作者简介:石立三(1979-,男(汉,硕士,主要从事天然食品防腐剂研制和开发。
*通讯作者在食品工业中,各类食品的防腐保鲜始终是一个亟待解决的重要问题,据估计,我国每年约有20%~30%的食物损失因为各种腐败。
食品腐败变质不仅会使食品丧失营养价值,还会造成食物中毒。
食品腐败的原因有多方面,包括物理、化学、酶及微生物四个方面的因素,其中微生物作用最为严重。
为了延长食品的保藏期限,人们在食品加工过程中采用不同的手段使微生物丧失活性,延缓或阻止其生长,添加防腐剂是其中一种使用方便、非常有效的食品防腐方法,因而被普遍采用。
我国的食品防腐剂生产从改革开放开始,经过二十多年的发展,产量增加,技术进步,质量提高。
目前常用的食品防腐剂主要分为化学类食品防腐剂和天然类食品防腐剂。
1化学类食品防腐剂目前我国市场应用的大多为化学防腐剂,常用的主要有:苯甲酸(钠、山梨酸(钾、对羟基苯甲酸酯类、丙酸盐、亚硫酸及其盐类、硝酸盐及亚硝酸盐。
1.1苯甲酸及其钠盐苯甲酸又名安息香酸,其抑菌作用的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 循环中乙酸辅酶A →乙酸醋酸及乙酸草酸→柠檬酸之间的循环过程难以进行,并阻碍细胞膜的正常生理作用[1]。
苯甲酸在人体内与氨基乙酸结合,生成马尿酸,在尿中排除,无蓄积作用。
由于其有效成分是未解离的苯石立三,吴清平*,吴慧清,张菊梅(广东省微生物研究所广东省菌种保藏与应用重点实验室,广东广州510070我国食品防腐剂应用状况及未来发展趋势摘要:对食品防腐剂分类进行阐释,主要介绍我国食品防腐剂的应用状况及开发进展,对目前我国广泛使用的化学食品防腐剂存在的问题及近年来新开发的天然食品防腐剂的种类做了较为详尽的综述,展望了天然食品防腐剂在我国市场的开发应用前景。
关键词:化学食品防腐剂;天然食品防腐剂;研究进展;应用PRESENT SITUATION AND TREND OF DEVELOPMENT ON FOOD PRESERVATIONS IN CHINASHI Li-san,WU Qing-ping *,WU Hui-qing,ZHANG Ju-mei(Guangdong Institute of Microbiology,Guangdong Provincial Key Laboratory of MicrobialCulture Collection and Application,Guangzhou 510070,Guangdong,ChinaAbstract :This paper mainly introduces the classification of food preservations and the present situation of food preservations in China,mainly introduces the default of chemical food preservations and the kinds of natural food preservations exploited in latest years in China,forecasts application prospect of the natural food preservations.Key words :chemical food preservations;natural food preservations;researchprogress;application参考文献:[1]黄梅丽,江小梅.食品化学[M].北京:中国人民大学出版社,1986:315,35-37[2]林祖申.怎样看待蛋白水解物及其对酱油调味品的影响[J].中国调味品,1998(12:9[3]天津轻工业院,无锡轻工业院.食品生物化学[M].北京:轻工业出版杜,1991:376[4]钱新度.水解植物蛋白生产中去除含氯丙醇的方法[J].中国调味品,1997(1:31[5]李和.食品香料化学[M].北京:中国轻工业出版社,1992:127[6]Yatam and Juyam n[M].Agr.Bid.dleIl1,1961,25(1:39-42[7]李勇.天然调味料的开发与应用[J].中国调味品,1994(4:3收稿日期:2007-05-24""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""甲酸分子,所以在酸性食品中使用效果好,对酵母、霉菌都有效。
但因有叠加中毒现象的报道,在使用上有争议,虽各国仍允许使用,但应用范围越来越窄。
如在日本,其进口食品中苯甲酸钠使用受到限制,甚至部分禁止使用,日本已停止生产。
因价格低廉,我国仍广泛使用,主要应用于汽水、果汁类、酱油、罐头和酒类的防腐。
1.2山梨酸及其钾盐山梨酸是不饱和脂肪酸,其抑菌机理是利用自身的双键与微生物细胞中酶的巯基形成共价键,使其丧失活性,破坏酶系,从而抑制微生物的生长。
山梨酸可参与体内正常代谢,并最终被氧化为CO2和水,对人体基本无害,且对食品风味亦无不良影响,是目前国际上公认最安全的化学防腐剂之一,已为所有国家和地区允许使用。
由于其有效成分是未解离的山梨酸分子,故在酸性条件下效果较好。
山梨酸主要抑制霉菌和酵母,但是在微生物过多的情况下发挥不了作用,因此它适用于有良好的卫生条件和微生物数量较少的食品中使用[2]。
山梨酸由于价格比苯甲酸类高,使其应用受到限制,目前仅在高端食品中有应用。
1.3对羟基苯甲酸酯类(甲、乙、丙、异丙、丁、异丁、庚等酯也称为尼泊金酯,其抑菌机理与苯甲酸基本相同,主要是使微生物细胞呼吸系统和电子传递酶系统的活性受抑制,并能破坏微生物细胞膜的结构,从而起到防腐的效果。
对羟基苯甲酸酯类防腐效果不随pH值而变化,在pH4￣8范围内均有较好效果,故可被用于代替酸性防腐剂,且毒性低于苯甲酸(但高于山梨酸。
由于它具有酚羟基结构,所以抗细菌性能比苯甲酸、山梨酸都强,对霉菌、酵母也有较强作用。
最大的缺点是有特殊气味,在水中溶解度差,其溶解度随酯基碳链长度的增加而下降(如甲酯为0.25g/100g,庚酯仅1.5mg/100g,抗菌效果则与分子中醇链长度成正比,毒性与醇链长度成反比[3]。
在胃肠中能迅速吸收,并水解成对羟基苯甲酸而从尿中排出。
目前我国国标规定,对羟基苯甲酸酯类系列中只有乙酯、丙酯可以应用于食品中。
1.4丙酸盐丙酸盐在体内转变为丙酸,单体丙酸分子可以在霉菌细胞外形成高渗透压,使霉菌细胞内脱水,失去繁殖力,且还可以穿透霉菌细胞壁,抑制细胞内的活性。
同时丙酸为食品的正常成分,也是人体代谢的正常中间体,易被消化系统吸收,无蓄积性,不随尿排出,它经ω-氧化后可与辅酶A结合形成琥珀酸盐或酯而参加三羧酸循环代谢为CO2和水。
由于丙酸盐的有效成分是丙酸,所以它必须在酸性环境中才能产生抑菌作用,在食品中主要用于面包、糕点类食品,其离解常数较低。
对酵母无效,故不影响面包的正常发酵[4]。
但是我国长期以来不能生产丙酸,主要靠进口,近几年我国才开始丙酸盐的工业生产,但产量很低,制约了丙酸盐在食品中的应用。
1.5亚硫酸及其盐类主要有亚硫酸盐、焦亚硫酸盐和二氧化硫。
其有效成分是亚硫酸分子,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,并能抑制某些微生物生理活动中酶的活性。
由于使用亚硫酸盐后残存的二氧化硫能引起严重的过敏反应,尤其对哮喘患者,故FDA 于1986年禁止其在生吃的新鲜果蔬中作为防腐剂使用。
在我国,部分食品加工过程中还有使用。
1.6硝酸盐及亚硝酸盐使用少量硝酸盐或亚硝酸盐来腌制肉类和家禽,是人们常用的食物防腐方法。
在腌制腊味(我国传统的腌制肉类方面,硝酸盐和亚硝酸盐是不可或缺的防腐剂,不仅使食物具备独特的色香味,更具有抗微生物的作用,能抑制细菌生长及孢子形成,尤其是肉毒杆菌。
不过,由于硝酸盐及亚硝酸盐能与腌肉中的其他物质起反应,产生硝胺这种可能会令人类致癌的物质。
食物中硝酸盐的含量一般很少,不会令人中毒,但人体肠道的细菌可把硝酸盐转化为亚硝酸盐。
而亚硝酸盐对人体健康的影响较大。
近十多年来,随着科技的进步以及分析检测手段的不断完善,人们逐渐发现,在过去认为安全的大多化学防腐剂,实际上,或多或少都具有致癌或潜在致癌的可能性。
如用于肉类着色和防腐的NaNO2在消化系统中很容易与脯氨酸形成一种强致癌剂N-亚硝胺类化合物;三唑类化合物虽对水果的防腐保鲜效果很好,但其有可能致癌;又如,二氧化硫若残留于食品中可引起严重的过敏反应。
2天然食品防腐剂基于大多数化学食品防腐剂在体内有残留、有一定的毒性和特殊气味等原因,我国对于食品防腐剂的安全问题越来越重视,能用于食品防腐剂的化学防腐剂越来越受到限制,这对食品生产、运输、储存已经产生了很大的阻碍,迫切需要研究和开发出高效、无毒的天然食品防腐剂。
随着生物技术的不断发展,利用植物、动物或微生物的代谢产物等为原料,经提取、酶法转化或者发酵等技术生产的天然生物型食品防腐剂逐渐受到人们的重视,也是今后我国防腐剂市场的主要方向。
2.1植物源食品防腐剂目前国内对植物源天然食品防腐剂的研究异常活跃,并且取得了可喜的成果。
究其原因是我国自然界具有丰富的植物资源,其中存在许多具有抗菌生物活性的物质,有很大的潜在市场价值。
目前已取得进展的植物源防腐剂有以下几种。
2.1.1香辛料香辛料一般指生长在热带或亚热带的芳香植物的根、树皮、种子或果实,具有调味增香的作用,其中不少种还有程度不同的抑菌防腐作用。
通过近些年的研究发现,这些香辛料能抑菌防腐,真正起作用的是其精油,而目前研究与开发食品防腐剂使用的大多也是香辛料的精油或者提取物。
有关香辛料抗菌成分及抗菌机理的研究,杨荣华等[5]已有综述:香辛料的抗菌成分主要有丁香酚、丁香酚乙酸酯、异硫氰酸烯丙酯、百里酚、香芹酚、异冰片、茴香脑、肉桂醛、香草醛、辣椒素和水杨醛等。
对芳香植物精油的抗菌性能进行的研究表明,在水相中的溶解度与精油中有效成分透过细胞而进入菌体的能力直接相关,而抗菌性则基于抗菌剂在菌体细胞膜双层磷脂中的溶解度;精油中的类萜类降低生物膜的稳定性,从而干扰了能量代谢的酶促反应。