防腐劑不但抑制細(xì)菌、霉菌及酵母菌的新陳代謝,而且抑制其生長。抑菌作用和殺菌作用表現(xiàn)在微生物的死亡率方面是不同的。根據(jù)所使用防腐劑的種類,在通常使用的濃度下,需要經(jīng)過幾天或者幾周時(shí)間,最后才能達(dá)到殺死所有微生物的狀態(tài)。在防腐劑的作用下,殺死微生物的時(shí)間符合單分子反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式:
或:
嚴(yán)格地說,只有防腐劑的劑量相當(dāng)高時(shí),并且遺傳上是均勻的細(xì)胞質(zhì),此方程式才成立。還要預(yù)先設(shè)定一個(gè)封閉系統(tǒng),防腐劑不因蒸發(fā)而減少,即使pH值不發(fā)生任何變化,也不會(huì)由于二次污染而使更多的微生物進(jìn)入。
實(shí)際情況說明,隨著防腐劑濃度的增加,微生物的生長速度減慢,而其死亡速率則加快,但還要注意防腐劑的使用濃度,在一定的濃度范圍內(nèi),大多數(shù)微生物被抑制或被殺滅,即能達(dá)到有效的防腐作用。雖然在實(shí)際上不完全具備這些要求,但上述方程式對研究防腐劑的作用仍是很好的依據(jù)。
防腐劑的作用機(jī)理有各種看法和假設(shè),1991年Glld對防腐劑作用機(jī)理作如下歸納:作用于遺傳物質(zhì),通過遺傳微粒結(jié)構(gòu),作用于細(xì)胞壁和細(xì)胞膜系統(tǒng),作用于酶或功能蛋白。一般說來是多種作用的結(jié)果,主要有破壞微生物的細(xì)胞膜,干擾微生物的新陳代謝,影響生物過程的電性平衡和抑制酶的活性,而這些作用是相互關(guān)聯(lián)、相互制約的?？偟膩碚f,防腐劑的最重要的因素可能是抑制一些酶的反應(yīng),或者抑制微生物細(xì)胞中的酶的合成。一般是可能抑制細(xì)胞中基礎(chǔ)代謝的酶系,或者是抑制細(xì)胞重要成分的合成,如蛋白質(zhì)的合成或核酸的合成。
原則上說,防腐劑也能對人體細(xì)胞有同樣的抑制作用。但決定的因素是防腐劑的使用濃度,在微生物細(xì)胞中所需的抑制濃度遠(yuǎn)比人體細(xì)胞中要小。就大多數(shù)防腐劑而言,防腐劑在人體器官中很快被分解或從體內(nèi)排泄出去,因此在一定的使用濃度范圍內(nèi),不會(huì)對人體造成顯著的傷害。
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