食品保存剂食品防腐剂.ppt

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1、1 第二篇 食品保存剂 2 第一章 食品防腐剂 第二章 食品抗氧化剂 3 第一章 食品防腐剂 第一节 概述 第二节 食品防腐剂各论 第三节 防腐剂在食品工业中的应用 第四节 食品保鲜剂 4 1.1 食品 变质 一般是指在某些因素 (内在、外在 )的 影响下，食品质量 (理化性质 )发生变化的 过程。 第一节 概述 5 因空气的氧化与干燥作用 因食品内部所含氧化酶的作用 (氧化酶、过氧化酶、 淀粉酶、蛋白酶等 ) 微生物的污染、繁殖 (主导作用 ) 昆虫的侵蚀繁殖和有害物质的直接或间接污染 食品变质的原因 6 食品腐败： 指食品受微生物污染，在适宜的条件下，微生 物的迅速增殖导致食品的外观和内在

2、发生劣变而 失去食用价值的现象。 食品霉变： 指霉菌在代谢过程中产生大量的糖酶，分解食 品中的糖类而导致的食品变质的现象。 食品发酵： 指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用的变质现象。 微生物引起食品的腐败变质 7 食品的防腐办法 干燥 (风干、晒干 )、腌渍、糖 渍、加热、发酵、冷冻 真空干燥、喷雾干燥、冷冻干 燥、远红外干燥、真空包装、 无菌包装、灌装、气调贮藏、 超高温瞬时灭菌、超高压灭菌、 辐射杀菌等 传统保藏方法 工业化新技术 物理保藏法 8 化学 保藏法： 防腐剂保藏法 在下列情况下考虑采用防腐剂：当一些 食品不能采用冷、热处理方法加工时；作 为物

3、理保藏方法的一个补充以减轻其处理的 强度，同时使产品的质构、感官或其他方面 的质量得到提高。 9 10 1.2 食品防腐剂 定义： 是指能防止微生物所引起的食品腐败变质、 延长食品保存期的食品添加剂。 又称抗微生物剂 或抗菌剂。 中国功能分类代码， 17； CNS： 17. 11 1.2.1 食品防腐剂的分类 杀菌剂 按作用 抑菌剂 按来源和性质 酸性防腐剂 有机防腐剂 酯型防腐剂 无机防腐剂 生物防腐剂 特点：未解离分子的防腐功能最强， 防腐效果随 PH而定，一般在酸性条件 下才有效。 e.g. 苯甲酸、山梨酸、丙酸及其盐类 没有绝对界限，常常因浓度高低、作用时 间长短和微生物种类等不同而难

4、以区分。 杀菌作用 抑菌作用 特点：杀菌作用较酸性防腐剂强，防 腐效果受 pH影响小。 e.g. 对羟基苯甲酸酯及其盐类 e.g. 二氧化硫、亚硫酸及其盐类、硝酸盐类 e.g. 乳酸链球菌素和纳他霉素 12 1.2.2 食品防腐剂作用机理 食品防腐剂防腐的 原理 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。 一般认为，食品防腐剂对细菌的抑制作用主要是 通过影响 细胞的亚结构 而实现。 13 食品防腐剂的作用机理可以概括为以下四个方面： 对微生物细胞壁和细胞膜产生一定的效应 干扰细胞中酶的活力 使细胞中蛋白质变性 对细胞原生质部分的遗传机制产生效应 e.g

5、.亚硝酸盐类 e.g. 壳聚糖 e.g. 苯甲酸及盐类、对羟基 苯甲酸酯类、乳酸链球菌素 e.g. 苯甲酸及其盐类、山梨 酸及其盐类、丙酸及其盐类 14 防腐剂应具备的条件： 性质稳定，在一定时期内有效，使用及分解后无 毒 ； 在低浓度下仍有抑菌作用 ； 本身无刺激性气味和异味 ； 不应影响人的机体代谢，也不应影响正常的肠道 菌群活动 ； 价格合理，使用方便。 15 第二节 防腐剂各论 我国 GB2760允许使用的防腐剂约为 30种，美国 约 50种，日本约 40种。 在我国最常用的防腐剂为苯甲酸及其钠盐类、山 梨酸及其钾盐类。 16 2.1 苯甲酸及其钠盐 CNS： 17.001(17.00

6、2)； INS： 210 (211) 又名安息香酸 (钠 )，分子式 C7H6O2(Na)， 相对分 子质量 122.12(144.11)。 结构式： 苯甲酸及其钠盐之间的换算： 1g苯甲酸相当于 1.18g苯甲酸钠； 1g苯甲酸钠相当于 0.8479g苯甲酸 。 17 性状 白色颗粒或结晶粉未，难溶于水，易 溶于乙醇中；沸点 249.2 。 其水溶液具有酸性。 酸性条件下易随水蒸汽挥发；化学性 质稳定，具有吸湿性。 白色颗粒或结晶粉未，无臭或微带安 息香的气味，味微甜，易溶于水，溶于 乙醇； 其水溶液的 pH为 8，属强碱弱酸盐。 酸性条件下出现离析 (不易溶解 )；在 空气中稳定。 苯 甲

7、 酸 钠 苯甲酸 18 防腐 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。 未离解的苯甲酸亲油性强，易透过细胞膜进入细 胞内， 干扰霉菌和细菌等微生物细胞膜的通透性 ， 阻碍细胞膜对氨基酸的吸收；酸化细胞内的储存 碱， 抑制细胞的呼吸酶系的活性 ，阻止乙酰辅酶 A缩合反应。 其中 苯甲酸钠 的防腐效果更好。 19 防腐效果： 苯甲酸和苯甲酸钠属广谱抗菌剂，其 抗菌 有效性依赖于食品的 pH值 ，其抑菌作用的最 适 pH为 2.5 4.0。对一般微生物的最小抑菌浓度 为 0.05 0.1 。 苯甲酸类防腐剂在应用过程中一般与其他防腐剂 或抗氧化剂 复配 使用。 20 毒性 苯甲酸

8、 LD50： 2.74.44g/kg 体重 (大鼠，经口 ) ADI： 0-5mg/kg体重 (苯甲酸及其盐的总量，以苯 甲酸计 )。 解毒机制： 限量的苯甲酸类的物质进入机体后， 大部分 (66%95%)在 9 15小时内与甘氨酸反应 形成马尿酸后能随尿液排除；剩余部分与葡萄糖 醛酸结合形成糖苷而解毒。 由于苯甲酸解毒过程在肝脏中进行，因此苯甲酸 对肝功能衰弱的人是不适宜的。 21 目前苯甲酸在各国容许应用的范围越来越窄，甚至被禁用，但 由于价格低廉，在中国仍作为主要的防腐剂使用。 使 用 范 围 及 用 量 22 注意事项： 由于苯甲酸对水的溶解度比苯甲酸钠低，实际生 产过程中多使用苯甲酸

9、钠。 由于苯甲酸的溶解度小，使用时应根据食品特点 选用热水或乙醇溶解。 苯甲酸钠可直接用洁净的水配成较浓的水溶液， 再按标准添加到食品中去。 23 2.2 山梨酸及其钾盐 P38 山梨酸及其钾盐之间的换算： 1g山梨酸相当于 1.33g山梨酸钾； 1g山梨酸钾相当于 0.746g山梨酸。 24 性状 山梨酸 白色结晶粉末，微带刺激性臭味 ； 微溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙二醇、乙醇植物 油等。其水溶液成酸性，饱和水溶液 pH值 3.6。 耐光、耐热性好；在空气中长期放置易被氧化变 色。 山梨酸钾 无色至浅黄色粉末或颗粒，无臭或稍具臭味，极 易溶于水 ， 在空气中露置能被氧化而着色，有吸 湿性。

10、25 防腐 山梨酸的抑菌作用机理是它能与微生物的 酶系统 的 巯基相结合，从而破坏许多重要酶系统的作用 (与 脂肪酸氧化有关的脱氢酶、巯基酶等 )，此外它还 能 干扰传递机能 (如细胞色素 C对氧的传递 )。 作用 机理 对 霉菌、酵母 等好气性菌均有抑制作用，还能抑制肉 毒杆菌、金黄色葡萄糖球菌、沙门氏菌的生长繁殖。 但 对嫌气性芽孢形成菌与嗜酸乳杆菌几乎无效 。 抑菌 范围 抑菌 pH 范围 在 未离解状态时防腐性最强 ，其防腐效果随 pH值 的升高而降低，在 pH5.6以下 使用防腐效果最好； 但山梨酸适宜的 pH值范围比苯甲酸广。 抑菌效力 3 5 苯甲酸类 26 山梨酸： LD50为

11、 7.410.5g/kg体重 (大鼠，经口 ) ADI： 0-25mg/kg 体重 (以山梨酸计 ) 解毒机制： 山梨酸是一种不饱和脂肪酸，在机体 内可正常地参加新陈代谢，它基本上和天然不饱 和脂肪酸一样可以在机体内分解产生二氧化碳和 水。故山梨酸可看成是食品的成分，按照目前的 资料可以认为对人体是无害的。 即使超出食品的正常添加量，山梨酸也是公认的 危害最小的防腐剂。 毒性 27 使用范围及用量 28 注意事项： 山梨酸微溶于水，使用时先将其溶于乙醇或其 他有机溶剂中。 溶解山梨酸时不得使用铜、铁容器。 防止山梨酸挥发，在食品加热后期添加。 山梨酸作食品防腐剂时，若食品被微生物严重 污染，山

12、梨酸便成为微生物的营养物质，不仅 不能抑制微生物繁殖，反而会加速食品腐败。 山梨酸与其他防腐剂复配使用，可产生协同作 用提高防腐败效果。 29 性质 丙酸 ： 具有类似乙酸刺激性酸味的液体，可溶于 水、乙醇 、 乙醚和氯仿中。 丙酸钙 ： 丙酸钙为白色粉末，微带丙酸气味 ； 易 溶于水 ， 不溶于乙醇乙醚 ； 对水和热稳定 ， 有吸 湿性。 丙酸钠 ： 为白色结晶或白色晶体粉末 ， 微带特殊 臭味易溶于水、乙醇 ， 有吸湿性。 2.3 丙酸、丙酸钙、丙酸钠 P40 30 丙酸盐的防腐作用是通过转化为 丙酸 进行的。 作用机理： 丙酸在细胞中富集并 抑制酶的新陈代 谢 ；通过 与丙氨酸或其他微生

13、物生长的必须氨基 酸竞争 ，抑制微生物的生长。 防腐 31 防腐范围： 丙酸对 真菌和一部分细菌 有抑制效果， 抑制酵母和真菌的效果 在 pH4.05.0范围内随着 pH降低而逐渐加强。 丙酸盐呈微酸性，对 各类霉菌、需氧芽孢杆菌或 革兰氏阴性杆菌 有较强的抑制作用，对能引起食 物发黏的菌类如枯草杆菌的抑菌效果很好，但 对 酵母几乎不起作用 。在糕点、面包和乳酪中使用 丙酸钙可补充食品中的钙质。 32 丙酸的毒性相当低，丙酸作为一种正常的食品组 分，也是人体和反刍动物体内代谢的一种中间产 物，因此 其 ADI没有限制 。 丙 酸 ： LD50 2.6g/kg 体重 (大鼠，经口 )。 丙酸钙

14、： LD50 3.34g/kg 体重 (大鼠，经口 )。 丙酸钠 ： LD50 5.1g/kg 体重 (大鼠，经口 )。 毒性 33 使用 使 用 范 围 及 用 量 注意事项： 在实际使用中，丙酸盐一般在 和面 时添加，或在出炉时 作 表面喷涂 防腐。其添加浓度根据产品的种类和各种焙 烤食品所需的贮存时间而定。 34 2.4 脱氢乙酸及其钠盐 P41 35 脱氢乙酸 ： 抗菌能力随 pH不同而变化，但其他因素对其影 响不大。 对热稳定， 120 条件下加热 20min抗菌作用 无变化，适用于一切热加工食品，但其易随水蒸 气挥发，适宜在加热后期添加。 防腐 36 防腐范围： 广谱抗菌剂，酸性食

15、品防腐剂。对 霉菌、酵母 菌 的作用较强，高剂量 (0.1%0.4%)时对 细菌 有 效。 电离常数较低，抗菌活性和水溶液的稳定性随 pH的增大而下降，但在较高 pH范围内仍有较好 的抗菌效果， pH9时，抗菌活性较弱。 37 脱氢乙酸： LD50 2.2g/kg 体重 (大鼠，经 口 )。 脱氢乙酸钠： LD50 0.57g/kg 体重 (大鼠， 经口 )。 毒性 38 2.5 双乙酸钠 P42 可以看做食品的一部分，能够保持食品原有的色、 香、味和营养成分。 安全无毒、无残留、无致癌、无致畸形，被列为 国际组织开发的食品防腐保鲜剂。 主要作为 真菌 抑制剂。 39 双乙酸钠 的抗菌作用来源

16、于 乙酸 。 作用机理： 双乙酸钠 在水中呈乙酸盐态，偏酸 性时产生乙酸分子类脂化合物，溶解性提高。当 乙酸透过霉菌组织的细胞壁后， 不解离的乙酸比 离子化的乙酸能更有效的干扰细胞酶的作用 ，使 细胞内蛋白质发生变化，从而起到抗菌作用。 防腐 40 双乙酸钠： LD50 4.96g/kg 体重 (大鼠，经口 )。 LD50 7.31g/kg 体重 (小 鼠，经口 )。 毒性 41 2.6 对羟基苯甲酸脂类及其钠盐 P42 性状： 对羟基苯甲酸酯为无色小结晶或白色结晶性 粉末。难溶于水，易溶于乙醇，不易吸潮，不 易挥发，在酸性和碱性条件下均起作用。 对羟基苯甲酸酯类在乙醇中的溶解度从甲酯 到庚酯

17、依次增加，在水中的溶解度则依次降低。 42 作用机制： P44 破坏微生物的细胞膜； 抑制微生物细胞的呼吸酶系与电子传递酶系的活 性 ； 消除大肠杆菌细胞质膜两边的氢离子浓度差。 防腐 43 防腐范围： P43 由于它具有 酚羟基 ，所以 抗菌性能比苯甲酸、山梨 酸都强 。 羟基苯甲酸酯类的防腐性一般和烷基部分的链长成 正比例， 抑菌作用随着烷基碳原子数的增加而增加 。 对羟基苯甲酸酯类的抑菌作用不受 pH的影响，其 抑菌活性主要是以 分子态 形式起作用。它的抗菌作 用在 pH4 8的范围内均有很好的效果。 对 霉菌、酵母 有较强的抑制作用，一般优于细菌。 对 细菌 特别是对革兰氏阴性杆菌及乳

18、酸菌的作用较 差。 44 毒性 对羟基苯甲酸乙酯 ： LD50为 小鼠口服 5g/kg 体重。 ADI： 010mg/kg 体重。 对羟基苯甲酸酯类的性质与烃基有直接的相关性， 随着烷基碳原子数的增大，其毒性降低 ，抗菌性 增高，水溶性减小 (脂溶性增大 )。而异丙酯、异 丁酯的毒性分别比正丙酯和正丁酯的毒性要大。 解毒机制： 对羟基苯甲酸酯低毒，在人体中可以 快速被水解、共轭化，并且随尿液排出，不在体 内积蓄。 45 注意事项： 对羟基苯甲酸酯类都很难溶于水， 所以通常是将它们先溶于氢氧化钠、乙酸、乙醇 中，再分散到食品中，最好是将 2种或者 2种以上 的该酯类混合使用，效果更好。 使 用

19、范 围 及 用 量 46 2.7 二甲基二碳酸盐 P44 47 2.8 乳酸链球菌素 P44 乳酸链球菌素，又称乳链菌肽、乳酸菌素、尼生 素，由乳酸链球菌产生的一种 多肽物质 ，由 34个 氨基酸组成。活性分子常为二聚体、四聚体等。 分子式 C143H230O37N42S7，相对分子质量 3354.08。 48 性状 为白色或略带黄色的结晶粉末或颗粒 。 乳酸链球菌素的 稳定性还与其它因素如溶液的化学 组成、蛋白质的保护作用等有关 。食物中的各种大 分子能减少乳酸链球菌素在热处理过程中的失活程 度。离子型乳化剂能抑制乳酸链球菌素的活性。 乳酸链球菌素 对蛋白水解酶 如胰蛋白酶、胰酶、唾 液酶和

20、消化酶 特别敏感 ，但对粗制凝乳酶不敏感。 乳酸链球菌素的标准品纯度为 2.5%，并定为 1 106 IU/g。 49 试验表明： 不同的 pH下其 溶解度 不同， pH下降溶解度提高 ： PH值在 7时，溶解度为 49.0mg/ml； 若在 0.02M HCL中，溶解度增至 110.0mg/ml， 在碱性条件下几乎不能溶解 。 不同的 pH下的 稳定性 ， pH下降稳定性增强 ： 在 pH小于 2.0的稀盐酸中可经 115.6 灭菌而不 失活 ； 当 pH超过 4时，特别是在加热条件下，它在水溶 液中的分解速度加快，活力降低： 如在 pH等于 5.0时，灭菌后丧失 40活力； pH等于 6.

21、8时，灭菌后丧失 90活力。 50 作用机制： 乳酸链球菌素 吸附在微生物的 细胞质膜 上是其发 挥杀菌作用的前提。它作为阳离子表面活性剂， 影响 细菌胞膜 和抑制 革兰氏阳性菌 (+)的胞壁质 合 成，并能增强一些细菌对热的敏感性，使它在小 范围内有辅助杀菌作用 。 防腐 51 防腐范围： 作为一种天然的防腐剂，对大多数 革兰氏阳性菌 ， 尤其是产芽孢菌 (如肉毒杆菌 )有很强的抑制作用， 一般 不抑制革兰氏阴性菌、霉菌、酵母菌性菌 ， 具有无毒、无副作用、安全可靠、高效等特点。 若与 山梨酸 (主要抑制霉菌、酵母菌及需氧细菌 ) 或 辐射处理 等配合使用，则可使抗菌谱扩大。 乳酸链球菌素与

22、 EDTA或表面活性剂 结合，可以 抑制沙门氏菌等一些革兰氏阴性菌的生长。 乳酸链球菌素对杆菌的抑制浓度范围为 0.042.0g/mL。 52 毒性 该产品是世界上 惟一能用在食品防腐方面的抗生素 ， 是联合国的食品添加剂联合专家委员会 (JECFA)确 认的安全、天然的食品防腐剂 测试结果证明， 人们日常食用的牛乳大多数存在这种物质。 解毒机制： 乳酸链球菌素对蛋白酶敏感，进入消化 道中很快被 -胰凝乳蛋白酶水解酶消化成氨基酸， 而被人吸收，对人体基本无毒，也不与医用抗生素 产生交叉抗药性。 LD50： 7g/kg 体重 ; ADI： 33000 IU/kg 体重。 53 注意事项： 使用时

23、可先将乳酸链球菌素制成 5% 6%的蒸馏水 (或冷开水 )悬液，然后加入食 品中 。 使 用 范 围 及 用 量 54 2.9 纳他霉素 P46 几乎对所有的霉菌和酵母都起作用，但对细菌和 病毒无效。 优越性：抑制真菌毒素的产生， pH适用范围广， 用量低，效率高，抗菌作用时间长，使用方便， 对食品的发酵和熟化等工艺没有影响、不改变食 品风味等。 55 2.10 新型防腐剂 由于天然生物型防腐剂的使用能使食品的杀菌条 件更加温和，更有效地保存食品的营养物质。近 年来，利用植物、动物或微生物的代谢产物为原 料，经提取、酶法转化或者发酵等技术生产的天 然生物型防腐剂，成为了当今食品防腐剂开发的 方

24、向。 包括新型细菌素、溶菌酶、壳聚糖等。 56 安全性 乳酸链球菌素 山梨酸类 对羟基苯 甲酸酯类 苯甲酸类 2.11 常用防腐剂的比较 苯甲酸与苯甲酸钠、山梨酸与山梨酸钾和对羟基 苯甲酸酯类是我国使用的三类主要的防腐剂，现 在从以下几个方面予以综合比较： 苯甲酸及苯甲酸钠要在 pH4.5 5以下 ； 山梨酸及山梨酸钾在 pH5 6以下 ； 对羟基苯甲酸酯类的使用范围为 pH4 8。 pH范围 57 成本与 供应 使用浓度 苯甲酸类： 0.03-0.1%； 山梨酸类： 0.05-0.3%； 对羟基苯甲酸酯类： 0.01-0.25%。 防 腐 效 果 苯甲酸对 霉菌和细菌 均有 抑制 作用，对

25、产酸菌作用弱 ； 山梨酸对 霉菌和酵母菌作用强 ，对 细菌尤其是产酸菌弱 ； 对羟基苯甲酸酯类对 霉菌和酵母强 ，对 细菌弱，尤其是 G-和乳酸菌； 乳酸菌素 对羟基苯甲酸酯类 山梨酸类 苯甲酸类 58 防腐剂 细菌 酵母菌 霉菌 最适合pH范围 苯甲酸及其盐 类 + + + 2.54 山梨酸及其盐 类 + + + 5.6 丙酸及其盐类 + - + 5 对羟基苯甲酸 酯类及其盐类 + + + 48 乳酸链球菌素 + - - 25 注： + 表示有防腐效果， - 表示无效。 59 第三节 防腐剂的合理使用 了解防腐剂的应用范围，针对不同食物选择合适 的防腐剂； (水果以真菌主，肉类以细菌为主 )

26、 了解防腐剂和食品各自的理化性质； (溶解性； pH) 了解食品的储存条件和工艺性的相互作用，以保 证防腐剂充分发挥作用； 严格控制食品的初始菌落数； (山梨酸能被乳酸菌还原 为山梨酸醇。 ) 必须了解所选防腐剂的安全性； 考虑使用复配防腐剂； 食品防腐剂的交替使用。 (避免微生物产生抗药性 ) 60 第四节 食品保鲜剂 P52-54 61 思考题 1、防腐剂是通过哪些途径来实现对微生物的抑菌 和杀灭作用 ?请举例说明。 2、如何提高食品防腐剂的防腐效率？ 3、 (课外题 )近年来，一些厂商不当添加防腐剂的新 闻频出，如添加过量的防腐剂或将禁用防腐剂添 加至食品中，请搜索相关新闻，并对某新闻所报 道的现象进行分析 (包括原因、危害、识别等 )。