新時(shí)期天然食品防腐劑在食品中的應(yīng)用研究

楊 芝，曾曉昕，黃建恒

（馬山縣食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，廣西南寧 530699）

近年來(lái)，食品添加劑的危害性愈發(fā)明顯，天然食品防腐劑的使用被更多人所接受，是新時(shí)期保障食品安全的重要工具。因此，本文對(duì)天然食品防腐劑在食品中的應(yīng)用展開(kāi)研究，以明確該類(lèi)防腐劑的開(kāi)發(fā)思路，促進(jìn)天然食品防腐劑的推廣和運(yùn)用，使食品企業(yè)正確看待其價(jià)值，將其投入到食品安全生產(chǎn)中，把控好食品安全防線，維護(hù)人們的切身利益。

1 天然食品防腐劑的作用原理

天然食品防腐劑的來(lái)源不同，其作用原理會(huì)存在差異，常見(jiàn)的抑菌、防腐機(jī)理主要包括以下內(nèi)容。①通過(guò)破壞食品中、食品外包裝上的菌體細(xì)胞壁、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，使其屏障功能受損，菌體細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)泄露。②通過(guò)影響菌體細(xì)胞中核酸、蛋白質(zhì)的表達(dá)和合成，改變細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境，破壞其生長(zhǎng)所需的物質(zhì)基礎(chǔ)。③可以直接抑制菌體內(nèi)酶的活性，阻止酶的代謝，使細(xì)胞無(wú)法正常呼吸，以此控制菌體的生長(zhǎng)。

從植物、動(dòng)物、微生物中提取的抗菌物質(zhì)中，肉桂酸、肉桂醛可抑制食品中的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌生長(zhǎng)，肉桂酸也可用于抑制真菌生長(zhǎng)。一些天然食品防腐劑中的大豆球蛋白堿性抗菌肽可抑制大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、單增李斯特氏菌生長(zhǎng)。溶菌酶對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌均有抑殺作用，Nisin對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌具有較強(qiáng)抑制作用，尤其是可形成芽孢的細(xì)菌。而殼聚糖能較好地抑制食品中的細(xì)菌、真菌、病毒，但殼聚糖水溶性差，整體抗菌能力相對(duì)溫和[1]。

2 新時(shí)期常見(jiàn)的天然食品防腐劑

天然食品防腐劑具有熱穩(wěn)定性、可安全使用、較強(qiáng)抗菌性的特點(diǎn)。根據(jù)天然防腐劑的提取源頭可將其分為天然植物防腐劑、天然動(dòng)物防腐劑、微生物防腐劑3種，各類(lèi)天然食品防腐劑的結(jié)構(gòu)特征、組成不同，適用的食品同樣存在差異。

2.1 天然動(dòng)物防腐劑

天然動(dòng)物防腐劑是指在動(dòng)物代謝產(chǎn)物、動(dòng)物體內(nèi)提取的生物活性物質(zhì)，這類(lèi)物質(zhì)具有一定的抑菌、防腐作用，常見(jiàn)的動(dòng)物防腐劑有抗菌酶、抗菌肽、抗氧化肽。

（1）抗菌酶。酶一般是通過(guò)不同方式激發(fā)自身的抗菌活性。例如，抗菌酶中的溶菌酶在作用時(shí)，可催化、裂解細(xì)胞表面的聚合物和細(xì)胞壁，使細(xì)菌分解；乳過(guò)氧化物酶則是直接通過(guò)催化、氧化的方式，起到抗菌作用，常用于抑制食品中的革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌[2]。乳過(guò)氧化物酶是天然食品防腐劑中的天然抗菌劑，可用于食品外包裝上，起到抑菌、殺菌的作用。使用時(shí)可直接將乳酸過(guò)氧化物酶加入配制好的殼聚糖膜內(nèi)。殼聚糖膜的濃度會(huì)存在差異，食品儲(chǔ)藏時(shí)，使用不同濃度殼聚糖膜裝入乳酸過(guò)氧化物酶后，食品中腐敗桿菌、熒光桿菌、嗜中性細(xì)菌的數(shù)量會(huì)存在不同程度的減少。

（2）抗菌肽是動(dòng)物防腐劑中由20～60個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成的抗菌物質(zhì)，可作用于食品中的細(xì)菌、真菌、某些病毒，分離于海洋生物、昆蟲(chóng)、甲殼類(lèi)動(dòng)物。動(dòng)物源性抗菌肽則是從哺乳動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)中提取的。

（3）抗氧化肽是由蛋白質(zhì)及其水解物、氨基酸等和多肽組成。該物質(zhì)中的活性肽能使蛋白質(zhì)具有抗氧化活性，使食品具有抗氧化作用。研究表明，魚(yú)、雞的酶解產(chǎn)物放入牛肉糜后，酶解產(chǎn)物會(huì)通過(guò)抗氧化作用避免牛肉的脂質(zhì)氧化，抑制率為80%～93%。

2.2 天然植物防腐劑

天然植物防腐劑提取于植物，如植物草藥、植物香料、植物精油和其他植物等。天然植物防腐劑是常見(jiàn)的天然食品防腐劑，具有獨(dú)特風(fēng)味、抑菌防腐作用。食品中常用的天然植物防腐劑有植物提取物、植物精油。

2.2.1 植物提取物

植物提取物一般是從某種植物的花朵、果實(shí)、根莖、樹(shù)皮中獲取，其味道相對(duì)濃烈，高濃度時(shí)會(huì)使人感到不適，所以應(yīng)用時(shí)需控制其濃度。植物提取物屬于植物素，但這類(lèi)植物素具有生物活性，投入使用時(shí)，其定性、定量指標(biāo)的變化都會(huì)影響其效果，甚至?xí)淖兪澄飪?nèi)微生物的含量、食物的口感和味道。植物提取物中包含特定的植物化學(xué)成分，從草藥、香料、蔬菜、水果中提取的植物提取物都能起到防腐、抑菌、抗菌的作用。相關(guān)研究表明，植物提取物可用于抑制食品中食源性致病菌。石榴果中提取的物質(zhì)可抑制食品中的大腸桿菌、沙門(mén)氏菌[3]。

2.2.2 植物精油

植物精油提取時(shí)，提取方法、植物生長(zhǎng)情況、品種、植物采摘的時(shí)間及植物采集部位都會(huì)直接影響植物精油的化學(xué)成分。一些草藥中的植物精油在花期提取后，其抗菌活性會(huì)更為明顯。部分植物天生就帶有抗菌化合物，無(wú)需通過(guò)提取植物精油獲取天然防腐劑。曬熟植物在本體受損、面臨微生物攻擊時(shí)會(huì)釋放天然抗菌劑。在食品保鮮處理中，植物精油的優(yōu)勢(shì)更為明顯，具有抗菌效果強(qiáng)、無(wú)毒無(wú)害的優(yōu)勢(shì)。

2.3 微生物防腐劑

細(xì)菌菌體生成的諸多細(xì)菌化合物都可以抑制食品內(nèi)病原微生物、腐敗菌的成長(zhǎng)。常見(jiàn)菌體中包含大量的食品級(jí)微生物，可在食品管理中被制作成微生物防腐劑。如微生物中的乳酸菌是常見(jiàn)的食品添加劑，是能抑制食品中微生物生長(zhǎng)的天然食品防腐劑。生產(chǎn)饅頭、面包等發(fā)酵食品時(shí)，乳酸菌不僅能改變食品口感、風(fēng)味，還能作為防腐劑預(yù)防致病微生物的生長(zhǎng)。相較于其他防腐劑，乳酸菌可食用，且無(wú)害，主要成分有細(xì)菌素、過(guò)氧化氫、有機(jī)酸、二氧化碳和二乙酰[4]。

乳酸菌成分中的細(xì)菌素屬于天然防腐劑的一種，也可稱(chēng)之為天然生物防腐劑，可用于食品中金黃色葡萄球菌、肉毒桿菌的抑制、消殺，甚至對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有抗菌活性。此外，細(xì)菌素能聯(lián)合使用其他抗菌化合物，起到細(xì)菌滅活作用，常用于生物活性包裝，以及食品中病原體的抑制。食品安全管理中，相關(guān)人員可直接將細(xì)菌素加入食品包裝膜中，避免包裝材料直接和食品表面接觸，預(yù)防食品表面微生物生長(zhǎng)。

3 天然食品防腐劑在食品中的應(yīng)用場(chǎng)景

3.1 溶菌酶

溶菌酶是天然動(dòng)物防腐劑的一種，常用于肉制品、魚(yú)類(lèi)及其制品、普通生肉、乳制品、蔬菜和水果的保鮮處理中，可起到延緩蔬菜水果變質(zhì)、肉及其制品腐爛的作用。溶菌酶作為天然食品防腐劑，對(duì)食品中的真菌、細(xì)菌表現(xiàn)出抗菌活性，特別是對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌的抗菌作用更強(qiáng)，其與乳酸球菌素這類(lèi)防腐劑聯(lián)合使用時(shí)，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有協(xié)同作用。

3.2 植物提取物

植物提取物是一種天然抗氧化劑，食品安全管理、保鮮處理中，抗氧化劑有著不可替代的作用，可直接避免食物因快速氧化而逐漸腐爛，有利于延長(zhǎng)食品的保鮮、鎖鮮時(shí)間。植物性抗氧化劑的保護(hù)作用和丁基羥基茴香醚、丁基化羥基甲苯較為相似，可用于蔬菜、水果，作為強(qiáng)化、穩(wěn)定生鮮類(lèi)食品的天然抗氧化劑。相關(guān)人員在深入研究食品中植物提取物的抗氧化作用后，發(fā)現(xiàn)從大蒜、西紅柿等植物中提取的天然防腐劑能延緩冷凍魚(yú)肉、腌制魚(yú)肉的氧化[5]。

韓金龍等[2]在天然食品防腐劑的研究中發(fā)現(xiàn)，植物提取物這類(lèi)防腐劑在魚(yú)肉及其制品的冷凍保存中，有助于降低其氧化率。植物提取物的濃度越高，冷凍保存期間食品的氧化率越低。此外，迷迭香也屬于植物型抗氧化劑的一種，其成分有助于穩(wěn)定食品中的自由基、打破食品氧化鏈，其提取物對(duì)魚(yú)肉及其制品也有著脂質(zhì)氧化抑制作用。

3.3 微生物發(fā)酵劑

細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生較多的化合物，菌類(lèi)化合物在食品中可用于預(yù)防腐敗，抑制食品中致病微生物生長(zhǎng)。根據(jù)細(xì)菌素、酶、其他微生物代謝物的成分差異，微生物防腐劑中的生物保存特性有所不同。微生物保護(hù)培養(yǎng)物是食品中較為多見(jiàn)的天然食品防腐劑，可分為微生物發(fā)酵劑、食品保護(hù)性培養(yǎng)物兩種。微生物發(fā)酵劑的主要成分是食品級(jí)微生物，使用期間可產(chǎn)生大量菌類(lèi)物質(zhì)、微生物，抑制其他微生物的生長(zhǎng)，多用于食品發(fā)酵。微生物培養(yǎng)物中，發(fā)酵劑能改變食品的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)、感官特性，保護(hù)性培養(yǎng)物則主要用于保障食品的安全性。乳酸菌作為抑制微生物生長(zhǎng)的物質(zhì)，是微生物防腐劑中常見(jiàn)的微生物發(fā)酵劑。

3.4 植物精油

植物精油是從植物香料、植物草藥中提取的液體，屬于植物防腐劑，具有芳香性、揮發(fā)性、無(wú)害性，植物精油中含有豐富的次生代謝物，能夠延緩、抑制霉菌或細(xì)菌生長(zhǎng)。植物精油不僅可用于食品行業(yè)，還可用于醫(yī)學(xué)、化妝品、香水等行業(yè)。在食品生產(chǎn)活動(dòng)中，植物精油可同時(shí)作為防腐劑和調(diào)味劑，相關(guān)人員從植物根莖、葉、花、芽、種子和果實(shí)中提取的精油中含有抗菌化合物、其他抑菌化學(xué)成分，整體的抗菌、防腐效果較強(qiáng)。

近年來(lái)，隨著植物精油提取工藝的成熟，食品中植物精油、其他植物防腐劑的應(yīng)用頻率明顯提高。肉類(lèi)食品、魚(yú)類(lèi)的存儲(chǔ)期間，植物精油可對(duì)食物起到保鮮作用，提取自茴香的植物精油甚至能提升肉類(lèi)的新鮮度，丁香、黑胡椒中提取的植物精油可用于冷藏后的豬肉，達(dá)到抑菌保鮮的目的。魚(yú)類(lèi)貯藏時(shí)，需要先電解植物精油，同時(shí)與相同濃度的香芹酚、麝香草酚混合制成植物精油，延長(zhǎng)鯉魚(yú)、其他魚(yú)類(lèi)的貯藏時(shí)間，增強(qiáng)魚(yú)肉保鮮度。

3.5 魚(yú)精蛋白

魚(yú)精蛋白屬于動(dòng)物防腐劑中的抗菌肽，主要成分是多聚精氨酸、氨基酸，這些物質(zhì)會(huì)和細(xì)菌細(xì)胞壁相互作用，抑制食品中細(xì)胞壁的形成，并通過(guò)抑制其代謝而使細(xì)菌細(xì)胞死亡。魚(yú)精蛋白一般提取自魚(yú)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)、哺乳動(dòng)物的精子細(xì)胞中，常用于面包、牛奶、奶制品的防腐保鮮，對(duì)食品中的細(xì)菌和霉菌都具有抗菌活性。

相較于化學(xué)合成防腐劑，魚(yú)精蛋白有安全性高、防腐性能好的優(yōu)勢(shì)。相關(guān)研究表明，魚(yú)精蛋白對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌、霉菌、酵母菌都有抑制作用，其抑菌活性主要受酸堿度、溫度的影響。魚(yú)精蛋白被廣泛用于飯團(tuán)、乳油、土豆、香腸等食品的保鮮防腐中，與EDTA復(fù)配后，魚(yú)精蛋白的抑菌效果會(huì)更加明顯，在醬油中可直接代替苯甲酸，起到防腐作用。

4 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)化學(xué)食品防腐劑的使用會(huì)使食品購(gòu)買(mǎi)者面臨諸多安全風(fēng)險(xiǎn)，天然食品防腐劑是直接從動(dòng)物、微生物、植物中提取的添加劑，具有較強(qiáng)的安全性，值得在食品行業(yè)推廣使用。但當(dāng)前的天然食品防腐劑數(shù)量有限，為保證食品安全生產(chǎn)，還應(yīng)加大天然食品防腐劑的研究力度，提取更多天然防腐劑，維護(hù)食品安全，降低食品安全風(fēng)險(xiǎn)。