食品防腐劑顧名思義，是防止食品在存儲、流通過程中由微生物繁殖引起的腐敗、變質(zhì)，延長食用價值的可食用的添加物。食品被污染時會引起腐敗、霉變等現(xiàn)象，腐敗和霉變是指微生物在生長和代謝活動過程中，使食品的色澤改變、營養(yǎng)破壞、質(zhì)地變化，產(chǎn)生異味；分泌出大量物質(zhì)，產(chǎn)生有損健康的毒素。
微生物在食品體系中僅僅出現(xiàn)在水相中，一切于生命活動相關(guān)的酶促生反應(yīng)也均在水相中進(jìn)行，進(jìn)入脂相的防腐劑被認(rèn)為是無效的，防腐劑主要是通過抑制微生物的能量代謝，造成能量物質(zhì)ATP和還原力NADH的缺虧，代謝方向處于水解，最后導(dǎo)致細(xì)胞自溶而發(fā)揮抑菌作用。因此防腐劑分子必須具備親水基團(tuán)才能進(jìn)入水相中的菌體中，與合成代謝酶系起作用。防止腐敗有很多方法如冷凍、腌制、加溫、輻射等；防腐劑是最有效的方法，防腐劑的防腐原理大致有如下3種：
1、干擾微生物的酶系，破壞其正常的新陳代謝，抑制酶的活性。
2、使微生物的蛋白質(zhì)疑固和變性，干擾其生存和繁殖；
3、改變細(xì)胞漿膜的滲透性，使其體內(nèi)的酶類和代謝產(chǎn)物逸出導(dǎo)致其失活。
目前食品防腐劑的種類很多，主要分為合成和天然防腐劑；常用的合成防腐劑以山梨酸及其鹽、苯甲酸及其鹽和尼泊金酯類等為代表，它門的特性特點(diǎn)我簡單的介紹一下：
1、山梨酸類有山梨酸、山梨酸鉀和山梨酸鈣三類品種。山梨酸不溶于水外，使用時須先將其溶于乙醇或硫酸氫鉀中，使用時不方便且有刺激性，故一般不常用；山梨酸鈣FAO/WHO規(guī)定其使用范圍小，所以也不常使用；山梨酸鉀則沒有它們的缺點(diǎn)，易溶于水、使用范圍廣，我們經(jīng)常可以在一些飲料、果脯、罐頭等食品看到它的身影；在這里我重點(diǎn)介紹一下山梨酸鉀：它為不飽和六碳酸；一般市場上出售的山梨酸鉀呈白色或淺黃色顆粒，含量在98%--102%；無臭味、或微有臭味，易吸潮、易氧化而變褐色，對光、熱穩(wěn)定，相對密度1.363，熔點(diǎn)在270℃分解，其1%溶液的PH：7—8。山梨酸鉀為酸性防腐劑，具有較高的抗菌性能，抑制霉菌的生長繁殖；其主要是通過抑制微生物體內(nèi)的脫氫酶系統(tǒng)，從而達(dá)到抑制微生物的生長和起防腐作用，對細(xì)菌、霉菌、酵母菌均有抑制作用；其效果隨PH的升高而減弱，PH達(dá)到3時抑菌達(dá)到頂峰，PH達(dá)到6時仍有抑菌能力，但最底濃度（MIC）不能底于0.2%，實(shí)驗證明PH：3.2比PH2.4的山梨酸鉀溶液浸漬，未經(jīng)殺菌處理的食品的保存期短2—4倍。
山梨酸、山梨酸鉀和山梨酸鈣它們?nèi)N的作用機(jī)理相同，毒性比苯甲酸類和尼泊金酯要小，日允許量為25mg/Kg ，苯甲酸5倍，尼泊金酯的2.5倍是一種相對安全的食品防腐劑；在我國可用于醬油、醋、面醬類、果醬類、醬菜類、罐頭類和一些酒類等等食品。（使用范圍請參考GB-2790）
2、苯甲酸類有苯甲酸和苯甲酸鈉二類；苯甲酸又稱為安息香酸，故苯甲酸鈉又稱安息香酸鈉。苯甲酸在常溫下難溶于水，在空氣（特別是熱空氣）中微揮發(fā)，有吸濕性，大約常溫下0.34g/100ml；但溶于熱水；也溶于乙醇、氯仿和非揮發(fā)性油。而苯甲酸鈉在都使用苯甲酸鈉；苯甲酸和苯甲酸鈉的性狀和防腐性能都差不多。我簡單介紹一下苯甲酸鈉：苯甲酸鈉大多為白色顆粒，無臭或微帶安息香氣味，味微甜，有收斂性；易溶于水（常溫）53.0g/100ml左右，PH在8左右；苯甲酸鈉也是酸性防腐劑，在堿性介質(zhì)中無殺菌、抑菌作用；其防腐最佳PH是2.5-4.0，在PH5.0時5%的溶液殺菌效果也不是很好。苯甲酸鈉親油性較大，易穿透細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)，干擾細(xì)胞膜的通透性，抑制細(xì)胞膜對氨基酸的吸收；進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)電離酸化細(xì)胞內(nèi)的堿儲，并抑制細(xì)胞的呼吸酶系的活性，阻止乙酰輔酶A縮合反應(yīng)，從而起到食品防腐的目的。
苯甲酸類在我國可以使用在面醬類、果醬類、醬菜類、罐頭類和一些酒類等食品中，現(xiàn)在國家明確規(guī)定苯甲酸類不能使用在果凍類食品中；苯甲酸類毒性較大，國家限制了苯甲酸及其鹽的使用范圍，許多國家已用山梨酸鉀取代。
3、尼泊金酯類（即對羥基苯甲酸酯類）有對羥基苯甲酸甲脂、對羥基苯甲酸乙脂、對羥基苯甲酸丙脂、對羥基苯甲酸丁脂等;其中對羥基苯甲酸丁脂防腐作用最好，我國主要使用對羥基苯甲酸乙脂和丙脂，在日本使用最多的是對羥基苯甲酸丁脂。尼泊金酯類最大的特點(diǎn)是系列產(chǎn)品多，抑菌譜廣；防腐機(jī)理是破壞微生物的細(xì)胞膜，使細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)變性，并能抑制細(xì)胞的呼吸酶系和電子傳遞酶系的活性。尼泊金酯的抗菌活性成分主要是分子態(tài)起作用，由于起分子內(nèi)的羥基已被脂化，不在電離，而對位的酚基的電離常數(shù)很小，在溶液PH為8時，仍有60%以上呈分子狀態(tài)存在，因此尼泊金酯類的抑菌作用在PH4—8較寬的范圍內(nèi)均有良好的效果。
由于尼泊金酯類都難溶于水，所以通常是它們先溶于氫氧化鈉、乙酸、乙醇中，然后使用。為更好發(fā)揮防腐作用，最好是將兩種或兩種以上的該脂類混合使用。對羥基苯甲酸乙脂一般用于醬油和醋中，而對羥基苯甲酸丙脂一般使用在一些水果飲料和果蔬保鮮。使用時可以添加、浸漬、涂布、噴霧使用，將其涂于表面或使其吸附在內(nèi)部。（使用范圍請參考GB-2790）有無芽孢子和孢子等情況對防腐劑的防腐效果都有很大的影響。在使用等量的防腐劑條件下，食品污染越嚴(yán)重，原始菌數(shù)越多，防腐效果越差。相關(guān)資料顯示從微生物的增殖過程來看，開始是緩慢的誘導(dǎo)期，過了誘導(dǎo)期，就急聚進(jìn)入對數(shù)期，增殖非常旺盛。由于食品添加劑的作用和用量世界各國都有限制，它通常只是抑制微生物，延長微生物增殖過程中的誘導(dǎo)期。如果食品已嚴(yán)重微生物污染，再使用防腐劑也無濟(jì)于事的。比如山梨酸在食品被微生物嚴(yán)重污染時，山梨酸便成為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)，不僅不能抑制微生物繁殖，反而會加速食品腐敗。因此，在使用食品防腐劑時應(yīng)注意、保持良好的衛(wèi)生條件，降低食品中的原始菌數(shù)，也可配殺菌或包裝等其他手段，盡可能減少食品被微生物污染可能與程度，這一點(diǎn)也是非常重要的。