本发明公开了一种安全食品防腐剂的制备方法，属于防腐剂制备技术领域。
背景技术：
食品防腐剂是即对代谢底物为腐败物的微生物的生长具有持续的抑制作用。重要的是它能在不同情况下抑制最易腐败作用的发生，特别是在一般灭菌作用不充分时仍具有持续性的效果。对纤维和木材的防腐用矿油、煤焦油、丹宁，对生物标本用甲醛、升汞、甲苯、对羟基苯甲酸丁酯、硝基糠腙衍生物或香脂类树脂。在食品中使用防腐剂受到限制，因此多靠干燥、腌制等一些物理的方法。特殊的防腐剂有乙酸等有机酸、以油酸脂为成分的植物油、芥子等特殊的精油成分。对于生物体的局部(如人体表面或消化道)，可以根据具体条件采用各种防腐剂(如碘仿、水杨酸苯酯、苯胺染料或吖啶类色素等)。
食品防腐剂是抑制物质腐败的药剂。即对以腐败物质为代谢底物的微生物的生长具有持续的抑制作用。重要的是它能在不同情况下抑制最易发生的腐败作用，特别是在一般灭菌作用不充分时仍具有持续性的效果。
我国规定使用的防腐剂有苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾、丙酸钙等30种。但是，现有的防腐剂以化学防腐剂为主，往往含有大量对人体有害的物质，例如苯甲酸盐可能会引起食物中毒现象，山梨酸和山梨酸钾是国际上公认的安全防腐剂，但过量摄入也会影响人体新陈代谢的平衡，还有些防腐剂可能会引起癌症、导致畸形或者引起食物中毒等，此外，现有的防腐剂防腐效果较差，导致食物的保存期较短，难以满足市场需求。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题：针对现有的食品防腐剂含有对人体有害的物质，会引起癌症、导致畸形或者引起食物中毒等，且防腐效果较差，导致食物的保存期较短的问题，提供一种安全食品防腐剂的制备方法，该方法将牛肉膏、蛋白胨、氯化钠等加入1号发酵罐中搅拌混合，随后接种大肠杆菌和枯草芽孢杆菌进行相互抑制发酵，得1号发酵混合液，再用相同方法将营养成分及乳酸菌和酵母菌放入2号发酵罐进行相互抑制发酵，制得2号发酵混合液，将两种发酵混合液混合灭菌及离心处理，收集上层清液与无水乙醇搅拌混合，经离心分离，将得到的上层清液调节pH并加入十六烷基三甲基溴化铵、氯化钠搅拌，使细菌相互抑制发酵中产生的多糖和蛋白质沉淀，经离心分离，收集下层沉淀进行冷冻干燥，即得安全食品防腐剂，本发明操作简便，利用常见食物腐败菌之间的相互竞争发酵产物为原料，具有极好的抑菌、灭菌效果，明显优于目前国内广泛使用的各种化学防腐剂，且食用后能在人体内可被消化酶分解，长期食用亦不会对人体造成危害，开发前景十分广阔。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）在盛有1500～2000mL去离子水的1号发酵罐中，依次加入4～6g牛肉膏，15～20g蛋白胨，5～7g氯化钠，15～20g葡萄糖，600～800mLpH为7.2的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲溶液，以400～600r/min转速搅拌混合15～20min，随后分别按接种量6～8%和8～10%将大肠杆菌和枯草芽孢杆菌接种至1号发酵罐中，再以0.8～1.0mL/min速率向发酵罐内通入压缩空气，于温度为35～38℃，转速为180～200r/min条件下，发酵5～7天，得1号发酵混合液，备用；
（2）在盛有1500～2000mL去离子水的2号发酵罐中，依次加入15～20g牛肉膏，15～20g蛋白胨，8～10g酵母膏，30～40mL番茄汁，10～15g葡萄糖，0.08～0.10mL吐温60，6～8g碳酸钙，600～800mLpH为4.8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液，以400～600r/min转速搅拌混合15～20min，随后分别按接种量6～8%和8～10%将乳酸菌和酵母菌接种至2号发酵罐中，于温度为35～38℃，转速为180～200r/min条件下，密闭发酵5～7天，得2号发酵混合液；
（3）将步骤（1）备用1号发酵混合液与上述所得2号发酵混合液混合均匀后，置于紫外灯下照射灭菌处理20～30min，随后转入离心机中，以3000～4000r/min转速离心分离15～20min，弃去下层沉淀，收集得到上层清液；
（4）量取1000～1200mL上述所得上层清液，加入烧杯中，再将烧杯置于4～6℃冰水浴中，在玻璃棒搅拌状态下，加入200～220mL无水乙醇，继续用玻璃棒搅拌混合8～10min，随后将烧杯中物料转入离心机，以4000～4400r/min转速离心分离15～20min，弃去下层沉淀，收集得到上层清液；
（5）将上述所得上层清液转入烧杯中，滴加质量浓度为6～8%氢氧化钠溶液，调节pH至8.8～9.0，再加入4～6g十六烷基三甲基溴化铵，3～5g氯化钠，用玻璃棒搅拌混合10～12min，随后将烧杯中物料转入离心机，以4500～5000r/min转速离心分离15～20min，弃去上层清液，得下层沉淀，真空冷冻干燥8～12h，即得安全食品防腐剂。
本发明的应用方法是：将本发明制得的食品防腐剂加入食品中，添加量为食品质量的0.01～0.02%，随后混合均匀即可。经检测，本发明制得的食品防腐剂防腐性能显著，相比于传统防腐剂，其防腐期限可增加8～10个月，且抑菌、灭菌效果较之传统防腐剂强1～3倍，经跟踪调查，食用添加本发明所得防腐剂的食品8～10年，未对人体产生任何毒副作用。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制备工艺简便，制得的防腐剂无任何毒副作用，不会对人体造成危害，且能有效延长食品防腐期限，防腐保鲜效果好，有效保证食品的安全性；
（2）本发明制得的食品防腐剂具有显著的防腐性能，且具备天然无毒、广谱抑菌、杀菌的功效。
具体实施方式
首先在盛有1500～2000mL去离子水的1号发酵罐中，依次加入4～6g牛肉膏，15～20g蛋白胨，5～7g氯化钠，15～20g葡萄糖，600～800mLpH为7.2的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲溶液，以400～600r/min转速搅拌混合15～20min，随后分别按接种量6～8%和8～10%将大肠杆菌和枯草芽孢杆菌接种至1号发酵罐中，再以0.8～1.0mL/min速率向发酵罐内通入压缩空气，于温度为35～38℃，转速为180～200r/min条件下，发酵5～7天，得1号发酵混合液，备用；随后在盛有1500～2000mL去离子水的2号发酵罐中，依次加入15～20g牛肉膏，15～20g蛋白胨，8～10g酵母膏，30～40mL番茄汁，10～15g葡萄糖，0.08～0.10mL吐温60，6～8g碳酸钙，600～800mLpH为4.8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液，以400～600r/min转速搅拌混合15～20min，随后分别按接种量6～8%和8～10%将乳酸菌和酵母菌接种至2号发酵罐中，于温度为35～38℃，转速为180～200r/min条件下，密闭发酵5～7天，得2号发酵混合液；将上述步骤备用的1号发酵混合液与上述所得2号发酵混合液混合均匀后，置于紫外灯下照射灭菌处理20～30min，随后转入离心机中，以3000～4000r/min转速离心分离15～20min，弃去下层沉淀，收集得到上层清液；随后量取1000～1200mL上述所得上层清液，加入烧杯中，再将烧杯置于4～6℃冰水浴中，在玻璃棒搅拌状态下，加入200～220mL无水乙醇，继续用玻璃棒搅拌混合8～10min，随后将烧杯中物料转入离心机，以4000～4400r/min转速离心分离15～20min，弃去下层沉淀，收集得到上层清液；最后将上述所得上层清液转入烧杯中，滴加质量浓度为6～8%氢氧化钠溶液，调节pH至8.8～9.0，再加入4～6g十六烷基三甲基溴化铵，3～5g氯化钠，用玻璃棒搅拌混合10～12min，随后将烧杯中物料转入离心机，以4500～5000r/min转速离心分离15～20min，弃去上层清液，得下层沉淀，真空冷冻干燥8～12h，即得安全食品防腐剂。
实例1
首先在盛有1500mL去离子水的1号发酵罐中，依次加入4g牛肉膏，15g蛋白胨，5g氯化钠，15g葡萄糖，600mLpH为7.2的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲溶液，以400r/min转速搅拌混合15min，随后分别按接种量6%和8%将大肠杆菌和枯草芽孢杆菌接种至1号发酵罐中，再以0.8mL/min速率向发酵罐内通入压缩空气，于温度为35℃，转速为180r/min条件下，发酵5天，得1号发酵混合液，备用；随后在盛有1500mL去离子水的2号发酵罐中，依次加入15g牛肉膏，15g蛋白胨，8g酵母膏，30mL番茄汁，10g葡萄糖，0.08mL吐温60，6g碳酸钙，600mLpH为4.8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液，以400r/min转速搅拌混合15min，随后分别按接种量6%和8%将乳酸菌和酵母菌接种至2号发酵罐中，于温度为35℃，转速为180r/min条件下，密闭发酵5天，得2号发酵混合液；将上述步骤备用的1号发酵混合液与上述所得2号发酵混合液混合均匀后，置于紫外灯下照射灭菌处理20min，随后转入离心机中，以3000r/min转速离心分离15min，弃去下层沉淀，收集得到上层清液；随后量取1000mL上述所得上层清液，加入烧杯中，再将烧杯置于4℃冰水浴中，在玻璃棒搅拌状态下，加入200mL无水乙醇，继续用玻璃棒搅拌混合8min，随后将烧杯中物料转入离心机，以4000r/min转速离心分离15min，弃去下层沉淀，收集得到上层清液；最后将上述所得上层清液转入烧杯中，滴加质量浓度为6%氢氧化钠溶液，调节pH至8.8，再加入4g十六烷基三甲基溴化铵，3g氯化钠，用玻璃棒搅拌混合10min，随后将烧杯中物料转入离心机，以4500r/min转速离心分离15min，弃去上层清液，得下层沉淀，真空冷冻干燥8h，即得安全食品防腐剂。
本实例工艺简便，使用时，将本发明制得的食品防腐剂加入食品中，添加量为食品质量的0.01%，随后混合均匀即可。经检测，本发明制得的食品防腐剂防腐性能显著，相比于传统防腐剂，其防腐期限可增加8个月，且抑菌、灭菌效果较之传统防腐剂强1倍，经跟踪调查，食用添加本发明所得防腐剂的食品8年，未对人体产生任何毒副作用。
实例2
首先在盛有1750mL去离子水的1号发酵罐中，依次加入5g牛肉膏，18g蛋白胨，6g氯化钠，18g葡萄糖，700mLpH为7.2的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲溶液，以500r/min转速搅拌混合18min，随后分别按接种量7%和9%将大肠杆菌和枯草芽孢杆菌接种至1号发酵罐中，再以0.9mL/min速率向发酵罐内通入压缩空气，于温度为37℃，转速为190r/min条件下，发酵6天，得1号发酵混合液，备用；随后在盛有1750mL去离子水的2号发酵罐中，依次加入18g牛肉膏，18g蛋白胨，9g酵母膏，35mL番茄汁，13g葡萄糖，0.09mL吐温60，7g碳酸钙，700mLpH为4.8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液，以500r/min转速搅拌混合18min，随后分别按接种量7%和9%将乳酸菌和酵母菌接种至2号发酵罐中，于温度为37℃，转速为190r/min条件下，密闭发酵6天，得2号发酵混合液；将上述步骤备用的1号发酵混合液与上述所得2号发酵混合液混合均匀后，置于紫外灯下照射灭菌处理25min，随后转入离心机中，以3500r/min转速离心分离18min，弃去下层沉淀，收集得到上层清液；随后量取1100mL上述所得上层清液，加入烧杯中，再将烧杯置于5℃冰水浴中，在玻璃棒搅拌状态下，加入210mL无水乙醇，继续用玻璃棒搅拌混合9min，随后将烧杯中物料转入离心机，以4200r/min转速离心分离18min，弃去下层沉淀，收集得到上层清液；最后将上述所得上层清液转入烧杯中，滴加质量浓度为7%氢氧化钠溶液，调节pH至8.9，再加入5g十六烷基三甲基溴化铵，4g氯化钠，用玻璃棒搅拌混合11min，随后将烧杯中物料转入离心机，以4750r/min转速离心分离18min，弃去上层清液，得下层沉淀，真空冷冻干燥10h，即得安全食品防腐剂。
本实例工艺简便，使用时，将本发明制得的食品防腐剂加入食品中，添加量为食品质量的0.015%，随后混合均匀即可。经检测，本发明制得的食品防腐剂防腐性能显著，相比于传统防腐剂，其防腐期限可增加9个月，且抑菌、灭菌效果较之传统防腐剂强2倍，经跟踪调查，食用添加本发明所得防腐剂的食品9年，未对人体产生任何毒副作用。
实例3
首先在盛有2000mL去离子水的1号发酵罐中，依次加入6g牛肉膏，20g蛋白胨，7g氯化钠，20g葡萄糖，800mLpH为7.2的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲溶液，以600r/min转速搅拌混合20min，随后分别按接种量8%和10%将大肠杆菌和枯草芽孢杆菌接种至1号发酵罐中，再以1.0mL/min速率向发酵罐内通入压缩空气，于温度为38℃，转速为200r/min条件下，发酵7天，得1号发酵混合液，备用；随后在盛有2000mL去离子水的2号发酵罐中，依次加入20g牛肉膏，20g蛋白胨，10g酵母膏，40mL番茄汁，15g葡萄糖，0.10mL吐温60，8g碳酸钙， 800mLpH为4.8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液，以600r/min转速搅拌混合20min，随后分别按接种量8%和10%将乳酸菌和酵母菌接种至2号发酵罐中，于温度为38℃，转速为200r/min条件下，密闭发酵7天，得2号发酵混合液；将上述步骤备用的1号发酵混合液与上述所得2号发酵混合液混合均匀后，置于紫外灯下照射灭菌处理30min，随后转入离心机中，以4000r/min转速离心分离20min，弃去下层沉淀，收集得到上层清液；随后量取1200mL上述所得上层清液，加入烧杯中，再将烧杯置于6℃冰水浴中，在玻璃棒搅拌状态下，加入220mL无水乙醇，继续用玻璃棒搅拌混合10min，随后将烧杯中物料转入离心机，以4400r/min转速离心分离20min，弃去下层沉淀，收集得到上层清液；最后将上述所得上层清液转入烧杯中，滴加质量浓度为8%氢氧化钠溶液，调节pH至9.0，再加入6g十六烷基三甲基溴化铵，5g氯化钠，用玻璃棒搅拌混合12min，随后将烧杯中物料转入离心机，以5000r/min转速离心分离20min，弃去上层清液，得下层沉淀，真空冷冻干燥12h，即得安全食品防腐剂。
本实例工艺简便，使用时，将本发明制得的食品防腐剂加入食品中，添加量为食品质量的0.02%，随后混合均匀即可。经检测，本发明制得的食品防腐剂防腐性能显著，相比于传统防腐剂，其防腐期限可增加10个月，且抑菌、灭菌效果较之传统防腐剂强3倍，经跟踪调查，食用添加本发明所得防腐剂的食品10年，未对人体产生任何毒副作用。