防腐劑在肉制品中的應用
據統計，全世界10%-20%的食品損失源于各種腐敗而被廢棄。被微生物污染的食品，不但使生產商蒙受經濟和形象上的損失，同時微生物在食品上產生的毒素，亦會損害消費者的健康。食品防腐劑是防止因微生物作用引起食品腐敗變質，延長食品保存期的一類食品添加劑。其防腐機理主要是降低制品的水分活度，降低制品的PH，作用于微生物的特定結構部位，破壞微生物的生長或代謝系統的正常進行，從而起到抑制微生物生長，延長產品貨架期。
肉制品富含蛋白質，水分含量也較大,對貯藏環境的要求比較嚴，極易受微生物的影響，造成產品腐敗變質，給肉制品加工企業造成巨大的經濟損失。因此肉制品的防腐也就顯得尤為重要。肉和肉制品在生產、包裝、儲存、運輸、銷售等各個環節，都不可避免地會受到環境中微生物的污染而引起腐敗變質，所以，選擇適量的，安全、高效的防腐劑是肉和肉制品生產中關鍵的一環。
目前世界上使用的食品防腐劑品種較多，美國有50多種，日本有43種，中國香港特區有27種，到目前為止，我國《食品添加劑使用衛生標準》中批準使用的防腐劑有29種。食品防腐劑分為化學防腐劑和天然防腐劑兩大類，化學防腐劑又分為無機防腐劑和有機防腐劑。其中允許在肉制品中使用的只有山梨酸及其鉀鹽、雙乙酸鈉、乳酸鏈球菌素、納他霉素和單辛酸甘油酯五種，另外還存在一些添加劑以其他目的加入但對肉制品存在防腐作用如磷酸鹽（品質改良劑），硝酸鹽和亞硝酸鹽（發色劑），乳酸鈉（保濕劑、抗氧化增效劑和風味增強劑）等。下面就對這些防腐劑在肉制品中的應用做一下簡要介紹。
一、山梨酸及其鹽。
山梨酸為不飽和六碳酸，無色針狀結晶或白色結晶粉末，無味無臭，其分子式為C6H8O2，分子量為112.1?？扇苡诙喾N有機溶劑, 微溶于水, 其鉀、鈉鹽極易溶解于水使用時, 可先溶于乙醇, 再加入食品。溶解時注意不要使用銅、鐵制容器。山梨酸鉀是山梨酸的鉀鹽，白色，幾乎無氣味的粉末，或是顆粒狀，因此粉塵極低。山梨酸鈣是山梨酸的鈣鹽，幾乎無氣味的白色粉末。
山梨酸及其鹽類山梨酸鉀在肉制品中的應用很廣, 抑菌作用主要在于它能與微生物酶系統中的硫基結合, 從而破壞微生物酶的活性,達到抑制微生物增殖和防腐的目的。山梨酸和山梨酸鉀對細菌、酵母菌和霉菌均有抑制作用, 對革蘭氏陽性細菌也有一定的抑制作用， 但對厭氣性微生物和嗜酸乳桿菌幾乎無效。其防腐作用較苯甲酸廣, pH 值在5 以下時適宜使用, 抑菌效果隨pH 值增高而減弱, 當pH 值為3 時的抑菌效果最好。山梨酸鉀在鮮肉保鮮中可單獨作用, 也可與磷酸鹽和乙酸結合作用。
用山梨酸鉀浸泡過的鮮豬肉和鮮雞肉，可延長有效期，而且對其煮熟后的感官特征無不良影響。由于山梨酸及其鹽對肉毒桿菌有顯著的抑制作用，將它應用于香腸、咸肉制品中可減少亞硝酸鹽的用量。在腌熏肉制品中加入山梨酸鉀，可減少亞硝酸鈉含量，這樣可以降低形成致癌的亞硝胺的潛在危險性。同時對制品的色澤和香味都無不利影響。干硬的香腸，煙熏的火腿和肉干以及類似的產品可用5 ～20% 的山梨酸鉀溶液浸泡，以防霉菌的腐蝕。
使用時要注意食品的衛生狀況, 如食品已嚴重污染, 雖加入山梨酸鹽也起不了防腐作用, 而且細菌可利用山梨酸鹽作為營養, 使食品腐敗更快。由于山梨酸在有機體內被新陳代謝產生二氧化碳和水, 故對人沒有危害。一般認為是最適宜的食品防腐劑。2003年我國防腐劑預計產量可達萬t,其中兩大主要品種苯甲酸鈉為7萬t,山梨酸鉀為2萬t。
二、雙乙酸鈉
雙乙酸鈉（Sodium Diacetate, 簡稱SDA），又名二乙酸草鈉鹽，或二醋酸一鈉，分子式為C H3COONa．CH3COOH．XH2O或NaH(CH3COO)2，無水物分子量為142.09，是乙酸和乙酸鈉的分子化合物。雙乙酸鈉是一種廣譜、高效、無毒、不致癌的防腐劑，又可作為食品的調味料、營養劑（可提高食品的生物效價）。通常雙乙酸鈉的使用量為0.3～3 克/千克。[6]雙乙酸鈉不改變食品特性，不受食品本身pH值的影響，它參與人體的新陳代謝，產生二氧化碳和水，可看成食品的一部分，能夠保持食品原有的色香味和營養成分。由于它安全、無毒、無殘留、無致癌、無致畸變，被列為國際組織開發的食品防霉保鮮劑。在我國雙乙酸鈉是一種新型的多功能綠色食品添加劑，已在各類食品及水產品中廣泛應用。
鮮肉中含有豐富的營養成分，且水分活性很高，極易受微生物污染和其他因素的影響，即使是肉類加工過程中GMP 、HACCP 等現代化管理模式，也很難完全防止細菌污染和控制肉品腐敗變質。因此，對未包裝鮮肉進行抑菌預處理，對延長其保質期是一項重要措施，在肉中加入有機酸及其鹽是改善鮮肉品質、延長保質期的一個有效途徑。如用有機酸鹽雙乙酸鈉單獨用于牛肉保鮮，雙乙酸鈉保鮮濃度為0.6%，噴淋30s，有效地抑制了牛肉中細菌等微生物的生長繁殖，延長了貨架期。
三、乳酸鏈球菌素
乳酸鏈球菌素是從乳酸鏈球菌發酵液中制備的一種多肽物質，它們是血清學N群中的一些乳酸菌產生的抑菌物質，被命名為Nisin（取自Ninhibitory substance) 。Nisin由34個肽鏈氨基酸殘基組成，它是一種高效、無毒、安全、無副作用的天然生物防腐劑，食入胃腸道后易被蛋白酶所分解。除具有多肽的一般性質外，還具有在酸性條件下，溶解度增加；其耐酸、耐熱性能優良；能抑制引起食品腐敗的許多革蘭氏陽性細菌，如明串珠菌、乳桿菌、葡萄球菌、小球菌等，特別是對產芽孢的細菌，如芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌。
Nisin 很早就已在國外應用于肉制品中。美國聯邦肉類檢驗法規建議Nisin 作為干香腸和半干香腸的防腐劑。Nisin 是迄今研究最為廣泛的細菌素, 它能抑制大部分G+菌的生長, 包括產芽孢桿菌(如肉毒芽孢桿菌)、耐熱腐敗菌(如嗜熱脂肪芽孢桿菌)、生孢梭菌等, 而對酵母菌和霉菌無效。但近期研究表明, 在一定的條件下(如冷凍、加熱、降低pH 值和經EDTA 及其他表面活性劑處理)對部分G-菌也有致死作用。[8]研究表明在巴氏殺菌食品中添加500～1000 讀數單位/g 的Nisin 可有效地抑制A、B型肉毒桿菌菌株的生長及毒素的產生。因此Nisin 可作為腌制肉制品中硝酸鹽的替代劑或佐劑,以減少或避免亞硝胺類物質對人體健康的威脅。添加Nisin 到香腸中可降低亞硝酸鹽的用量, 又能有效地延長香腸的保質期。據袁秋萍的試驗, 按傳統工藝制作的香腸, 亞硝酸鹽的添加量為0.15 g/kg, 經檢測菌落總數為12000 cfu/g, 若添加Nisin 0.2 g/kg,亞硝酸鹽的添加量減少到0.04 g/kg, 則香腸中的菌落總數降低到3200 cfu/g, 抑菌效果明顯, 而且香腸的色、香、味沒有明顯的變化。Nisin在我國肉制品的應用較晚。目前，常被用于魚類和肉類，在不影響肉的色澤和防腐效果的情況下，可明顯降低硝酸鹽的使用量，達到有效防止肉毒梭狀芽孢桿菌毒素形成的目的。
對于Nisin的作用機制，有人認為和它上面的兩個脫水氨基酸有關, 他們分別是脫水丙氨酸和脫水丁氨酸;[11]還有人認為細菌素的作用機制主要是消耗細菌細胞的質子驅動力(PMF, Proton motiveforce); 目前則認為Nisin的靶標是細胞膜, 在一定膜電位的存在下, 吸附于感受菌的細胞膜上, 侵入膜內形成通透孔道, 可允許分子量為0.5 ku 的親水溶液通過, 導致K+離子從胞漿中流出、細胞膜去極化及ATP 泄漏, 細胞外水分子流入, 細胞因自溶而死亡, 因這種作用需膜電位的存在, 通過在膜上形成通道, 降低膜電位和pH梯度, 導致細胞內溶物外泄而抑菌, 故此類細菌素又稱為能量依賴型細菌素。
由于Nisin 是窄譜抗菌素，它只能殺死或抑制G+ 菌，對于G - 菌、酵母和霉菌均無作用，所以單獨使用Nisin 未必起到好的效果。通常將Nisin 和其它幾種滅菌或抑菌方法聯合使用。1）Nisin 與熱處理結合，加入少量Nisin，就可大幅度降低殺菌溫度和時間，并提高腐敗微生物的熱敏感性，延長肉品貨架期。2）Nisin 與山梨酸等化學防腐劑聯合使用。山梨酸主要抑制霉菌、酵母，與需氧細菌配合使用可以克服Nisin 作為窄譜抗菌劑的缺點。3）Nisin 與輻射、紫外線、微波等滅菌方式結合，可以增強抑菌效果。而且, Nisin 是一種疏水性的多肽, 肉中的脂類成分如磷脂, 能與Nisin 發生強烈的作用而影響到Nisin 在這類產品中的分布。
四、納他霉素
納他霉素也稱游鏈霉素(Pimaricin)，是一種重要的多烯類抗菌素，可以由Streptomyces- natale nsis和 Strepto-myceschatanoogensis等鏈霉菌發酵生成的。是一種高效、安全的新型生物防腐劑,對許多食品如肉制品、飲料、水果、烘焙食品等有廣泛而強效的抑菌防腐作用。1982年美國FDA正式批準納他霉素可用作食品防腐劑。1985年,FDA/WHO 給出納他霉素的ADI值,規定每日膳食許可量為0.3mg/kg。1997年,我國食品添加劑使用衛生標準GB2760
-1996將納他霉素作為增補品種批準使用。
納他霉素是一種白色至乳白色的無臭無味的結晶性粉末。相對分子量665.7, 分子是一種具有活性的環狀四烯化合物, 其熔點約為280℃, 難溶于水和多種有機溶劑。在室溫下, 1L 純水可溶大約50mg 的納他霉素。溶于稀酸、冰醋酸及二甲基甲酰胺, pH 值低于3 或高于9 時, 溶解度會有增高。
在肉類保鮮方面, 可采用浸泡和噴涂的方法,來達到防止霉菌生長的目的。每平方厘米含有4 μg的Natamycin 時, 即可達到安全而有效的抑菌水平。一般將Natamycin 配制成( 150～ 300) mg/kg的懸浮液對肉制品的表面浸泡和噴涂, 可達到安全有效的抑菌目的。在香腸方面, 在制作香腸時將Natamycin 懸浮液浸泡或噴涂已填好餡料的香腸表面, 可以有效的防止香腸表面長霉。[14]在腌臘制品中, 如臘雞、臘肉等制品可以在腌制時配成一定濃度的溶液與腌制劑混合使用,也可以在腌制后干燥前用0.1%的Natamycin懸浮液進行噴灑。
值得一提的是, 目前這些天然的或生物的防腐劑中有一部分在我國尚處于實驗室或中試研究階段, 甚至有些產品還沒有工業化生產, 這給食品工業生產中的批量應用帶來一定的不便。
五、單辛酸甘油酯
單辛酸甘油酯是一種新型無毒高效廣譜防腐劑，對細菌、霉菌、酵母菌都有較好抑制作用，其效果優于苯甲酸鈉和山梨酸鉀。它的防腐效果不受p H 值影響，在體內和脂肪一樣能分解代謝，并且其代謝產物均為人體內脂肪代謝的中間產物，分解產生的辛酸可經B-氧化途徑徹底分解為二氧化碳和水，甘油可經三羧酸循環分解，無任何積蓄和不良反應，是一種安全無毒的防腐劑。急性毒性試驗大白鼠口服LD50為15g / k g 。大鼠分別用150mg/kg、750mg/kg、3750mg/kg 喂養90天，對動物無有害反應。上世紀80年代首先由日本開發成功并投放市場，規定為不需限量的食品防腐劑。FAO/SHOJECFA 亦對辛酸甘油酯不作限量。我國于1995 年試驗成功，經多種食品防腐試驗，效果明顯。它是由八個碳的直鏈飽和脂肪酸辛酸和甘油各一克分子酯化合成，分子式為C11H22O4，分子量為218，熔點40℃，易溶于乙醇等有機溶劑。在生切面中使用0.04% 時，保質期比對照組從2天增至4天。在內酯豆腐中使用有同樣效果。在肉制品中添加濃度0.05%～0.06% 時，對細菌、霉菌、酵母菌完全抑制。我國GB2760—1996規定可用于肉腸，最大使用量為0.5g/kg。
六、乳酸鈉
乳酸鈉作為保濕劑、抗氧化增效劑和風味增強劑，已被廣泛應用于肉制品中，但越來越多的證據顯示乳酸鈉具有抑菌作用，并被越來越多的人們所認可。乳酸鈉是一種最新型的肉制品防腐、保鮮劑，在國外已有二十多年使用歷史，是由乳酸制備得到的衍生物，由糧食為基料，由乳酸菌發酵后經先進的化工工藝加工而成， 分子式為CH3CHOHCOONa,分子量為112.06，為無色或微黃色透明糖漿狀液體，能與水、油及各種食品添加劑充分混合，被美國食品與藥品管理局FDA批準為“安全無毒物質”，可直接應用于食品中。乳酸鈉是一種有機弱酸鹽，在低溫肉制品中卻能起到防腐、保鮮、延長貨架期和增加食品安全性的作用。
專家認為：它通過降低水分活性以及影響細胞膜的質子通透性來酸化細胞內的結構，抑制微生物的生長，為加工肉制品提供防腐作用。據大量國內外研究結果顯示：在西式香腸中單獨使用乳酸鈉，防腐效果與亞硝酸鈉相當，用2.5%乳酸鈉和150ppm 乳酸鏈球菌素配合使用，比用亞硝酸鈉保存期延長一倍。乳酸鈉略有溫和的咸味，生產過程中應適當減少用鹽量，約減少乳酸鈉用量的10%左右。
六、磷酸鹽
在肉制品中,磷酸鹽常作為品質改良劑發揮其防腐保鮮作用。它可以明顯提高肉制品的保水力;利用其絡合作用延緩肉制品的氧化酸敗, 增強防腐劑的抗菌效果。1982 年, 美國農業部規定在肉制品中可添加0.5%的磷酸鹽, 此后磷酸鹽已成為肉類工業中不可缺少的添加劑。
七、硝酸鹽與亞硝酸鹽
硝酸鹽與亞硝酸鹽被廣泛用在肉品和魚的防腐和保存中, 它能夠抑制肉毒梭菌的生長, 并且使肉制品呈現紅色和香味。但硝酸鹽和亞硝酸鹽會與人體血液作用, 形成高鐵血紅蛋白, 從而使血液失去攜氧功能, 若搶救不及時將危及生命。不僅如此, 亞硝酸鹽會與仲胺類作用形成亞硝胺類, 可嚴重危害人體健康, 所以一定要嚴格控制硝酸鹽與亞硝酸鹽的使用量。
八、茶多酚
茶多酚對肉品防腐保鮮以3條途徑發揮作用, 即抗脂肪氧化、抑菌和除臭味物質。茶多酚作為防腐劑使用時, 濃度過高會使人感到苦澀味, 還會由于氧化而使食品變色, 因此應注意掌握適當的使用量。
九、香辛料提取物許多香辛料中含有殺菌、抑菌成分, 將香辛料提取后作為防腐劑, 既安全又有效。大蒜中的蒜辣素和蒜氨酸, 肉豆蔻所含的肉豆蔻揮發油, 肉桂中的揮發油以及丁香中的丁香油等, 都具有良好的殺菌、抗菌作用。
在肉制品的防腐過程中往往不是單一的運用某一種防腐劑，而是將多種防腐劑進行復合運用，也就是使用復合防腐劑。林春來，朱蓓薇通過正交實驗，優選出最佳的肉制品防腐劑配比組合。試驗結果顯示：將山梨酸鉀、雙乙酸鈉、納他霉素、乳酸鏈球菌素這四種防腐劑按照0.1%、0.3%、0.003%、0.01% 的比例復配用于熏煮香腸類產品的防腐保鮮，能夠取得非常理想的效果。
