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1、食品添加剂教案（第2次课2学时）一、授课题目第二章食品防腐剂二、教学目的和要求目的：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。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。三、教学重点和难点重点：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。难点：掌握食品防腐剂的作用机制及使用条件四、教学过程1、教学方法：讨论、讲授等2、辅导手段：自习辅导；习题指导。3、学时分配：2学时；
2、4、板书设计：2食品防腐剂一、防腐剂的定义1、杀菌剂2、保藏剂二、食品变质的条件1、食品特性2、微生物3、环境因素三、防腐剂作用机制1、用于细胞膜2、必需的酶失活3、遗传失去功能4、作用机理四、常用防腐剂1、苯甲酸2、山梨酸钾疑难3、对羟基苯甲酸酯字词4、丙酸及其盐类性质、结构、机理五、防腐剂使用效果1、影响因素2、协同效应5教学内容:2.1食品防腐剂的定义防腐剂(PreSerVatiVeS)是指具有杀死微生物或抑制微生物增殖作用的物质。如果从抗微生物的角度出发，称抗菌剂(AntimiCrobalAgents)。为了防止各种加工食品、水果和蔬菜等腐败变质，我们可以根据具体情况采用物理方法或化学
3、方法来防腐。化学方法即使用化学制品来抑制或杀死微生物，这种化学物质即为防腐剂。防腐剂的概念有广义和狭义之分。狭义的防腐剂主要指山梨酸、苯甲酸等直接加入食品中的化学物质；广义的防腐剂除包括狭义防腐剂所指的化学物质外，还通常包括认为是调味料而具有防腐作用的物质，如食盐、醋，以及那些通常不加入食品，而在食品储藏过程中使用的清毒剂和防腐剂等。作为食品添加剂的防腐剂是指为防止食品腐败、变质，延长食品保存期，抑制食品中微生物繁殖的物质。有的文献将防腐剂分为杀菌剂和保藏剂。杀菌剂是指具有杀菌作用的化学物质；保藏剂是指具有抑菌作用的物质。但杀菌剂和保藏剂没有严格的区分界限，同一物质，浓度低时能抑菌，而浓度高时
4、则能杀菌；作用时间长可杀菌，作用时间短则只能抑菌。同时，由于微生物种类繁多，性质各异，同一物质对一种微牛物有杀菌作用，而对另一种物质只有抑菌作用，所以笼统地将其称为防腐剂较好。从防腐剂的组成和来源来看，可分为有机化学防腐剂和无机化学防腐剂。有机化学防腐剂主要包括苯甲酸及其盐类、山梨酸及其盐类、对羟基苯甲酸酯类、乳酸等；无机化学防腐剂主要包括亚硫酸及其盐类、二氧化碳、硝酸盐及亚硝酸盐、游离氯及次氯酸盐。2.2食品变质的基本条件食品腐败变质是指食品受微生物污染，在一一定条件下，微生物繁殖导致食品品质劣变，从而失去商品价值。食品发生腐败变质是有一定条件的，食品本身的性质、微生物的种类、当时所处环境，
5、三者之间的作用结果则决定着食品是否发生变质及变质的程度。2.2.I食品特性1)营养组成食品所含的主要成分是碳水化合物、蛋白质和月旨肪。富含碳水化合物的食品变质一般称为发酵；富含蛋白质的食品变质一般称为腐败；而富含脂肪的食品变质称为酸败或哈败。2)基本条件(1氢离子浓度PH值是制约微生物生长，影响食品腐败变质的重要因素之一。不同食品的PH值范围不一，动物性食品PH值范围为57,蔬菜PH值范围为56,水果PH值范围为25。一般酸性食品pH45；微生物作为一个总体来说，其生长的PH值范围极广，为28,绝大多数种类生长pH59。在一般食品中，细菌最适PH值下限为4.5,因而非酸性食品是适合多数细菌生长
6、的，而在酸性食品体系中，则主要是适合霉菌和酵母菌的生长。水分水分是微生物赖以生存的条件，不同微生物生长所需的水分活度(W)是不一样的。aw以0.6为界，一般情况下，aw0.6,微生物易生长从而使食品变质。新鲜食物，如鱼、水果、蔬菜的aW值一般为O.98-O.99,所以非常适合微生物的生长。为此，aw与食品的货架寿命关系很大,如：(1w为0.80.85、0.72、0.65的食品其货架寿命分别为几天、23个月、13年。在实际应用中，用水分含量的高低来表示食品的含水量，以此控制微生物的生长，如奶粉水分含量控制在小于8%,大米水分含量控制在小于13%。(3)渗透压-般来说，微生物在低渗透压的食品中较易
7、生长，而在高渗透压中易脱水死亡。就微生物种类来说，各种微生物对渗透压的忍耐能力大小不同。酵母和霉菌一般能忍耐较高的渗透压。(4)存在状态食品完好无损则不易腐败。2.2.2微生物能引起食品变质的微生物种类很多，细菌、霉菌、酵母菌可引起食品的腐败变质。有的微生物是病原的，有的是非病原的；有的是有芽抱的，有的是非芽抱的；有嗜热、嗜温、嗜冷的；有好气或厌气；有的分解蛋白质能力强，而有的分解碳水化合物能力强。有的微生物还能导致食物变质从而使人类中毒。食物中毒可分为感染型食物中毒和毒素型食物中毒，感染型食物中毒是指食用的食物中含有大量的病原，进人人体后大量繁殖。霉菌生长的JV较低，0.93-0.73就能生
8、长，能生长在含水量较少的食品上。霉菌分解利用物质的能力很强，无论是蛋白质、脂肪还是糖类，都有很多种能将其分解利用。其中有些属种分解物质还不少，如根霉、毛霉、曲霉、青霉等。2.2.3环境因素温度、气体、湿度等外界环境均能影响微生物的生长。2.3防腐剂的作用机制食品加入抗菌剂的结果，可能杀死食品中的微生物，也可能是其中的微生物仍然存活，这取决于抗菌剂的用量，因为抗菌剂只有达到一定的浓度后才能有抑菌和杀菌的作用，这种作用应是物理、化学、生物学等几个方面效应累积的结果。不同微生物的结构特点、代谢方式是有差异的，因而同一种防腐剂对不同的微生物的效果不一样。防腐剂抑制与杀死微生物的机理是十分复杂的，作用机
9、制归纳如下：(1)用于细胞膜，导致细胞膜的通透性增加，细胞内的物质外流，从而使细胞失去活力.如苯甲酸和酚类物质。(2)使细胞活动必需的酶失活。很多抗菌剂的作用就是通过抑制细胞中酶的活性或前的合成来实现的。这些酶可以是基础代谢的酶，也可以是合成细胞重要成分的酶，如蛋白质或核酸合成的酶类。(3)破坏细胞内的遗传物质或使其失去功能。防腐剂的作用机理：能使微生物的蛋白质凝固或变性，从而干扰其生长和繁殖。防腐剂对微生物细胞壁、细胞膜产生作用。由于能破坏或损伤细胞壁，或能干扰细胞壁合成的机理，致使胞内物质外泄，或影响与膜有关的呼吸链电子传递系统，从而具有抗微生物的作用。作用于遗传物质或遗传微粒结构，进而影
10、响到遗传物质的复制、转录、蛋白质的翻译等。作用于微生物体内的醒系，抑制酶的活性，干扰其正常代谢。2.4几种常用食品防腐剂的使用2.4.1苯甲酸及其盐类(BenZOiCACidandBenZoate)分子式：C7H602GBI7.OOlGBI7。002,结构式为苯甲酸是最早的一种食品防腐剂，1985年就有人描述其杀菌作用，1900年大规模生产利用，又名安息香酸，许多天然果胶种中就存在。例如，安息树胶中含20%苯甲酸，红莓、杏子、苹果、桂皮中均含有苯甲酸。纯苯甲酸为白色，具有光泽的鳞片或针状结晶，无臭或略带安息香味或苯甲酸气味，微溶于水，易溶于乙醇，m.p.为122.4,b.p.为249.2,密度
11、为1.2659。25七时，10Og水中能溶解0.364g苯甲酸,IoOg乙醇中能溶解33.3g苯甲酸。苯甲酸毒理学依据：ADI：05mg/kg(FA0/WHO,1994)；LD50：大鼠经口2530mg/kg；GRAS：FDA2ICFR184.102lo苯甲酸钠为白色结晶，在水中溶解度比苯甲酸大，在OC、20c、和IoOC水中溶解度分别为62.8g/100mL,66.Og100mL和74.2g/100rnL.,因此在实际中苯甲酸钠比苯甲酸更为常用。苯甲酸钠毒理学依据：AD1：0-5mg/kg(bw)(苯甲酸及其盐的总量，以苯甲酸计)(FAO/WHO,1994,大鼠口服4070mg/kg；GRA
12、S：FDA2ICFR184.1021苯甲酸作用方法萄酒、果酒、软糖为0.8gkg,酱油、食醋、果酱、果汁饮料为1.Ogkgt,苯甲酸在使用时要注意以下事项：(1)由于苯甲酸在水中溶解度低，故实际应用时要加适量的碳酸钠和碳酸氢钠，用90以上的热水溶解，使其转化为苯甲酸钠后再添加到食品中去。若必须使用苯甲酸，可先用适量乙醇溶解后再应用。(2)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。(3)lg苯甲酸相当于1.18g苯甲酸钠，Ig苯甲酸钠相当于0.847g苯甲酸。(4)苯甲酸钠一般在汽水、果汁中使用时，应在配制糖浆时
13、添加，苯甲酸钠、柠檬酸、悬浊剂必须先后依次加入，若苯甲酸钠、柠檬酸同时加入则会出现絮状物。(5)用于酱油时，苯甲酸钠要在杀菌工序中添加。2.4.2山梨酸及其钾盐(SOrbiCACidandPotaSSiUmSorbate)1)分子式：C6H802GB17.003GB17.004,结构式1859年，山梨酸由德国化学家A.W.VonHoffmann分离得到，1900年第一次人工合成，1940年发现了山梨酸有杀菌作用，1945年第一次申请专利作为防腐剂，1953年WHO/FAO同意其作为食品防腐剂。山梨酸为无色、单斜晶体或结晶体粉末，具有特殊气味和酸味，对光热均稳定，但在氧气中长期被放置易氧化着色。
14、m.p.为134.5C,b.p.为228C,微溶于水。山梨酸钾也是白色粉末，其抑菌效果为同质量山梨酸的74%。山梨酸和山梨酸钾的溶解度不同(20C分别为0.16和58.2)o2)山梨酸和山梨酸钾的毒理学依据山梨酸是一种毒性较低的食品防腐剂，其毒性仅为苯甲酸的1/4,食盐的1/10。山梨酸的生理代谢作用和其他脂肪酸一样，通过水合、脱氢、氧化等作用最后生成二氧化碳和水，并释放出能量，因而山梨酸及其盐类是对人体无害的食品防腐剂。ADI；025mg/kg(bw)(山梨酸及其盐总量，以山梨酸计)(FA0/WHo,1994)；LD5。：大鼠经口7360mg/kg(bw),小鼠静脉注射1300mg/kg(b
15、w)；GRAS：FDA21CFR181.23,182.3089=山梨酸钾毒理学依据，ADI：O-25mg/kg(bw)(山梨酸及其盐总量，以山梨酸计)(FAo/WHO,1994)；LD5。：大鼠经口4920mg/kg(bw)；GRAS：FDA21CFR182.3640=有关山梨酸类抗菌剂的抑菌机理,现仍无定论,概括起来是对酶系统的作用、对细胞膜的作用及对芽抱萌发的抑制作用。在不同条件下可能有不同的机制在起作用。对酶系统的抑制作用是由于进入细胞内的山梨酸分子和细胞中各种硫基酶的结合而使这些酶失活。山梨酸类抗菌剂主要是抑制霉菌、酵母菌及一些好氧性细菌(如沙门氏菌、大肠杆菌、假单胞菌、副溶血性弧菌等
16、)，而对乳酸菌则几乎没有什么抑制作用。因此在产酸型发酵食品的生产中，山梨酸(0.1%)可抑制表面酵母及其有害微生物的生长，而不影响正常发酵过程。山梨酸抑菌作用与PH值有关，随PH值下降而抑菌作用加强，因为pH值未解离分子增多。尽管在低PH值范围其抑菌作用最强，但山梨酸类抗菌剂在PH值为6.O左右仍有效，与其他抗菌剂最高作用PH值相比，算是较高。如丙酸PH值最多为5.05。5,苯甲酸PH值最高为4.O4.5。山梨酸的LD50为736Omg/kg体重(大鼠口服)，ADI值为0-25mg/kg(山梨酸及其钾、钠、钙盐，1994),山梨酸与其他脂肪酸一样，参加氧化降解，以Co2形式排出，而有一部分用于
17、合成新的脂肪酸而留在动物的器官、肌肉中，一般认为很安全。山梨酸无毒害作用且抗菌很广，几乎在所有PH值低于6.O的食品中都可使用。现主要用于乳制品(005%0.30%)、焙烤食品、蔬菜、水果制品、饮料等抑真菌剂。各类蔬菜类制品(包括腌菜、泡菜)都广泛的应用水溶性山梨酸盐类作防腐剂。由于山梨的口感温和且基本无味，因而比其他抗菌剂更适合于水果产品的保鲜。目前果汁、果酱、果浆、果子罐头都用山梨酸作保鲜剂。在焙烤食品中山梨酸虽然没有丙酸用途广泛，但因其抑真菌作用较丙酸强，且在较高PH值仍有效，因此仍有作用。为了不干扰酵母的发酵过程，应在面团发好后加入。在不同酵母发酵的焙烤食品中，则应尽早加入，以便均匀分
18、布。肉中添加山梨酸盐，不仅可抑制真菌，而且可抑制肉毒竣菌、冷育菌及一些病原菌(沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、产气荚膜核菌)，从而降低亚硝酸盐的用量。2.4.3对羟基苯甲酸酯类(P-HydroXybenZoateESterS)对羟基苯甲酸酯类化学结构式骨架为对羟基苯甲酸乙酯毒理学依据：ADh0-10mg/kg(bw)(FAO/WHO,1994)；LD50:小鼠经口5OOOmg/kg(bw)o对羟基苯甲酸丙酯毒理学依据：ADI：010mg/kg(bw)(FAO/WHO,1994)；LD50:小鼠经口67(M)mgkg(bw)对羟基苯甲酸酯类又称尼泊金酯类，用于食品防腐的主要有对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯
19、甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、对羟基苯甲酸异丁酯，其结构式中R基可分别为一CH3、一CH2CH3,一CH2CHKH3、一CH2CH2CH2CH3。对羟基苯甲酸酯类为无白或无色结晶或粉末，无味，无臭，难溶于水，与苯甲酸相似，其溶解度比苯甲酸高，但随着酯基R中C链的增长溶解度下降，而在油、乙醇、甘油中随C链：的增长溶解度增大。对羟基苯甲酸酯类的抑菌机理类似苯酚，可破坏细胞膜，使细胞内蛋白质变性，并可抑制微生物细胞的呼吸酶系与电子传递酶系的活性，对真菌的抑菌效果最好，对细菌的抑制作用也较苯甲酸和山梨酸强，对革兰氏阳性菌有致死作用。其抑菌活性主要是分子态分子起作用，分子内羟基已经酯化，
20、不再电离，所以抗菌作用在PH值为48范围内均有良好效果，对细菌最适PH值为7.0。对羟基苯甲酸酯类的抑菌效果随C原子数的增多而增强，其毒性随C原子数的增多而减弱，其溶解度随C原子数的增多而减小。许多国家都允许对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸正丙酯、对羟基苯甲酸酯作为食品防腐剂，美国允许甲酯、丙酯、庚酯庚在啤酒中使用,日本多用丁酯。原羟基苯甲酸酯类在人肠中很快被吸收，与苯甲素类抗菌剂一样，在肝、肾中酯键水解，产生对羟基苯甲酸直接由尿排出或再转变成羟基马尿酸、葡萄糖醛酸酯后排出，在体内不累积，安全，ADl为05mg/kg。对羟基苯甲酸酯类的使用标准，按GB2760-1996,果蔬保
21、鲜：0.012g/kg；食醋:O.Olg/kg；碳酸饮料：O.20g/kg；果汁(果味)型饮料、果酱、酱油、酱料：O.25g/kg；糕点馅：O.5g/kg;蛋黄：O.20g/kg。台湾省的标准：酱油：O.25g/kg；醋碳酸饮料：O.Ig/kg；水果及蔬菜的外皮:0。012gkgo以上三种食品防腐剂从安全性角度来说，山梨酸对羟基苯甲酸酯类苯甲酸，对羟基苯甲酸酯类PH使用范围最广，而苯甲酸成本最低。2.4.4丙酸及其盐类(PrOPiOniCACidandProPionate)丙酸与丙酸钠的结构式为丙酸的毒理学依据，AD1：无须规定(FAo/WHO,1994)；LD50：大鼠经口5600mg/kg
22、(bw)；GRAS：FDA21CFRI84.IO8I丙酸钙毒理学依据，ADI：无须规定(FAO/WHO,1994)；LDs：大鼠经口3340mg/kg(bw)；GRAS：FDA2ICFR181.23,184.L22L丙酸为无色液体，易溶于水和乙醇，其盐类白色，结晶状，有奶酪味，丙酸钠溶解度大于丙酸钙，丙酸天然存在于瑞士奶酪中约含1%,它在奶酪的防霉中运用较多，在焙烤食品中运用主要是抑制霉菌和防止面包发生粘丝病，因为丙酸及其盐类对酵母菌的发酵作用几乎没有什么影响。丙酸钙通常用于面包，如用钠盐会使PH值升高，影响生面的发酵(PH值最佳为4.5),而且钙元素能增加产品的营养。丙酸钠主要用于糕点，糕点
23、中有膨松剂(化学发酵剂)，如用钙盐会生成碳酸钙，减少C02生成。丙酸为食品的正常成分，也是人体代谢的正常中间体。丙酸易被消化系统吸收，无积累性，不随尿排出，它可与CoA结合形成琥珀酸盐(或酯)而参加三翔酸循环代谢，生成二氧化碳和水。丙酸及其盐类的使用标准，按GB2760-1996,丙酸钙用于生面制品，最大值为0.25g/kg,用于面包、酱油、糕点、豆制品为2.5g/kg,台湾用于面包最大值为2.5g/kgo丙酸盐-般在和面的时候添加，浓度根据产品的种类和各种烧烤食品的储存时间确定，使用丙酸盐，不仅防腐，而且有抵抗霉菌生成霉菌毒素的作用。面包中添加0.3%,可延长24天不长霉，蛋糕中添加0.25
24、%,可延长3040天不长霉。2.5影响防腐剂使用效果的因素由于化学保臧的方法并不是全能的，它只能在一定时期内防止食品变质，而且化学防腐剂添加的时机需要掌握，添加时机不当则起不到预期效果，因此除了防腐剂用量外，防腐剂本身的理化性质、保臧条件、食品的性质、微生物种类、数量等多种因素对保臧效果都有影响，实际的保藏效果是上述各种因素共同作用的结果。了解各种因素的影响将有助于在实际中灵活使用各种防腐剂。2.5.1防腐剂的理化性质一种抗菌剂的抗菌谱、作用机制及抗菌效果主要取决于理化性质。1）极性极性是抗菌剂最重要的物理性质。水溶性表明其在微生物生长的水相中的溶解性，抗菌剂只有具有一定的水溶性才能与微生物细
25、胞同处一相而进入一相并发生作用；同时，抗菌剂要作用于疏水性的膜，则需一定的亲脂性。因此一种抗菌剂要最有效的发挥作用，必须既有亲水性又有一定的亲脂性。2）挥发性抗菌剂沸点高低直接影响抗菌效果。尤其是抗菌剂在食品中的保持性，沸点低（易发挥）则在加热中损失大，且常常有气味。3）解离性由于不带电荷的分子易进入细胞并发挥作用，因此抗菌剂的解离状态对其抗菌作用影响很大。同一抗菌剂在不同的PH值的食品中有截然不同的效果，易解离基团的脂化往往既减少了解离基团又改变了分子的极性，因此能增强抗菌作用，如苯甲酸脂类的抗菌作用就较苯甲酸及其盐类强。4）与其他化合物的反应活性抗菌剂与食品中脂类、蛋白质、碳水化合物及其他
26、添加剂的作用，不仅使其抗菌作用减弱，而且会导致变色变味，如山梨酸发生自动氧化而变味2.5.2食品的性质食品本身的性质（PH值、脂类含量等）对抗菌效果也有明显影响。I）PH值在含水食品中抗菌剂是处于解离平衡状态的，起主要抗菌作用的可能是其解离部分（H+或其他离子），也可能是未解离部分。山梨酸是以其未解离状态通过细胞膜进入细胞内起作用的，解离部分则因带电荷不能进入细胞而无抑菌作用。这种抗菌剂要在PH值偏低的条件下效果好，且较低剂量就有效（1%）。一般在不影响风味的前提下，降低PH值，提高保质效果。PH值降低，H+增多，弱酸的电离平衡向生成分子态的方向移动，即未解离分子态增多。2）分配系数分配系数是
27、指抗菌剂在食品的脂相和水相中溶解度之比。这也是对抗菌效果起很大作用的因素。因为微生物一般在水相中生长，溶解在脂相中的抗菌剂基本不起作用，因此活性很强的疏水性抗菌剂可能会因为分配系数大而保质效果差。3）食品组分食品中蛋白质、纤维素能与一些抗菌剂结合而使其失效，这是抗菌效力损失最大的一项。另外食品中的盐、糖等组分可降低水分活度，影响酶的结构，因而可增进抗菌效果；但它同时又使抗菌剂分配系数增大，从而又削弱了抗菌效果。此外，糖还是微生物生长的良好营养物，实际上增强了抗菌难度。若食品中有能与抗菌剂发生化学反应的组分，则只有加大抗菌剂的使用量来补偿。2.5.3其他影响因素1）食品中己有菌的影响食品中污染微
28、生物的数量越多，种类越杂，发生变质的可能性就越大。因为每种抗菌剂都有特定的抗菌谱，对其他菌的抗菌作用很弱或没有，因此食品污染菌越杂，因对某些菌的抑制作用弱而导致防腐失败的可能性就越大。表2-2为某些抗菌剂的抗菌谱。表2-2某些抗菌剂的抗菌谱细菌酵母霉菌亚硝酸盐+亚硫酸盐+丙酸+一+山梨酸+苯甲酸+对羟基苯甲酸酯类+乳酸链球菌素+一一注：一无作用；+”微弱作用；+中等作用；+强烈作用。不同生长期的微生物对抗菌剂的敏感性差异也很大，延滞期、对数期的细胞往往很敏感，而衰老期细胞的抵抗力较强。2）其他防腐措施的影响其他防腐措施可决定食品中已有菌的种类和数量，从而决定添加抗菌剂的种类和用量。对经热加工的
29、食品，主要应添加能抑制耐热产芽抱的抗菌剂；低水食品中主要是些干生性霉菌，酵母菌还可以生长；冷藏食品中主要是一些冷育的革兰氏阴性细菌；包装食品中因02少，好氧菌不生长，所以主要是一些厌氧菌和兼性厌氧菌.以上各种情况下，由于生长的优势菌不同，因此具体使用的抗菌剂也不同。3）保藏温度、时间在有效抑菌浓度下，温度越高则抑菌和杀菌作用愈快，随着保藏期延长，菌数会逐渐减少。若抗菌浓度低而其中的微生物还可生长，或某些微生物可以降解抗菌剂，则温度越高，腐败变质越快，保存时间越长，变质越严重。：4）协同效应：几种抗菌剂合用，既可以扩大抑菌范围，又能增强抑菌效果。与加热、冷却、辐射及干燥法结合使用，也可以增加抗菌
30、剂的抗菌效果。例如，山梨酸与氧化氢溶液混合使用时，抗菌活性会显著增加；山梨酸与山梨酸钾并用；山梨酸（主要抑制霉菌、酵母菌及需氧细菌）与辐照配合使用，则可使抗菌谱扩大。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。目前主要是从动植物或微生物及其代谢产物中分离制得，如从蒜、生姜、花椒、丁香、黑胡椒等许多香辛料和传统中草药等植物中可提取有效抑菌成分。天然动物型食品防腐剂如蜂胶，具有极强的抗细菌、真菌、病毒等各种微生物的作用，日本己将蜂胶用于果冻、糖果和
31、口香糖等食品的防腐保鲜。另外，鱼料蛋白是鱼类成熟精细胞中的一种碱性蛋白，对部分微生物有明显的抑制作用，可用于水产品、肉及肉制品、乳及乳制品、面食和蔬菜等食品的防腐保鲜。微生物型防腐剂是近年来开发的一个热点。例如：日本的传统食品纳豆中含有的纳豆菌，可产生抗菌蛋白，纳豆菌抗菌蛋白具有广谱抗菌作用，对很多微生物具有一定的作用，特别是对志贺氏菌、金黄色葡萄球菌和异常汉逊酵母具有较强的抗菌作用。另外，可从海洋生物中制备食品防腐剂，如海藻中存在许多具有抗菌活性的物质，如琼脂低聚糖、海藻糖等。值得一提的是，我国目前一些天然香料辛料或中草药型防腐剂以及一些生物型防腐剂等尚处于实验室研究或中试研究阶段，很多产品
32、还没有工业化生产，这给食品工业生产中的批量应用带来不便，如果依靠从国外进口，价格相当昂贵，必将导致生产成本的升高。可见，新型、天然、高效的功能性食品防腐剂的研发具有很大的潜力和市场。五、思考与练习1、苯甲酸、山梨酸、对羟基苯甲酸酯类的毒性与作用特点有何区别？2,防腐剂(抗茵剂)使用效果的讨论。3.为什么PH值能影响防腐剂的使用效果？4、乳酸链球菌肽的抑菌机理是什么？使用时需注意哪些方面？六、课后记：附：益生原”在食品行业的应用及发展趋势有助于消化道健康的食品饮料不断的引起市场的重视，例如结合了益生原和益生菌的酸奶等共生(symbioticdairy)乳制品。一旦要在乳制品中补充益生菌,有一类食
33、品配料我们也可以考虑作为其完美的补充，这就是益生原。益生原，如聚葡萄糖(polydextrose)、菊粉、金合欢树胶(ACaCiagUm)和其它纤维来源，含有直达结肠也不被代谢的碳水化合物。大肠中双歧杆菌的生长依靠这类碳水化合物作为能量来源，也就是术语所说的双生(bifidogenic)双歧杆菌释放出乳酸、乙酸和其它短链脂肪酸，创造了一个抑制病原菌，如梭状芽胞菌属(Ck)StridiUm)和肠球菌(Enterococcus),的酸性环境。大多数这些纤维含有非常高含量的可溶性纤维，这对双歧杆菌非常重要；其中一个重要的例子便是聚葡萄糖。益生原是那些能改善肠道内有限数量的菌种(也就是益生菌)的生长或
34、活动的一类物质。被归入益生原类的配料有一些化学相似点，但又具备极其不同的发酵机制和应用优势。现在主要有三类益生原产品，包括短链蔗果低聚糖(scFOS),菊粉和低聚果糖。这些都是目前研究最详细的益生原配料，也是市场上仅有的、主要宣传支持肠道内有益微生态菌群生长的产品。形形色色的益生原要理解益生原在改善健康方面的作用，我们必须首先了解益生原的不同类型、它们的起源、结构和功能。这都是支持配方人员选择的基本理论。聚葡萄糖是一种含90%纤维的、作为益生原在整个结肠内发挥作用的、降低能量的配料。目前，添加纤维到乳制品中多见于低糖或降低能量的产品。由于口味平和、能取代蔗糖、并仍然提供平滑的质地和圆润的口感，
35、聚葡萄糖在乳制品中的应用有很多优势。金合欢树胶(ACaCiagUm)也是一种膳食纤维来源，通常指刺槐胶体或阿拉伯胶体。除了提供可溶性纤维的出色来源，金合欢树胶能作为稳定剂、乳化剂和胶凝剂。由于其低黏性和没有味道，这种配料在添加到乳制品如酸奶、牛奶和以乳制品为基础的饮料中时，没有特殊的配方或加工要求。通过从不同来源和地区选择、从而消除由于不同植株之间的天然差异，金合欢树胶的功能性和一致性能得以增强。金合欢树胶有一些优于其它相似配料的优点，它升糖指数低，不具有其它无糖配料如糖醇的致泻作用。未来以金合欢树胶强化乳制品时，还可能有额外的优点。据一项临床研究显示，金合欢树胶可以增进钙的吸收，这对乳制品尤
36、其重要的优点。据报道在欧洲，将金合欢树胶作为益生原，结合益生菌以运用在酸奶中，提供营养益处和光滑的质感和口味，已经非常普遍。随着未来针对不同性别和年龄的消费群的乳制品更多的被开发，金合欢树胶会更好的开发以满足不同人群的营养需求。短链蔗果低聚糖(scFOS)是另一类能提高50%钙吸收的益生原纤维。据报道,这类配料的益处包括增强免疫系统和肠道功能，零生糖指数，冷水可溶性，没有黏度，低热量，类似脂肪的特性，和没有美德拉褐变的热稳定性。国外还有公司开发一种将短链蔗果低聚糖与植物衍生而得的海矿物质结合的产品，以产生一种独特的益生原矿物质配方。标签短链蔗果低聚糖(fructooligosaccharide
37、s)或FOS,己经几乎被普遍用于描述益生原类。但是，这个标示并不完全正确，一个常见的误解己经发生，这主要是因为三类益生原之间的差别并没有被完全理解。短链蔗果低聚糖(scFOS)是一类特定的、以葡萄糖为末端的果糖链、最长为5个单位的固定混合物，含95%的纯活性益生原。它由甘蔗通过天然发酵处理衍生而得。低聚果糖，一种混合短链蔗果低聚糖，是菊粉的酶水解产物。它由混合的葡萄糖和果糖为末端的链组成,长度从2到7个单位不等。菊粉并非短链蔗果低聚糖,因为它的大多数链长超过了10个单位。在益生原中，短链蔗果低聚糖被众多的科学研究支持着其对健康的益处。短链蔗果低聚糖最初在日本发现和生产，它是一类利用天然存在的物
38、质、为特殊健康需要而设计的食品(FOSHU)配料。在日本和欧洲，短链蔗果低聚糖在几乎每个食品类别的上百种产品中都有应用。短链蔗果低聚糖甜度中等，大概是蔗糖甜度的30%,提供甜味屏蔽和促进特点，每克1.5卡热量。短链蔗果低聚糖在提高益生肠道菌群的生长方面很有效果，对消化健康和调节有积极作用，改善矿物质的吸收，促进免疫功能和改善整体健康。葡萄糖末端和短链长度对发酵机制和配料功能非常重要。一种益生原的化学结构和相对链长将决定益生菌利用它的容易程度。作为一类益生原，短链蔗果低聚糖95%的活性成分支持广泛的各类双歧杆菌和乳酸杆菌菌株,而且在活机体内并不支持病原菌的生长。菊粉主要是一长链、以葡萄糖为末端的
39、聚多糖混合物，它具有益生原效果，同时也是一种具有吸引力的脂肪模拟剂和膨胀剂。菊粉经常被误认为蔗果低聚糖，但它由于持水、替代脂肪和增加很低热量的能力而备受赞赏。它同样由于没有味道的特性而广受欢迎。菊粉在多种植物中被发现和提取，在商业上由菊苣根制取。菊粉典型的由大约10%低聚果糖组成，其长链多聚糖结构赋予持水能力，使它能应用在广泛的不同产品中：膨胀剂增加了处理功能并有助于消费者满足口常的纤维需要。由于其发酵特性、刺激益生肠道微生态益生菌群的生长和潜在的健康益处，菊粉也同样被科学界研究。它占主导的长链结构确保了结肠内长期的发酵时间。另一类在所有发酵乳制品中出现的纤维来源便是菊粉。乳制品是运用菊粉的理
40、想的食品系统，因为它有助于增进钙吸收，并能在低脂乳制品应用中模拟脂肪的口感菊粉没有味道和颜色，几乎不产生黏性，并能提高营养价值而不影响感官质。由于其功能和营养特性，菊粉使得乳制品的生产不会增加脂肪热量，改善了整体营养价值而不会牺牲食用品质。含菊粉的强化牛奶具备所有益生原纤维的益处并提高了钙的吸收，并赋予了不含脂肪的产品全月旨的口感。饮用型酸奶能利用菊粉以改善口感，添加益生原纤维，并有助于提高钙的吸收。发酵型牛奶能利用菊粉作为益生菌培育物的选择性食物来源。低聚果糖是原生菊粉的甜味水解产物，在市场上以一种寡糖存在。它主要由连结果糖单位、具有一些葡萄糖末端的链组成。这些游离的果糖链已经科学证实具有益
41、生原特性；与菊粉不同的是，它赋予了低聚果糖在受热条件下大量褐变的能力。低聚果糖具有与菊粉和短链蔗果低聚糖不同的发酵机制，以作为益生原配料著称。低聚果糖被比菊粉多得多的广泛的各类益生菌所发酵。它也能与菊粉混合,以降低非葡萄糖终端链数量。低聚果糖的甜度是蔗糖的30%-60%,在食品配方中每克含1.5卡热量。益生原纤维在改善健康中的作用作为一类配料，益生原己显示能通过支持肠道益生菌的多种方式来增强健康。益生菌，主要是双歧杆菌和乳酸杆菌，能通过它们与肠道直接的相互作用和它们的代谢产物，对健康发挥不同的作用。例如，短链脂肪酸(SCFAs)就是这些肠道微生态菌群的益生原发酵产物，对人体健康和保健非常重要。
42、益生菌及其短链脂肪酸限制了没有益处的微生物类，包括腐败和致病菌及酵母的生长和活动。益生菌排除有害或益处更少的菌类的作用被称为竞争性排除(competitiveex-elusion),它基本上指有益菌限制有害菌。由益生菌株产生的短链脂肪酸促使肠道环境对有害菌株很少有利。此外，结肠内食品和空间有限，因此提供一有益菌喜好的食品来源有助于保证它们的竞争性优势。特别是短链脂肪酸，对肠道完整性和功能，免疫系统调节，钙吸收和胆固醇的维持都非常关键。实际上，结肠所需要的多数能量直接由短链脂肪酸提供。如果结肠没有足够的短链脂肪酸来提供能量需求，完整性和功能性就会下降。各种饥饿肠(starvedbowel)失调，
43、如那些肠道易激综合征(IrritableBowelSyndromeIBS),通常被认为与短链脂肪酸产生的不充分和肠道菌群失调相联系。关于短链脂肪酸的重要一点在于，它们完全由肠道内益生原纤维经过益生菌发酵提供。因此，通过提供有效的益生原支持，来提供益生菌充分营养的关键特性己经清楚。趋势&问题目前的趋势表明，人们希望通过饮食来维持健康，消费者正选择能提供健康益处的食品，而大多数人会选择强化食品。那些传达健康信息，同时聚焦天然、具备口味和便捷的食品将继续吸引消费者。另一个食品消费的重要趋势是涉及巨大的年轻人市场部分。年轻人的饮食大多缺乏纤维、钙、水果、蔬菜和牛奶。因此在保证传统营养元素的强化的同时，
44、利用新兴配料如益生原来提高健康的产品将会增加。同样还显示在小吃和糖果类部分，强化和改良产品将会增长。对于一般的功能性食品和特定的益生原市场，理解消费者不同的个体需要非常重要。新产品应用多种补充营养的方法来满足单个群体的需求。例如，解决女性相关健康问题的产品可以包括草药、大豆、益生菌和矿物质强化的一种混合物。许多这类产品都是直接面向更年期的妇女。骨骼健康也备受关注。以益生原配方骨骼健康食品在科学上非常合理，与乳制品和增补剂类结合能提供重要的协同作用。共生素(SynbiotiC)产品，一类结合了益生菌和益生原以增进健康益处的产品，是目前乳制品领域的主流新趋势。共生素酸奶能保证增强健康益处，例如改善
45、免疫功能和提高钙吸收，除了整体健康益处外。这些产品提供消费者美味、便捷的形式的健康益处方面也非常瞩目。另外一些结合益生原纤维的产品包括：克菲尔(Kefir)、酸奶和其它乳饮料、运动食品、功能性饮用水、营养条、减肥食品、豆乳、绿色食品、益生原增补剂、矿物质增补剂、医药食品和宠物食品。这些产品结合益生原纤维以获得不同的健康益处，包括增加矿物质和异黄酮吸收、增加纤维、保持肠道完整、免疫功能和胆固醇控制。由于其通过提高肠道菌群的适当平衡来提高健康的作用，益生原纤维在国际上被成功推销。益生原己出现在几乎每一类可以想象得到的产品中。未来，益生原纤维在营养保健业将占据重要的地位。越来越多的人们需要简单的健康方案，对健康有强烈意识的消费者首先认识到益生原的众多益处，更多的寻求和购买添加益生原的产品。益生原的增补对食品饮料生产商是非常有价值的工具，而确保他们产品中强化的益生原不但有效而且感官出色非常关键。
