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第六章 食品化学保藏,第二节 食品防腐剂,第三节 食品抗氧化剂,第一节 食品的化学保藏及其特点,食品防腐剂应具备的条件,常用化学防腐剂及其作用机理,天然防腐剂及其应用,防止食品酸败用的抗氧化剂,防止食品褐变用的抗氧化剂,第三篇 食品加工与安全,食品化学保藏就是在食品生产和贮运过程中使用化学制品来提高食品的耐藏性和尽可能保持其原有品质的措施。用于保存食品、防止食品变质的物质通称食品保藏剂，其中包括防腐剂、杀菌剂、抗氧化剂等。将凡能抑制微生物生长活动，不一定能杀死微生物，却能延缓食品腐败变质的化学制品或生物代谢制品统称为防腐剂。,第一节 食品的化学保藏及其特点,一 食品化学保藏的优点：,在食品中添加化学制品如化学防腐剂和抗氧化剂等，能在室温条件下延缓食品的腐败变质。和其他食品保藏方法如罐藏、冷冻保臧、干藏等相比，具有简便而经济的特点，不影响食品感官特征但是该法仅在有限时间内保持食品原有的品质状态，属于暂时性保藏。食品保藏剂的使用并不能改善低质食品的品质.,二 化学保藏与食品安全,1 食品中使用的化学保藏剂必须对人体无毒害。-在选用化学保藏剂时，首先要求保藏剂必须符合食品添加剂的卫生安全性规定，并严格按照食品卫生标准规定控制其用量，以保证消费者的身体健康。,2 通过动物实验和安全性评估确定其安全性,-在尚未确定某种食品添加剂使用后对人体无毒害或尚未确定其使用条件以前，必须经过足够的动物生理、药理和生物化学试验，为确定食品保藏剂的安全使用量提供合理的依据。,3食品保藏剂的使用量确定,食品保藏剂的使用量在能产生预期效果的基础上必须是最低量，确定使用量极限时还必须将下列各因素考虑在内：第一，应对加有保藏剂的食品或多种食品消费量做出充分的估计；第二，动物试验中表明生理正常现象开始出现偏向时的最低使用量：第三，对所有各类消费者健康的任何危害性降低到最低程度时，保证完全适宜的极限。,4食品保藏剂的质量要求,在使用食品保藏剂对应注意其质量，除所使用的食品保藏剂本身并无毒害或在加工中和食用前极易从食品中清除掉外，还应能达到下述几点要求：第一，少量使用时就能达到防止腐败变质或改善品质的要求：第二，不会引起食品发生不可逆性的化学变化，并且不会使食品出现异味，但允许改善风味；第三，不会与生产设备及容器等发生化学反应。,5 食品生产者使用食品保藏剂时还应受到以下限制：,不允许将食品保藏剂用来掩盖因食品生产和贮运过程中采用错误的生产技术产生的后果；不允许使用食品保藏剂后导致食品内营养素的大量损耗；己建立经济上切实可行的合理生产过程并能取得良好的保藏效果时，不应再添加食品保藏剂。,第二节 食品的防腐,食品防腐剂定义:从广义而言，食品防腐剂是指能够抑制或者杀灭有害微生物的物质，使食品在生产、贮运、销售、消费过程中避免腐败变质。从狭义上讲，防腐剂是指能够抑制微生物生长繁殖的物质，亦称抑菌剂：而能够杀灭微生物的物质则称为杀菌剂。,如何提高使用效果,为了正确有效地使用防腐剂，应该:1)充分了解引起食品腐败的微生物种类，2)充分了解各种防腐剂的性能及其使用方法，3)充分了解影响防腐剂防腐效果的主要因素4)根据食品的性质、保藏状态和预期保藏时间来确定所用防腐剂的品种、用量及使用方法。,、食品防腐剂应具备的条件,卫生安全、使用有效、不破坏食品的固有品质是食品防腐剂应具备的基本条件，三者应同时兼备，缺一不可。,（）卫生安全,卫生安全是食品防腐剂和其他任何种类的食品添加剂使用时都要首先考虑的问题，防腐剂必须对人体无毒害。防腐剂在尚未确定其使用后对人体毒害和使用条件以前，必须经过足够时间的动物生理、药理和生物化学试验，为防腐剂的安全使用提供科学的依据。,（二）使用有效,使用防腐剂的主要目的是抑制或杀灭食品保藏过程中引起腐败变质的微生物，延长食品的保存期。食品种类极多，理化性状差异很大，食品被污染的菌落不尽相同，各种防腐剂作用的菌落及对食品理化性状的适应性也有差异。每种防腐剂都有其使用范围，使用范围正确，用量合理，其防腐效果才能充分地显示。总之对于防腐剂的作用范围和用量，一定要在严格遵守我国食品添加剂卫生标准的前提下，通过试验来选定。,（三）不破坏食品的固有品质,各种食品都有其固有的营养素含量和感官性状，使用防腐剂后，不能破坏营养素而使其含量明显下降，也不能使食品的色、香、味、形、质等感官性状发生明显异常变化而使消费者不予接受。,食品防腐剂还应达到以下要求,少量使用就能达到防腐要求；不会与生产设备和包装容器等发生不良化学反应；热敏性不能太强，否则受热易分解失效使用过程中不对工作人员健康造成明显伤害，如对皮肤的腐蚀，呼吸道黏膜和眼睛的刺激等：大量使用时不污染环境。,二、常用化学防腐剂及其作用机理,目前世界上用于食品保藏的化学防腐剂有3040种。按其来源和性质可分为有机防腐剂和无机防腐剂。有机防腐剂又可分为合成有机防腐剂和天然有机防腐剂，目前以合成有机防腐剂在生产中使用最广。,（）合成有机防腐剂,1、苯甲酸和苯甲酸钠:是各国允许使用而且历史比较悠久的食品防腐剂。苯甲酸和苯甲酸钠是广谱性抑菌剂，其抑菌作用的机理是使微生物细胞的呼吸系统发生障碍，并阻碍细胞膜的正常生理作用。根据我国卫生标准规定，苯甲酸和苯甲酸钠可用于酱油、醋、果汁、果酱、果酒、汽水等多种食品中，近年来有报道称苯甲酸及其钠盐可引起过敏性反应，对皮肤、眼睛和黏膜有一定的刺激性。,2、山梨酸和山梨酸钾,山梨酸和山梨酸钾对污染食品的霉菌、酵母菌及其他好气性微生物有明显抑制作用，山梨酸和山梨酸钾属于酸型防腐剂，以未解离的分子起抑菌作用，适宜的pH值范围比苯甲酸广，安全性也比苯甲酸高。我国规定山梨酸和山梨酸钾可用于酱油、醋、果酱、人造奶油、琼脂奶糖、鱼干制品、豆乳饮料、豆制素食品、糕点馅，为了防止山梨酸受热挥发，最好在食品加热过程的后期添加。,3、对羟基苯甲酸酯,对羟基苯甲酸酯属广谱性抑菌剂，对霉菌、酵母菌的作用较强，对细菌特别是革兰氏阴性杆菌和乳酸菌的作用较差。对羟基苯甲酸酯是由未解离子发挥抑菌作用，其效力强于苯甲酸和山梨酸，而且使用范围更广，一般在pH值48范围内效果较好。通常用于清凉饮料、果酱、醋等，,4、丙酸盐,丙酸盐属酸性防腐剂，对霉菌，需氧芽孢杆菌或革兰氏阴性杆菌有的抑制作用，对引起食品发黏的菌类如枯草杆菌抑菌效果好，对防止黄曲霉毒素的产生有特效，但是对酵母菌几乎无效。丙酸是食品中的正常成分，也是人体代谢的中间产物，丙酸盐不存在毒性问题，丙酸已广泛用于面包、糕点、果冻、酱油、酣、豆制品等的防霉。,（二）无机防腐剂,1、亚硫酸及其盐类 亚硫酸-是强还原剂，除具有杀菌防腐作用外，还具有漂白和抗氧化作用。杀菌作用机理是消耗食品中的O2，使好气性微生物因缺氧而致死，并能抑制某些微生物生理活动中酶的活性。-亚硫酸对细菌的杀灭作用强，对酵母菌的作用弱。亚硫酸及其主要盐类主要用于葡萄酒和果酒的防腐，,2、硝酸盐和亚硝酸盐,是肉制品中常用的添加剂，主要作用在于使肉制品呈现鲜艳的红色。还有防腐作用，可抑制引起肉类变质的微生物生长，尤其是对梭状肉毒芽孢杆菌等耐热性芽孢的发芽有很强的抑制作用。硝酸盐以硝酸钠和亚硝酸钠在生产中比较常用硝酸盐和亚硝酸盐的毒性都比较强，以亚硝酸盐的毒性更强。所以其使用范围和用量都有比较严格的限制。我国规定，亚硝酸钠可用于肉类罐头和肉制品，最大用量为0.15gkg-1。,（一）乳酸链球菌素（nisin）,nisin是乳酸链球菌分泌合成的短肽分子；是国际公认安全的天然食品添加剂；1983年被FDA批准使用，1990年被列入我国食品添加剂标准（GB2760）；目前在50几个国家被允许使用。,三、天然防腐剂及其应用,1.Nisin结构,分子式为14322842377,由34个氨基酸残基组成。Nisin有6种类型,分别为、和,其中对Nisin和Nisin的研究最活跃。,有5个硫醚键形成的分子内环,其中一个称为羊毛硫氨基酸,其他4个是-甲基羊毛硫氨酸。相对分子质量为3510,Nisin和Nisin仅在27位氨基酸残基有差别,为is,而为sp。两者的抗菌特性几乎无差别。,2.Nisin抑菌特性,Nisin能抑制大部分+菌及其芽孢的生长和繁殖,如葡萄球菌属、链球菌属、乳酸杆球菌属以及梭状芽孢杆菌属和芽孢杆菌属的细菌，特别是对金黄色葡萄球菌、溶血链球菌、肉毒杆菌作用明显。对革兰氏阴性菌和真菌没有活性。,（二）放线菌纳他霉素（Natamycin）,Natamycin是由放线菌纳塔尔链霉菌产生的一种多烯烃大环内酯化合物。商品名称为霉克。,1 Natamycin的抑菌特点,Natamycin是一种高效的真菌抑制剂能有效抑制杀死霉菌、酵母、丝状真菌,但对细菌和病毒无效。,2 Natamycin的抑菌机理,Natamycin与真菌(霉菌及酵母菌)的细胞壁及细胞质固醇类物质的反应。从而导致细胞壁及细胞质膜的破裂,使细胞液和细胞质渗漏,最终导致死亡。当某些微生物的细胞壁及细胞膜不存在类似固醇的化合物时,Natamycin就不产生抗菌活性。,（三）溶菌酶(Lysozyme),1922年英国人Fleming于鼻粘液中发现溶菌酶；溶菌酶又称胞壁质酶，或N-乙酰胞壁质聚糖水解酶；溶菌酶广泛存在于鸟类、家禽的蛋清中和哺乳动物的泪液、唾液、血浆、尿、乳汁、胎盘以及其体液、组织细胞内。多数商品溶菌酶是从蛋清中提取纯化的。在一些植物和微生物体内(链霉菌属、杆菌和大多数真菌)也存在溶菌酶。,1 溶菌酶结构和特性,溶菌酶是一种碱性球蛋白,市售的溶菌酶由129个氨基酸组成,相对分子质量为14300D。最适温度为4550，溶菌酶在酸性条件下很稳定,如在pH为3时,能耐受100 的高温达45min;但在中性和碱性条件下,溶菌酶的耐热性则较差。在干燥条件下，可以在室温下长期保存。,2 溶菌酶的抑菌特性,溶菌酶对革兰氏阳性菌、好气性孢子形成菌、枯草杆菌、地衣型芽孢杆菌等都有抗菌作用;抗感染、消炎、消肿;可用于清除坏死组织，加速创口的修复再生;此外，还有凝血、止血作用。,3 溶菌酶的抑菌机理,能分解微生物的细胞壁,从而使微生物的内溶物渗出而死;革兰氏阳性细菌的细胞壁主要化学成分是肽聚糖;而溶菌酶能使革兰氏阳性菌的细胞壁肽聚糖水解破坏而起溶菌作用。,第三节 食品的抗氧化,食品抗氧化剂:是添加于食品后阻止或延迟食品氧化，提高食品质量的稳定性和延长储存期的一类食品添加剂。主要用于防止油脂及富脂食品的氧化酸败，引起食品退色、褐变以及维生素被破坏等。,抗氧化剂的作用原理,（l）抗氧化剂本身极易被氧化，从而降低介质中的含氧量，抑制食品成分的氧化。（2）将能催化和引起氧化反应的物质实行封闭。（3）抗氧化剂能减弱氧化酶的活性，抑制氧化酶的催化氧化作用。（4）抗氧化剂本身可释放出氢离子，破坏或终止油脂在氧化过程中所产生的过氧化物，使之不能继续被分解成醛或酮类等低分子物质，如各类酚类抗氧化剂。,、防止食品酸败用的抗氧化剂,（）油脂的氧化和抗氧化剂的基本作用油脂的氧化:含有不饱和脂肪酸甘油酯的油脂，由于其结构上不饱和键的存在，很容易和空气中的氧发生自动氧化反应，生成过氧化物，进而又不断裂解，产生具有臭味的醛或碳链较短的羧酸。目前常用的防止食品酸败的抗氧化剂为酚类化合物，是优良的氢或中子的给予体，当它向自由基提供氢之后，本身成为自由基，但它们可结合成稳定的二聚体之类的物质。,（二）氧化作用的催化和抑制因素,油脂的氧化作用可受到许多因素的催化，如果不能很好地控制这些因素，而单纯依靠抗氧化剂，往往难以达到预期的目的。这些因素有：温度、光线、碱、油脂不饱和度、色素、氧、重金属。因此为了提高抗氧化剂使用效果，需要在一定程度控制环境因素，以使得抗氧化剂发挥其作用。,如何提高其使用效果?,（三）抗氧化剂的增效作用,1有些物质本身没有抗氧化作用，但与抗氧化剂混合使用，却能增强抗氧化剂的效果，这些物质统称为抗氧化剂的增效剂。2 金属离子的螯合剂（如ED-TA）是一类间接的抗氧化剂或抗氧化增效剂。3 对各种酚类抗氧化剂来说，柠檬酸、磷酸、抗坏血酸及它们的酯类（如柠檬酸单甘油酯、抗坏血酸棕榈酸酯等）具有良好的抗氧化剂增效作用。,4 所加的酸一方面可为介质（油脂、含脂食品）创造一个酸性环境，以保证原始抗氧化剂和油脂的稳定性；另一方面，抗坏血酸本身易被氧化，从而使其具有消除氧的能力。5一般情况下，柠檬酸及其酯类往往与合成的抗氧化剂合用，而抗坏血酸及其酯类则与生育酚合用。6.当两种抗氧化剂合用时，也会明显地提高抗氧化效果，这是因为不同的抗氧化剂在不同油脂氧化阶段，分别中止某个油脂氧化的链锁反应。,（四）常用抗氧化剂,1、丁基羟基茴香醚（BHA）BHA除抗氧化作用外，还有相当强的抗菌力。BHA对动物性脂肪的抗氧化作用较之对不饱和植物油更有效。GB2760-86规定，油脂、油炸食品、干鱼制品、饼干、速食米、干制食品、罐头及腌腊内制品。,2、二丁基羟基甲苯（BHT）,二丁基羟基甲苯稳定性高，抗氧化能力强，遇热抗氧化能力也不受影响，不与铁离子发生反应。BHT可以用于油脂、焙烤食品、油炸食品、谷物食品、奶制品、肉制品和坚果、蜜饯中。BHT也可用于包装材料上目前它是我国生产量最大的抗氧化剂之一。,3、生育酚混合物,也称维生素E混合物。在较高的温度下，生育酚有较好的抗氧化性能，生育酚的耐光照、耐紫外线、耐放射线的性能也较BHA和BHT强。生育酚还有防止维生素A在射线、紫外光照射下分解的作用，还能防止甜饼干和速食面条在日光照射下的氧化作用。阻止咸肉中产生致癌物亚硝胺的作用。是目前国际上惟一大量生产的天然抗氧化剂，这类天然产物都是一生育酚。但由于其价格较贵主要用于保健食品、婴儿食品和其他高价值的食品。,二、防止食品褐变用的抗氧化剂,防止食品褐变用的抗氧化剂大多是水溶性抗氧化剂，主要有抗坏血酸及其盐类，异抗坏血酸及其盐类，二氧化硫及其盐类等。,1、抗坏血酸（维生素C）,呈强还原性。由于分子中有乙醇结构，性质极活泼，易受空气、水分、光线、温度的作用而氧化、分解。特别是在碱性介质中或有微量金属离子存在时，分解更快。维生素C作为抗氧化剂，可用于果汁、水果罐头、饮料、果酱、硬糖和粉末果汁、乳制品、肉制品。还可用饮营养强化剂。,2、异抗坏血酸,异抗坏血酸可用于一般的抗氧化、防腐，也可作为食品的发色助剂。根据使用食品的种类，选用异抗坏血酸或其钠盐。防止肉类制品、鱼类制品、鲸油制品、鱼贝腌制品、鱼贝冷冻品等变质，与亚硝酸盐、硝酸盐合用提高肉类制品的发色效果。可防止保存期间色泽、风味的变化，以及由鱼的不饱和脂肪酸产生的异臭。防止果汁等饮料因溶存氧引起氧化变质，防止果蔬罐头褐变。,保鲜剂:为了防止食品脱水、氧化、变色、腐败等而在其表面使用的喷淋、浸泡、涂膜物质例:甲壳素和壳聚糖 甲壳素和壳聚糖（脱乙酰甲壳素）是从蟹壳、虾壳等中提取的一类黏多糖 据文献报道，由甲壳素改性制得的水溶性甲壳素衍生物羟甲基甲壳素（CM-CH）和羟甲基壳聚糖（CM-CHS）没有毒性，用其水溶液可在果蔬表面形成一层极薄、均匀透明、具有多微孔道的可食性薄膜。由于该薄膜具有较低的透水性和对气体的选择透性，对果蔬的生命活动产生抑制作用，而且薄膜本身还具有防霉抑菌作用。此外：蛋白质、多糖、脂类物质。,第四节 食品的保鲜,
