爱华网华东理工大学胡国华
防腐剂在使用中可以直接加入食品中，或只对食品进行“表面处理”，对于固态食品，如果腐败是因加工、储藏期间外表染菌所致，防腐剂在应用时可采用浸渍和喷洒的方法，在食品表面形成致密的药膜而起防腐作用，也可将防腐剂涂在食品的包装材料上，食品被封于其中而不发生腐败，能气化和升华的防腐剂可以采用气相防腐方式，将防腐剂和食品装入密封的包装中，防腐剂在一定条件下不断散发出来的气体控制着食品的存在环境，许多果蔬、糕点保鲜剂采用的都是这种方法，但以上防腐剂的防腐方法都比较麻烦，其它辅助措施要求也较高，所以防腐剂最一般的使用方法是直接加入，这样既方便又能对食品内部起作用。但是，一要均匀加入，二不能超标。
一、防腐剂的正确使用
对于不同食品有不同的保藏要求，应选用相应的防腐剂以达到防腐目的。使用防腐剂必须考虑以下几个方面：
1.了解所用防腐剂的抗菌谱，最低抑菌浓度和食品所带的腐败性菌类，做到有的放矢。
2.了解所用防腐剂的物理化学性质，如pH条件等，以便正确使用。
3.了解食品加工、贮藏条件、期限和在这些过程中对防腐剂效果的影响，以便使防腐剂始终有效。
另外，防腐剂的应用应掌握以下影响效果的几个因素：
1.pH与水分活度在含水或水溶液系统中，某些防腐剂是处于离解平衡状态，有一类酸性的防腐剂，其防腐作用除解离出的氢离子有防腐效果外，主要靠未解离的酸对微生物起作用。这些防腐剂在使用中要使未解离成分达到最低有效浓度。
在水中加入电介质或可溶性物质，并达到一定的浓度，使水分活度降低，这样也对防腐剂有增效作用。一般细菌生存的水分活度在0.9以上，霉菌在0.7以上，所以水分活度高，大多数细菌才能生长，因此，降低水的活度对防腐也是有益的。
pH、水分活度与防腐剂的联合效应，可以用“栅栏原理”形象地描述，即使其中任何单独的一个不能足够地抑菌，但若以足够的数量和浓度共同作用于基质，就能一起防止微生物的生长。
2.溶解和分散使用防腐剂时，要针对食品腐败的具体情况进行处理，有些情况，腐败开始只发生在食品外部，如水果、薯类冷藏食品等，那么将防腐剂均匀的分散于食品表面即可，甚至不需要完全溶解，而对于饮料、罐头、焙烤食品等就要求防腐剂均匀的分散其中，所以，这时要注意防腐剂的溶解分散特性，对于易溶于水的防腐剂，可将其水溶液加入，如果防腐剂不溶或难溶，就要用化学方法改性，使它溶解性增加或使用分散剂将其分散。
另外，要注意食品中不同相中防腐剂的分散特性。如在油与水中的分配系数，这点对于高比例油水体系的防腐很重要，例如，微生物开始出现于水相，而使用的防腐剂却大量分配在油相，这样，防腐剂很可能无效，在这种情况下要选择分配系数小的防腐剂，并采用合适的工艺起最佳效果。
3.防腐剂的抑菌范围及配合使用抑菌范围一是指防腐剂使用时食品的染菌程度，二是指食品中细菌是否能被防腐剂抑制，食品染菌情况愈重，则防腐效果愈差；如果食品已变质，任何防腐剂也无济于事，这个过程是不可逆的。所以一定要保证食品本身处于良好的卫生条件下，并将防腐剂的加入时间放在细菌的诱导期，如果细菌的增殖进入了对数期，则防腐剂的效果就不好，一般防腐剂若对食品是必需的话，应尽早加入，这样效果好，用量也少，防腐剂的使用量可以在有关的手册中查到，各种防腐剂都有一定的作用范围，没有一种防腐剂能够在食品中抵抗可能出现的所有腐败性微生物，而且，许多微生物都会产生抗药性，这两种情况都会给防腐剂效果带来不利的影响，为了弥补这种缺陷，可将不同作用范围的防腐剂混合使用，混合防腐剂的使用扩大了作用范围，增强了抵抗微生物的作用，防腐剂并用时要配成最有效的比例。
在防腐剂混合使用中，可能有三个效应使抗菌作用发生变化：①增效或协同效应；②增加或相加效应；③对抗或拮抗效应。
相加或增加效应是指各单一物质的效果简单地加在一起，增效或协同效应是指使用混合防腐剂的抑菌浓度比各单一物质的要求低，对抗或拮抗效应是指增效效应的相反效应，即使用混合防腐剂的抑菌浓度要高于单一物质的浓度，前两种效应是我们所需要的，后一种效应是我们要防止的，在混合防腐剂的使用中，一般是同类型防腐剂并用，如酸性防腐剂与其盐，同种酸的几种酯。不同类型防腐剂并用的成功实例不多，这方面有待进一步探索。
有机酸中加如异丁酯、葡萄糖酸和抗坏血酸对防腐剂有增效效应，金属盐类中重金属盐往往具有增效作用，而轻金属盐中有些对防腐剂有拮抗作用，如CaCl2能轻微地减弱山梨酸和苯甲酸的抗菌效果，将具有长效作用的防腐剂如山梨酸等和具有作用迅速而耐久性较差的防腐剂如过氧化氢等混合使用，能增强防腐剂的作用，这样的防腐剂能确保迅速杀灭食品中的微生物，并能防止其再度大量繁殖。
要注意以上的三种效应对不同微生物也可能不一样，例如硼酸与一些防腐剂共同使用对真菌具有增效作用，而对大肠埃希氏杆菌的作用反而明显减弱。
二、防腐剂与其它方法的结合
1.防腐剂与加热方法的结合在防腐剂存在下，杀灭微生物所要求的温度在某些情况下比没有防腐剂存在时要低得多，时间短得多。例如在实验室条件下已经证实山梨酸与加热方法合用，可使酵母菌失活时间缩短30～80%，在56℃条件下使酵母菌数减少1/50要90分钟，若在加热前加入0.01%对羟基苯甲酸丁酯，只需48分钟，加入0.05%的话，只需4分钟，同样，山梨酸对假单胞菌也有同样的作用，但是防腐剂与加热方法只是同用，而不能代替巴氏灭菌或其他灭菌方法。它们之间的配合也要符合食品加工工艺的要求。
2.防腐剂与冷冻处理相结合冷冻可以限制微生物的增殖，在室温条件下不足以防止食品腐败变质的防腐剂用量，在冷冻条件下就可能是足够的，加入防腐剂，一般都能延长食品的冷冻保存期。
3.防腐剂与辐射相结合在辐射保藏食品实验中，发现防腐剂与电离和电磁辐射之间存在着增效作用，如在苹果和蔬菜产品、汁和其他乳制品中使用山梨酸，可以降低辐射保鲜处理时的辐射剂量，这样有利于减少和防止辐射的副作用，节约能源和材料，但是发射剂量的降低不能低于所要杀灭的微生物的致死量。
三、其它因素对防腐剂作用的影响
防腐剂的作用受食品原料和食品中各种成分的影响，食品中的某些组分如香料、调味剂和乳化剂等具有抗菌作用，或者某些组分能选择性地与防腐剂发生物理化学作用，这样会不同程度影响防腐剂的使用效果。
食品成分中对防腐剂具有普遍影响的就是食盐、碳水化合物和酒精，它们都可以降低微生物中酶的活性，以上两点也有助于防腐，然而食盐也可以改变防腐剂的分配系数，使其分布不均匀。因而可能对防腐作用产生不利影响，碳水化合物中的糖，本身是一种微生物的营养源，在浓度合适时可以促进微生物的生长，但糖类对分配系数的影响一般比食盐低，酒精在较高浓度是杀菌剂，在低浓度时有抑菌效果，一般酒精能增强防腐剂的作用。
要特别注意，食品中的成分与防腐剂起化学反应，这可能使防腐剂部分或全部失效，或产生副作用，例如SO2和亚硫酸盐与食品中的醛、酮和糖类反应，亚硝酸盐可能生成毒性较大的亚硝胺。所以，使用防腐剂时要先查阅有关的资料。
防腐剂还会被食品中的微生物分解，尤其是有机防腐剂，它甚至可能成为微生物的碳源，如山梨酸能被乳酸菌还原成山梨酸醇，所以使用不当，防腐剂不但无效，还可能被微生物所利用。
总之，食品中的微生物一旦开始作用，即使加入了防腐剂制止了腐败变质，也无法使食品恢复到感官上的新鲜状态。因此，无论防腐剂如何有效，一定要使食品一开始加工就处于一个非常好的卫生条件之下，这也是防腐剂使用的原则之一。
四、防腐剂的应用实验
防腐剂的使用有许多要求、条件和配合手段，所以在具体实施中，都要根据食品卫生要求首先进行防腐实验，实验一般分为两步：
1.营养性培养基实验当含有未知活性物质时，首先应该进行营养性培养基实验，这种实验是先用累进量的实验物处理营养性培养基，然后用一定量纯的被实验的微生物菌种接种，经过恒温培养后，根据培养物的不同变化情况，就能根据确定多少活性物质的浓度正好足以抑制微生物生长，在实验中基质的影响是很重要的，为了得到准确的实验结果，微生物的生长条件及防腐剂的作用条件必须是最佳的。
防腐剂的杀菌力表示方法，主要是用石碳酸系数，即以石碳酸的杀菌力为1，其他防腐剂与其对比，则可得石碳酸系数，系数越大则杀菌力越强，抑菌力测定的具体操作可以参考微生物学方面的有关资料。
实验室条件下的培养基实验有很高的精确性，但在实际中它只能作为指南，因为食品中防腐剂所起的效果，是这种实验所无法模拟的，此外，各种食品决不会如培养基那样“理想污染”，所以，防腐剂的真正效果要用实际试验。
2.实际实验原则上，营养性培养基实验必须用实际实验进行验证，在实际实验中，以食品为培养基，将不同浓度的防腐剂加到不同编号的食品样品中，用会导致食品腐败变质的菌株进行接种培养，这些样品贮藏在正常条件下，每隔一定时间，对食品的保持性进行所要求的各种指标检查，如感官性质、理化特性和微生物数量的变化等，来决定防腐剂效果，实际实验条件与实际情况越接近越好，有时实际实验的微生物接种就是将食品放在自然条件下使其自然污染，这样可以避免人工接种所使用的微生物菌种不准确的问题，总之，对任何防腐剂只有在食品中有防腐效果才有实际意义。
——摘自《食品添加剂应用基础》（胡国华主编），有删节
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