第9章 延长食品的贮藏期限(3)

山梨酸盐也可以通过影响酶活性而抑制微生物的生长。Melnick等人发现，山梨酸盐可以抑制包含在脂肪氧化中的脱氢酶。添加山梨酸导致β-不饱和脂肪酸的积累，而β-不饱和脂肪酸是真菌引起的脂肪氧化的中间产物。这阻碍了脱氢酶的功能继而抑制了真菌的代谢和生长。已经显示山梨酸是巯基酶的抑制剂，这些酶在微生物中是非常重要的，包括延胡索酸酶、天门冬氨酸酶、琥珀酸脱氢酶和酵母乙醇脱氢酶。York和Vaughn指出，山梨酸盐是通过与半胱氨酸硫醇基的加成反应与巯基酶进行反应。Rehm指出，半胱氨酸增加了山梨酸对黑曲霉（Aspergillusniger）的活性。Whitaker暗示，山梨酸盐的活性是由于与含巯基的酶通过硫代乙烯酸形成稳定的复合体。因此，山梨酸盐抑制酶是通过酶的必需巯基的硫或ZnOH和山梨酸盐的（α和/或β）碳之间形成共价结合。其他的机理包括干扰烯醇酶、蛋白酶和过氧化物酶，或者通过与乙酰辅酶A形成中的醋酸盐竞争性作用而抑制呼吸作用。

其他提出的山梨酸盐抑制微生物生长的其他机制包括变更细胞膜的形态学、完整性和功能以及抑制输运功能和代谢活动。微生物暴露在高浓度的防腐剂如山梨酸盐时的死亡归因于在细胞膜产生漏洞。山梨酸盐降低了微生物从多个底物对碳的同化作用，包括葡萄糖、乙酸酯、琥珀酸、丙酮酸、乳酸、草酰乙酸、α-酮戊二酸、乙醇、乙醛。山梨酸盐对细胞新陈代谢的抑制可能是对酶、营养物质的吸收或各种输运系统抑制的结果。

有效使用山梨酸盐的方法包括直接添加到产品中、浸泡、喷洒、擦涂及并入包装材料。山梨酸及钾盐为GRAS（FDA-21CFR1823089；FDA-21CFR1823225；FDA-21CFR1823640和FDA-21CFR1823795）。

/（g/kg）食品分类号食品名称最大使用量

/（g/kg）

0106干酪100702糕点10

02010102氢化植物油10

02020102人造黄油及其类似制品（如黄油和人造黄油混合品）100704焙烤食品馅料及表面用挂浆10

0803熟肉制品0075

080305肉灌肠类15

0303风味冰、冰棍类050903预制水产品（半成品）007504010102经表面处理的鲜水果05

04010205果酱10090304风干、烘干、压干等水产品1004010208蜜饯凉果05

04020102经表面处理的新鲜蔬菜05

04020203腌渍的蔬菜05

0906其他水产品及其制品（仅限即食海蜇）101003蛋制品（改变其物理性状）15

食品分类号食品名称最大使用量

/（g/kg）食品分类号食品名称最大使用量

/（g/kg）

04020203腌渍的蔬菜（仅限即食笋干）101105调味糖浆10

1203醋10

040302加工食用菌和藻类051204酱油1004040103豆干再制品101205酱及酱制品0504040105新型豆制品（大豆蛋白膨化食品、大豆素肉等）101210复合调味料10

140饮料类（1401包装饮用水类除外）05①050201胶基糖果15

050202除胶基糖果以外的其他糖果10

140202浓缩果蔬汁（浆）（仅限食品工业用）2014030103乳酸菌饮料10

06040202其他杂粮制品（仅限杂粮灌肠制品）151502配制酒04

150301葡萄酒02

0607方便米面制品（仅限米面灌肠制品）15150303果酒06

1601果冻05②

0701面包101603胶原蛋白肠衣05

①固体饮料按冲调倍数增加使用量；②如用于果冻粉，按冲调倍数增加使用量。

3.丙酸及丙酸钙

瑞士奶酪中超过1%的丙酸（pKa＝487）是由费氏丙酸杆菌谢氏亚种（PropionibacteriumFreudenreichiissp.Shermanii）自然产生的。丙酸和丙酸盐的使用主要是针对霉菌。一些酵母和细菌，特别是革兰氏阴性菌也能被丙酸和丙酸盐抑制。丙酸盐的抑菌活性取决于被保护的食品的pH值。早期研究中，O’Leary和Kralovec证实，面包面团中引起芽孢形成的微生物枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）在pH=58和pH=56时，分别被019%和016%的丙酸盐抑制。相似的研究也指出，在pH=60时，丙酸盐可以抑制其他菌株的枯草芽孢杆菌（B.subtilis）。研究表明，丙酸盐（01%-50%）可以延迟金黄色葡萄球菌（S.aureus）、藤黄八叠球菌（Sarcinalutea）、普通变形杆菌（ProteusVulgaris）、植物乳杆菌（LactobacillusPlantarum）、圆酵母（Torula）（假丝酵母）和椭圆酿酒酵母（SaccharomycesCerevisiaevar.ellipsoideus）的生长达5天以上。未解离丙酸对三种芽孢杆菌（Bacillus）、大肠杆菌（E.coli）和金黄色葡萄球菌（StaphylococcusAureus）的最小抑菌浓度为013%~052%，对酵母菌的白假丝酵母（CandidaAlbicans）为029%。EDTA存在时提高了丙酸对曲霉菌（Aspergillus）和镰刀菌（Fusarium）的抑制活性。

早期关于丙酸抑制微生物机理的研究显示，丙酸钠通过添加β-丙氨酸抑制大肠杆菌（E.coli）。但这种可能的妨碍β-丙氨酸合成也许不是普遍的机理，因为在枯草芽孢杆菌（B.subtilis）、假单胞菌（Pseudomonas）或棒曲霉（AspergillusClavatus）中未观察到。而某些青霉菌属（Penicillium）菌株在含超过5%丙酸的营养培养基中仍可以生长。丙酸作用的主要模式可能与其他短链有机酸相似，即由未解离酸对细胞质的酸化及抑制非特定的功能。

丙酸和丙酸盐在焙烤食品和奶酪中用作抗菌剂。丙酸盐也可以直接添加到面包面团中，因为它们对焙烤用酵母的活性没有影响。食品中允许使用的丙酸盐浓度没有限制，但其用量通常低于04%。

我国关于丙酸及其盐类的使用规定见表2-3。

/（g/kg）食品分类号食品名称最大使用量

/（g/kg）

0404豆类制品250702糕点25

0601原粮181203醋25

06030201生湿面制品（如面条、饺子皮、馄饨皮、烧麦皮）0251204酱油250701面包251607其他（杨梅罐头加工工艺用）50

04.乙酸及乙酸钠

乙酸（CH3COOH；pKa=475；MW，6005Da），俗名醋酸，是醋的主要成分。酸酸和醋酸盐在食品中广泛地用作酸化剂和抗菌剂。醋酸抑制酵母和细菌比抑制霉菌有效。只有产醋酸、乳酸和丁酸的细菌对醋酸有明显的耐受性。

醋酸菌的抗菌活性随食品产品、环境和微生物而变。Woolford注意到，在pH=6时，醋酸对芽孢杆菌（Bacillus）、梭状芽孢杆菌（Clostridium）和革兰氏阴性菌的抑制强于对乳酸菌、酵母、霉菌和其他革兰氏阳性菌。pH值降到5时，革兰氏阳性菌比乳酸菌、酵母和霉菌更多地被抑制。pH=4时抑菌需要的醋酸浓度显著降低。pH值为52和50时，醋酸在12h可以分别抑制90%和99%的食源性病原菌金黄色葡萄球菌（StaphylococcusAureus）。Sorrells等人证实，在相同的pH值和温度下，醋酸对单核细胞增生李斯特杆菌（ListeriaMonocytogenes）的抗菌效力强于乳酸、苹果酸和柠檬酸。1%的醋酸1h对铜绿色假单胞杆菌（PseudomonasAeruginosa）的钝化率＞999%。Brackett发现醋酸对小肠结肠炎耶尔森菌（YersiniaEnterocolitica）的生长是最无效力的有机酸之一。相反，Karapinar和Gonul给出了在22℃、48h内，0156%的醋酸完全抑制了小肠结肠炎耶尔森菌（Yersiniaenterocolitica）的生长。Entani等发现，01%的醋酸30℃、4d后在营养琼脂培养上对多株大肠杆菌（E.coli）O157：H7、肠炎沙门氏菌（SalmonellaEnteritidis）、鼠伤寒沙门氏菌（SalmonellaTyphimurium）和嗜水气单胞菌（AeromonasHydrophila）具有抑菌作用。但同一浓度的醋酸不能抑制凝结芽孢杆菌（BacillusCereus）或金黄色葡萄球菌（S.aureus）的生长。出血性大肠杆菌（EnterohemorrhagicE.coli）菌株不如致病性菌株对杀菌浓度的醋酸（25%）易受影响。Entani等人提出，稳定态的大肠杆菌（E.coli）O157：H7比对数态细胞对醋酸的抵抗性强。

pH=35时醋酸可以抑制黑曲霉（A.niger）和黑根霉（RhizopusNigricans）。08%~1%的醋酸在pH=35可以抑制椭圆酿酒酵母（S.cerevisiaevar.Ellipsoideus）和灰绿青霉（PenicilliumGlaucum）。而在pH=70时，抑制它们需要大于4%的醋酸浓度。

醋酸及其盐类作为抗菌剂已成功地应用到食品中。用添加醋酸使pH值达到25的冷水中浸泡分割鸡块，可以增加其贮藏期限。在禽类加工用的热烫用水中添加01%的醋酸，可以降低纽波特沙门菌（SalmonellaNewport）、鼠伤寒沙门氏菌（SalmonellaTyphimurium）和空肠弯曲杆菌（CampylobacterJejuni）的D52℃值5~10倍。将醋酸增加到10%，可以使这三种微生物失活。相反，Lillard等人发现05%的醋酸对拆散的禽类胴体上的沙门氏菌（Salmonella）、总好氧菌或肠杆菌（Enterobacteriaceae）没有明显的效果。牛肉在12%的醋酸中浸泡10s，鼠伤寒沙门氏菌（S.Typhimurium）、宋内志贺菌（ShigellaSonnei）、小肠结肠炎耶尔森菌（Y.enterocolitica）、大肠杆菌（E.coli）、铜绿假单胞菌（PseudomonasAeruginosa）和粪链球菌（StreptococcusFaecalis）这类微生物平均减少65%。15%~25%的醋酸已被用作肉类胴体的喷雾杀菌剂及牛肉、羊肉和鱼片有效的抗菌浸泡液。2%的醋酸可以降低5℃贮藏7d的牛肉上的活大肠杆菌O157：H7。醋酸也是烤牛肉最有效的抑制大肠杆菌O157：H7生长的抗菌剂。在面包面团中添加01%的醋酸可以抑制30℃贮藏的小麦面包中6logCFU/g形成芽孢的枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）的生长达6d以上。pH=51或pH=48时，02%或01%的醋酸30℃下可以抑制在心脑浸出液（BHI）肉汤培养基中产芽孢菌株枯草芽孢杆菌（B.subtilis）和地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）的生长超过6d。用醋酸将虾酱和番茄酱分别酸化到pH值为42和46，26℃，贮藏8w后，产品中没有明显的肉毒杆菌（Clostridiumbotulinum）生长和毒素产生。03%~116%的醋酸可以导致增加法兰克福香肠乳浊悬浮液中嗜热脂肪芽孢杆菌（BacillusStearothermophilus）和凝结芽孢杆菌（B.coagulans）的热致死速率。Karapinar和Gonul证实，将污染了70logCFU/g小肠结肠炎耶尔森菌（Y.enterocolitica）的欧芹浸泡在2%醋酸溶液中对微生物具有杀菌作用。Mohan等人使用O2吸收剂和醋酸钠（2%，w/v）浸泡处理将班点鲶鱼（Scomberomoruscommerson）鱼排的贮藏期限延长到25d以上。