肉桂酸钾在软饮料中的应用研究

饮料是指以水为基本原料，由不同的配方和制造工艺生产出来，供人们直接饮用的液体食品。饮料一般可分为含酒*料和无酒*料。无酒*料又称软饮料，是指酒精含量小于0.5%（v/v），以补充人体水分为主要目的的流质食品，包括固体饮料^[1]。饮料除提供水分外，由于在不同品种的饮料中含有不等量的糖、酸、乳以及各种氨基酸、维生素、无机盐等营养成分，因此有一定的营养。近些年软饮料产量得到迅速发展，但是在饮料添加剂的使用方面，上大部分的软饮料厂家均选用*为主要防腐剂成分^[2]，由于其使用安全问题，也引发很多争论，很多国家因此开始限制使用*，目前开发一种新型的防腐剂取代*在饮料中的应用已势在必行。

1 软饮料中使用防腐剂存在的问题

按照国标10789-2007饮料通则，将软饮料分为果蔬汁饮料类、蛋白饮料类、包装饮用水类、茶饮料类、咖啡饮料类、固体饮料类、特殊用途饮料类、植物饮料类、风味饮料类、其它饮料类等10类^[1]。本文主要介绍三种饮料类中防腐剂存在的问题，即碳酸类饮料、茶饮料和果汁饮料。

1.1碳酸饮料中防腐剂存在的问题

碳酸饮料堪称夏季饮料市场的宠儿，由于其清凉爽口的感觉，备受消费者的青睐。代表产品有“可口可乐”、“百事可乐”等，已有百多年历史，不衰^[3]。而碳酸饮料的主要防腐剂也是*。英国有一项研究证实，碳酸饮料里面因为添加*，可能会引发皮肤以及眼部轻微过敏，也因此规定，厂商必须加注警告标语。另据英国谢菲尔德大学专家彼得· 派珀通过实验发现，碳酸饮料中用作防腐剂的苯甲酸纳可以破坏细胞的“能量站”—线粒体，线粒体能够将氧气转化成能量，一旦陷入瘫痪，人体细胞就将出现严重故障，帕金森等许多神经性疾病都与线粒体损伤有关^[4，5]。此外，英国食品标准局2006年宣布， 如果饮料中同时含有作为防腐剂的苯甲酸纳与作为抗氧化剂的*，这两种成分相互作用将生成致癌物质—苯。可见由于*可能存在对人体健康产生的潜在危害，让消费者对目前碳酸饮料饮用的安全性产生了怀疑，直接影响了碳酸饮料在市场上的销售量^[6]。

所以碳酸饮料市场对于开发一种天然无毒、安全系数更高并且具有功能性的新型食品防腐剂已迫在眉睫。

1.2茶饮料中防腐剂存在的问题

中国人有几千年的饮茶习惯，茶文化作为中国文化的一个组成部分，在我国有着广泛的群众基础。茶饮料作为天然且具有保健功能的健康型饮料，在这几年饮料市场上异军突起,欲有占据饮料市场半壁江山的势头，如目前市售的康师傅、统一、雀巢等的红茶和绿茶已备受消费者喜爱。从1997年到2005年间总销售量上升了112．1％，预计在未来几年内还将增长^[7]。茶饮料属于低酸性饮料，常采用无菌灌装技术，一般不能采用热灌装工艺，即灌装时瓶中心温度≥90℃，否则产品进人流通领域后很不安全^[8]。

低酸性热灌装饮料常见的质量问题主要是微生物的二次污染造成的变质*，变质类型为产气和褪色，而造成*的大多为革兰氏阳性菌。国家质检总局日前对茶饮料产品质量进行的抽查发现，茶饮料产品的质量合格率达到86.4%，其中存在的三大主要问题是微生物卫生指标严重超标、含有苯甲酸、山梨酸类防腐剂和茶多酚含量小于标准要求等。目前茶饮料生产过程中主要通过优化生产工艺以及添加食品添加剂来延长其保质期^[9]。但是依据《食品添加剂使用卫生标准》，茶饮料中不得添加防腐剂，这也就给茶饮料企业带来了难题。目前，有些企业在改善工艺的基础上选用乳酸链球菌素作为防腐添加剂，效果也较明显^[10-12]，但是其昂贵的价格也让很多大中小型企业望而却步。

由于茶饮料中的茶多酚极易氧化而生成其它成分，从而影响了茶饮料的香气和滋味^[13]。因此在茶饮料加工过程中通常需要加入抗氧化剂和屏蔽剂，以及护色剂等多种添加剂，选用一种安全的、的、价格适当的防腐剂作为主要成分，复配抗氧化剂、护色剂等多种有效成分，研制一种多功能的茶饮料保鲜剂，不仅可以减少储运费用，还可以*地提高茶叶的附加值，增强我国茶叶的市场竞争力，具有较高的社会价值和经济价值。

1.3果汁饮料中防腐剂存在的问题

近几年，中国果汁饮料行业发展态势良好，果汁饮料产销量快速增长。目前市场上集中了娃哈哈、汇源、农夫果园、统一鲜橙多、美汁源果粒橙、酷儿、露露等众多一线果汁饮料品牌。目前这些企业生产的果汁及果汁饮料均已采用PET瓶无菌冷灌装的生产工艺，有利于减少产品营养的损失。但是贮存期达几周以上的浓缩饮料或果汁一般都需要添加防腐剂，根据卫生法令的规定，果汁饮料的防腐剂主要有二氧化硫和苯甲酸，果汁及果汁饮料产品质量的主要问题集中在易染菌、易沉淀、易变色、保质期短四个方面, 二氧化硫能抑制褐变反应，但是即使在密封的容器里，二氧化硫也会慢慢的散失，它并不是*的防腐剂，且二氧化硫还会与醛和基团结合，而醛和酮类对人体是有害的^[14，15]。

所以，对于果汁及果汁饮料保鲜剂的开发，主要目标是使产品成为具有保鲜、稳定和护色等多功能的复合型保鲜剂，这样的产品在目前的情况下是有很大的市场空间。

2肉桂酸钾的性能特点

肉桂酸钾,别名: 3-苯基-2-丙烯酸钾,由于其具有良好的可溶性,在食品添加剂方面应用广泛，可用于酱菜、新鲜果蔬、饮料、糕点、肉制品等。它与食品中的酸性物质结合,生成肉桂酸。肉桂酸是中药肉桂的有效成分,体内外实验表明,肉桂酸具有抗肿瘤、抗菌、消炎作用和抑制黄嘌呤氧化酶的活性^[16],目前广泛应用于医药上（用于制造局部麻醉剂、杀菌剂和止血药等）和农业上（用作生长促进剂、*杀菌剂）和食品中（用作香精香料、防腐剂等）。肉桂酸钾作为食品防腐剂也具有以下特点：广谱性和安全实用性。

2.1广谱性

肉桂酸钾的使用能使产品扩大抗菌谱、协同提高抗菌效果、安全性高。尤其是对引起食品*的酵母菌、霉菌、细菌作用zui强，其抑制霉菌的有效浓度为0.05－0.1%，一般常用量为0.1－0.2%，抑制细菌的有效浓度为0.01－0.1%。主要抑制对象还包括假单孢菌素属、微球菌属、芽孢杆菌属、肠杆菌科各属、弧菌属、嗜盐杆菌属、嗜气菌、乳干菌属、乳酸菌、黄曲霉毒素、大肠杆菌、普通变形杆菌、干酪乳杆菌、酪酸杆菌、胚芽乳杆菌、需氧芽孢杆菌、革兰氏阴、阳性杆菌、肉毒杆菌等。同时，肉桂酸钾不受酸碱度的限制，PH值在2-7之间抑菌效果也相当好，且抑菌效果不因PH的波动而变化，能广泛运用于各类食品中。

2.2安全实用性

肉桂酸钾的大鼠经口LD₅₀为5.58-6.78g/kg, 属于无毒产品，而*的大鼠经口LD₅₀2.7-4.44g/kg。肉桂酸钾经人体吸收后转化为苯*经代谢排出体外，少量苯*可经苯*羟化酶催化生成*，对人体无任何毒副性^[17]。其有效防腐成分肉桂酸在1965年FEMA（调味料提取物制造商协会）认定了其为GRAS（即通常被认为是安全的）。

3肉桂酸钾在软饮料中的防腐机理

肉桂酸钾系天然肉桂提取物肉桂酸的钾盐，由于其溶解性好被广泛应用于软饮料中，其防腐机理是肉桂酸钾在酸性条件下转化成肉桂酸。肉桂酸为pK_a在4.37-4.44的弱酸，其抗微生物效果依赖其大部分为未电离酸分子的形式。溶于水中时弱酸不*电离成离子，但形成了在带电、离子形式和未带电、未电离形式之间的平衡。两种形式的比例依赖溶液的pH。溶液的酸性越强，未电离形式越多。

自从五十年代以来，已了解到肉桂酸抗微生物作用的方式是通过抑制苯*和*被微生物利用。在其未电离形式下，肉桂酸作为弱酸防腐剂被认为是可以溶于微生物膜内、进入细胞、在较高pH环境下电离以及因此降低内部pH,可以有效地影响许多重要酶的活性，因此zui终杀死污染细胞。有效保鲜成分肉桂酸本身就是一种香料，具有很好的定香作用，通常作为配香原料，可使主香料的香气更加清香挥发^[18]。

4展望

因此，在软饮料中使用肉桂酸钾作为主要防腐剂成分，不仅能达到防腐效果，更能作为一种香料提高饮料的口味和品质。同时，根据不同的饮料类型和工艺特点，以肉桂酸钾为主要原料，根据各种防腐剂的抑菌范围，结合不同作用的食品添加剂，通过科学的复配研制具有抑菌谱广、抗氧化、稳定香气，同时具有抗疲劳、促进新陈代谢、消炎、抗癌、扩张血管、保持兴奋及降压等保健功能的天然复合多功能型饮料防腐剂。