食品防腐剂的作用机理：探究一个项目

造成食品败坏的原因很多，包括物理、化学及生物等方面的因素，这些因素通常是同时或连续发生的。由于食品营养丰富，适于微生物生长增殖，而微生物又是到处都有、无孔不入的。所以，通常导致食品败坏的主要因素是细菌、霉菌和酵母之类微生物的侵袭。

微生物引起食品变质可分为：细菌繁殖造成的食品腐败，霉菌代谢导致的食品霉变和酵母菌分泌的氧化还原酶促使的食品发酵。

1.食品腐败

食品腐败变质是指食品受微生物污染，在适合的条件下，微生物的迅速繁殖导致食品的外观和内在发生劣变而失去食用价值的现象。食品发生腐败，在感官上丧失食品原有的色泽，产生各种颜色，发出腐臭气味，呈现不良滋味，如糖类食品呈现酸味，蛋白质类食品呈现苦味和涩味，食品组织发生软化，生着白毛，产生黏液物。从微观上讲，微生物代谢分泌的酶类对食品的蛋白质肽类、胨、氨基酸等含氮有机物进行分解产生多种低分子化合物，如酚、吲哚、腐胺、尸胺、粪臭素、脂肪酸等，然后进一步分解成硫化氢、硫醇、氨、甲烷、二氧化碳等。在这种一系列分解过程中产生大量毒性物质，并散发出令人厌恶的恶臭味；某些分解脂肪的微生物能分解食品中的脂肪而导致其酸败变质。

2.食品霉变

食品霉变是指霉菌在代谢过程中分泌出大量糖酶，使食品中的碳水化合物分解而导致的食品变质。食品霉变后，外观颜色改变，营养成分破坏，且染有霉味。若霉变是由产毒霉菌造成的，则产生的毒素对人体健康有严重影响，如黄曲霉毒素类可导致癌症，所以预防食品的霉变十分必要。

3.食品发酵

食品发酵是微生物代谢所产生的氧化还原酶促使食品中所含的糖发生不完全氧化而引起的变质现象。食品常见的发酵有酒精发酵、醋酸发酵、乳酸发酵和酪酸发酵。

酒精发酵是食品中的己糖在酵母作用下降解为乙醇的过程。水果、蔬菜、果汁、果酱和果蔬罐头等食品发生酒精发酵时，都产生酒味。

醋酸发酵是食品中己糖经酒精发酵生成乙醇，进一步在醋酸杆菌作用下氧化为醋酸。食品发生醋酸发酵时，不但质量变劣，严重时完全失去食用价值。某些低度酒类（如果酒、啤酒、黄酒）、饮料（如果汁）和蔬菜罐头等常常发生醋酸发酵。(www.xing528.com)

乳酸发酵是食品中的己糖在乳酸杆菌作用下产生乳酸，使食品变酸的现象。鲜乳和乳制品易发生这种酸变而变质。

酪酸发酵是食品中的己糖在酪酸菌作用下产生酪酸的现象。酪酸污染食品发出一种令人厌恶的气味。鲜乳、乳酪、豌豆类食品发生这种酸变时，食品质量严重下降。

微生物繁殖需要有适合的客观条件，即适当的水分、温度、氧、渗透压、pH和光等。控制食品所处的环境条件或加入防腐剂均可达到食品防腐的目的。防止食品腐败变质可采用物理方法处理（如冷冻、干制、腌渍、烟熏、加热、辐射等），然而最有效的办法是使用防腐剂。

食品防腐剂不但抑制细菌、霉菌及酵母的新陈代谢，而且抑制其生长。抑菌作用和杀菌作用表现在微生物的死亡率方面是不同的。根据所使用防腐剂的种类，在通常使用的浓度下，需要经过几天或几周时间，最后才能达到杀死所有微生物的状态。随着防腐剂浓度的增加，微生物的生长速度减慢，而其死亡速率则加快，但还要注意防腐剂的使用浓度，在一定的浓度范围内，大多数微生物被抑制或被杀灭，即能达到有效的发挥作用。虽然经过一段时间后，残存的微生物又会开始繁殖，但此时食物已被食用。一般来说，实际上应在微生物数量比较少的时间就采取防腐措施，而不是在微生物生长期中添加食品防腐剂。防腐剂不能使已经含有大量微生物的食品回复新鲜状态。

食品防腐剂的作用机理有各种看法和假设，有人对食品防腐剂作用机理做如下归纳：作用于遗传物质或遗传微粒结构；作用于细胞壁和细胞膜系统；作用于酶或功能蛋白。一般说来是多种作用的结果，主要是防腐剂能使微生物的蛋白质凝固或变性，从而干扰其生存和繁殖；破坏微生物的细胞膜，干扰微生物的新陈代谢，影响生物过程的电性平衡；改变胞浆膜的渗透性，使微生物体内的酶类和代谢产物逸出导致其失活；对细胞原生质部分的遗传微粒结构产生影响。显然，并不是各种防腐剂都具有全部的作用，而这些作用是相互关联、相互制约的。总的来说，防腐剂最重要的作用可能是抑制一些微生物细胞中酶的反应或者抑制酶的合成。一般可能是抑制细胞中基础代谢的酶系，或者是抑制细胞重要成分的合成，如蛋白质的合成或核酸的合成。如苯甲酸亲油性大，易透过细胞膜，进入细胞体内，从而干扰微生物细胞膜的通透性，抑制细胞膜对氨基酸的吸收。进入细胞体内的苯甲酸分子，电离酸化细胞内的碱性，并能抑制细胞的呼吸酶系的活性，对乙酰辅酶A缩合反应有很强的阻止作用，从而起到食品防腐作用。又如山梨酸的抑菌作用机理是它与微生物的酶系统的巯基相结合，从而破坏许多重要酶系统的作用，此外它还能干扰传递机能，如细胞色素C对氧的传递，以及细胞膜表能量传递的功能，抑制微生物增殖，达到防腐的目的。

原则上说，防腐剂也能对人体细胞有同样的抑制作用。但决定的因素是防腐剂的使用浓度，在微生物细胞中所需要的抑制浓度远比人体细胞中要小。就大多数防腐剂而言，防腐剂在人体器官中很快被分解或从体内排泄出去，因此在一定的使用浓度范围内不会对人体造成显著的伤害。

用于食品防腐剂的要求是：符合卫生标准，与食品不发生化学反应，防腐效果好，对人体正常功能无影响，使用方便，价格便宜。

食品防腐剂按来源可分为合成类防腐剂和天然防腐剂。