随着人们生活水平的提高，消费者愈来愈追求营养丰富、绿色安全的食品。尽管在法规标准规范内添加防腐剂，不会对人体造成影响，但相较于人工合成，天然防腐剂由于来源于自然资源，具有安全、绿色、高效的防腐特性，因而在食品中的应用比人工合成防腐剂更为广泛，也更受到人们的青睐。目前，全球众多公司正在抓紧研究天然食品防腐剂。
资源天然且广泛
天然食品防腐剂根据来源可分为植物防腐剂、动物防腐剂和微生物防腐剂。由于来源不同、组成和结构特征不同，因此其在食品中的应用也不同。
植物防腐剂大多源自植物提取物，如某些天然草药和香料以及植物精油等。因独特的风味和抑菌防腐作用，长期以来，植物提取物和植物精油一直被用作食品防腐剂、调味料和医疗制剂。
研究表明，植物提取物中含有丰富的天然抗氧化剂，对控制食源性致病菌的生长非常有效，能够延缓或防止食物因氧化而酸败，延长食品的保质期。植物性抗氧化剂大多表现出类似于丁基羟基茴香醚和丁基化羟基甲苯的保护作用，多种蔬菜和水果都是用于强化和稳定食品品质的天然抗氧化剂的重要来源。
(1) 精油是从天然草药和香料中获得的具有芳香性和挥发性的液体，含有大量的次生代谢物，具有延缓或抑制细菌、酵母和霉菌生长的作用。在食品工业中，精油主要用作调味剂。由于大多数精油提取工艺成熟、抗菌效果强、无毒无害，作为一种天然抗菌剂在食品保鲜中较常用。
(2) 动物防腐剂是指从某些动物体内或其代谢产物中提取的具有防腐作用的生物活性物质，按照功能分类主要有：抗菌酶、抗菌肽和抗氧化肽等。
(3) 酶可通过许多不同的机制发挥抗菌活性。例如，溶菌酶和其他抗菌酶主要通过催化裂解细胞表面聚合物或细胞壁，诱导细菌分解从而具有抗菌活性；乳过氧化物酶（LPO）和其他过氧化物酶系统则通过催化氧化起抗菌作用。LPO对革兰氏阳性菌和阴性菌的生长均有抑制作用。
(4) 抗菌肽对细菌、真菌、原生动物和某些病毒具有广谱抗菌活性，可从植物、昆虫、甲壳类动物和海洋生物等生物中分离出来。动物源性抗菌肽主要来源于哺乳动物、两栖动物、鱼类等。
(5) 抗氧化肽主要包括蛋白质及其水解物、多肽和氨基酸等。研究人员将鱼和鸡的酶解产物添加到牛肉糜中，发现该酶解产物具有抗氧化作用，能够防止牛肉的脂质氧化，且脂质氧化的抑制率分别为93%和80%。
(6) 微生物中的乳酸菌（LAB）具有抑制微生物生长的能力，被认为是较好的候选菌种。在发酵食品的生产中，乳酸菌用于提高食品的口感、风味和质地以及防止致病微生物的生长，且LAB食用时无任何危害。LAB的抗菌成分主要有细菌素、有机酸、过氧化氢、二氧化碳和二乙酰。其中，细菌素是由LAB和其他菌种合成的天然防腐剂或生物防腐剂，对金黄色葡萄球菌、单核增生李斯特菌、肉毒杆菌等食源性致病菌具有良好的杀菌或抑菌作用，并且对革兰氏阳性菌也有较好的抗菌活性，细菌素在较低的pH值下抗菌活性更强。
市场崭露 潜力展现
近年来，从天然资源中寻找活性物质来代替化学物质，已成为国际上重点研究和开发利用的重要方向。
如美国配料制造商建明集团研发的由迷迭香和绿茶提取物组成的防腐清洁标签方案，在酱汁、调料和调味品以及肉类、家禽产品中非常有效。
除了和绿茶提取物的组合，迷迭香还有很多“+替代防腐”的产品。如在2021年，美国天然抗氧化解决方案提供商Kalsec公司推出了一种将传统抗氧化产品（如迷迭香和针叶樱桃提取物）与天然抗菌解决方案（如培养葡萄糖和缓冲醋）相结合的混合物，可以防止微生物生长所导致的腐败、异味和常见的食源性病原体。该产品可应用于肉类、家禽、熟食沙拉、蘸料等。
相较于常见的“迷迭香+”，后生元防腐可以说还是一个新的概念。
我国青岛元达生物科技有限公司就是其中的典型代表者。其所生产的后生元防腐原料不影响食品原有感官，并且酸碱耐受性高，应用场景广泛，可以添加到不同类型食品中。
以色列初创公司Resorcix则推出了一种基于天然松脂的植物成分Flavorwatch,能够防止透明水果饮料中的嗜热嗜酸菌（TAB）腐败。该原料具有轻微的草本风味，只需要极少量就能够在保持饮料的感官风味基础上，确保产品在保质期内保留原有风味。
TAB是饮料中非常容易出现的一种非致病微生物，源自饮料制备中经常使用的某些成分，比如糖、果胶、浓缩果汁等，更重要的是，它几乎不可能被根除，往往需要定期的批量测试和隔离才能预防。上述天然松脂的植物成分经证实具有抗菌作用，可在发芽阶段分解TAB细胞，因而可以防止细菌产生异味和难闻的代谢物，并且该成分允许在较低温度下进行巴氏杀菌。目前，美国FDA、欧洲食品安全局、日本和以色列的官方规定，这种新成分可以标注在标签上。
蘑菇也可以作为防腐剂进行开发。加拿大Chinova Bioworks公司旗下天然蘑菇纤维产品已被FDA认定为一般公认安全（GRAS）。据悉，该产品是一种来源于白蘑菇升级回收茎的天然蘑菇纤维，可被用作食品和饮料的天然防腐剂，并满足清洁标签需求。
合成生物学技术在天然防腐剂领域也有渗入。
美国生物技术公司Conagen在2021年8月推出了一种合成生物技术发酵制成的天然防腐剂，香豆酸(PCA)。PCA是一种天然的抗氧化剂和抗菌化合物，存在于很多植物中。该产品可作为苯甲酸和山梨酸等的潜在替代品。
香豆酸的化学结构式
同时，科学家们还挖掘出了更多具有潜力的天然防腐原料。
如辣木花提取物。印度一项研究发现，辣木花提取物可以增加产品的抗菌性能。其作用机理是由于辣木花提取物具有的丰富多酚类化合物发挥的抗菌作用。研究证实，添加辣木花提取物天然抗氧化剂的肉制品，在贮藏过程中通过抑制脂质和蛋白质氧化而具有稳定色泽和风味作用，因此具有较高的风味和总体可接受性。
再如无花果皮。研究发现，无花果皮中含有高浓度的总多酚、类黄酮与抗氧化活性物质，将其分别以粉末形式10%、13%和16%的比例加入到手工意大利面中，并储存在4℃的冷藏环境。结果显示，不添加无花果皮粉末的产品在1天之内就滋生了很多细菌，而添加的产品保质期分别对应为2天、8天和7天。这意味着无花果皮有可能成为延长意大利面货架期的潜力原料。
另外，西北师范大学生命科学学院的研究人员发现，橄榄叶提取物有较强的抑菌活性，可以作为一种绿色安全的抑菌制剂。橄榄叶提取物中含有大量的抗氧化多酚物质，包括羟基酪醇、橄榄苦苷、毛蕊花苷等，其中，橄榄苦苷和咖啡酸均表现出对微生物的抑制作用，且组合酚类化合物的抗菌效果显著高于酚类化合物单体。
有关数据显示，全球食品防腐剂市场预计将从2021年的33亿美元，增长到2026年的40亿美元，期间年复合增长率为4.1%。随着消费端对天然成分的青睐，食品防腐剂市场的迭代正在加速进行。
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