关于食品防腐剂防腐作用的研究结题报告

傅彦哲

摘 要：在文章中，我们研究了苯甲酸钠，山梨酸钾，亚硝酸钠三种最常用的防腐剂，并对它们的防腐效果与安全性进行了对比实验和分析。

关键词：防腐剂；食品安全；实验分析

中图分类号：TS202.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）15-0247-03

1 研究背景

近年来，随着人民生活水平的不断提高，对食品的需求日益提升，食品工业得到了飞速发展，而为了对食品进行保鲜，在食品中使用的防腐剂越来越多、越来越广泛。然而，有些无良的商家，为了节约成本，在食品内违法添加、过量添加甚至添加有毒的防腐剂，对人民群众的健康造成了很大的危害，甚至还有人因此丧命，这样的新闻屡见不鲜。为深入了解食品防腐剂的作用，提高食品健康水平，我小组展开了食品防腐剂防腐作用方面的研究。

防腐剂是能抑制微生物活动，防止食品腐败变质的一类食品添加剂。要使食品有一定的保藏期，就必须采用一定的措施来防止微生物的感染和繁殖。

本次研究，我们小组决定使用三种防腐剂（亚硝酸钠、苯甲酸钠、山梨酸钾）进行实验，通过培养微生物，再加入防腐剂，观察微生物的菌落的方式，研究同等质量的不同防腐剂对微生物的抑制作用，从而初步得出的三种防腐剂的防腐效果，为后续实验做准备。

2 研究的意义与价值

随着食品防腐剂的使用越来越多、越来越广泛，对防腐剂的安全和效果的评估越来越重要。我们小组的研究性学习，以调查的形式了解了不同种类的防腐剂的安全隐患，目的是为了弥补人们对防腐剂使用及食用的知识空白，了解这几种常见防腐剂的好处与害处，让生产食品的企业生产出更有安全保障的食品，告知人们哪一种防腐剂是相对危害性小且对有害微生物抑制作用较强，让人们购买更健康的食物，拥有更好的生活。

3 可行性分析

（1）物力。学校微生物实验室为本次实验提供实验室试剂，实验器材以及微生物大肠杆菌，至于亚硝酸钠，苯甲酸钠以及山梨酸钾三种试剂，它们都是常见防腐剂类型，容易找到，因此在物力方面实验可行。

（2）人力。我们小组共有八位成员，操作实验的人与观察现象的人分工较明确，实验设计较为合理，方法步骤具有条理性，操作方面也可行。

（3）时间。从微生物的培养到几组实验观察完毕大概需要三四天的时间，小组成员可利用放学后或者课间去观察菌落分布情况，不会浪费大部分时间。

综上所述在这几个方面实验全部可行，实验过程也可能较为顺利，方法与步骤也较为合理，设计思路较清晰，总体来说本实验可行。

4 可能遇到的问题及解决方法

（1）误差。实验过程中可能会因试剂用量不准导致实验结果出现偏差。误差是不可避免的问题，为了尽量减小误差，让结果准确，我们在实验过程中需認真仔细，实验之前检查装置是否完好。

（2）进度。虽然计划一周的时间完成实验，但是难免会有一些繁忙的事件从而让实验的进度延期，或者实验过程中出现一些意外导致实验进程延误。为了避免这个问题我们要提前做好预案，提高效率，实验时要加倍认真。

5 研究方法和步骤

5.1 研究方法

研究目的：亚硝酸钠，山梨酸钾，苯甲酸钠三种防腐剂对微生物的抑制作用强弱的探究。

研究方法：我小组初步计划探究不同种类防腐剂对同一种微生物的抑制作用，需要控制变量，设计实验组与对照组等。我小组初步决定选择的试剂为山梨酸钾，亚硝酸钠，苯甲酸钠三种。研究前期先培养微生物，然后分别加入三种试剂，定期观察微生物生长情况。后期会针对实验中的问题讨论并加以改进。

试剂及材料：亚硝酸钠，山梨酸钾，苯甲酸钠，大肠杆菌，培养基。

查阅资料：

（1）亚硝酸钠性质：加热分解（温度约为320℃）；溶液呈碱性；在酸性环境下分解；在空气中容易被氧化。所以实验中应注意温度。防腐效果最好条件；非酸性环境。抑菌机理：有多种说法。1）抑制蛋白质合成和能量代谢；2）抑制DNA和基因表达；3）抑制细胞壁和细胞膜。

（2）山梨酸钾性质：山梨酸钾化学名2，4-乙二烯酸钾，分子式为C6H7O2K，无臭或臭气，在空气中不稳定，能被氧化着色，有吸湿性，易溶于水和乙醇。加热分解（温度约为270℃）；溶液呈弱碱性。防腐效果最好条件：主要抑制好氧性细菌，抑制作用比比杀菌作用更强。抑菌机理：因为其分子结构特殊，和微生物酶系统中的巯基结合，破坏微生物酶系统，控制脱氢酶活动，达到抑菌目的。

（3）苯甲酸钠性质：苯甲酸钠又名安息香酸钠，无臭或微带安息香气味，味微甜有收敛性，易溶于水，在空气中稳定；溶液呈弱碱性。防腐效果最好条件：ph<4，在碱性环境下没有抑菌作用。抑菌机理：苯甲酸钠亲油性较大，易穿透细胞膜进入细胞体内，干扰细胞膜的通透性，抑制细胞膜对氨基酸的吸收；进入细胞体内电离酸化细胞内的碱储，阻止乙酰辅酶A缩合反应。

（4）大肠杆菌：属于兼性厌氧细菌。最适ph值约为8，最低约为5，最高约为10。

5.2 具体步骤

（1）防腐剂准备：1）亚硝酸钠0.5g，1g，1.5g，总共3g；2）苯甲酸钠0.5g，1g，1.5g，总共3g；3）山梨酸钾0.5g，1g，1.5g，总共3g；

称量上述3种药品每个9份，并在消毒过的烧杯里分别用10ml蒸馏水溶解，用塑料密封，并用皮筋缠好，备用。

（2）大肠杆菌种子液的制备：1）液体培养基 牛肉膏6.0g；2）蛋白胨20.0g；3）氯化钠10.0g；4）水2000ml；5）合适的酸碱环境：pH值7.4-7.6；6）固体培养基在液体培养基的基础上再加入2%-3%的琼脂。

①称量：按培养基配方比例依次准确称取蛋白胨、牛肉膏、氯化钠、琼脂、水放入烧杯中。

②溶解融（熔）化：在上述烧杯中先加入少于所需要量的水，用玻璃棒搅匀，然后，在石棉网上加热使其溶解，药品完全溶解后，补充水到所需的总体积。将称量好的琼脂放入已溶的药品中，再加热熔化，最后补充所损失的水分。

③调PH值：在未调PH前，先用PH计测量培养基的原始PH，如果偏酸，用滴管向培养基中逐滴加入1mol/L NaOH，边加边搅拌，并随时用PH试纸测基PH直到PH达到8。反之用1mol/L HCl进行调节。

④分装：将培养基分装入锥形瓶中。其量约为锥形瓶容积的1/2。

⑤标记：用塑料布包扎后，将锥形瓶用皮筋捆好，用记号笔注明培养基名称、配制日期。

⑥灭菌：将培养基以0.1Mpa，121℃，25min高压蒸气灭菌。

⑦冷却：倒培养基，取30个已消毒的培养皿，在酒精灯旁边用锥形瓶中的培养基均等的倒至30个培养皿，并分别加入3种防腐剂配制的溶液，每种防腐剂9个，剩余3个不添加防腐剂，冷却。

（3）接种大肠杆菌斜面种子：1）取实验室准备的大肠杆菌种子，在无菌工作台中用移液枪将大肠杆菌转入离心管。2）在洒精灯附近，用酒精灯加热弯曲的玻璃棒，对培养基进行消毒，然后加热接种环，在已制备好的培养基上接种大肠杆菌。并分别做好9个24h，9个48h，9个72h的标记。和24h，48h，72h的不添加防腐剂的3个对照组的标记。

（4）实验观察：将接种好的培养基放入37℃的恒温培养箱子中培养24h，48h，72h，控制温度，湿度，氧气等环境相同。到时间后取出对应培养皿，观察菌落情况，并拍照留样进行对比（见图1-图7），并根据实验现象得出结论（见表1）。

6 实验结论及分析

6.1 实验结果分析

通过实验可以看出：

（1）这几个防腐剂都有不同程度的抑菌效果。这里只放了亚硝酸钠96h和苯甲酸钠，山梨酸钾72h的照片，实际上我们放了一个星期，通过对比，可以看出，随着时间的推移，无论是亚硝酸钠、苯甲酸钠，还是山梨酸钾对大肠杆菌的抑制作用都在减弱，大肠杆菌的数量在增加，表明时间越靠后，防腐剂的防腐效果逐渐变差。

（2）对于同一种防腐剂而言，比如亚硝酸钠，在相同时间段内加入的量越多，防腐效果越好。

（3）对相同时段内、相同数量的亚硝酸钠、苯甲酸钠和山梨酸钾而言，亚硝酸钠的防腐效果最好，时间长于其他两种防腐剂，防腐效果还优于二者，其次是山梨酸钾，最差的是苯甲酸钠。因而，在食用品中添加防腐剂时，在达到同样防腐效果的前提下，我们应当优先选择亞硝酸钠，因为在相同效果下，其使用量最小，但是对人体的安全威胁最大。苯甲酸钠因为在不同ph值下防腐效果差异较大，因为条件有限，无法进行准确的的ph控制和严谨的定量分析，只能得出：苯甲酸钠的防腐效果因环境而定，不如山梨酸钾灵活，所以将它排在山梨酸钾后。

6.2 毒性分析

根据资料，亚硝酸钠在酸性环境下分解，人如果摄入剂量过大，在胃酸的作用下，生成亚硝酸，亚硝酸歧化生成一氧化氮和二氧化氮；且和食物中的胺在一定条件下和亚硝酸钠反应，生成强致癌物亚硝胺；并且亚硝酸钠具有氧化性，把血红蛋白中的二价铁氧化为三价铁，使其失去携氧功能。综合上述3点，导致人中毒。

苯甲酸钠在酸性环境下转化为苯甲酸，毒性相比苯甲酸钠较强，改变细胞膜通透性，抑制酶的活性和氨基酸吸收，使ATP合成受阻。

山梨酸钾由于是一种不饱和脂肪酸盐，其摄入后被人体的代谢系统吸收分解为二氧化碳和水，在人体内无残留。因此被世界公认为最安全的防腐剂。

由此可判断，亚硝酸钠毒性最大，苯甲酸钠其次，山梨酸钾最弱。

7 结语

所谓食品腐败变质主要是指以微生物为主的作用导致食品质量下降或失去食用价值的一切变化。食品本身含有的丰富的营养成分最易使微生物滋生且大量繁殖，并最终导致食品的腐败变质。因此人们尝试用各种方法去阻止食品腐败如低温保存 隔绝空气，干燥，高渗，高酸度，使用防腐剂等，其中最为普遍和有效的方法就是添加防腐剂来抑制杀灭微生物，从而达到防腐的目的。凡能抑制微生物的生长活动，延长食品腐败变质或生物代谢的化学制品都是化学防腐剂。

通过实验对比分析及查阅相关权威性资料进行综合分析后得出山梨酸钾的防腐效果较好且安全性最高，其次是苯甲酸钠，最差的是亚硝酸钠。

参考文献

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