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一、食品的腐败变质
食品在化学或物理性质上发生的不利改变都称为食品变质。造成食品变质的原因包括物理、化学和生物三个方面。由于微生物的作用使食品发生了有害变化，降低或失去了原有的或应有的营养价值和商品价值的过程被称为食品的腐败变质。食品腐败变质是微生物的污染、食品的性质和环境条件综合作用的结果。
1、微生物的污染
引起食品腐败变质的微生物种类很多，有各种细菌、霉菌和酵母菌。例如嗜热脂肪芽孢杆菌就是最常见的导致食品腐败的微生物之一，可导致罐藏食品平酸腐败。微生物引起食品腐败变质的类型包括：细菌引起的腐败变质、霉菌引起的腐败变质以及食品发酵。
2、食品的性质
食品腐败变质的程度和快慢也与食品本身的营养成分、水分、 pH值、酶和渗透乐等因素有关。例如，食品的 pH值为6时最适合微生物增殖，pH＜4.5时可抑制多种细菌的生长；含水量高的食品比含水量低的食品容易腐败，当水分活度＜0.7时，一般微生物不能繁殖；高渗透可以抑制微生物的生命活动，10％盐渍或60％糖渍的食品可耐保藏。
3、环境条件
微生物在适宜的食品上能否生长繁殖、造成食品腐败变质，还受到外界条件的影响。适宜的温度可加速食品的变质；高湿度会为微物供良好的增殖条件。此外，紫外线、氧对食品腐致变质也有影响。
二、食品防腐剂
自古以来，人们为了确保非食物产出季节有足够的维持生存的食物，摸索发现了多种预防食品腐败变质的方法，从日晒、风干、雪藏的原始作业，到盐腌、糖渍、醋泡、烟熏等保藏方法的积累、再到加热、干燥、气调、冷冻等大规模的物理防腐力法，人类对食品有效保藏方法的寻找从未停止。然而，最有效、最经济便捷的方法还是使用防腐剂。
防腐剂是指一类加入食品中能防止或延缓食品腐败的食品添加剂，其本质是具有抑制微生物或杀死微生物的一类化合物。
1、防腐剂抗菌作用的机理
防腐剂的防腐作用主要是通过延缓或抑制微生物增殖作用来实现的。一般认为，主要是其能够影响细胞的亚结构，这些亚结构包括细胞壁、细胞膜、与代谢有关的酶、蛋白质合成系统及遗传物质。由于每个亚结构对菌体而言都是必需的，因此食品防腐剂只要作用于其中的一个亚结构便能达到杀菌或抑菌的目的。
防腐剂抑制与杀死微生物的机理十分复杂，目前使用的防腐剂的作用机制一般认为对微生物有以下几方面的作用。
(1)作用于微生物的细胞壁和细胞膜系统
通过对微生物细胞壁或细胞膜的作用，影响其细胞壁质的合成或细胞质膜中巯基的失活，可使三磷酸腺苷等细胞物质渗出，甚至导致细溶解。
(2)作用于微生物的细胞原生质
通过对部分遗传机制的作用，抑制或干扰细菌等微生物的正常生长，甚至令其失活，从而使细胞凋亡。
(3)作用于微生物的酶或功能蛋白
通过与酶的巯基作用，破坏多种含硫蛋白酶的活性， 干扰微生物体的正常代谢，从而影响其生长和繁殖。通常防腐剂用于微生物的呼吸酶系，如乙酰辅酶、A缩合酶、脱氢酶、电转递酶系等。通过竹用于蛋白质，导致蛋白质部分变性、蛋白质交联而使其他的生理作用不能进行。
一般来说，防腐剂的抗菌效果是多种作用的结果，但并不是各种防腐剂都具有全部的作用，这些作用是相互关联、相制约的。原则上说，防腐剂也能对人体细胞有同样的抑制作用，但决定的因素是防腐剂的使用浓度，在微生物细胞中所需要的抑制浓度远比人体细胞中的要小。就大多数防腐剂而言，在人体器官中很快能被分解或者从体内排泄出去，因此，在一定的浓度范围内不会对人体造成显著伤害。
2、防腐剂的分类
按照防腐剂抗微生物的主要作用性质，可将其大致分为具有杀菌作用的杀菌剂和仅具抑菌作用的抑菌剂。实际上，杀菌或抑菌并无绝对界限，同一物质，浓度高时可杀菌，而浓度低时只能抑菌，作用时间长可杀菌，作用时间短则只能抑菌。另外，由于各种微生物性质的不同，同一物质对一种微生物具有杀菌作用，而对另一种微生物可能仅有抑菌作用。
按照防腐剂的应用对象，可分为鱼类、肉类防腐剂，面包、糕点防腐剂，饮料、酱料防腐剂，水果、蔬菜防腐剂，谷物、干果防腐剂等。
按照防腐剂的来源可分为化学合成防腐剂和天然防腐剂两大类。
化学合成防腐剂包括酸型、酯型和无机盐型。在食品工业中，酸型防腐剂最常用的有苯甲酸及其盐类、山梨酸及其盐类以及丙酸等。酸性防腐剂具有应用体系酸性越强、防腐效果越佳的特点，而在碱性条件下，酸性防腐剂几乎没有防腐效果。
在食品工业中，酯类防腐剂最常用的有尼泊金酯类防腐剂及抗坏血酸棕榈酸酯防腐剂。酯型防腐剂的特点是：低毒广谱，对人体危害弱，且在很宽的pH值范围内使用都有效。
无机盐类防腐剂在食品工业中应用较多的主要有二氧化硫、亚硫酸盐、焦亚硫酸盐等，但是添加这些无机盐类防腐剂的食品中易残留二氧化硫，这对某些人特别是患有哮喘等呼吸道系统疾病的人危害极大。正因如此，国家及地方对该类无机盐类食品防腐剂的使用有特殊规定，对其使用的食品范围、添加量、残留量等有严格限制。例如广西等地方就规定米粉中二氧化硫的残留量要在方法检出限之下。
天然防腐剂泛指从自然界的动植物和微生物中分离提取的一类防腐物质。因为具有天然、环保、高效等优点，天然食品防腐剂已成为未来食品防腐剂中最有研究及开发价值的一类。天然防腐剂按来源不同大致可分为动物源防腐剂、植物源防腐剂和微生物源防腐剂三大类。
动物源防腐剂是从动物身体、组织器官或代谢产物中提取出来，品种较多，常见的主要有蜂胶、鱼精蛋白、抗菌肽和壳聚糖等。
植物源天然防腐剂是指从植物中提取的一类具有防腐功效的生理活性物质，是目前食品防腐剂中研发的新热点，有许多国外专家在该领域进行了深入研究，并取得了一系列的成果，主要有果胶分解物、香精油、茶多酚等。
微生物源天然防腐剂是指从微生物中分泌或从其代谢产物中提取出来的防腐剂，安全、高效且环保，最典型的是纳他霉素，还有细菌素、乳酸链球菌素等。
3、防腐剂选用原则
一般情况下，一种理想的防腐剂应具备以下特点：
①符合卫生标准，与食品不发生化学反应；
②抗菌效果好，使用量少，杀菌效率高，对多种微生物起作用；
③对人类及动物、植物等安全性高，无伤害或低伤害；
④使用时效长，较长时间内防腐性能稳定；
⑤稳定性高，抗外界影响能力强；
⑥方便添加，使用简单，价格便宜；
⑦动物性好，无特殊颜色或气味，对人体无不良反应，环保易循环降解。
