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尼泊金酯类的作用机理是破坏微生物的细胞膜,使细胞内的蛋白质变性,并抑制微生物细胞的呼吸酶系与电子传递酶系的活性。由于尼泊金酯是由其未电离的分子发挥抗菌活力的,其分子内的羧基已经酯化不再电离,所以它的抗菌作用在pH4~8的范围内均有很好效果。
苯甲酸类与山梨酸类防腐剂的抑菌机理在于抑制微生物细胞内的各种酶,因而也是由分子态的苯甲酸、山梨酸透过细胞壁进入微生物细胞内从而发挥抗菌活力。但是由于这两类防腐剂均为有机弱酸,在水溶液中既有分子态又有离子态,两者的比例受溶液pH值的影响。因而苯甲酸的抑菌最适pH值为2.5~4.0,山梨酸的抑菌最适pH值不高于5.0。当它们在pH值高于5.5的情况下使用时,抑菌活性将显著降低,对多种霉菌及酵母都无抑制作用。
大多数西方国家允许将尼泊金酯中的甲酯、乙酯、丙酯、丁酯作为食品防腐剂,美国多用乙酯和丙酯,日本多用丁酯,一般都是将不同的酯类复合使用,取其协同作用,以提高防腐效果。原因是各种尼泊金酯的抗菌活性同它们碳链的长短有关,最适链长度依赖于食品中腐败菌是革兰氏阴性还是阳性。一般来说,链越短对革兰氏阳性菌抑制作用越强,链越长对革兰氏阴性菌抑制作用越强。国内外大量的应用实例也证实了复配的高效尼泊金酯比单一尼泊金酯的抑菌效果强。
尼泊金酯与苯钾酸及苯甲酸钠、山梨酸及山梨酸钾的抗菌力见下表:
尼泊金酯类的抗菌力(pH5.5时完全抑制的最小浓度:%)
被检微生物 尼泊金乙酯 尼泊金丙酯 尼泊金丁酯
黑曲霉(Asp.niger) 0.05 0.025 0.013
苹果青霉(Pen.expansum) 0.025 0.013 0.006
黑根霉(Rhiz.nigricans) 0.05 0.013 0.006
啤酒酵母(Sac.cerevisiae) 0.05 0.013 0.006
耐渗透压酵母(Sac.rouxii) 0.05 0.013 0.006
耐渗透压酵母(Torula utilis) 0.05 0.025 0.013
异形汉逊氏酵母(Hansenula anomala) 0.05 0.025 0.013
毕赤氏皮膜酵母(Pichia membranae faciens) 0.05 0.025 0.013
乳酸链球菌(St.lactis) 0.1 0.025 0.013
嗜酸乳杆菌(Lact.acidopHilum) 0.1 0.05 0.025
纹膜醋酸杆菌(Acetobacter aceti) 0.05 0.025 0.013
枯草芽孢杆菌(Bac.subtilis) 0.05 0.013 0.006
凝结芽孢杆菌(Bac.coagulans) 0.1 0.025 0.013
巨大芽孢杆菌(Bac.megatherium) 0.05 0.013 0.006
金黄色葡萄球菌(StapH.aureus) 0.05 0.025 0.013
假单胞菌属(Ps.fluorescens) 0.1 0.1 0.1
普通变形杆菌(Pr.vulgaris) 0.1 0.05 0.05
大肠杆菌(E.coli) 0.05 0.05 0.05
生芽孢梭状芽孢杆菌(Cl.sporogenes) 0.1 0.1 0.025
苯甲酸的抗菌力(完全抑制的最小浓度:%)
被检微生物 pH3.0 pH4.5 pH5.5 pH6.0 pH6.5
黑曲霉(Asp.niger) 0.013 0.1 <0.2 <0.2
类地青霉(Pen.roqueforti) 0.006 0.1 <0.2 <0.2
黑根霉(Rhiz.nigricans) 0.013 0.05 <0.2 <0.2
啤酒酵母(Sac.cerevisiae) 0.013 0.05 0.2 <0.2 <0.2
毕赤氏皮膜酵母(Pichia membranae faciens) 0.025 0.05 0.1 <0.2
异形汉逊氏酵母(Hansenula anomala) 0.013 0.05 <0.2 <0.2
纹膜醋酸杆菌(Acetobacter aceti) 0.2 0.2 <0.2
乳酸链球菌(St.lactis) 0.025 0.2 <0.2
嗜酸乳杆菌(Lact.acidopHilum) 0.2 0.2 <0.2
肠膜状明串珠菌(Leuc.mesenteroides) 0.05 0.4 0.4 <0.4
枯草芽孢杆菌(Bac.subtilis) 0.05 0.1 0.4
凝结芽孢杆菌(Bac.coagulans) 0.1 0.2 <0.4
巨大芽孢杆菌(Bac.megatherium) 0.05 0.1 0.2
浅黄色小球菌(M.subflavus) 0.1 0.2
薛基尔假单孢菌(Ps.shuylkilliensis) 0.2 0.2
普通变形杆菌(Pr.vulgaris) 0.05 0.2 <0.2
生芽孢梭状芽孢杆菌(Cl.sporogenes) <0.2
丁酸梭状芽孢杆菌(Cl.butyricum) 0.2 <0.2
山梨酸的抗菌力(完全抑制的最小浓度:%)
被检微生物 pH3.0 pH4.5 pH5.5 pH6.0 pH6.5
黑曲霉(Asp.niger) 0.025 0.05 0.2 <0.2
类地青霉(Pen.roqueforti) 0.013 0.05 <0.2
黑根霉(Rhiz.nigricans) 0.006 0.025 0.1 0.1 0.2
啤酒酵母(Sac.cerevisiae) 0.013 0.025 0.05 0.2 <0.2
球形德巴利氏酵母(Debar yamycesglobosus) 0.025 0.05 0.2 0.2 <0.2
异形汉逊氏酵母(Hansenula anomala) 0.006 0.025 0.05 0.1 0.1
毕赤氏皮膜酵母(Pichia membranae faciens) 0.013 0.025 0.0 0.2 0.2
纹膜醋酸杆菌(Acetobacter aceti) 0.2 0.2 <0.2
乳酸链球菌(St.lactis) 0.1 0.2 0.2 <0.2
嗜酸乳杆菌(Lact.acidopHilum) <0.2 <0.2 <0.2
枯草芽孢杆菌(Bac.subtilis) 0.1 0.1 0.2
蜡状芽孢杆菌(Bac.cereus) 0.05 0.1 0.2
凝结芽孢杆菌(Bac.coagulans) 0.1 0.2 0.2
巨大芽孢杆菌(Bac.megatherium) 0.05 0.1 0.2
金黄色葡萄球菌(StapH.aureus) 0.1
普通变形杆菌(Pr.vulgaris) 0.1 0.2 <0.2
生芽孢梭状芽孢杆菌(Cl.sporogenes) <0.2
从以上三个表可以看出,尼泊金酯类的抗菌作用比山梨酸和苯甲酸强,同时它克服了苯甲酸对产酸细菌作用弱,山梨酸对细菌作用弱,特别是对嫌气性芽孢形成菌及嗜酸乳杆菌几乎无效的弱点。
三类防腐剂的毒性比较
防腐剂 急性毒性LD50
(毫克/公斤) 慢性毒性实验(大白鼠) ADI
(毫克/公斤)
饲料中无影响的添加量(%) MNL(毫克/公斤)
苯甲酸 2700>(大白鼠) 1 500 0~5
尼泊金丙酯 >8000(大白鼠) 2 1000 0~10
山梨酸 10500>(大白鼠) 5 2500 0~25
华新日用化学品市场部主管:程加权,13915757254
TEL:0512-57352525-801
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