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文章插圖
一、天然食品防腐劑的概念和分類
1、天然食品防腐劑的概念：
天然食品防腐劑一般是指從植物、動物、微生物中直接分離提取的，具有防腐作用的一類物質，也稱作生物防腐劑，相對于化學防腐劑而言，是一種天然的、對人體健康沒有危害的全新食品防腐劑，是食品防腐劑開發(fā)的主要方向之一。
2、天然食品防腐劑的分類：
天然食品防腐劑根據(jù)來源可以分為三種類型：
(1)動物源天然防腐劑。
指從與動物相關的物質中提取得到的防腐劑，如溶菌酶、昆蟲抗菌肽、蜂膠、魚精蛋白等。
(2)植物源天然防腐劑。
指天然存在于植物體內，通過人工修飾、分解、蒸餾等方法制得的具有防腐作用產品，如果膠分解物、香料提取物、茶多酚、海藻提取物等。
(3)微生物源天然防腐劑。
指由微生物代謝產生的抗菌、抑菌物質，是近年來食品防腐劑開發(fā)的一個熱點，如乳酸鏈球菌素、納他霉素、曲酸等。
二、天然食品防腐劑的特點及作用機理
天然食品防腐劑具有抗菌性強、安全無毒、水溶性好、作用范圍廣等優(yōu)點，在人體消化道內可降解為食物的正常成分，不影響消化道菌群，不影響藥用抗菌素的使用，而且還具有一定的營養(yǎng)價值。如抗菌肽可在機體內降解為各種氨基酸，納他霉素則作為生物體內有抗菌作用的活性物質，早已隨食品為人們食用，而被證實無任何毒副作用。
天然食品防腐劑的作用機理同一般食品防腐劑相似。它可以通過作用于細胞壁和細胞膜系統(tǒng) ，直接迅速地破壞依賴于膜結構完整性進行物質和能量代謝的細胞及細胞器，并可導致細胞內溶酶體膜破裂誘導微生物自溶;也可以通過作用于遺傳物質或遺傳微粒結構的改變引起抑菌作用;還有一些是通過作用于酶或功能蛋白，使他們功能的變化發(fā)揮滅菌防腐作用。
現(xiàn)在研究發(fā)現(xiàn) ，防腐劑主要是抑制微生物的呼吸作用，而各種天然食品防腐劑對微生物的呼吸過程都有一定的抑制作用，導致能量物質ATP和還原物質NADH虧缺，合成代謝受阻，活性的動態(tài)膜結構不能維持，代謝方向趨于水解，最后產生細胞自溶，不同的抗菌劑的抗菌譜與抗菌效力存在差異。由于天然食品防腐劑是生物體提取物，這些物質更容易進入微生物細胞，導致膜通透性增加和能量代謝系統(tǒng)破壞，因而能迅速抑制微生物的活動、繁殖和生長。
三、部分動物源天然防腐劑的應用
1、魚精蛋白
魚精蛋白發(fā)現(xiàn)于1870年， 20世紀中期作為防腐劑引起關注，通常從鮭、鱘、鯡、鯖、鯔等魚精子細胞中提取，是一種小而簡單具有廣譜殺菌作用的堿性蛋白，具有無臭、無味、熱穩(wěn)定性好、安全無毒的特點，在中性和堿性環(huán)境中有很強的抑菌能力。它通過抑制細胞電子傳遞系統(tǒng)中的一些特殊成分和一些與細胞膜有關的新陳代謝過程起作用，也可使細胞膜中某些與營養(yǎng)合成有關蛋白質的功能受損，抑制細胞的新陳代謝而使細胞死亡。它對枯草桿菌、巨大芽孢桿菌、地衣型芽孢桿菌、凝固芽孢桿菌、胚芽乳桿菌、干酪乳桿菌、類鏈球菌起抑制作用，但易受食品有機成分的影響，可用于水產品、肉及肉制品、乳及乳制品、面食和蔬菜等食品的防腐保鮮。
2、溶菌酶
溶菌酶又稱胞壁質酶或N-乙酰胞壁質聚糖水解酶， 1937年從卵蛋白中最先分離出晶體溶菌酶，廣泛存在于鳥類、家禽的蛋清中和哺乳動物的淚液、唾液、血漿、乳汁、胎盤以及體液、組織細胞內，一些植物與微生物細胞中也含有溶菌酶。它是一種堿性球蛋白，易溶于水，不溶于*、丙酮，它能夠切斷細胞壁中N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖之間β-1 ， 4糖苷鍵，水解細菌細胞壁，起到溶菌作用，尤其對革蘭氏陽性菌效果很好。研究發(fā)現(xiàn) ，溶菌酶是嬰兒生長發(fā)育的一種必需蛋白(非特異免疫因子) ，還能殺死腸道腐敗菌，增加抗感染能力，促進嬰兒腸道雙歧乳酸桿菌增殖和乳酪蛋白凝乳，利于消化，很適合用作嬰兒食品、飲料的添加劑，現(xiàn)在作為優(yōu)良的天然食品防腐劑，廣泛用于清酒、干酪、香腸、奶油、糕點、水產品、肉食等食品的防腐保鮮。
3、殼聚糖
【全新天然食品防腐劑安全有效造福全人類】又稱脫乙酰甲殼質， 1811年法國科學家發(fā)現(xiàn)甲殼素，而殼聚糖是甲殼素脫去大部分乙酰基后的一種多糖物質，主要來自蝦、蟹等外殼。殼聚糖不溶于水，溶于醋酸、乳酸，無毒、無異味、具有廣泛的抗菌功能，起到防腐作用。通過殼聚糖分子的正電荷和細菌細胞膜上負電荷的相互作用影響膜通透性，使細胞內的蛋白酶和其他成分外溢，起到抑菌、殺菌作用。殼聚糖還可與DNA結合，抑制mRNA的合成，從而阻礙蛋白質的合成，達到抗菌作用。它對大腸桿菌、普通變形桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌均有較強抑制作用，殼聚糖脫乙酰程度愈高，活性越強。殼聚糖在食品工業(yè)中的應用前景廣闊，由于不影響食品風味，可作為防腐劑、涂膜保鮮劑、水分保持劑、食品功能性成分及食品加工助劑食用。
4、蜂膠
蜂膠是蜜蜂從植物上采集的樹脂，加入蜜蜂上顎腺分泌物及蜂蠟加工而成的一種具有芳香氣味的不透明膠狀固體，味微苦，不溶于水，溶于乙醇、*等有機溶劑，其成分復雜。蜂膠中的多酚類化合物具有抑制和殺滅細菌的作用，對病毒、病菌、霉菌作用較強，但對正常細胞沒有毒副作用。蜂膠中還含有豐富的藥效成分，有消炎、鎮(zhèn)痛、促進組織再生、提高免疫功能等作用，素有“完美的天然廣譜抗菌物質”之稱。由于蜂膠的廣譜抗菌作用，現(xiàn)已編入中國藥典，用于治療多種疾病，國外已將蜂膠用于果凍、糖果和口香糖等食品防腐保鮮，還可用作食品天然添加劑和功能增強劑用于改善食品的口味和色澤，增強食品的保健作用。
5、抗菌肽
1972年瑞典科學家首先從天蠶蛹的免疫血淋巴中分離得到最早發(fā)現(xiàn)的高效抗菌肽Cecropins ，現(xiàn)已在昆蟲、鳥類、動物、植物及原核生物中發(fā)現(xiàn)600多種抗菌肽 ?？咕氖巧矬w內經誘導產生的具有生物活性的小分子多肽，由20～60個氨基酸殘基組成，多數(shù)具有強堿性、熱穩(wěn)定性以及廣譜抗菌等特點，其作用部位是細菌的細胞膜，使細胞膜通透性增大產生抑菌和滅菌能力。研究表明，抗菌肽對耐藥菌株有明顯的殺傷作用，同時對生物體的細胞無破壞性、無免疫原性，它的生成和釋放是機體炎癥反應的組成部分，是宿主防御細菌、真菌等病原微生物入侵的重要屏障，應用前景十分廣闊，在食品工業(yè)上的應用主要是作為食品原材料生產中的防腐劑。
四、天然食品防腐劑的發(fā)展前景
隨著我國食品工業(yè)的快速發(fā)展,在食品、飲料的生產中,經常碰到的一個問題,就是食品、飲料如何安全保鮮。食品工藝最講究的是色、香、味,一種營養(yǎng)豐富,品質優(yōu)良的原料,通過加工,有時不一定能達到色澤鮮艷,香味可口,這時候食品添加劑就能起較大的作用。食品和飲料在運輸貯藏過程中，由于受到內外環(huán)境因素的影響，加之時間的遷延，食品及飲料的品質和營養(yǎng)成份可能發(fā)生變化，防腐劑的作用就突現(xiàn)出來了。一百多年來化學合成添加劑有了很大的發(fā)展,但是近年來在食品工業(yè)的使用中,其安全性越來越引起人們的重視。
化學防腐劑是使用最廣泛的食品防腐劑，但由于對人體有一定的毒害作用，對生態(tài)環(huán)境也會造成不利的影響，要求嚴格限制其在食品中的用量。為此人們開始尋求更加高效、安全、無毒的食品防腐劑，而代表食品防腐劑主要發(fā)展方向之一的天然食品防腐劑進入人們的生活。

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