食品防腐剂
食品防腐剂是通过抑制微生物繁殖，从而减少食品的腐败及延长食品保存期的一种添加剂。它还有防止食物中毒和杀菌的作用。已广泛应用于饮料、面包、糕点、果汁、酱油、果糖、蜜饯、葡萄酒和酱菜等诸多方面。
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简介
作用机理
食品防腐剂的作用机理主要是：
（1）作用于细胞壁和细胞膜系统；
（2）作用于遗传物质或遗传微粒结构；
（3）作用于酶或功能蛋白。
分类
防腐剂一般可分为四类：酸性防腐剂、酯性防腐剂、无机防腐剂和生物防腐剂。
（1）常用的酸性防腐剂有苯甲酸、山梨酸和丙酸（及其盐类），其抑菌效果主要取决于它们未解离的酸分子，其效力随pH值而定，酸性越大效果越好，而在碱性中则几乎无效。
（2）酯性防腐剂指对羟基苯甲酸酯类（甲、乙、丙、异丙、丁、异丁、庚等酯）化合物，其特点是在pH在4-8范围内均有较好效果，不像酸型防腐剂其效果随pH值变化而变化，故可被用于代替酸型防腐剂，且毒性低于苯甲酸（但高于山梨酸）。
（3）无机防腐剂主要有亚硫酸盐、焦亚硫酸盐和二氧化硫，由于使用亚硫酸盐后残存的二氧化硫能引起严重的过敏反应，尤其是对哮喘患者，故FDA（美国食品和药物管理局）于1986年禁止其在新鲜果蔬中作为防腐剂使用。
（4）生物防腐剂主要是指乳酸链球菌素。最早由Mattick等于1947年制得，1951年成功地用于由肉毒梭状芽孢杆菌所引起的干酪膨胀腐败。FAO/WHO（联合国粮农组织和世界卫生组织）于1961年确认其为食品防腐剂。此外，复合性防腐剂的开发也多起来，这样可以克服单一防腐剂在防腐效力上的局限性，扩大抑菌范围和效力，改善物理性能。
苯甲酸及其盐类
简介
苯甲酸，又名安息香酸，纯品为无色无定形结晶性粉末，熔点121-123℃，微溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂。
苯甲酸在酸性环境中对多种微生物有明显的抑菌作用，防腐效果较好，对人体也较安全无害。因此，它广泛应用于酱油、食醋、罐头、汽水、葡萄酒、果子酒、蜜饯类、面酱类和低盐酱菜等偏酸性食品的防腐。苯甲酸在上述食品中的使用量，一般是0.4-1 g/kg。人体每日容许摄入量（ADI）为0-5 mg/kg体重。
由于苯甲酸在水中的溶解度较低，故多使用其钠盐即苯甲酸钠。苯甲酸钠为白色结晶性粉末，易溶于水和乙醇中，在空气中稳定，其抗菌作用是苯甲酸钠转化为苯甲酸后起作用的，但在酸性饮料中使用时应先溶解再加入柠檬酸，否则会出现絮状沉淀。由于苯甲酸主要与人体内氨基乙酸结合生成马尿酸，少量与葡萄糖醛酸化合都可经尿排出，故无毒性蓄积作用。但上述两种作用都是在肝脏内进行的，所以肝功能衰弱者不宜食用含有苯甲酸的食品。
苯甲酸抗菌效果受pH值影响较大，一般最适pH值为2-4，此时对所有微生物有效。苯甲酸可干扰细菌细胞中酶的结构，尤其可阻碍乙酰辅酶A的缩合反应，还可阻碍细胞膜的作用。常用于酸性食物和饮料。
生产方法
（1）由甲苯直接液相氧化而得。
（2）由邻苯二甲酸以氧化铅、氧化锌等为催化剂脱羧而得。
（3）由甲苯氯化成三氯甲苯，再用石灰乳及铁粉水解而得。目前主要用甲苯液相催化氧化法，制取苯甲酸后，可进行小苏打中和、脱色和浓缩的二步法。
山梨酸及其盐类
简介
山梨酸（又名花楸酸）是一种不饱和脂肪酸，结构式为。有钾盐、钠盐和钙盐。山梨酸为无色针状结晶或白色结晶性粉末，有特殊酸味。熔点132-135℃，在空气中易被氧化变色。难溶于水，易溶于乙醇。其水溶液被加热时，易与水蒸气一起挥发。山梨酸防腐能力随pH值升高而降低、宜在pH在5-6以下使用，对霉菌、好气性菌、酵母有抑制作用，但对嫌气性芽孢形成菌与嗜酸乳杆菌几乎无效。
山梨酸钾为白色鳞片状结晶，稍有臭味，在空气中放置会吸湿，也会氧化着色，易溶于水。山梨酸钠白色粉末，不易保持特性，不能用。山梨酸钙，粉末状、像滑石粉，难溶于水。山梨酸及其盐类毒性很低或无毒，与食盐相似，可在机体内被同化产生二氧化碳和水，是目前安全性最好的防腐剂。它的抗菌作用主要是与微生物酶系统中的巯基相结合，从而破坏许多重要酶系的作用，达到防腐的目的。另一机理为山梨酸α、β位上的双键阻止了霉菌的脱氢，从而阻止了不饱和脂肪酸的生成，降低了其新陈代谢，阻止了微生物的生长。常用于调味品、罐头、果汁、汽酒的防腐。常使用易溶于水的山梨酸钾。为了防止山梨酸在加热时挥发，最好在加热后期添加。
生产方法
丙酸及其盐类
简介
丙酸为无色液体，有辛辣味，可与水任意比例混溶，溶于乙醇，其钙盐、钠盐可溶于水。其毒性很低，对霉菌、好气性细菌尤其对面包生成丝状粘质的大肠芽孢杆菌有效，并能防止黄曲霉毒素的生长。常用于面包及糕点防腐。
生产工艺
（1）英国用石脑油氧化生产醋酸中的副产物；
（2）乙烯与一氧化碳在镍催化下羰基合成得到丙醛，进而氧化生成丙酸；
（3）丙烷经液相氧化为丙酸；
（4）乙醇与一氧化碳在三氟化硼等催化剂存在时高温高压合成丙酸。
对羟基苯甲酸甲酯
简介
对羟基苯甲酸甲酯又名尼泊金酯，作为防腐剂应用的有对羟基苯甲酸甲酯、乙酯、丙酯、异丙酯、丁酯及异丁酯。其中以对羟基苯甲酸甲酯抗菌作用较大。对羟基苯甲酸甲酯结构式为：
通常为白色结晶形粉末，略有麻醉性气味，熔程125-128℃，贮存期不稳定，油溶性好，溶解度在2-5%，对霉菌、酵母菌、细菌有广泛的抗菌作用。烷基碳原子数越多，其抗菌作用越强，这种作用不受pH影响，但pH在4-8范围内效果良好。其抗菌机理出于抑制微生物细胞的呼吸酶系与电子传递酶系的活性，并破坏微生物的细胞膜结构，使细胞内的蛋白质变性，还可以与辅酶引起竞争性反应。由于其水溶性差及特殊的气味，因此不适于食品防腐；虽然抗菌活力是未电离分子发生作用，但其效果不随pH变化而变化，由于它们的羟基被酯化，其分子可以在更广的pH范围内保持不电离，一般在pH为4-8的范围内效果较好：与淀粉共存会影响抗菌效果，生成盐类可提高其溶解度。其钙盐稳定，钠盐易于吸湿而不稳定。主要用于药物和化妆品。但也可用于香肠、啤酒等的防腐。
生产方法
其中，R可为、、等。
影响防腐作用的因素
为了有效地使用防腐剂，首先应清楚造成食品变质的微生物种类，选用适当的防腐剂。并尽量杜绝影响该防腐剂使用效果的因素，这样才能达到防腐的目的。
（1）pH值的影响苯甲酸及山梨酸均属于酸型防腐剂，食品的pH对它们的防腐作用有很大的影响，pH越低即酸度越大，防腐的效果越好。
（2）食品染菌的程度食品染菌程度严重与否，对防腐剂的效果影响很大。细菌的繁殖生长过程分四个时期：Ⅰ为滞留适应期；Ⅱ为对数生长期；Ⅲ为最高生长期；Ⅳ为衰亡期。其中Ⅰ、Ⅱ期为细菌生长的缓慢的诱导期。由于防腐剂只能通过延长微生物繁殖过程的诱导期来抑制微生物的生长，所以对已严重染菌的食品，防腐剂已无能为力。
（3）防腐剂在食品中的分散状况防腐剂必须均匀地分散在食品中，尤其在大生产中更应如此。但有的情况是例外的，如某些果冻在相对温度增高时，霉菌从表面开始繁殖，如果防腐剂在果冻的表面充分分散，当表面相对温度增加时，防腐剂就溶解，只要达到抑制霉菌的浓度就可以发挥防腐效果。在果冻食品的表面喷洒防腐剂就是这个道理。
（4）加热在加热杀菌时加入防腐剂可使杀菌时间缩短。由于加热与防腐剂两者可以协同使用，而且防腐剂通常在食品的加热条件下不会分解，一般可在加热前添加。但是酸型防腐剂在酸性条件下易随水蒸气一同挥发，因而酸性食品使用酸性防腐剂时，应在食品加热冷却后加入。
（5）多种防腐剂合用每种防腐剂都有自己的作用范围，在一些情况下，两种或两种以上的防腐剂合用，往往比单独使用更有效，如在饮料中合用苯甲酸钠和二氧化碳；在果汁中合用苯甲酸钠与山梨酸等，均可达到扩大抑菌范围的效果。但应指出，防腐剂的合用，不能超过最大限量。
常用防腐剂的比较
苯甲酸及其盐类、山梨酸及其钾盐、对羟基苯甲酸及其酯类是我国实际使用的三类主要防腐剂。
（1）安全性山梨酸类>对羟基苯甲酸酯类>苯甲酸类。
（2）抗菌作用对羟基苯甲酸酯类最强，但其水溶性差，使用不当效果反而降低，它对细菌，特别是革兰阴性杆菌及乳酸菌作用较强；而山梨酸钾对人造奶油等一些食品的防腐效果比苯甲酸强。
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