第二章食品防腐剂教案.doc

第二章 食品防腐剂

[教学要求]
1．掌握熟悉食品防腐剂的定义；
2．掌握食品防腐剂的作用机机制；
3．掌握食品防腐剂的化学性质；
4、掌握食品防腐剂的添加剂量和作用方法。
[学习目的]
本章主要讲述食品防腐剂的定义、分类、来源。通过本章的学习，应了解食品变质的基本条件，掌握食品防腐剂的作用机制、使用条件，掌握常用防腐剂化学性质和使用方法。
[教学重点]
食品防腐剂的作用机制、使用条件，掌握常用防腐剂化学性质和使用方法。
[教学难点]
掌握食品防腐剂的作用机制及使用条件。
[教学手段]：常规教学讲授方法和手段，有条件时辅助多媒体教学等手段。
[教学时数] 2学时
[主要内容]

第一节 食品防腐剂的作用机制及其影响因素
1.1食品在贮藏过程中的变化

1.2食品变质的主要原因
1、微生物作用
一次污染、二次污染。引起食品严重变质和腐败，产生对人体有害的毒素。
糖：变酸、产生不良气味、挥发性气体。
蛋白质：分解，产生腐胺、尸胺、粪臭素
脂肪分解：产生醛、酮、酸
2、酶的作用
食品中固有酶，如多酚氧化酶；
微生物活动产生的酶：分解酶、淀粉酶等。
酶的作用，使糖分解，产生水和二氧化碳；
水果、土豆等褐变。
3、环境因素的作用
温度：加速食品的变质；
湿度：高湿度有利于微生物生长。
氧气：对食品影响最大，产生非酶促褐变、油脂酸败、维生素破坏等。
1.3 食品防腐剂的定义和分类
食品防腐剂：为了抑制微生物活动，防止食品在生产、运输、贮藏、流通过程中因微生物繁殖污染而引起的腐败变质以及提高食品的保存性、延长食用价值，而在食品加工过程中添加的一类物质。

1.4食品防腐的作用机理
①破坏微生物细胞膜的结构或者改变细胞膜的渗透性，使微生物体内的酶类和代谢产物逸出细胞外，导致微生物正常的生理平衡被破坏而失活。
②防腐剂与微生物的酶作用，如与酶的巯基作用，破坏多种含硫蛋白酶的活性，干扰微生物体的正常代谢，从而影响其生存和繁殖。
③其他作用包括防腐剂作用于蛋白质，导致蛋白质部分变性、蛋白质交联而导致其他的生理作用不能进行等。
1.5影响食品防腐剂作用的效果的因素
1.食品的pH
2.水分活度
3.微生物的种类
4.热处理程度
5.食品防腐剂的溶解性与分散性
6.食品防腐剂的复配使用
第二节 几种常见的化学防腐剂
一、苯甲酸及其钠盐
二、山梨酸及其钾盐
三、对羟基苯甲酸酯 （系列）
四、丙酸钙
苯甲酸：CNS：17． 001（17． 002）又名安息香酸，分子式C7H6O2 其钠盐又名安息香酸钠。分子式C7H5O2Na。
（一）性状：白色颗粒或结晶粉末，微溶于水，易溶于乙醇中，可溶解于乙醚等脂溶剂中。其水溶液具有酸性
苯甲酸钠：白色颗粒或结晶粉末，无臭或微带安息香的气味，味微甜，易溶于水；属强碱弱酸盐，酸性条件下出现离析（不易溶解）。
（二）毒性及解毒机制
1.苯甲酸
① LD50 大鼠口服2700-4440mg/kg(bw)。
② ADI 0-5mg/kg(bw)
2.苯甲酸钠
① LD50 大鼠口服4070mg/kg(bw)。
② ADI 0-5mg/kg(bw)（苯甲酸及其盐的总量，以苯甲酸计）（FAO/WHO，1994）。
限量的苯甲酸类的物质进入机体后，大部分在9～15小时内与甘氨酸化合成马尿酸而从尿中排除，剩余部分与葡萄糖醛酸合成糖苷而解毒，苯甲酸不在机体内积蓄。但上述两种解毒过程均在肝脏中进行，故婴幼儿（周岁以内）、老年人或肝功能衰弱的成人，食用含有苯甲酸类的食品是不适宜的。
（三）作用机制及抑菌效果
作用机制：（1）苯甲酸易透过细胞膜进入细胞体内，酸化细胞内的储碱；（2）能抑制细胞膜对氨基酸的吸收和细胞的呼吸酶系的活性；（3）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。
抑菌效果：pH<4：抑菌活性高，其抑菌的最小浓度为0.05%～0.1％；pH=2.5～4.0(最适pH)：对酵母菌、部分细菌（乳酸菌除外）效果好，对霉菌的效果差一些；pH>5.5对霉菌、酵母没有抑制作用。
（四）苯甲酸钠的使用范围、投放量
（五）使用苯甲酸及钠盐的使用和注意事项
① 苯甲酸最适抑菌pH为2.5-4.0。但在酸性溶液中其溶解度降低，故不能单靠提高酸性来提高抑菌活性。
② 由于苯甲酸对水溶解度低，故实际多是加适量的碳酸钠或碳酸氢钠，用90℃以上热水溶解，使其转化成苯甲酸钠后才添加到食品中。若必须使用苯甲酸，可先用适量乙醇溶解后，再应用。
③ 由于苯甲酸对水的溶解度比苯甲酸钠低，因此在酸性食品中使用苯甲酸钠时要注意防止由于苯甲酸钠转变成苯甲酸而造成沉淀和降低使用效果。
④ 在配制食品时，应在配料温度70℃以下时加入，可以防止苯甲酸随水蒸汽挥发，又可达到较好的溶解度，另一方面避免操作时气体呼入体内。
二、山梨酸及其钾盐：山梨酸，别名2,4-己二烯酸、花楸酸，分子式C6H8O2。
（一）性状：山梨酸
为无色单斜晶体或结晶性粉末，无臭或稍带刺激性臭味。微溶于水，而溶于有机溶剂，对光、热是稳定的，但在空气中长期放置易被氧化着色。山梨酸的水溶液加热时可随同水蒸气一起挥发。
山梨酸钾
在空气中露置能被氧化而着色，有吸湿性，易溶于水。
（二）毒性及安全性
毒性（低 为苯甲酸钠的1/40）
1.山梨酸
① LD50 大鼠口服1050mg/kg(bw)。
② ADI 0-25mg/kg(bw)
2.山梨酸钾
① LD50 大鼠口服4200-6170mg/kg(bw)。
② ADI 0-25mg/kg(bw)（以山梨酸计）
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．可用于婴幼儿、老年、肝脏弱人群食物的防腐。
（三）抑菌效果、范围

（四）山梨酸的使用范围、投放量
（五）使用山梨酸的注意事项
山梨酸对水的溶解度低，使用前要先将山梨酸溶解在乙醇、碳酸氢钠或碳酸钠的溶液里，随后再加入食品中．
溶解时注意不要使用铜、铁容器。
三、对羟基苯甲酸酯类

（一）毒性：对羟基苯甲酸酯类的性质与烃基有直接的相关性。对-羟基苯甲酸酯类，随着R基团的增大，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。
（二）使用注意事项
由于对—羟基苯甲酸酯的水溶性较低，使用时通常先将它们溶于氢氧化钠、乙酸或乙醇溶液中。
可将不同的酯类混合使用，也可与苯甲酸等混合使用，取其协同作用，以提高防腐效果。
四、丙酸及其盐类
1.丙酸
化学式为C3H6O2，结构式为CH3CH2COOH。纯的丙酸是无色、腐蚀性的液体，带有刺激性气味。
2.丙酸钙
白色结晶性粉末，无臭或具轻微特异臭。为单斜板状结晶，可溶于水（1g约溶于3mL水），微溶于甲醇、乙醇，不溶于苯及丙酮。丙酸钙一水盐在食品工业中作为防腐剂使用。
3.丙酸钠
白色结晶或结晶性粉末、无色透明结晶或颗粒性结晶粉末，无臭或略带丙酸臭。
防腐机理及作用：机理：
丙酸分子在霉菌或细菌等微生物细胞外形成高渗透压，使霉菌的细胞脱水而失去繁殖能力；穿透霉菌和细菌的细胞壁，抑制细胞内酶的活力，抑制霉菌和细菌的繁殖。
作用：① 酸性防腐剂②抑制引起面包黏丝状物质的需氧型芽孢杆菌，对 酵母菌几乎无效；③ 防霉剂
（一）毒性
1.丙酸钙
① LD50 小鼠口服（3340mg／kg（bw）。
② ADI 不作限制性规定
2.丙酸钠
① LD50 小鼠口服（5100mg／kg（bw）。
② ADI 不作限制性规定
（二）代谢
丙酸是人体正常代谢的中间产物，进入人体后进入三羧酸循环后彻底氧化分解，或者进入糖异生途径合成葡萄糖或糖原。
（三）抑菌效果
焙烤食品中使用丙酸盐，不仅用于防腐，同时还有抵抗霉菌产生霉菌毒素的作用。
丙酸钙对霉菌和能引起面包产生粘丝物质的好气性芽孢杆菌有抑制作用，对酵母无抑制作用。
（四）使用范围及用量
4.6 脱氢乙酸及脱氢乙酸钠
脱氢乙酸的学名为α，γ一二乙酰基乙酰乙酸，简称DHA。在中性溶液中防腐作用效果最好。我国规定：脱氢乙酸可用于腐乳、什锦酱菜、原汁桔浆，最大使用量为0.30g／kg。脱氢乙酸钠主要用于干酪、奶油、人造奶油，使用量为0．61g／kg以下，为乳制品的主要防腐剂。使用：一般喷洒在制品表面或包装材料上
二氧化硫及亚硫酸盐类 通过形成亚硫酸来抑制微生物生长，能抑制霉菌、酵母、细菌的生长。醇类 包括乙醇、乙二醇、丙二醇等。其中乙醇较为常用。
二氧化碳CO2 是一种能影响生物生长的气体之一。高浓度的CO2能阻止微生物的生长，因而能保藏食品。高压下CO2的溶解度比常压下大。生产饮料时常用CO2作为防腐剂。运用CO2保存食品是一种环境友好的方法，具有较大的发展前途。
第三节 常用天然食品防腐剂
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。
植物中的
抗菌成分
芥子提取物
焖菜类、面包、点心、饼类、渍物类
海藻糖
各类食品及果蔬保鲜
香辛料提取物
肉制品、酱制品、点心
中草药
汉堡包、汤面、奶油蛋糕、泡菜等
动物中的
抗菌成分
壳聚糖
腌菜调味液及果蔬保鲜
鱼精蛋白
水产品、米面制品、畜肉、蛋奶、果蔬
溶菌酶
面类、水产、熟食品、冰淇淋、色拉、酱类
微生物
防腐剂
乳酸链球菌素
罐头、植物蛋白饮料、乳制品、肉制品。
那他霉素
乳制品、果蔬汁饮料、各类食品保鲜

乳酸链球菌素
又称乳链菌肽、尼辛（Nisin）是由乳链球菌所产生的一种多肽物质。是一种高效、无毒、安全、无副作用的天然食品防腐剂。
（一）性状及性能
性状：白色略带黄色的流动性粉末，略带甜味。
性能：抗菌谱偏窄，只能杀死或抑制革兰氏阳性菌。对革兰氏阴性菌、酵母菌和霉菌的抑制效果明显减弱。
（二）防腐机理：影响细菌细胞膜和抑制革兰氏阳性菌细胞壁合成。
（三）毒性与安全性
①LD50:7000mg/kg(bw)(大鼠，经口)
② ADI:0-0.875mg/kg(bw)
③ 食用后可被体内蛋白酶消化分解，既不会改变肠道内正常的菌群，也不会引起抗药性和与其他抗生素发生交叉抗性问题，安全性高
（四）使用建议
u 纳他霉素
（一）性状及性能
性状：无臭无味，白色或
性能：抗菌谱偏窄，只能杀死或抑制革兰氏阳性菌。对革兰氏阴性菌、酵母菌和霉菌的抑制效果明显减弱。
（二）使用建议
可用于防霉。喷淋在霉菌容易增值、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。

第四节 防腐剂的合理使用与互配
（1）食品防腐剂使用方法
直接加入，或对食品进行“表面处理”
采用浸和喷洒
涂在食品包装材料上
采用气相方式
直接加入
食品防腐剂使用方法说明
①没有任何一种防腐剂能对食品中的霉菌、细菌和酵母菌完全抑制，即没有一种防腐剂能抑制存在于食品的所有腐败微生物。
②对大多数防腐剂来讲一般对霉菌和酵母菌的抑制作用较强，而对细菌抑制效果较差。
（2）影响防腐剂抑菌效果的因素
1.pH值：常用的防腐剂是有机酸（如苯甲酸、山梨酸和脱氢醋酸），以分子形式并发挥防腐作用，所以只有PH较低时有利于防腐剂的抑菌。苯甲酸（3.0-5.0）、 山梨酸（<5.5）、脱水醋酸（6.5）。
2.食品的微生物污染程度：一般来讲微生物的污染情况较低时防腐剂的抑菌效果就好，但当食品中微生物污染严重时则防腐剂的抑制效果差甚至完全不起作用，所以防腐剂应及时加入并防止食品的二次污染。
3.分布状况：防腐剂均匀分布于整体之中才能发挥抑菌作用，否则一处微生物大量繁殖可以污染其它部分，最后导致整个食品的腐败变质。故此对于难溶防腐剂可以采取碱溶、醇溶或热溶的方法溶解后加入。
4.和加工工艺同时用：防腐剂与物理保藏如冷藏、加热、辐射等结合一起更能有效地发挥作用，如杀菌处理可以将微生物数量降低；但注意的是多数防腐剂可随水蒸汽一起挥发，故应在加热完成后再加入，以免防腐剂的损失。
5.防腐剂的协同作用 、增效作用和拮抗作用
协同作用：一种防腐剂抑菌效果是有限的，当二种以上的防腐剂共同应用时 ，其抑菌效果会大大增强。
增效作用：食品中的一些成分本身无抑菌作用，但它们却能增强或削弱防腐剂的抑菌能力，如柠檬酸、葡萄糖酸、Vc等 。
拮抗作用：降低防腐剂的抑菌能力如CaCl2。
防腐剂的正确使用

针对防腐对象正确选用防腐剂

食品防腐剂的混配使用

食品防腐剂的交替使用

防腐保鲜必须立足于“防”与“保”