防腐劑抑菌原理及簡(jiǎn)介

1、1。防腐劑是一類重要的食品等的添加劑，對(duì)常用的有機(jī)酸、有機(jī)小分子、肽類防腐劑作用機(jī)理的研究進(jìn)展進(jìn)行了介紹，并闡述了微生物適應(yīng)性產(chǎn)生的原因。2。食品的營(yíng)養(yǎng)豐富，極易受微生物污染而腐敗變質(zhì)。為了保證食品的食用安全性，人們采用了許多方法來保藏食品，如鹽漬、罐藏、冷藏等。但在一定條件下，配合使用防腐劑作為保藏的輔助手段對(duì)防止食品的腐敗有顯著的效果，因此防腐劑依為重要的食品添加劑之一，在食品工業(yè)中廣泛使用3。按照防腐劑抗微生物的主要作用性質(zhì)，可將

2、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。殺菌或抑菌，并無絕對(duì)界限，常常不易區(qū)分。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(zhǎng)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。一般認(rèn)為，食品防腐劑對(duì)微生物的抑制作用是通過影響細(xì)胞亞結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的，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

3、而言都是必須的，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4。常用的有醋酸、乳酸、苯甲酸和山梨酸等，對(duì)細(xì)菌、真菌均有抑制作用5。在溶液中，弱酸隨pH不同在解離和未解離狀態(tài)間存在動(dòng)態(tài)平衡。在低pH值情況下該類防腐劑有最大抑菌活性，因?yàn)榇藭r(shí)分子多數(shù)處于未電離狀態(tài)，未電離的有機(jī)弱酸分子是親脂性的，因此可自由透過原生質(zhì)膜。進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)后，在高pH環(huán)境下，分子解離成帶電質(zhì)子和陰離子，不易透過膜而在細(xì)胞內(nèi)蓄積。防腐劑分子不斷擴(kuò)散

4、入細(xì)胞直到達(dá)到平衡，引起細(xì)胞內(nèi)H＋的失控，改變細(xì)胞內(nèi)pH狀態(tài)及蓄積毒性陰離子，抑制細(xì)胞的基礎(chǔ)代謝反應(yīng)，最終達(dá)到抑菌目的。細(xì)菌對(duì)弱酸的適應(yīng)性通常是其本身固有的而非誘導(dǎo)產(chǎn)生的。G＋菌細(xì)胞壁只有肽聚糖層，巨大芽孢桿菌營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞壁可通過30000D的分子，因此，防腐劑極易進(jìn)入這些細(xì)胞內(nèi)部，即細(xì)胞固有的適應(yīng)性也較弱。G－菌的適應(yīng)性則較復(fù)雜，因?yàn)樗鼈兙哂袃?nèi)外壁，外壁層(脂多糖層)在控制細(xì)胞對(duì)防腐劑或其他小分子物質(zhì)的親和性方面起著很關(guān)鍵的作用。在

5、很多情況下，細(xì)菌也可經(jīng)誘導(dǎo)產(chǎn)生適應(yīng)性，如E.coliO157:H7經(jīng)pH2.0強(qiáng)酸條件從而增加了其對(duì)化學(xué)防腐劑的敏感性。對(duì)G＋菌的抑制作用則主要是由于和金屬離子結(jié)合。當(dāng)溶液pH下降時(shí)EDTA螯合重金屬離子的能力下降，抑菌活性也隨之下降。檸檬酸鹽由于其Ca螯合活性可抑制分解蛋白質(zhì)的C.botulinum的生長(zhǎng)。對(duì)于真菌，EDTA通過螯合Zn可抑制酵母的生長(zhǎng)，推測(cè)是阻礙了正常細(xì)胞壁的合成。4其他小分子有機(jī)物許多小分子有機(jī)物有很好的防腐作用，

6、如肉桂酸、對(duì)羥基苯甲酸酯等。實(shí)際上，有許多抗菌成分是在植物中天然存在的，牛至、丁香、荔枝等中都可提取到有抗菌作用的物質(zhì)，包括香草酚、阿魏酸、對(duì)烯丙基茴香醚、愈創(chuàng)木酚等。這些成分一般為疏水物質(zhì)，能使細(xì)胞膜功能紊亂甚至使細(xì)胞膜破裂，最終導(dǎo)致微生物死亡。對(duì)苯甲酸、肉桂酸和苯甲醛等定量結(jié)構(gòu)活性相關(guān)的研究中發(fā)現(xiàn)，由反相HPLC測(cè)的親脂性參數(shù)與它們抗單核細(xì)胞增生李斯特菌性能有顯著關(guān)系。Heler等測(cè)試香芹酚、麝香草酚、貢蒿萜酮和肉桂醛等對(duì)E.col

7、iO157:H7的效果，他們指出麝香草酚和貢蒿萜酮降低E.Coli胞內(nèi)ATP含量，而同時(shí)胞外ATP增加，這可能暗示細(xì)胞膜成分已被破壞。由于許多化合物帶濃烈的風(fēng)味，使其在食品中的應(yīng)用受到限制，例如洋蔥和大蒜中的異硫氰酸酯有較強(qiáng)抗菌作用，其衍生物烯丙基異硫氰酸酯和甲基異硫氰酸酯早已作為殺蟲劑在農(nóng)業(yè)上使用了，在食品中則由于其風(fēng)味問題而妨礙了其應(yīng)用。對(duì)異硫氰酸酯，推測(cè)其抗菌活性與通過氧化裂解二硫鍵鈍化細(xì)胞外酶有關(guān)，而且反應(yīng)性硫氰酸鹽自由基可增加

8、抗菌活性。關(guān)于微生物對(duì)這些抗菌成分產(chǎn)生適應(yīng)性的機(jī)制還不很明確，可能是在微生物中存在抗藥性泵可以排除進(jìn)入微生物的防腐物質(zhì)而保護(hù)微生物免受抑制。在G－菌中已知多藥抗性蛋白指令系統(tǒng)包括中性化合物泵(EmrAB)及雙親性陰陽(yáng)離子泵(AcrAB)，在G＋金黃色葡萄球菌中NA多適應(yīng)性泵負(fù)責(zé)排出合成的兩性分子的陽(yáng)離子化合物如溴乙啡啶及植物來源的抗生素如黃連素和非洲防己堿。5肽類防腐劑大多數(shù)天然抗菌肽的抑菌作用是由于干擾細(xì)胞膜功能，如ceropin和n