一、食品的腐敗變質(zhì)

食品在化學(xué)或物理性質(zhì)上發(fā)生的不利改變都稱為食品變質(zhì)。造成食品變質(zhì)的原因包括物理、化學(xué)和生物三個(gè)方面。由于微生物的作用使食品發(fā)生了有害變化，降低或失去了原有的或應(yīng)有的營養(yǎng)價(jià)值和商品價(jià)值的過程被稱為食品的腐敗變質(zhì)。食品腐敗變質(zhì)是微生物的污染、食品的性質(zhì)和環(huán)境條件綜合作用的結(jié)果。

1、微生物的污染

引起食品腐敗變質(zhì)的微生物種類很多，有各種細(xì)菌、霉菌和酵母菌。例如嗜熱脂肪芽孢桿菌就是最常見的導(dǎo)致食品腐敗的微生物之一，可導(dǎo)致罐藏食品平酸腐敗。微生物引起食品腐敗變質(zhì)的類型包括：細(xì)菌引起的腐敗變質(zhì)、霉菌引起的腐敗變質(zhì)以及食品發(fā)酵。

2、食品的性質(zhì)

食品腐敗變質(zhì)的程度和快慢也與食品本身的營養(yǎng)成分、水分、 pH值、酶和滲透樂等因素有關(guān)。例如，食品的 pH值為6時(shí)最適合微生物增殖，pH＜4.5時(shí)可抑制多種細(xì)菌的生長；含水量高的食品比含水量低的食品容易腐敗，當(dāng)水分活度＜0.7時(shí)，一般微生物不能繁殖；高滲透可以抑制微生物的生命活動(dòng)，10％鹽漬或60％糖漬的食品可耐保藏。

3、環(huán)境條件

 微生物在適宜的食品上能否生長繁殖、造成食品腐敗變質(zhì)，還受到外界條件的影響。適宜的溫度可加速食品的變質(zhì)；高濕度會(huì)為微物供良好的增殖條件。此外，紫外線、氧對(duì)食品腐致變質(zhì)也有影響。

二、食品防腐劑

自古以來，人們?yōu)榱舜_保非食物產(chǎn)出季節(jié)有足夠的維持生存的食物，摸索發(fā)現(xiàn)了多種預(yù)防食品腐敗變質(zhì)的方法，從日曬、風(fēng)干、雪藏的原始作業(yè)，到鹽腌、糖漬、醋泡、煙熏等保藏方法的積累、再到加熱、干燥、氣調(diào)、冷凍等大規(guī)模的物理防腐力法，人類對(duì)食品有效保藏方法的尋找從未停止。然而，最有效、最經(jīng)濟(jì)便捷的方法還是使用防腐劑。

防腐劑是指一類加入食品中能防止或延緩食品腐敗的食品添加劑，其本質(zhì)是具有抑制微生物或殺死微生物的一類化合物。

1、防腐劑抗菌作用的機(jī)理

防腐劑的防腐作用主要是通過延緩或抑制微生物增殖作用來實(shí)現(xiàn)的。一般認(rèn)為，主要是其能夠影響細(xì)胞的亞結(jié)構(gòu)，這些亞結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、與代謝有關(guān)的酶、蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)及遺傳物質(zhì)。由于每個(gè)亞結(jié)構(gòu)對(duì)菌體而言都是必需的，因此食品防腐劑只要作用于其中的一個(gè)亞結(jié)構(gòu)便能達(dá)到殺菌或抑菌的目的。

防腐劑抑制與殺死微生物的機(jī)理十分復(fù)雜，目前使用的防腐劑的作用機(jī)制一般認(rèn)為對(duì)微生物有以下幾方面的作用。

(1)作用于微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜系統(tǒng)

通過對(duì)微生物細(xì)胞壁或細(xì)胞膜的作用，影響其細(xì)胞壁質(zhì)的合成或細(xì)胞質(zhì)膜中巰基的失活，可使三磷酸腺苷等細(xì)胞物質(zhì)滲出，甚至導(dǎo)致細(xì)溶解。

(2)作用于微生物的細(xì)胞原生質(zhì)

通過對(duì)部分遺傳機(jī)制的作用，抑制或干擾細(xì)菌等微生物的正常生長，甚至令其失活，從而使細(xì)胞凋亡。

(3)作用于微生物的酶或功能蛋白

通過與酶的巰基作用，破壞多種含硫蛋白酶的活性， 干擾微生物體的正常代謝，從而影響其生長和繁殖。通常防腐劑用于微生物的呼吸酶系，如乙酰輔酶、A縮合酶、脫氫酶、電轉(zhuǎn)遞酶系等。通過竹用于蛋白質(zhì)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)部分變性、蛋白質(zhì)交聯(lián)而使其他的生理作用不能進(jìn)行。

一般來說，防腐劑的抗菌效果是多種作用的結(jié)果，但并不是各種防腐劑都具有全部的作用，這些作用是相互關(guān)聯(lián)、相制約的。原則上說，防腐劑也能對(duì)人體細(xì)胞有同樣的抑制作用，但決定的因素是防腐劑的使用濃度，在微生物細(xì)胞中所需要的抑制濃度遠(yuǎn)比人體細(xì)胞中的要小。就大多數(shù)防腐劑而言，在人體器官中很快能被分解或者從體內(nèi)排泄出去，因此，在一定的濃度范圍內(nèi)不會(huì)對(duì)人體造成顯著傷害。

2、防腐劑的分類

按照防腐劑抗微生物的主要作用性質(zhì)，可將其大致分為具有殺菌作用的殺菌劑和僅具抑菌作用的抑菌劑。實(shí)際上，殺菌或抑菌并無絕對(duì)界限，同一物質(zhì)，濃度高時(shí)可殺菌，而濃度低時(shí)只能抑菌，作用時(shí)間長可殺菌，作用時(shí)間短則只能抑菌。另外，由于各種微生物性質(zhì)的不同，同一物質(zhì)對(duì)一種微生物具有殺菌作用，而對(duì)另一種微生物可能僅有抑菌作用。

按照防腐劑的應(yīng)用對(duì)象，可分為魚類、肉類防腐劑，面包、糕點(diǎn)防腐劑，飲料、醬料防腐劑，水果、蔬菜防腐劑，谷物、干果防腐劑等。

按照防腐劑的來源可分為化學(xué)合成防腐劑和天然防腐劑兩大類。

化學(xué)合成防腐劑包括酸型、酯型和無機(jī)鹽型。在食品工業(yè)中，酸型防腐劑最常用的有苯甲酸及其鹽類、山梨酸及其鹽類以及丙酸等。酸性防腐劑具有應(yīng)用體系酸性越強(qiáng)、防腐效果越佳的特點(diǎn)，而在堿性條件下，酸性防腐劑幾乎沒有防腐效果。

在食品工業(yè)中，酯類防腐劑最常用的有尼泊金酯類防腐劑及抗壞血酸棕櫚酸酯防腐劑。酯型防腐劑的特點(diǎn)是：低毒廣譜，對(duì)人體危害弱，且在很寬的pH值范圍內(nèi)使用都有效。

無機(jī)鹽類防腐劑在食品工業(yè)中應(yīng)用較多的主要有二氧化硫、亞硫酸鹽、焦亞硫酸鹽等，但是添加這些無機(jī)鹽類防腐劑的食品中易殘留二氧化硫，這對(duì)某些人特別是患有哮喘等呼吸道系統(tǒng)疾病的人危害極大。正因如此，國家及地方對(duì)該類無機(jī)鹽類食品防腐劑的使用有特殊規(guī)定，對(duì)其使用的食品范圍、添加量、殘留量等有嚴(yán)格限制。例如廣西等地方就規(guī)定米粉中二氧化硫的殘留量要在方法檢出限之下。

天然防腐劑泛指從自然界的動(dòng)植物和微生物中分離提取的一類防腐物質(zhì)。因?yàn)榫哂刑烊�、環(huán)保、高效等優(yōu)點(diǎn)，天然食品防腐劑已成為未來食品防腐劑中最有研究及開發(fā)價(jià)值的一類。天然防腐劑按來源不同大致可分為動(dòng)物源防腐劑、植物源防腐劑和微生物源防腐劑三大類。

動(dòng)物源防腐劑是從動(dòng)物身體、組織器官或代謝產(chǎn)物中提取出來，品種較多，常見的主要有蜂膠、魚精蛋白、抗菌肽和殼聚糖等。

植物源天然防腐劑是指從植物中提取的一類具有防腐功效的生理活性物質(zhì)，是目前食品防腐劑中研發(fā)的新熱點(diǎn)，有許多國外專家在該領(lǐng)域進(jìn)行了深入研究，并取得了一系列的成果，主要有果膠分解物、香精油、茶多酚等。

微生物源天然防腐劑是指從微生物中分泌或從其代謝產(chǎn)物中提取出來的防腐劑，安全、高效且環(huán)保，最典型的是納他霉素，還有細(xì)菌素、乳酸鏈球菌素等。

3、防腐劑選用原則

一般情況下，一種理想的防腐劑應(yīng)具備以下特點(diǎn)：

①符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，與食品不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；

②抗菌效果好，使用量少，殺菌效率高，對(duì)多種微生物起作用；

③對(duì)人類及動(dòng)物、植物等安全性高，無傷害或低傷害；

④使用時(shí)效長，較長時(shí)間內(nèi)防腐性能穩(wěn)定；

⑤穩(wěn)定性高，抗外界影響能力強(qiáng)；

⑥方便添加，使用簡單，價(jià)格便宜；

⑦動(dòng)物性好，無特殊顏色或氣味，對(duì)人體無不良反應(yīng)，環(huán)保易循環(huán)降解。