1.食品防腐劑的種類 發(fā)展趨勢 值得一提的是，在我國目前一些天然香辛料或中草藥型防腐劑以及一 些生物型防腐劑等尚處于實驗室研究或中試研究階段，很多產品還沒有工 業(yè)化生產，這給食品工業(yè)生產中的批量應用帶來一定的不便，如果依靠從 國外進口，價格相當昂貴，必將導致生產成本的升高。 1.食品防腐劑的種類 發(fā)展趨勢 天然香辛料 中草藥 甘草 一般防腐劑的 作用機理 常用防腐劑的 作用機理 “防腐 ” 是針對有害微生物 ,一是防止微生物造成對食品的腐爛 ,二 是防止產毒微生物 (如黃曲霉等 )的危

10、害。 一般防腐劑的作用機理是殺死微生物或抑制微生物增殖，從而有效地防止食品 的腐敗或延緩食品的腐敗時間。食品防腐劑對細菌的抑制作用可以通過影響細胞的 亞結構而實現。 這些亞結構包括細胞壁、細胞膜、與代謝有 關的酶、蛋白質合成系統及遺傳物質。由于每個 亞結構對于菌體而言都是必需的，因此，食品防 腐劑只要作用于其中一個亞結構便可達到抑菌的 目的。 2.食品防腐劑的作用機理 對微生物細胞壁和細胞膜產生一定的效應。 1 2 3 4 對細胞原生質部分的遺傳機制產生效應。 使細胞中蛋白質變性。 干擾細胞中酶的活力。 一般來說，食品防腐劑的作用機理可以簡單地概述為以下四個方面： 2.食品防腐劑的作用機理 下

11、面簡要介紹幾種典型的防腐劑的作用機理： 苯甲酸類防腐劑是以其未離解的分子發(fā)生作用的，未離解的 苯甲酸親油性強，易通過細胞膜，進入細胞內，干擾霉菌和細菌 苯甲酸及 其鹽 等微生物細胞膜的通透性，阻礙細胞膜對氨基酸的吸收，進入細胞內的苯甲酸分子， 酸化細胞內的儲堿，抑制微生物細胞內的呼吸酶系的活性，從而起到防腐作用。 2.食品防腐劑的作用機理 常用防腐劑的作用機理 在 pH6的條件下 ,其雙烯鍵同食品中微生物酶的硫氫基結合 形成共價鍵 ,使硫氫基失去活力 ,從而抑制微生物的繁殖 ,達到對食 品防腐保鮮作用。 山梨酸及 其鹽 山梨酸分子中羧基的 、 位和 、 位的兩個雙鍵中 ,遠離羧基的 、 雙鍵比

12、 、 位的雙鍵更容易發(fā)生氧化反應 ;同時分子中兩個雙鍵可與過渡金屬發(fā)生配位結合 , 形成穩(wěn)定的 配合物 ,其結果使山梨酸的酸性得到一定程度的加強。 值得一提的是 ，山梨酸是一種具有共軛雙烯鍵不飽和脂肪酸 , 屬于一種酸性防腐劑 ,它可以被人體的代謝系統吸收而又迅速分解 , 產生二氧化碳和水 ,因此山梨酸對人體是無害的。 所以在國外已經 逐漸淘汰苯甲酸類而采用山梨酸及其鹽。 2.食品防腐劑的作用機理 常用防腐劑的作用機理 該類防腐劑的作用在于抑制微生物細胞的呼吸酶系與電子傳 遞酶系的活性，以及破壞細胞膜結構，它們對霉菌、酵母菌的控 制生長效力特別突出，且烷基鏈越長抗菌作用越強，但對細菌的 對羥基

13、苯 甲酸酯類 生長影響不大，特別是對細胞中的革蘭氏陰性桿菌及乳酸菌的作用較差。 由于它們是酯類，羥基被酯化了，其分子可以在更廣泛的 pH范圍內保持不 電離。通常對羥基苯甲酸酯類在 pH=48范圍內效果較好 。 2.食品防腐劑的作用機理 常用防腐劑的作用機理 乳鏈菌肽可以廣泛抑制多種革蘭陽性菌，其作用的起始靶位 點在敏感菌的細胞膜上，通過分散質子動力形成不連續(xù)的孔道， 從而去除細胞膜的基本能量來源。乳鏈菌肽在膜上形成孔道，使 乳鏈菌肽 小分子外滲， ATP轉運體系消失，導致質子動力的破壞，化學組分和電子組分完全 分散，使生物合成快速停止。質子動力的破壞誘導了細菌素活性，使敏感菌細胞需 能反應休止

14、而死亡。 2.食品防腐劑的作用機理 常用防腐劑的作用機理 目前使用的大多數防腐劑對人體都有一定的毒性，一旦過量會對健康產 生危害。因此，各個國家對防腐劑的用量和殘留量都有嚴格的規(guī)定，防腐劑 的準確檢測對食品衛(wèi)生安全具有重要意義。 目前食品防腐劑的檢測主要有高效液相色譜法、氣相色譜法、紫外光 分光光度法、薄層色譜法，滴定法等。其中氣相色譜法、高效液相色譜法、 紫外光分光光度法準確度高，分析快捷，是目前最常用的檢測方法。 3.食品防腐劑的檢測方法 高效液相色譜法 紫外分光光度法 氣相色譜法 （由于防腐劑種類繁多，檢測方法各異，這里只選取苯甲酸鈉的檢測方法做簡單介紹） 具體操作可以參考郭友珍等人用反

15、相高效液相色譜法同時測定碳酸飲料中 苯甲酸鈉、山梨酸鉀和安賽蜜的實驗： 原理： 配制苯甲酸鈉、山梨酸鉀和安賽蜜的標準溶液，以 230nm為檢測波長， 繪制標準曲線；樣品經超聲波脫氣、膜過濾后直接進樣，按上述條件進行色 譜測定，得到各種組分的回歸方程及相關系數。 評價： 高效液相色譜法具有分析速度快，分離效率高，測定結果準確等優(yōu)點， 是檢測食品中苯甲酸鈉的最常用的方法?，F在通用的較佳方法是將樣品用 乙醚萃取 , 再將萃取后的樣液在水浴烘干 , 然后用甲醇定容 , 濾膜過濾后進行 HPLC檢測。此試驗種用超聲萃取法，具有樣品預處理簡單，使操作簡單、 快速、準確，值得推廣。 但是此法僅限于某種食品

16、,應用于多種食品時 ,常常出現防礙峰干擾。 3.食品防腐劑的檢測方法 高效液相色譜法 高效液相色譜法 具體操作可以參考陳海春等人用紫外分光光度法同時測定飲料中苯甲酸鈉 和山梨酸鉀的實驗： 原理： 利用苯甲酸鈉和山梨酸鉀的紫外吸收光譜差異 , 采用多元線性回歸紫外 吸光光度法同時測定飲料中苯甲酸鈉和山梨酸鉀。其中樣品無需預處理。 評價： 樣品無須預處理，操作簡單，并且可同時測定多組分。加和性好 , 準 確度高。 紫外分光光度法 3.食品防腐劑的檢測方法 紫外分光光度法 氣相色譜法 具體操作可以參考李樹茂用氣相色譜法測定食品中苯甲酸鈉、山梨酸鉀、 對羥基苯甲酸脂類的實驗： 原理： 用分析天平準確稱

17、取試樣并用鹽酸酸化，將山梨酸、苯甲酸和對羥基 苯甲酸脂類用乙醚提取濃縮，用具有氫火焰離子化檢測器的氣象色譜儀分 離測定，與標準比較定量。 評價： 比較簡便和靈敏，但是設備投入成本高，存在違規(guī)操作易燃易爆的隱患。 3.食品防腐劑的檢測方法 氣相色譜法 紅外光譜法 紅外光譜法在海內外雖少見報道，但經實驗證實可行。 具體操作可以參考回瑞華等人用紅外光譜法測定奶粉中苯甲酸鈉的含 量的試驗： 原理： 以最佳定量準確性和速度從溴化鉀苯甲酸鈉紅外譜圖中減去溴化鉀 奶粉紅外譜圖，得到特征分析峰 (1555cm )，在該波數下測定濃度等梯度 變化的標準固態(tài)溶液的吸光度，并以此吸光度數值為縱坐標，以相應的濃 度為

18、橫坐標，繪制工作曲線，將待測樣品的吸光度代入回歸方程，從而計 算苯甲酸鈉的含量。 其中樣品預處理采用樣品與溴化鉀于研缽中研細，干燥，壓制晶片的 方法。 評價 : 此法操作簡便、準確，同時可對多種樣品進行含量測定，適用于工業(yè)生 產，食品檢測等工作。 3.食品防腐劑的檢測方法 紅外光譜法 熒光光譜法 陳利梅等人聲稱建立了熒光光譜法標準加入法測定苯甲酸鈉的方法，下 面給予簡單介紹： 原理： 先測定苯甲酸鈉的熒光發(fā)射光譜，再以最大發(fā)射波長為固定波長測定苯 甲酸鈉的熒光激發(fā)光譜。測定不同 pH值下熒光發(fā)射強度 f以求得最佳 pH值。 配制標準系列溶液，繪制標準曲線。最后用標準加入法測定飲料中苯甲酸鈉 的

19、濃度。 評價： 此法用熒光光譜法建立了測定食品中苯甲酸鈉的方法，該方法簡便、 靈敏，是一種有效的分析方法。 3.食品防腐劑的檢測方法 熒光光度法 3.食品防腐劑的檢測方法 高效液相色譜儀 紫外可見光光度計 紅外光度計 氣相色譜儀 熒光光譜儀 目前可以投入生產和檢測的方法主要就是上述介紹 的高效液相色譜法、氣相色譜法和紫外分光光度法，而 紅外光譜法在國內外都少見報道，而熒光光譜法還處在 實驗階段，尚未成熟和被廣泛使用。由于成本比較低和 方便等原因，高效液相色譜法在一定時期還會是使用最 廣泛的方法。 苯甲酸鈉的致突變性 小鼠骨髓細胞微核試驗及骨髓細胞染色體畸變實 驗結果表明苯甲酸鈉對哺乳動物骨髓細

20、胞具有致突變 作用。 陳剛等研究了苯甲酸鈉對蠶豆根尖細胞的遺傳毒性 ,表明苯甲酸 鈉能引起植物細胞微核率 、 染色體數目和結構畸變率的上升 。 4.食品防腐劑的危害 苯甲酸鈉的致癌作用 如果汽水同時含有苯甲酸納 (防腐劑 )與維生素 C(抗氧化劑 )這兩種成分， 可能產生相互作用生成苯；而苯是致癌物。 對于肝不好的人，代謝不好，這些防腐劑不能很快分解掉，常喝這些飲料 會產生口苦的感覺，這是因為這些防腐劑聚集在咽部的淋巴周圍，因此使人產生 口苦口澀等不適的感覺。 4.食品防腐劑的危害 少量使用防腐劑對人體是有好處的，它可以起到對食物的保 鮮作用，但是如果食品中加入大量，過量的防腐劑后，食品就會

21、變成毒藥，對人的身體產生危害。導致人體基因的突變，發(fā)生細 胞癌變等。 明確防腐劑除了防止食品變質外 ， 有時也可以防止食品中毒 的發(fā)生 ， 這一點無疑是有益于消費者安全消費的；但同時防腐劑 由人工合成 ， 使用不當會有一定副效應 ， 長期過量攝入會對消費 者的身體健康造成一定損害 。 兒童 、 孕婦等屬于身體發(fā)育特別時 期的特殊人群 ， 在食品的攝取方面應該重點予以保護 ， 建議不要 給他們食用那些過多使用防腐劑的食品 。 4.食品防腐劑的危害 對于使用防腐劑的建議 實際上，有些食品可以完全不用添加任何防腐劑。譬如： 罐頭 罐頭是經 過高溫殺菌， 抽空密封保存 的食品，當然 不需要加任何 防腐

22、劑。 蜜餞和 鹽干菜 4.食品防腐劑的危害 用糖腌制的蜜餞 和鹽腌制鹽干菜， 由于高濃度的糖 和鹽使微生物細 胞脫水，因此微 生物很難在這類 食物上繁殖 酸奶 牛奶經乳酸菌 發(fā)酵生成的酸 奶，有防腐作 用的乳酸和乳 酸菌素，不需 添加防腐劑。 啤酒 啤酒經過巴氏 殺菌為熟啤酒， 經過微濾去除 微生物酵母后 為純生啤，也 不需要防腐劑。 而現在的方便面，經過高溫烘焙，也不再需要加入防腐劑。 參考文獻 1羅傲霜 ， 淳澤 ， 羅傲雪 ， 范益軍 ， 葛紹榮 ， 食品防腐劑的概況與發(fā)展 ， 中國食品添 加劑 ， 2005， 4， 55. 2王旭峰 ， 朱燕平 ， 揭開食品防腐劑的神秘面紗 ， 視聽點

23、擊 ， 6. 3王燕 ， 車振明 ， 食品防腐劑的研究進展 ， 食品研究與開發(fā) ， 2005， 26(5)， 167. 4杜蕓 ， 天然食品防腐劑的研究進展 ， 食品研究與開發(fā) ， 2006， 27(3)， 162. 5吳正奇 ， 高安全性生物型防腐劑的研究進展 ， 中國食物與營養(yǎng) ， 2006， 10， 22. 6王栩冬 ， 渠志華 ， 王克利 ， 李明元 ， 食品防腐劑及其分析技術新編 ， 現代儀器 ， 4， 11. 7郭友珍 , 王志宏 ， 同時測定碳酸飲料中苯甲酸鈉 、 山梨酸鉀和安賽蜜的高效液相色譜 法 ， 分析測試學報 ， 2001， 20(4)， 67. 8李樹茂 ， 淺談氣相色

24、譜法在食品防腐劑測定中的應用 ， 商業(yè)研究 ， 2000， 233(11)， 160. 9陳海春 , 余萍 , 王穎 , 趙洪巖 ， 飲料中防腐劑苯甲酸鈉和山梨酸鉀的同時測定 ， 沈陽工 業(yè)學院學報 ， 2002， 21(2)， 98. 10回瑞華 ， 侯冬巖 ， 關崇新 ， 郭華 ， 紅外光譜法測定奶粉中苯甲酸鈉的含量 ， 食品科 學 ， 2003， 24(8)， 121. 參考文獻 11陳利梅 ， 戴桂芝 ， 熒光光譜標準加入法測定苯甲酸鈉的含量 ， 食品研究與開發(fā) ， 2005， 26(4),127. 12戴維杰 , 鈕偉民 , 陳瑛 , 諸曉嵐 ， 高效液相色譜法同時測定食品中的糖精鈉

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