防腐劑是一種可以防止食品腐敗、變質(zhì)，保證食品質(zhì)量和延長(zhǎng)食品保質(zhì)期的重要食品添加劑。隨著生活水平的提高，消費(fèi)者愈來(lái)愈追求營(yíng)養(yǎng)豐富、無(wú)添加劑、綠色安全和保質(zhì)期較長(zhǎng)的食品，由于微生物活動(dòng)和氧化等作用，食品很容易腐敗變質(zhì)；并且若誤食過(guò)期或變質(zhì)的食品還可能會(huì)造成食物中毒，因此食品的儲(chǔ)存需要有效的防腐方法。除傳統(tǒng)的冷藏、冷凍、鹽腌、干燥等保鮮方法外，防腐添加劑也能延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期。

天然防腐劑由于來(lái)源于自然資源，具有安全、綠色、高效的防腐特性，因而在食品中的應(yīng)用比化學(xué)合成防腐劑更為廣泛，天然防腐劑的重要性也日益增加。目前已開展了天然防腐劑在食品中的應(yīng)用研究，并在不斷探索新型天然防腐劑。

本文主要介紹了三類天然防腐劑：植物防腐劑、動(dòng)物防腐劑和微生物防腐劑以及各自功能和在食品中的應(yīng)用。

01 天然食品防腐劑的研究現(xiàn)狀

天然防腐劑是指從植物、動(dòng)物和微生物中或其代謝產(chǎn)物中分離提取出來(lái)的一類具有抗菌防腐作用的功能性物質(zhì)，較化學(xué)防腐劑更安全。

在食品行業(yè)中，常通過(guò)添加防腐劑以達(dá)到減少損失、提高質(zhì)量、延長(zhǎng)保質(zhì)期的目的。目前常用的防腐劑主要為天然防腐劑和化學(xué)防腐劑，化學(xué)防腐劑主要包括山梨酸鹽、亞硝酸鹽和苯甲酸鹽等，雖然這些防腐劑已使用多年，但人們對(duì)這些防腐劑安全性的擔(dān)憂從未減少，大多數(shù)化學(xué)防腐劑對(duì)人體的健康仍存在某些潛在的危害。

Mamur等研究發(fā)現(xiàn)山梨酸鈉對(duì)人外周血淋巴細(xì)胞具有基因毒性；研究人員還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這些防腐劑一起使用時(shí)，會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生不利影響。Binstok等報(bào)道稱，由于存在形成誘變化合物的風(fēng)險(xiǎn)，在肉制品中應(yīng)盡量減少山梨酸鹽和亞硝酸鹽的聯(lián)合使用。

在食品保鮮中使用化學(xué)防腐劑可能會(huì)對(duì)人類健康和環(huán)境產(chǎn)生某些危害，而天然防腐劑具有低毒素、無(wú)異味、安全和高效的優(yōu)勢(shì)，不僅對(duì)人體無(wú)害，還具有一定的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，故對(duì)于人類和環(huán)境來(lái)說(shuō)，使用天然防腐劑更加安全。因此，天然食品防腐劑在食品行業(yè)已受到廣泛的關(guān)注，需要進(jìn)一步研究和綜合開發(fā)。

02 天然防腐劑的來(lái)源和應(yīng)用

天然食品防腐劑具有抗菌性強(qiáng)、安全性高、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)其來(lái)源可分為植物防腐劑、動(dòng)物防腐劑和微生物防腐劑。由于各種天然防腐劑的來(lái)源不同，其組成和結(jié)構(gòu)特征不同，在食品中的應(yīng)用也不同，以下將分別介紹這3種天然食品防腐劑。

1.植物防腐劑

植物防腐劑大多源自于植物提取物，如某些天然草藥和香料以及植物精油等。因其獨(dú)特的風(fēng)味和抑菌防腐作用，長(zhǎng)期以來(lái)植物提取物和植物精油一直被用作食品防腐劑、調(diào)味料和醫(yī)療制劑。

1）植物提取物

植物提取物通常從植物的根、莖、葉、花、果、樹皮等部位獲得，一些提取物有很強(qiáng)的味道，在高濃度下會(huì)引起感官不適，故要限制其濃度的使用。植物提取物中具有生物活性的植物素，其含量的定性和定量變化都導(dǎo)致其有效性發(fā)生變化，這些植物素還會(huì)影響食物的微生物含量、口感和味道等。由于其特定的植物化學(xué)成分，植物提取物具有一定的抗菌活性，從草藥、香料、蔬菜、水果中獲得的植物提取物對(duì)細(xì)菌、酵母和霉菌都具有抗菌作用。研究表明，植物提取物對(duì)控制食源性致病菌的生長(zhǎng)是非常有效的。

植物提取物中含有豐富的天然抗氧化劑，在食品中，抗氧化劑發(fā)揮著重要作用?？寡趸瘎┦悄軌蜓泳徎蚍乐故澄镆蜓趸釘〉奶砑觿?，能夠延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期。植物性抗氧化劑大多表現(xiàn)出類似于丁基羥基茴香醚（BHA）和丁基化羥基甲苯（BHT）的保護(hù)作用，多種蔬菜和水果都可被視為用于強(qiáng)化和穩(wěn)定食品的天然抗氧化劑的重要來(lái)源?？蒲腥藛T研究了食品中植物提取物的抗氧化作用，發(fā)現(xiàn)番茄和大蒜提取物能延緩在冷凍魚肉和腌制鳳尾魚過(guò)程中的脂質(zhì)氧化。

2）精油

精油（EO）是從天然草藥和香料中獲得的具有芳香性和揮發(fā)性的液體，含有大量的次生代謝物，具有延緩或抑制細(xì)菌、酵母和霉菌生長(zhǎng)的作用。精油作為香料或草藥的一部分，早已在食品、醫(yī)學(xué)、香水和化妝品行業(yè)使用幾個(gè)世紀(jì)。

在食品工業(yè)中，精油主要用作調(diào)味劑。植物精油的化學(xué)成分不僅與植物的生長(zhǎng)環(huán)境有關(guān)，還與植物的種類、植物材料的采集季節(jié)、采集部位，甚至與精油的提取方法等許多因素相關(guān)。草藥精油中抗菌活性最強(qiáng)的時(shí)候是在開花期間或開花后，精油中的一些抗菌化合物是天然存在于植物中的，而另一些則是植物在面臨微生物攻擊或其本身受到傷害時(shí)產(chǎn)生的。由于大多數(shù)精油提取工藝成熟、抗菌效果強(qiáng)、無(wú)毒無(wú)害，故它作為一種天然抗菌劑在食品保鮮中脫穎而出。

2.動(dòng)物防腐劑

動(dòng)物防腐劑是指從某些動(dòng)物體內(nèi)或其代謝產(chǎn)物中人工提取的具有防腐作用的生物活性物質(zhì)，按照功能分類主要有：抗菌酶、抗菌肽和抗氧化肽等。

1）抗菌酶

酶可通過(guò)許多不同的機(jī)制發(fā)揮抗菌活性。例如，溶菌酶和其他抗菌酶主要通過(guò)催化裂解細(xì)胞表面聚合物或細(xì)胞壁，誘導(dǎo)細(xì)菌分解從而具有抗菌活性；乳過(guò)氧化物酶（LPO）和其他過(guò)氧化物酶系統(tǒng)則通過(guò)催化氧化起抗菌作用，LPO對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌和陰性菌的生長(zhǎng)均有抑制作用。

溶菌酶廣泛用于肉類、肉制品、魚類及其制品、牛奶和乳制品以及水果和蔬菜等食品的保鮮中，可達(dá)到防止食品腐敗變質(zhì)和果實(shí)衰老的效果。溶菌酶對(duì)一定范圍內(nèi)的細(xì)菌和真菌表現(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)，且溶菌酶和其他防腐劑聯(lián)合使用可以增強(qiáng)其抗菌活性，研究發(fā)現(xiàn)，溶菌酶和乳酸鏈球菌素對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有協(xié)同作用。

乳過(guò)氧化物酶是一種重要的天然抗菌劑，在食品包裝中具有殺菌或抑菌的作用。Mohamed等[19]將乳酸過(guò)氧化物酶體系（LPOS）直接加入不同濃度的殼聚糖膜中，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，LPOS組在貯藏期間的腐敗桿菌、熒光桿菌、嗜冷和嗜中性細(xì)菌數(shù)量明顯減少。

2)抗菌肽和抗氧化肽

抗菌肽（AMPS）是由20～60個(gè)氨基酸殘基組成的寡肽，對(duì)細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和某些病毒具有廣譜抗菌活性，可從植物、昆蟲、甲殼類動(dòng)物和海洋生物等其他生物中分離出來(lái)。動(dòng)物源性抗菌肽主要來(lái)源于哺乳動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、魚類等，一些潛在的動(dòng)物源性抗菌藥物有乳鐵蛋白、魚精蛋白和殼聚糖等。

乳鐵蛋白有鐵結(jié)合能力和聚陽(yáng)離子性質(zhì)，因而具有抗菌活性，主要存在于牛奶和其他動(dòng)物分泌物中；魚精蛋白是一種陽(yáng)離子抗菌肽，主要是由分子中的多聚精氨酸以及其他少數(shù)幾個(gè)氨基酸以某種結(jié)構(gòu)或形式與細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)合，抑制細(xì)胞壁的形成，從而抑制細(xì)胞的代謝而使細(xì)胞死亡。

魚精蛋白多存在于魚類、鳥類和哺乳動(dòng)物的精子細(xì)胞中，目前主要應(yīng)用于牛奶和面包等食品中，對(duì)細(xì)菌和霉菌具有抗菌活性，尤其對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌作用更強(qiáng)；殼聚糖多存在于甲殼動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物的外骨骼中，對(duì)細(xì)菌、真菌和病毒均具有抗菌活性。

肽的抗氧化活性主要取決于金屬離子和自由基的結(jié)合特性，抗氧化肽主要包括蛋白質(zhì)及其水解物、多肽和氨基酸等。蛋白質(zhì)的抗氧化活性是由其結(jié)構(gòu)中的氨基酸和酶解得到的活性肽引起的。Centenaro等將魚和雞的酶解產(chǎn)物添加到牛肉糜中，發(fā)現(xiàn)該酶解產(chǎn)物具有抗氧化作用，能夠防止牛肉的脂質(zhì)氧化，且脂質(zhì)氧化的抑制率分別為93%和80%。

3.微生物及其代謝物的防腐劑

細(xì)菌產(chǎn)生的許多化合物都可防止食品中腐敗菌或病原微生物的生長(zhǎng)。食品級(jí)微生物可形成大量物質(zhì)抑制其他微生物的生長(zhǎng)，從而達(dá)到微生物生態(tài)系統(tǒng)自然平衡。

微生物中的乳酸菌（LAB）具有抑制微生物生長(zhǎng)的能力，被認(rèn)為是較好的候選菌種。在發(fā)酵食品的生產(chǎn)中，乳酸菌用于提高食品的口感、風(fēng)味和質(zhì)地以及防止致病微生物的生長(zhǎng)，且LAB食用時(shí)無(wú)任何危害。

LAB的抗菌成分主要有細(xì)菌素、有機(jī)酸、過(guò)氧化氫、二氧化碳和二乙酰；其中，細(xì)菌素是由LAB和其他菌種合成的天然防腐劑或生物防腐劑，對(duì)金黃色葡萄球菌、單核增生李斯特菌、肉毒桿菌等食源性致病菌具有良好的殺菌或抑菌作用，并且對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌也有較好的抗菌活性，細(xì)菌素在較低的pH值下抗菌活性更強(qiáng)。

此外，細(xì)菌素可與其他抗菌化合物聯(lián)合使用，以增強(qiáng)對(duì)細(xì)菌的滅活作用。細(xì)菌素可用于生物活性包裝，近年來(lái)，研究人員致力于在食品包裝膜中添加細(xì)菌素，以控制食品病原體的生長(zhǎng)，抗菌包裝膜是通過(guò)將包裝材料與食品表面接觸以防止食品表面微生物的生長(zhǎng)。

03 結(jié)論

食品是人從外界攝取營(yíng)養(yǎng)和能量的重要來(lái)源，其安全和衛(wèi)生尤為重要，而防腐劑能夠達(dá)到預(yù)防食品腐敗變質(zhì)、延長(zhǎng)食品保質(zhì)期的效果，因而食品防腐劑在食品的保鮮和儲(chǔ)存中具有極其重要的作用。相比于化學(xué)合成防腐劑具有副作用大、致癌等缺點(diǎn)，天然防腐劑不僅無(wú)毒無(wú)害，能延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期，而且有利于人類身體健康；毫無(wú)疑問(wèn)，除現(xiàn)有的天然草藥、動(dòng)物或微生物添加劑成分外，還有更多的新型天然食品防腐劑有待于發(fā)現(xiàn)。

因此，研究開發(fā)安全可靠、價(jià)格低廉、高效的天然防腐劑是我國(guó)食品科學(xué)發(fā)展的一個(gè)主要研究方向，也是提升食品產(chǎn)業(yè)效益和安全的重要措施。