標籤:防腐劑

生物防腐劑指從生物體通過生物培養、提取和分離技術獲得的具有抑制和殺滅微生物的食品的營養豐富,極易受微生物污染而腐敗變質。為了保證食品的食用安全性,人們採用了許多方法來保藏食品,如鹽漬、罐藏、冷藏等。但在一定條件下,配合使用防腐劑作為保藏的輔助手段對防止食品的腐敗有顯著的效果,因此防腐劑依為重要的食品添加劑之一,在食品工業中被廣泛使用。

1分類

按照防腐劑抗微生物的主要作用性質,可將其大致分為具有殺菌作用的殺菌劑和僅具抑菌作用的抑菌劑。殺菌或抑菌,並無絕對界限,常常不易區分。同一物質,濃度高時可殺菌,而濃度低時只能抑菌,作用時間長可殺菌,作用時間短則只能抑菌。另外,由於各種微生物性質的不同,同一物質對一種微生物具有殺菌作用,而對另一種微生物可能僅有抑菌作用。

2防腐原理

一般認為,食品防腐劑對微生物的抑制作用是通過影響細胞亞結構而實現的,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。由於每個亞結構對菌體而言都是必須的,因此食品防腐劑只要作用於其中的一個亞結構便能達到殺菌或抑菌的目的。
過氧化物酶
在乳中發現乳過氧化物酶系統對細菌和真菌都有較強抗菌作用,許多G+和G-菌可以被乳過氧化物酶系統抑制,G-通常比G+更敏感。該系統在氫過氧化物和硫氰酸鹽的存在下可發揮最大活性,過去也將過氧化氫直接加入食品中,但由於對VC破壞太大,現在很少直接用於食品,而多用於包裝材料的滅菌。 在合適的條件下,過氧化氫可產生活性單氧,它有極強的生物致死作用。另外,在分子氧的不完全還原過程中產生的超氧化自由基,與過氧化氫和痕量金屬離子(如Fe2+)協同作用可產生極具殺傷力的羥基自由基。過氧化氫的抑菌效果與使用濃度、環境pH、溫度等有關,例如在室溫下殺芽孢能力很弱,而在高溫時則很有效。過氧化氫對芽孢的殺傷機制還不明確,對真菌和細菌營養細胞的致死性與細胞DNA損傷有關。
細菌和真菌通過多種途徑保護自身免受氫過氧化物傷害。許多細菌依靠過氧化氫酶降低過氧化氫毒性,但過氧化氫向細胞內有很高的擴散速率,少量細胞時,細胞自身的過氧化氫酶沒有足夠的活性來保護細胞,在細胞濃度較高時,過氧化氫酶陽性細胞則可產生足量的酶來保護大多數細胞免受傷害。細菌芽孢對氫過氧化物的耐受性一般認為是源於芽孢形成過程中合成的α/β酸溶性蛋白的存在,它們可保護休眠狀態的DNA免受損傷。
酵母細胞有一整套抗氧化防禦系統,包括超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、細胞色素、過氧化物酶、硫氧還蛋白、谷氨醯胺半胱氨酸合成酶等。用低濃度過氧化氫處理后,酵母的許多應激系統會被激活,可保護細胞耐受以後更高濃度的過氧化氫。
其他小分子有機物
許多小分子有機物有很好的防腐作用,如肉桂酸、對羥基苯甲酸酯等。實際上,有許多抗菌成分是在植物中天然存在的,牛至、丁香、荔枝等中都可提取到有抗菌作用的物質,包括香草酚、阿魏酸、對烯丙基茴香醚、愈創木酚等。這些成分一般為疏水物質,能使細胞膜功能紊亂甚至使細胞膜破裂,最終導致微生物死亡。對苯甲酸、肉桂酸和苯甲醛等定量結構活性相關的研究中發現,由反相HPLC測的親脂性參數與它們抗單核細胞增生李斯特菌性能有顯著關係。Helander等測試香芹酚、麝香草酚、貢蒿萜酮和肉桂醛等對E.coliO157:H7的效果,他們指出麝香草酚和貢蒿萜酮降低E.Coli胞內ATP含量,而同時胞外ATP增加,這可能暗示細胞膜成分已被破壞。 由於許多化合物帶濃烈的風味,使其在食品中的應用受到限制,例如洋蔥和大蒜中的異硫氰酸酯有較強抗菌作用,其衍生物烯丙基異硫氰酸酯和甲基異硫氰酸酯早已作為殺蟲劑在農業上使用了,在食品中則由於其風味問題而妨礙了其應用。對異硫氰酸酯,推測其抗菌活性與通過氧化裂解二硫鍵鈍化細胞外酶有關,而且反應性硫氰酸鹽自由基可增加抗菌活性。
關於微生物對這些抗菌成分產生適應性的機制還不很明確,可能是在微生物中存在抗藥性泵可以排除進入微生物的防腐物質而保護微生物免受抑制。在G-菌中已知多葯抗性蛋白指令系統包括中性化合物泵(EmrAB)及雙親性陰陽離子泵(AcrAB),在G+金黃色葡萄球菌中NorA多適應性泵負責排出合成的兩性分子的陽離子化合物如溴乙啡啶及植物來源的抗生素如黃連素和非洲防己鹼。
結語
綜上所述,各種防腐劑對微生物有不同的作用機制,分別影響不同的細胞亞結構,但同時微生物本身也會對防腐劑產生一系列應激反應而產生適應性。通常,幾種防腐劑協同作用可產生最佳抑菌效果,例如對G-菌,聯合應用溶菌酶水解細胞壁、nisin干擾細胞膜以及螯合劑EDTA是很有效的。因此更深入地了解防腐劑在微生物體內的作用機理及微生物的應激反應可幫助我們更有效、更合理地使用防腐劑。雖然在這方面已進行了許多研究,但仍然還有許多未闡明的地方,包括微生物是否死亡、殘存、適應環境或生長以及它們機體內發生了什麼生理分子反應機制而導致了這些現象。例如,應激反應過程涉及到哪些信號傳導系統和那些應激蛋白,這些系統是如何聯繫的,每個系統包含多少細胞能量。宏觀的生物能學參數(生長速率、產量)、微觀生物能學參數(培養基利用率、ATP水平、ATP/ADP比率、細胞內氧化還原平衡)及分子在應激反應中的反應仍是剛興起的研究課題。如果能積累更多的數據,用數學模型來描述微生物生長和死亡,則會比現在食品工業中實際應用的經驗性知識更為科學、準確,對防腐劑的開發和應用也將有更為科學的指導。

3常用防腐劑

梅清發
分類:食品防腐劑、廣譜型生物抗菌防霉製劑。
該產品由江南大學食品學院和南通聖唐生物化工科技開發有限公司經過精心研究,採用全天然綠色原料,通過生物發酵、短鏈肽分離等高新技術進一步分離純化精製而成。梅清發所含的天然抗菌素物質在人體正常pH條件下被胰蛋白酶水解成氨基酸,不會影響正常的人體正常菌群的代謝作用。它不但能有效抑殺嗜熱脂肪芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、李斯特氏菌等革蘭氏陽性菌的營養細胞和芽孢,而且對黴菌和酵母也有極強的抑殺能力。使用量符合國家食品安全法標準。

4產品性質

製法
(1)原料由生物發酵生成底物,離心。
(2)利用結晶法分離出短鏈肽等活性抑殺黴菌成分,進一步純化,精製。
(3)利用乳化技術使抑菌物質和其他物質結合,加強抑菌效果。

5ε-多聚賴氨酸

ε-多聚賴氨酸是目前天然防腐劑中具有優良防腐性能和巨大商業潛力的微生物類食品防腐劑。它是日本酒井平一和島昭二兩位博士在大量篩選有價值的放線菌時發現的一種新型聚合物,用由25~30賴氨酸殘基聚合而成,經過進一步研究發現其具有強烈的抑菌能力,可以作為防腐劑用於食品的保鮮。
ε-多聚賴氨酸抑菌譜廣,在酸性和微酸性環境中對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、酵母菌、黴菌均有一定的抑菌效果,ε-多聚賴氨酸對其他天然防腐劑不易抑制的革蘭氏陰性的大腸桿菌、沙門氏菌抑菌效果非常好,而且其對耐熱性芽孢桿菌和一些病毒也有抑制作用。
配合物質
多聚賴氨酸作為抑菌劑在食品中使用時,通常與其它物質配合使用,以達到增效和經濟的目的。常用的配合物質可分為五類:1、酒精,使用量為30~70%,主要應用於各種蛋製品。2、有機酸,常常使用的有機酸一般有:醋酸、蘋果酸、馬來酸、檸檬酸、琥珀酸等,使用量在0.5~50%之間,主要應用於米飯、飲料、色拉、醬類等食品;3、甘油酯,甘油酯多為低級脂肪酸酯,用量在0.01~5%之間,主要用於動物性蛋白,乳蛋白較多的食品。4、甘氨酸,用量為0.01~10%;主要應用於牛奶防腐。5、其它天然抑菌劑,如:魚精蛋白、茶多酚等。

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