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食品防腐剂的研究进展

花匠小妙招
2025-07-14 01:39

摘要：食品防腐剂是为了延长食品的保质期、防止食品变质而添加的一类物质。它们可以抑制或杀死食品中的微生物，从而减缓食品腐败的过程，也是现代工业化食品生产过程中必不可缺的添加成分。本文就食品防腐剂的种类、作用机制及应用现状等进行总结分析，并提出其未来发展趋势，以期为现代食品工业的发展提供借鉴与参考。

关键词：食品防腐剂；化学合成防腐剂；天然防腐剂

Abstract： Food preservatives are a class of substances added to extend the shelf life of food and prevent food from spoiling. They can inhibit or kill microorganisms in food， thereby slowing down the process of food spoilage， and are also indispensable additives in the modern industrial food production process. This paper summarizes and analyzes the types， mechanisms of action and application status of food preservatives， and puts forward their future development trends， in order to provide reference for the development of modern food industry.

Keywords： food preservatives; chemosynthetic preservative; natural preservative

食品防腐剂是指人工合成或者从天然物质中提取的化学物质，它们被添加到食品中用于抑制食品变质、延长食品保质期、保持食品原有品质和营养价值。它们在食品工业中扮演着重要角色，通过抑制或杀死食品中的微生物、减缓食品的氧化反应，确保食品的安全和品质。食品防腐剂的安全性及质量标准是公众关注的焦点。食品添加剂生产企业必须遵守国家有关食品安全和卫生的法律法规，确保产品的质量和安全性。我国对食品防腐剂的安全性和质量标准有着严格的要求，包括生产工艺、原料、含量和标签等方面。此外，我国还建立了食品添加剂的审批制度和目录，对食品防腐剂的类别和使用范围进行了明确的规定。食品防腐剂主要分为两大类，分别是化学合成防腐剂和天然防腐剂。随着社会的高速发展，人们对食品安全和自身健康的关注度日益提高。其中，天然防腐剂的发展越来越受到重视。天然防腐剂是由生物体分泌或生物体内存在的具有抑菌作用的物质，经人工提取或加工而成，来源于自然界的植物、动物和微生物，具有较强的抗菌和防腐作用，同时具有较低的毒性和较高的营养价值。在食品工业中，根据不同的食品特性和需求，选择合适的防腐剂对于保障食品安全、提高食品质量具有重要意义。人们在选择食品防腐剂时，应当关注其安全性和质量标准，选择符合国家法规和标准的防腐剂，以保障自身健康和权益。同时，食品生产企业也应当遵守国家有关食品添加剂的法律法规，确保食品的安全和品质。本文就化学合成防腐剂和天然防腐剂的种类、作用机制及应用现状等进行总结分析，以期为现代食品工业的发展提供参考。

1 化学合成防腐剂

化学合成防腐剂是一类人工化学合成的防腐剂，其具有化学稳定、易于使用、价格便宜、种类多样等特点，因此成为我国应用最广泛的一类防腐剂[1]。其中，苯甲酸及其盐类和酯类、山梨酸及其盐类的应用最为广泛。

1.1 苯甲酸及其盐类和酯类

苯甲酸及其盐类防腐剂是食品工业中常用的一种化学防腐剂，它们主要对霉菌、酵母和细菌有较好的抑制作用，以延长食品的保质期。其防腐机理是苯甲酸类防腐剂通过渗透作用而使微生物的细胞内物质外泄，破坏微生物细胞的正常功能，从而抑制微生物的生长繁殖；苯甲酸还可以与微生物细胞内的蛋白质发生作用，导致蛋白质变性，从而影响微生物的酶系统和代谢过程，进而对食品起到防腐、保鲜的作用[2]。在酸性环境（pH值为2.5～4.0）下，苯甲酸抑制细菌的效果最强，但当pH值＞5.0时，其抑制细菌生长的效果则不理想。通常，在食品中加入符合标准的苯甲酸时，对人体健康无损害且无毒副作用。但若人们摄入含有大量苯甲酸或苯甲酸钠的食物，会导致肝脏损伤、神经结构或功能损坏和细胞代谢紊乱等[3]。由于其对微生物的广谱抑制作用，苯甲酸在多种食品中有应用。例如，在调味品中添加苯甲酸可以确保调味品的品质；在饮料中添加苯甲酸，可以抑制细菌生长，保持产品的清澈度；在蔬菜和水果的保存过程中添加苯甲酸，可以延长其货架期；在熟肉类、鱼类、虾类等产品中添加苯甲酸，可以防止产品二次污染；在方便食品，如方便面、速冻食品等中添加苯甲酸，有助于保持其新鲜度和口感[4]。

对羟基苯甲酸酯类的防腐剂，在日常生产生活中也被常称为尼泊金酯类防腐剂。据研究，尼泊金酯类防腐剂的抗菌效果比苯甲酸类和山梨酸类防腐剂要强，而毒性又相对较低，使用的pH范围也较广，拥有良好的杀菌能力以及化学稳定性[5]。其抗菌活性机理是尼泊金酯类破坏微生物脂双层，干扰微生物细胞膜转运过程，导致微生物细胞内外的物质交换失衡，最终引起微生物细胞死亡[5]。尼泊金酯类防腐剂可作用于微生物细胞内的多种关键酶，通过破坏微生物的代谢活动发挥抑菌作用[5]。对羟基苯甲酸酯类对多种常见的细菌有抑制作用，如大肠杆菌、铜绿假单胞菌、黑曲霉等，其中对金黄色葡萄球菌的抑制效果最佳。但是，有研究表明，对羟基苯甲酸酯具有一定的雌激素活性，长期大剂量使用有可能干扰内分泌系统，引起体内雌激素的分泌异常，对人体健康产生影响[6]。我国食品添加剂使用标准禁止食品生产经营者使用对羟基苯甲酸丙酯和对羟基苯甲酸丙酯钠盐两种化学物质作为食品添加剂[7]。因尼泊金酯类防腐剂的抗菌作用比苯甲酸及其钠盐和山梨酸防腐剂都强，食用安全性比苯甲酸、山梨酸类防腐剂高，所以其主要应用在饮料、调味品、粮油等行业中。

1.2 山梨酸及其盐类

山梨酸及其盐类是酸性防腐剂，其可以通过抑制微生物内的酶活力来抑制微生物的生长繁殖，从而达到防腐保鲜的目的。山梨酸及其盐类易溶于无水乙醇、丙酮等多种有机试剂，但不易溶于水。其化学成分和结构不易发生变化，化学性质稳定，不易分解。同时，山梨酸及其盐类也是一类毒性作用和危害十分小，对人体十分安全的防腐剂，其毒性仅为苯甲酸的1/4，防腐效果是苯甲酸的5～10倍[8]。因此，山梨酸及其盐类防腐剂也被评为是一类安全且有效的食品防腐剂之一，被广泛应用于肉制品、酱菜、水果蔬菜、饮料和糖果等食品行业中。

2 天然防腐剂

天然防腐剂主要从动植物中提取的具有防腐作用的物质，其能有效阻碍微生物的生长繁殖，延长食品保质期。与化学防腐剂相比，天然防腐剂具有以下特点。①天然防腐剂大多数来源于植物、动物和微生物，其成分对人体相对安全，不易产生过敏反应，降低了安全风险。②天然防腐剂可生物降解，对环境友好，减少了化学物质在环境中的积累，降低了环境污染。③天然防腐剂具有较广泛的抗菌谱，可有效抑制多种细菌、真菌和微生物的生长，延长产品的保质期。④天然防腐剂的化学性质稳定，防腐作用时间长，使用成本较低。根据天然防腐剂的来源不同，可以分为三大类，分别是植物源天然防腐剂、动物源天然防腐剂和微生物源天然防腐剂。

2.1 植物源天然防腐剂

植物源天然防腐剂一般是指从植物的根、茎、叶、花、果实和树皮等部位获得的具有生物活性的植物素[9]。其杀灭微生物的机制一般为破坏微生物的细胞壁，影响微生物内蛋白质的形成，破坏微生物细胞膜的完整性，或者抑制一些酶的活性。植物源防腐剂主要来源于中草药、香辛料、水果蔬菜等。研究表明，大量的中草药有良好的抑菌作用。例如，从大黄、黄芩、黄连等多种中草药中提取出有效的抑菌成分。香辛料为食品常见调味品。例如，在大蒜、生姜、茴香、丁香等多种香型料植物中，含有的挥发油成分具有天然的抑菌作用。在水果和蔬菜中含有丰富的果胶，其酶产物可应用于多种食品中，具有保鲜效果。例如，在柠檬、橙、葡萄中含有丰富的果胶，通过酶解作用降解为低聚物时，具有显著的抗菌效果[10]。研究发现，植物源天然防腐剂对食源性致病菌的抑菌效果良好。孙军涛等[11]将天然复合防腐剂茶多酚、葡萄籽提取物、番茄红素和维生素Ｅ组成的复配液用于香肠的防腐研究。结果表明，复合配方液能有效抑菌防腐，提高香肠的品质。朱剑凯[12]将丁香、小茴香、肉豆蔻的提取液作为保鲜剂用于牛肉的嫩化和保鲜。结果表明，相比未经过保鲜剂处理的牛肉组，经香辛料保鲜液处理的牛肉可延长贮藏时间3～6 d，有效保持了牛肉的新鲜度。

2.2 动物源天然防腐剂

动物源天然防腐剂的来源较为广泛。许多动物能产生一种抗菌肽的天然抗菌物质，它是动物机体重要的免疫应答分子。这种天然防腐剂有着良好的发展趋势和庞大的市场容量。在食品工业中，应用最为广泛的动物源天然防腐剂是鱼精蛋白、壳聚糖等。鱼精蛋白是一种碱性蛋白质，主要来源于鱼类（如鲑鱼），具有抑菌功效。其抗菌机制主要为鱼精蛋白通过破坏微生物的细胞膜而杀灭微生物。鱼精蛋白多用于粮食、方便食品、牛奶等食品保存，但其对新鲜海鲜类及肉制品的抑菌作用不佳，对加热处理后的食品保存效果较好[13]。壳聚糖是从虾蟹中提取的天然防腐剂，可进行大规模的工业化生产，具有低毒、无味、抗菌效果好等特点，是一种安全性能高的防腐剂，常常用于水果、醋腌食品的保鲜与防腐。

2.3 微生物源天然防腐剂

微生物源天然防腐剂是利用生物工程技术分离、提取的具有抑菌防腐作用的微生物及其代谢产物，是一种安全无毒、天然高效的食品防腐剂，可通过微生物培养过程进行大规模的工业化生产[14]。微生物源天然防腐剂如乳酸链球菌素、ε-聚赖氨酸和纳他霉素在食品工业中的应用最为广泛。

乳酸链球菌素是由多种氨基酸（镧硫氨酸、脱氢丙氨酸和氨基丁酸）组成的多肽抗菌素类防腐剂，对人体无毒，在体内易被消化水解为氨基酸，是一种安全高效的防腐剂。乳酸链球菌素通过与微生物细胞壁结合，抑制细胞壁主要成分的合成；或改变细胞膜结构，导致细胞膜内外电势差消失，破坏细胞的正常结构，从而引起微生物死亡[15]。乳酸链球菌素能有效抑制食品中革兰氏阳性菌的生长，但对革兰氏阴性菌、酵母和霉菌没有抑制作用。乳酸链球菌素在乳制品、肉制品、罐头食品、啤酒和果汁饮料等食品中具有广泛应用。

ε-聚赖氨酸是一种由多个赖氨酸残基组成的高分子聚合物，它是放线菌通过发酵产生的。ε-聚赖氨酸的抗菌机理是ε-聚赖氨酸呈高聚合多价阳离子态，它能破坏微生物的细胞膜结构，引起微生物细胞中的物质、能量和信息传递中断，还能与胞内的核糖体结合影响生物大分子的合成，最终导致微生物的死亡。ε-聚赖氨酸是广谱抗菌剂，对绝大部分微生物均具有抑菌作用，可应用于粮食、汤类、熟蔬菜、调味品中。

纳他霉素是由链霉菌发酵产生的一类多烯大环内酯类防腐剂，是一种广谱抗菌剂。其抑菌机理可能是纳他霉素与微生物的细胞膜相结合，形成复合物（抗生素-甾醇复合物）或在细胞膜上形成水孔，改变细胞质膜和细胞膜的通透性，引起微生物内的氨基酸、水分等物质外泄而死亡。纳他霉素的抑菌效果比山梨酸钾高150倍[16]，在干酪、糕点、肉制品等生产中具有广泛应用。

3 结语

在未来，食品防腐剂将面临一系列技术挑战和发展趋势。从安全性、环保性、高效性、个性化、智能化以及国际交流与合作等方面来看，食品防腐剂的研究和应用将呈现出以下特点。在安全性方面，随着科技的进步，新的食品防腐剂不断被研发出来，但其安全性仍需要得到验证。此外，食品防腐剂的长期摄入对人类健康的影响也需要进一步研究。在环保性方面，食品防腐剂的生产和使用对环境的影响越来越受到关注。因此，开发绿色、环保的食品防腐解决方案是未来的一个重要趋势。例如，利用生物技术生产天然防腐剂，或者开发可降解的包装材料等。在高效性方面，食品生产商需要不断提高食品防腐剂的效果，以满足日益严格的食品安全要求。这要求科学家通过技术创新，开发出具有更高效率、更广谱的食品防腐剂，以应对不断变化的食品腐败问题。在智能化方面，食品生产商将利用现代信息技术，如物联网、大数据、人工智能等，实现食品防腐剂的智能化应用。例如，采用智能包装技术，实时监控食品的温度、湿度、微生物活动等，以预测和防止食品变质。在国际交流与合作方面，随着全球食品供应链的日益紧密，各国将在食品防腐剂领域加强合作，共同研究和开发更安全、高效的防腐解决方案。这有助于推动食品防腐剂技术的进步，提高全球食品安全水平。综上所述，食品防腐剂在未来发展中将面临安全性、环保性、高效性、智能化以及国际交流与合作等方面的挑战。食品生产商和科学家需要共同努力，通过技术创新和合作，推动食品防腐剂领域的发展，保障食品安全，满足消费者的需求。

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作者简介：史倩（1994—），女，贵州贵阳人，硕士。研究方向：食品药品等营养与检测。