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1、第八章 食品化学保鲜技术,防腐剂、杀菌剂、 脱氧剂、抗氧化剂,第一节 概述,食品化学保鲜是指在食品生产和贮运过程中使用化学试剂（食品添加剂），以提高食品的耐藏性和达到某种加工目的。主要作用就是保持或提高食品品质和延长食品保藏期。,多数化学试剂需控制其使用量，只能控制和延缓微生物的生长，或只能在短时间内延缓食品的化学变化，因此，这种方法属于一种暂时性或辅助性的保藏方法。 通常将蛋白质的变质称之为腐败，碳水化合物的变质称之为发酵，脂类的变质称之为酸败。可以用化学方法或物理方法来防止有害微生物的破坏。利用抑菌或杀菌的化学药剂称为防腐剂。,食品防腐保鲜的含义是在贮藏过程中保持食品固有的色、香、味、形及
2、其营养成分，为此而应用的化学品称为防腐保鲜剂。 防腐是针对有害微生物的。一是防止微生物造成食品的腐烂，二是防止产毒微生物的危害。保鲜是针对食品本身品质的。 根据化学保鲜剂的保鲜机理不同，可分为：防腐剂、杀菌剂、脱氧剂和抗氧化剂。,第二节 食品防腐剂,食品防腐剂从狭义上即对微生物的主要作用性质讲，防腐剂是指抑制微生物繁殖的物质，或称为抑菌剂，而杀灭微生物的物质则称为杀菌剂。,一、防腐剂的抑菌原理,食品防腐剂抑菌作用主要是通过改变微生物发育曲线使微生物发育停止在缓慢增殖的迟滞期，而不进入急剧增殖的对数期，延长微生物繁殖一代所需要的时间，即所谓“静菌作用”。,细菌引起的食品腐败：细菌作用于各类食品，
3、使食品原有的色泽丧失，呈现各种颜色，发出腐臭气味，产生不良滋味。 食品霉变现象：霉菌在代谢过程中利用食品中的碳水化合物，蛋白质为碳源和氮源生长繁殖，同时使食品外层长霉或颜色改变，且产生明显霉味。 食品的发酵现象：微生物代谢所产生的氧化还原酶使食品中的糖发生不完全氧化而引起的变质现象。,二、食品防腐剂的种类、特性及使用,（一）食品防腐剂的分类 食品防腐剂的分类和使用卫生标准，食品防腐剂按照其来源不同可分为化学合成防腐剂和天然防腐剂。 （1）化学合成防腐剂：苯甲酸钠、山梨酸钾、二氧化硫、山梨酸、对羟基苯甲酸酯、亚硫酸盐、丙酸盐及硝酸盐和亚硫酸盐等。 （2）天然防腐剂：是生物体分泌或体内存在的防腐物
4、质，经人工提取后即可用作食品防腐剂。如含硫芳香油、抗菌素,（二）主要化学合成防腐剂,1、苯甲酸及苯甲酸钠 苯甲酸及苯甲酸钠又称为安息香酸和安息香酸钠。其抑菌机理是阻碍微生物细胞呼吸系统。 白色结晶或颗粒，略带安息香气味，性质稳定，易溶于水，为广谱抑菌剂。在低pH值范围内抑菌效果显著，最适宜pH值为2.5-4.0，pH高于5.4则失去对多数霉菌和酵母的抑菌作用。苯甲酸及钠盐作为防腐剂比较安全，解毒过程在肝脏中进行，对肝功能衰弱者不太适宜。苯甲酸的抑菌作用主要针对酵母菌和霉菌，细菌只能部分被抑制，对乳酸菌和梭状芽孢杆菌的抑制效果很弱。,使用注意事项,A:操作人员需要戴口罩，手套等防护措施。 B：使
5、用该防腐剂应将食品的ph调节到2.5-4.0，以充分发挥防腐剂的作用。 C：严格控制使用数量，以保证食品的卫生安全性。,（二）山梨酸及山梨酸钾,山梨酸及山梨酸钾又称为花楸酸和花楸酸钾，其抑菌机理为阻碍微生物细胞中脱氢酶系统，并与酶系统中的巯基结合，使多种重要酶系统被破坏，从而达到抑菌和防腐的效果。 无色或白色结晶，无臭或稍有刺鼻的气味，对光、热稳定，久置空气中容易氧化变色，山梨酸微溶于水及有机试剂，加热至228分解，山梨酸钾易溶于水及乙醇，加热至270分解。 山梨酸及其钾盐对污染食品的霉菌、酵母和好气性微生物有明显抑菌作用，但对于能形成芽孢的厌气性微生物和嗜酸乳杆菌的抑制作用甚微。防腐效果随p
6、H值升高而降低。一般属于无毒型防腐剂，且能提高食品风味及质量。,使用注意事项,A易挥发，食品加热后再按规定用量添加，以减少挥发损失。 B：操作人员应佩戴防护眼镜，减少对皮肤和粘膜的刺激。 C：山梨酸对微生物污染严重的食品其防腐效果不明显。 D：防止氧化，溶解山梨酸时不能使用铜铁等容器。 E：不易长期与乙醇共存。,（三）对羟基苯甲酸酯,对羟基苯甲酸酯称为对羟基安息香酸酯或泊尼金酯，其中对羟基苯甲酸丁酯效果最好。 对羟基苯甲酸酯多为白色结晶，稍有涩味，几乎无臭，无吸湿性，对光和热稳定，微溶于水，而易溶于乙醇和丙二醇。其抑菌机理与苯甲酸基本相同，主要使微生物细胞呼吸酶系统与电子传递酶系统的活性受抑制
7、，并能破坏微生物细胞膜的结构，从而起到防腐效果。 抑菌作用受pH值影响较小，适用的范围为4-8，以酸性条件下防腐效果较好，属于广谱抑菌剂，对霉菌和酵母作用较强。对细菌中的革兰氏阴性杆菌及乳酸菌作用较弱。是较安全的防腐剂。,（四）生物防腐剂,生物防腐剂是指从植物、动植物内直接分离出来，或从它们和微生物代谢产物中提取 的具有防腐作用的物质，又称天然防腐剂。一般安全性较好，能满足人们对食品越来越高的要求。,A：微生物代谢产物,微生物在生长时能产生一些影响其他微生物生长的物质抗生素。只允许乳酸链球菌素、尼生素、乳酸菌素、是某些乳酸链球菌产生的一种多肽物质。 乳酸链球菌素的溶解度随着pH的升高而下降。能
8、有效抑制革兰氏阳性菌，对产生孢子的革兰氏阳性菌和枯草芽孢杆菌及嗜热脂肪芽孢杆菌等有很强的抑制作用。但乳酸链球菌素对革兰氏阴性菌霉菌和酵母的影响则很弱。可用于灌装食品、植物蛋白食品以及乳肉制品。 纳他霉素可用于防霉。喷淋在霉菌容易增殖、暴露于空气中的食品表面时，有良好的抗霉效果。用于发酵干酪可选择性地抑制霉菌的繁殖而让细菌得到正常的生长和代谢。,B:酶类,溶菌酶是已使用的防腐剂之一。最适pH为59。溶于食盐水，遇丙酮、乙醇产生沉淀。溶菌酶还是一种化学性质非常稳定的蛋白质。 溶菌酶能溶解许多细菌的细胞膜，使细胞膜的糖蛋白发生分解，而导致细菌不能正常生长。 溶菌酶对革兰氏阳性菌、好气性孢子形成菌、枯
9、草杆菌、地衣型芽孢菌等均有良好的抗菌能力。溶菌酶是无毒性的蛋白质。,C：植物中的天然抗菌物质,植物中的抗菌物质大致可以分为4类：植物抗毒素类、酚类、有机酸类和精油类。酚化合物的研究要比其他植物多。天然植物中的酚类化合物是食品防腐的主要因子，有广谱抗菌能力。 在水果和蔬菜中普遍存在柠檬酸、琥珀酸、苹果酸和酒石酸等有机酸。这些有机酸除了作为酸味剂、抗氧化剂、增效剂外，还具有抗菌能力。,第三节 食品杀菌剂,食品杀菌剂从广义上讲，具有抗微生物作用的物质，只有在以足够的浓度与微生物细胞直接接触的情况下，才能产生作用。食品杀菌剂按其灭菌特性可分为两大类：氧化型杀菌剂和还原型杀菌剂。,一、杀菌剂的作用机理,
10、（一）破坏菌体的结构 1、对细胞壁的作用 2、对细胞膜的作用 3、对细胞内容的作用 （二）影响代谢作用和生理活动 1、杀菌剂对酶体系的作用 2、抑制呼吸作用 3、影响有丝分裂,二、食品杀菌剂的种类及特性,（一）氧化型杀菌剂 氧化型杀菌剂包括过氧化物和氯制剂两类。在食品保藏中常用的有过氧化氢、过氧乙酸、臭氧、氯、漂白粉、漂白精以及其他的氧化型杀菌剂。,（1）、氧化型杀菌剂的作用机理,过氧化物和氯制剂是在食品贮藏中常用的氧化剂杀菌剂。可以有效的杀灭食品中的微生物。过氧化物主要是通过过氧化剂分解时释放强氧化能力的新生态氧使微生物氧化致死的，而氯制剂则是利用其有效氯成分的强氧化作用杀灭微生物。,（2）
11、、氧化型杀菌剂的种类和特性,1.过氧醋酸 又称为过氧乙酸，无色液体，强烈刺鼻气味，易溶于水。性质不稳定。 强力杀菌剂，对细菌及其芽孢、真菌和病毒均有较高的杀灭效果，特别在低温下仍能灭菌。对保护食品营养成分有积极作用。一般使用0.2浓度灭霉菌，酵母及细菌。用0.3可在3分钟杀死蜡状芽孢杆菌。用在食品加工车间、工具及容器的消毒。过氧醋酸在我国多为杀菌消毒剂，用于食品加工车间、工具及容器的消毒。,2.过氧化氢,过氧化氢又称为双氧水，无色透明液体，无臭，微有刺激性味道。过氧化氢分解生成的氧具有很强的氧化作用和杀菌作用，在碱性条件下作用力较强。过氧化氢是低毒的杀菌消毒剂，可适用于器皿和某些食品的消毒。在
12、食品生产中残留在食品中的过氧化氢，经加热很容易分解除去。过氧化氢有致癌作用，故食品中不能残留。,3.氯,又称液氯、分子氯。氯对细菌营养细胞、芽孢、真菌和病毒均有杀灭作用，但对芽孢的灭杀能力相对较弱。氯是使用最早的水处理剂，具有杀菌谱广，杀菌能力强，效率高，价格低廉和残余氯有持续杀菌的效果等特点。主要用于饮用水生产和水处理中对水的消毒，能消除水中的致病菌。,4.次氯酸钠,又称漂白水，次亚氯酸纳。具广谱杀菌特性，对细菌营养细胞、芽孢、病毒、藻类和原虫类均有杀灭作用，有机物的存在可消耗有效氯，降低杀菌效果。5-50范围内，温度每上升10，杀菌效果可提高一倍以上，pH越低，杀菌能力越强。次氯酸钠常用水
13、处理杀菌剂，用于生活用水、饮料、泳池用水、冷却水和废水等。其消毒剂还用于果蔬、餐具、医疗器械和设备的消毒。,5.漂白粉,混合物杀菌剂，白色至灰白色粉末或颗粒，性质极不稳定，吸湿受潮，经光和热的作用分解，水中溶解度约为6.9。漂白粉对细菌、芽孢、酵母、霉菌及病毒均有强杀灭作用。用作饮用水、食品加工车间、库房、容器设备及蛋白等方面的消毒剂。,6.漂白精,又称高度漂白粉，纯度高，白色至灰白色粉末或颗粒，性质较稳定，吸湿性弱，易发生燃烧或爆炸。在酸性条件下分解，其消毒作用同漂白粉，效果比漂白粉强一倍。,(3) 氧化型杀菌剂使用注意事项,1.过氧化物和氯制剂都是以分解产生的新生态氧或游离氯进行杀菌消毒的
14、。要求操作人员加强劳动保护，配戴口罩、手套和防护眼睛，以保障人体健康与安全。 2.根据杀菌消毒的具体要求，配制适宜浓度，并保证杀菌剂足够的作用时间，以达到杀菌消毒的最佳效果。 3.根据杀菌剂的理化性质，控制杀菌剂的贮存条件，防止因水分、湿度、高温和光线等因素使杀菌剂分解失效，并避免发生燃烧、爆炸事故。,（二）、还原型杀菌剂,还原型防腐剂主要是亚硫酸及其盐类，国内外食品贮藏中常用的品种有二氧化硫、无水亚硫酸钠、亚硫酸钠、保险粉和焦亚硫酸钠等。,（1）、还原型杀菌剂的作用机理,利用亚硫酸的还原性消耗食品中的氧，使好气性微生物缺氧致死，同时，能阻碍微生物生理活动中酶的活性，从而控制微生物的繁殖。 亚
15、硫酸属于酸性杀菌剂，其杀菌作用与药剂浓度、温度和微生物种类等有关，pH值的影响尤为显著。只有食品的PH低于3.5，保持较强的酸性条件下，亚硫酸分子不发生电离，杀菌效果最佳。亚硫酸随着浓度加大和温度升高，杀菌作用增强。 还原型杀菌剂还具有漂白和抗氧化作用，这能够引起某些食品褪色，同时也能阻止食品颜色的褐变 。,（2）、还原型杀菌剂的种类和特性,1.二氧化硫 又称为亚硫酸酐，在常温下是一种无色而具有强烈刺激臭味的气体，对人体有害。容易溶于水与乙醇。浓度超过20mg/m3，对眼睛和呼吸道粘膜有强烈刺激，含量过高则窒息死亡。进行熏硫时要注意防护和通风管理。,2.无水亚硫酸钠 白色粉末或结晶，易溶于水，
16、微溶于乙醇，在空气中能缓慢氧化成硫酸盐，而丧失杀菌效果。 3.亚硫酸钠 又称为结晶亚硫酸钠，无色至白色结晶，易溶于水，微溶于乙醇。在酸性条件下使用，产生二氧化硫。,4.保险粉 学名为低亚硫酸钠或连二亚硫酸钠，白色粉末结晶，有二氧化硫浓臭，易溶于水，久置空气中则氧化分解，潮解后能析出硫磺。 5.焦亚硫酸钠 又称为偏重亚硫酸钠，白色结晶或粉末，有二氧化硫浓臭，易溶于水与甘油，微溶于乙醇。具有强烈的杀菌作用，可在葡萄防霉保鲜中应用。,（3）、还原型杀菌剂使用注意事项,1.亚硫酸及其盐类的水溶液在放置过程中容易分解逸散二氧化硫而失效，所以应现用现配制。 2.在实际应用中，需根据不同食品的杀菌要求和各亚硫酸杀菌剂的有效二氧化硫含量确定杀菌剂用量及溶液浓度，并严格控制食品中的二氧化硫残留量标准，以保证食品的卫生安全性。 3.亚硫酸分解或硫磺燃烧产生的二氧化硫是一种对人体有害的气体，具有强烈的刺激性和对金属设备的腐蚀作用，所以在使用时应做好操作人员和库房金属设备的防护管理工作，以确保人身和设备的安全。,第四节 食品抗氧化剂与脱氧剂,一、食品抗氧化剂 在食
