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1、05高分子材料与工程 杨彬余旭平何胤苏阳 且让我们为你分解 丰富多彩的食品 已经成为我们的生活中不可或缺的一部分 但是 你知道它们含有什么防腐剂吗 你知道这些防腐剂是怎样起作用的吗 你知道这些防腐剂会对身体产生什么影响吗 1 食品防腐剂的种类 2 食品防腐剂的作用机理 3 食品防腐剂的检测方法 4 食品防腐剂的危害 05高分子材料与工程 中山大学 食品防腐剂是用于防止食品因微生物引起的变质 提高食品保存性能 延长食品保质期而使用的食品添加剂 由于防腐剂能延长食品保质期 我国 食品卫生法 规定 允许食品加入适量的防腐剂 食品防腐剂 常用食品防腐剂种类繁多 可以分为化学防腐剂和天然防腐剂两大类 化
2、学防腐剂又分为无机防腐剂和有机防腐剂 有机化学防腐剂主要有苯甲酸 苯甲酸钠 山梨酸 山梨酸钾 对羟基苯甲酸脂类 脱氢醋酸 双乙酸钠 柠檬酸和乳酸等 无机化学防腐剂主要包括亚硫酸 亚硫酸钠 二氧化硫 硝酸盐及亚硝酸盐类 游离氯及次氯酸盐 磷酸盐等 化学合成防腐剂 新型生物防腐剂 天然绿色防腐剂 1 食品防腐剂的种类 05高分子材料与工程 中山大学 苯甲酸及其钠盐 苯甲酸又名安息香酸 稍溶于水 溶于乙醇 酸性条件下对多种微生物 酵母 霉菌 细菌 有明显抑菌作用 对产酸菌作用较弱 在直接饮用的饮料内的最大使用量为0 2克 公斤 因为苯甲酸溶解度低 使用不便 实际生产中大多是使用其钠盐 其钠盐的抗菌作
3、用是转化为苯甲酸后起作用的 山梨酸及其盐类 山梨酸 又名花楸酸 微溶于水 易溶于乙醇 对光 对热稳定 长期放置易被氧化着色 对霉菌 酵母菌和好气性细菌均有抑菌作用 山梨酸是酸性防腐剂 适用范围在pH值5 5以下 而毒性为苯甲酸的1 4 所以从国外发展动向看 有逐步取代苯甲酸及其钠盐的趋势 最大使用量 0 6克 公斤 对羟基苯甲酸脂类 对羟基苯甲酸酯又名尼泊金酯 无臭无味 有麻舌感 易溶于热水和醇 醚 丙酮 微溶于冷水 苯 适用pH值范围为4 10 8 10 pH 5 15时 抗菌能力最强 是一种广谱抑菌剂 对霉菌 酵母菌作用较强 对细菌中的革兰氏阴性杆菌及乳酸菌作用较弱 抑菌效果比苯甲酸钠 山
4、梨酸钾的更强 其毒性低于苯甲酸 是较为安全的防腐剂 目前我国生产和使用的主要是以下几类 1 食品防腐剂的种类 化学合成防腐剂 05高分子材料与工程 中山大学 目前 世界各国都在致力于广谱 安全 高效的食品防腐剂的研发 近年来 随着人们生活和消费水平的提高 食品加工的需求也越来越向 绿色 和 天然 等方向转变 因此 天然 安全的功能性食品防腐剂的开发就成为必要 近年来被人们关注和使用的绿色天然防腐剂主要有 天然动物型食品防腐剂 天然植物型食品防腐剂 蜂胶是蜜蜂从植物树芽及树干上采集的树脂 经蜜蜂加入用上鄂腮分泌物及蜂蜡等加工而成的一种天然物质 具有极强的抗细菌 真菌 病毒等各种微生物的作用 由于
5、蜂胶有广谱抗菌作用 日本已将蜂胶用于果冻 糖果和口香糖等食品的防腐保鲜 鱼精蛋白是鱼类成熟精细胞中的一种碱性蛋白 对部分微生物有明显的抑制作用 可用于水产品 肉及肉制品 乳及乳制品 面食和蔬菜等食品的防腐保鲜 近年来大量的研究结果表明 一些天然植物及其提取物具有一定的防腐抑菌作用 目前 从香辛料和传统中草药中提取有效抑菌成分是天然植物型防腐剂研发的热点之一 例如丁香油树脂对食品常见污染菌金黄色葡萄球菌 大肠杆菌 枯草芽孢杆菌 汉逊氏酵母 黑曲霉 青霉等有很强的抑制作用 可作为天然食品防腐剂开发利用 此外 一些药食同源的中草药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证实 例
6、如以丁香 桂皮 花椒 百部 良姜 虎杖等中草药粉末为主要成分的复合水果保鲜纸具有良好的保鲜效果 1 食品防腐剂的种类 天然绿色防腐剂 05高分子材料与工程 中山大学 新型微生物型食品防腐剂 新型海洋生物型食品防腐剂 微生物型防腐剂是近年来开发的一个热点 例如 日本的传统食品纳豆中含有的纳豆菌 可生产抗菌蛋白 纳豆菌抗菌蛋白具有广谱抗菌作用 对很多微生物都有一定的作用 特别是对志贺氏菌 金黄色葡萄球菌和异常汉逊酵母具有较强的抗菌作用 海藻中存在许多具有抗菌活性的物质 如琼脂低聚糖 海藻糖等 另外 一些低聚的褐藻胶也具有抗菌作用 有关海藻低聚糖的抗菌作用正在进一步的研究中 随着生物技术的不断发展
7、利用动植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天然生物型食品防腐剂逐渐受到人们的重视 也是今后防腐剂市场的主要方向 新型生物防腐剂 是指从生物体通过生物培养 提取和分离技术获得的具有抑制和杀灭微生物的生物活性物质 1 食品防腐剂的种类 新型生物防腐剂 05高分子材料与工程 中山大学 我国到目前为止只批准了32种允许使用的食物防腐剂 其中最常用的有苯甲酸 山梨酸等 苯甲酸的毒性比山梨酸强 而且在相同的酸度值下抑菌效力仅为山梨酸的1 3 因此许多国家已逐步改用山梨酸 但因苯甲酸及其钠盐价格低廉 在我国仍作为主要防腐剂使用 主要用于碳酸饮料和果汁 山梨酸及其盐类抗菌力强 毒
8、性小 是一种不饱和脂肪酸 可参与人体的正常代谢 并被转化而产生二氧化碳和水 山梨酸由于防腐效果好 对食品口味亦无不良影响 已越来越受到欢迎 目前虽然天然防腐剂由于抑菌效果 稳定性 价格等原因还不能完全取代化学防腐剂 而以此为基础的复合型防腐剂也尚处在研制之中 但天然防腐剂正以它抗菌性强 安全无毒 热稳定性好 作用范围广等无可比拟的独特优点在食品 医药等领域飞速发展着 可以预料 天然防腐剂和复合型防腐剂将是未来防腐剂的主要发展方向 并且必将取代化学防腐剂走进我们的生活 而我国科学工作者的工作重点应是对中草药提取天然防腐剂的研究 充分利用我国丰富的中草药资源 提高中草药的科学利用价值 1 食品防腐
9、剂的种类 发展趋势 05高分子材料与工程 中山大学 值得一提的是 在我国目前一些天然香辛料或中草药型防腐剂以及一些生物型防腐剂等尚处于实验室研究或中试研究阶段 很多产品还没有工业化生产 这给食品工业生产中的批量应用带来一定的不便 如果依靠从国外进口 价格相当昂贵 必将导致生产成本的升高 1 食品防腐剂的种类 发展趋势 天然香辛料 中草药 甘草 05高分子材料与工程 中山大学 常用防腐剂的作用机理 防腐 是针对有害微生物 一是防止微生物造成对食品的腐烂 二是防止产毒微生物 如黄曲霉等 的危害 一般防腐剂的作用机理是杀死微生物或抑制微生物增殖 从而有效地防止食品的腐败或延缓食品的腐败时间 食品防腐
10、剂对细菌的抑制作用可以通过影响细胞的亚结构而实现 这些亚结构包括细胞壁 细胞膜 与代谢有关的酶 蛋白质合成系统及遗传物质 由于每个亚结构对于菌体而言都是必需的 因此 食品防腐剂只要作用于其中一个亚结构便可达到抑菌的目的 2 食品防腐剂的作用机理 05高分子材料与工程 中山大学 对微生物细胞壁和细胞膜产生一定的效应 对细胞原生质部分的遗传机制产生效应 使细胞中蛋白质变性 干扰细胞中酶的活力 一般来说 食品防腐剂的作用机理可以简单地概述为以下四个方面 2 食品防腐剂的作用机理 05高分子材料与工程 中山大学 下面简要介绍几种典型的防腐剂的作用机理 苯甲酸类防腐剂是以其未离解的分子发生作用的 未离解
11、的苯甲酸亲油性强 易通过细胞膜 进入细胞内 干扰霉菌和细菌 苯甲酸及其盐 等微生物细胞膜的通透性 阻碍细胞膜对氨基酸的吸收 进入细胞内的苯甲酸分子 酸化细胞内的储碱 抑制微生物细胞内的呼吸酶系的活性 从而起到防腐作用 2 食品防腐剂的作用机理 常用防腐剂的作用机理 05高分子材料与工程 中山大学 在pH 6的条件下 其双烯键同食品中微生物酶的硫氢基结合形成共价键 使硫氢基失去活力 从而抑制微生物的繁殖 达到对食品防腐保鲜作用 山梨酸及其盐 山梨酸分子中羧基的 位和 位的两个双键中 远离羧基的 双键比 位的双键更容易发生氧化反应 同时分子中两个双键可与过渡金属发生配位结合 形成稳定的 配合物 其
12、结果使山梨酸的酸性得到一定程度的加强 值得一提的是 山梨酸是一种具有共轭双烯键不饱和脂肪酸 属于一种酸性防腐剂 它可以被人体的代谢系统吸收而又迅速分解 产生二氧化碳和水 因此山梨酸对人体是无害的 所以在国外已经逐渐淘汰苯甲酸类而采用山梨酸及其盐 2 食品防腐剂的作用机理 常用防腐剂的作用机理 05高分子材料与工程 中山大学 该类防腐剂的作用在于抑制微生物细胞的呼吸酶系与电子传递酶系的活性 以及破坏细胞膜结构 它们对霉菌 酵母菌的控制生长效力特别突出 且烷基链越长抗菌作用越强 但对细菌的 对羟基苯甲酸酯类 生长影响不大 特别是对细胞中的革兰氏阴性杆菌及乳酸菌的作用较差 由于它们是酯类 羟基被酯化
13、了 其分子可以在更广泛的pH范围内保持不电离 通常对羟基苯甲酸酯类在pH 4 8范围内效果较好 2 食品防腐剂的作用机理 常用防腐剂的作用机理 05高分子材料与工程 中山大学 乳链菌肽可以广泛抑制多种革兰阳性菌 其作用的起始靶位点在敏感菌的细胞膜上 通过分散质子动力形成不连续的孔道 从而去除细胞膜的基本能量来源 乳链菌肽在膜上形成孔道 使 乳链菌肽 小分子外渗 ATP转运体系消失 导致质子动力的破坏 化学组分和电子组分完全分散 使生物合成快速停止 质子动力的破坏诱导了细菌素活性 使敏感菌细胞需能反应休止而死亡 2 食品防腐剂的作用机理 常用防腐剂的作用机理 05高分子材料与工程 中山大学 目前
14、使用的大多数防腐剂对人体都有一定的毒性 一旦过量会对健康产生危害 因此 各个国家对防腐剂的用量和残留量都有严格的规定 防腐剂的准确检测对食品卫生安全具有重要意义 目前食品防腐剂的检测主要有高效液相色谱法 气相色谱法 紫外光分光光度法 薄层色谱法 滴定法等 其中气相色谱法 高效液相色谱法 紫外光分光光度法准确度高 分析快捷 是目前最常用的检测方法 常用的检测方法 3 食品防腐剂的检测方法 高效液相色谱法 紫外分光光度法 气相色谱法 05高分子材料与工程 中山大学 由于防腐剂种类繁多 检测方法各异 这里只选取苯甲酸钠的检测方法做简单介绍 具体操作可以参考郭友珍等人用反相高效液相色谱法同时测定碳酸饮
15、料中苯甲酸钠 山梨酸钾和安赛蜜的实验 原理 配制苯甲酸钠 山梨酸钾和安赛蜜的标准溶液 以230nm为检测波长 绘制标准曲线 样品经超声波脱气 膜过滤后直接进样 按上述条件进行色谱测定 得到各种组分的回归方程及相关系数 评价 高效液相色谱法具有分析速度快 分离效率高 测定结果准确等优点 是检测食品中苯甲酸钠的最常用的方法 现在通用的较佳方法是将样品用乙醚萃取 再将萃取后的样液在水浴烘干 然后用甲醇定容 滤膜过滤后进行HPLC检测 此试验种用超声萃取法 具有样品预处理简单 使操作简单 快速 准确 值得推广 但是此法仅限于某种食品 应用于多种食品时 常常出现防碍峰干扰 3 食品防腐剂的检测方法 高效
16、液相色谱法 高效液相色谱法 05高分子材料与工程 中山大学 具体操作可以参考陈海春等人用紫外分光光度法同时测定饮料中苯甲酸钠和山梨酸钾的实验 原理 利用苯甲酸钠和山梨酸钾的紫外吸收光谱差异 采用多元线性回归紫外吸光光度法同时测定饮料中苯甲酸钠和山梨酸钾 其中样品无需预处理 评价 样品无须预处理 操作简单 并且可同时测定多组分 加和性好 准确度高 紫外分光光度法 3 食品防腐剂的检测方法 紫外分光光度法 05高分子材料与工程 中山大学 气相色谱法 具体操作可以参考李树茂用气相色谱法测定食品中苯甲酸钠 山梨酸钾 对羟基苯甲酸脂类的实验 原理 用分析天平准确称取试样并用盐酸酸化 将山梨酸 苯甲酸和对羟基苯甲酸脂类用乙醚提取浓缩 用具有氢火焰离子化检测器的气象色谱仪分离测定 与标准比较定量 评价 比较简便和灵敏 但是设备投入成本高 存在违规操作易燃易爆的隐患 3 食品防腐剂的检测方法 气相色谱法 05高分子材料与工程 中山大学 红外光谱法 红外光谱法在海内外虽少见报道 但经实验证实可行 具体操作可以参考回瑞华等人用红外光谱法测定奶粉中苯甲酸钠的含量的试验 原理 以最佳定量准确性和速度从溴化钾
