防腐劑（Preservatives），也稱抑菌劑、保鮮劑，是指能抑制微生物生長繁殖的化學物質，常用于食品、藥品、化妝品或生物標本等，起到延緩相應產品腐敗速度的作用。防腐劑的防腐原理，大致有如下3種：一、是干擾微生物的酶系，破壞其正常的新陳代謝，抑制酶的活性。二、是使微生物的蛋白質凝固和變性，干擾其生存和繁殖。三、是改變細胞漿膜的滲透性，抑制其體內的酶類和代謝產物的排除，導致其失活。
天然防腐劑主要是指乳酸鏈球菌素，最早由Mattick等于1947年制得。1951年，成功地用于防止由肉毒梭狀芽孢桿菌所引起的干酪的膨脹腐敗。FAO/WHO于1961年確認其為一種食品防腐劑。根據防腐劑的來源，可以將其分為化學防腐劑、天然防腐劑以及復合型防腐劑三種類型。常見食品防腐劑有苯甲酸及其鈉鹽、山梨酸及其鉀鹽、丙酸鈣等。天然防腐劑有蜂蜜、乳酸菌、酵母菌；復合型防腐劑有苯甲酸鈉和苯乙酸鈉復合型防腐劑、壬二酸錳和硼酸復合型防腐劑等。
防腐劑的存在，更多是為了保障食品安全，同時在醫藥、化妝品等領域也有重要應用。在食品行業，防腐劑被應用于果蔬制品、肉制品、飲料、糖果、面包等各類食品中，以延長保質期并保持其品質。在醫藥行業，防腐劑用于注射液、眼藥水、口服藥物等制劑中，保證藥品的無菌性和穩定性。在化妝品行業，防腐劑被添加到各類護膚品、化妝品和個人護理產品中，以防止微生物污染。防腐劑的使用需要在合理范圍內，并遵循相關的法規和標準，中國、歐盟、美國等國家對于食品中防腐劑的添加量都制定了一系列的法規準則。
分類及常見種類
化學防腐劑
有機防腐劑
有機防腐劑是一類用于抑制微生物生長和延緩產品腐敗的化學物質，常見的有機防腐劑有苯甲酸及其鹽類、山梨酸及其鹽類、對羥基苯甲酸甲酯、辣椒素、二苯甲酮等，它們具有工藝簡單、成本低廉等優勢。例如山梨酸及其鉀鹽是一種常見的有機防腐劑，結構式如下圖所示，其具有抗菌作用、安全性高且穩定性好。廣泛應用于果汁、水果罐頭、腌制食品、肉制品、乳制品、面包、糕點、調味醬等各類食品中；護膚品、化妝水、洗發水等化妝品中；外用藥膏、眼藥水等藥品中。
無機防腐劑
無機化合物防腐劑是指以無機化合物為主要成分的防腐劑，常見的無機防腐劑包括亞硝酸鹽類、過氧化氫等。例如，亞硝酸鈉是一種廣泛應用于食品加工的無機防腐劑，它可以抑制細菌、霉菌等微生物的生長，延長食品的保質期。此外，亞硝酸鹽還可用于肉制品的著色和香味調味。
天然防腐劑
植物類
植物類天然防腐劑是從植物中提取的具有抗菌、抗真菌和抗氧化等特性的物質，常用于食品和化妝品等領域。眾多的研究者嘗試從不同植物中提取到一些抑菌物質, 并將之應用到化妝品的防腐過程。例如, 植物中的薰衣草油、等提取液, 一些中草藥如蛇舌草、、和薄荷等, 其中都有一些具有防腐效果的活性成分。
動物類
動物類天然防腐劑通常是從動物來源的物質中提取，常見的動物類天然防腐劑有蜂膠、魚膠原蛋白和乳清蛋白等。例如，蜂膠是蜜蜂屬用來修補蜂巢的沒藥樹性物質，具有較強的抗菌和抗氧化能力。它常被用于保健品、口腔護理產品和化妝品中作為天然防腐劑。
微生物類
微生物類天然防腐劑是指從微生物中提取的物質，常見的微生物類天然防腐劑有乳酸菌、酵母菌、乳酸桿菌及枯草芽孢桿菌等。例如，乳酸菌是一類常見的益生菌，能夠產生乳酸，并具有抗菌和抗真菌作用。它們常被用于食品加工中，如酸奶、發酵食品等，以延長其保質期。
復合型防腐劑
復合型防腐劑是由幾種有協同效應的防腐劑按一定比例配制而成的，其增效和協同作用可以克服單一防腐劑在防腐效力上的局限性，擴大抑菌效力和范圍。復合型防腐劑在保證安全環保的同時，不干擾產品中其他營養成分功效的發揮，且具備可以增加抗菌范圍、預防菌群抗藥性等優點。常見的復合型防腐劑有苯甲酸鈉和苯乙酸鈉復合型防腐劑、壬二酸錳和硼酸復合型防腐劑、納米氧化鋅和茶多酚復合型防腐劑及硝酸鹽和丙二醇復合型防腐劑等。復合型防腐劑在食品和化妝品領域應用較多。例如，苯甲酸鈉和苯乙酸鈉復合型防腐劑常被用于化妝品、個人護理產品和藥品中，具有較好的抑菌效果和穩定性。納米氧化鋅和茶多酚復合型防腐劑常被用于食品和飲料中，具有較好的抗菌、抗氧化效果和保鮮性。
防腐機制
抑制微生物的代謝
抑制微生物的代謝是一種常見的防腐機理，通過干擾微生物的正常生物化學反應和代謝活動，從而達到抑制微生物生長和繁殖的目的。在食品、藥品、個人護理產品等領域，這種防腐機理被廣泛應用。一種常見的抑制微生物代謝的方法是使用化學防腐劑，其通過不同的機制干擾微生物的代謝過程。例如，能與微生物酶系統中的結合，破壞許多重要酶系的作用，達到抑制食品中微生物繁殖及防腐的目的。研究表明，能夠抑制微生物脫氫酶的活性，從而影響其能量代謝過程，導致微生物的生長和繁殖受到抑制。
破壞細胞結構
破壞細胞結構是一種常見的防腐機理，通過影響微生物的細胞膜或細胞壁，從而導致細胞內外環境失衡，破壞細胞結構，最終導致微生物死亡或生長受到抑制。這一機理通常由一些特定的防腐劑或抗菌劑實現，它們可以滲透微生物細胞膜或細胞壁，干擾其正常結構和功能，從而達到抑制微生物生長和繁殖的目的。例如，乙酰氧基苯酚作為一種常見的藥物成分，可以通過破壞微生物細胞膜的完整性來實現防腐效果。研究發現，能夠與細菌的細胞膜結合，引起細胞膜的破裂和溶解，從而導致細菌死亡。
改變環境條件
此外，改變環境條件也是一種常見的防腐機制。例如，過程中經常使用的鹽具有防腐作用。鹽能夠通過調節食品的，使微生物失去細胞內的水分，導致細胞脫水而死亡。此外，鹽還可以降低食品的水活性，使微生物無法生長和繁殖。
影響因素
食品體系的PH
食品體系的pH值對防腐劑的影響是非常重要的，在食品溶液體系中，一些防腐劑在PH較低時會解離出較多的H+，這將增強其防腐效果。因此，在選擇和使用防腐劑時，需要根據食品的pH值來確定適合的防腐劑。
食品體系的水分活度
食品體系的水分活度對微生物的生長和繁殖有著直接的影響，防腐劑通常是通過抑制微生物的生長來保持食品的新鮮和安全。在低水分活度條件下，防腐劑的抑菌效果可能會更加明顯。因此，在選擇和使用防腐劑時，需要考慮到食品中的水分活度，以確保防腐劑能夠充分溶解并發揮作用。
防腐劑的加入時間
防腐劑的加入時間可能會影響其對微生物的殺菌效果。如果防腐劑在食品制造過程的早期就被加入，那么它可以更早地開始發揮作用，從而有效地抑制微生物的生長和繁殖。而如果防腐劑在制造過程的后期才被加入，那么微生物可能已經有了一定的生長，此時防腐劑的殺菌效果可能會受到一定程度的影響。
食品中的原料和成分的影響
食品中的其他成分（如添加劑、調味料等）可能與防腐劑發生相互作用，從而影響其穩定性和抑菌效果。一些成分可能會降低防腐劑的活性，而另一些成分可能會增強其作用。因此，在選擇防腐劑時需要考慮到食品中的其他成分，并進行適當的配比和測試。
其他影響因素
在防腐劑的使用中，防腐劑的體系中的溶解和分散是否均勻，也會影響到防腐效果；一些防腐劑可以通過抑制氧化反應來延長食品的保質期，因此在含有較高氧氣接觸的食品中，選擇具有抗氧化作用的防腐劑是很重要的。
應用領域
食品防腐劑
食品防腐劑是指可以抑制微生物的生長和繁殖，防止食品腐敗變質，保持商品的新鮮度和品質的化學物質。沒有防腐劑的食物極易變質，極易導致細菌在人體內的繁殖，從而引發食物中毒、各類胃腸道疾病，甚至引發死亡。所以，安全范圍內的防腐劑是很多食物中必不可少的元素，它會幫助人們抑制食物中細菌的生長。中國到目前為止已批準了32種使用的食物防腐劑，其中最常用的有null、null等。苯甲酸鈉毒性更強，抑菌效力僅為山梨酸的1/3，這些差異使許多國家逐漸轉向使用山梨酸鉀。這些防腐劑可以延長食品保質期和防止食品腐敗變質。由于對生物保鮮在安全性和有效性方面的要求不斷提高，食品工業現在正在從null防腐劑轉向以生物發酵而成的生物防腐劑為代表的天然防腐劑。例如，納他霉素作為一種天然防腐劑沒有氣味和顏色，其來源于一種稱為 null natalensis 的微生物，食品工業將納他霉素用于奶酪、香腸、酸奶、果汁和null等食品的防腐中。部分生產企業在食品中添加了防腐劑后，由于怕消費者有疑慮，而不在標簽中標注使用了防腐劑；有的甚至使用了防腐劑而在包裝上宣傳“本品不含有任何防腐劑”，以此來誤導和欺騙消費者，嚴重侵犯了消費者的知情權。據中消協所作的121種易拉罐裝碳酸飲料比較試驗的測試結果表明，有7種飲料使用防腐劑而未在標簽中標注，占所測含防腐劑飲料總數的8%。
醫藥防腐劑
藥用防腐劑是指用于藥品、醫療器械和保健品等醫藥領域，能防止或抑制病原菌生長發育的藥品, 其中在滴眼劑和注射劑中使用的稱抑菌劑。常用的藥用防腐劑有羥苯烷基類、苯甲酸與、、、醋酸氯已定和鄰苯基苯酚等，它們可以防止藥品在儲存和使用過程中受到微生物的污染和腐敗，從而延長藥品的有效期限，確保藥品的安全性和穩定性。然而，使用藥用防腐劑也需要注意劑量和安全性，以免對人體造成不良影響。
化妝品防腐劑
化妝品防腐劑是一種用于防止化妝品產品受到微生物污染和腐敗的化學物質。由于化妝品通常含有水分和多種營養成分，容易成為微生物生長的溫床，因此防腐劑在化妝品中起著非常重要的作用。化妝品防腐劑的作用是抑制、殺滅或阻止微生物的生長，從而保持化妝品的質量和安全性。化妝品中可添加的防腐劑主要分為傳統化妝品防腐劑、天然化妝品防腐劑和無添加防腐劑三大類。
傳統化妝品防腐劑多為合成品是市場上化妝品防腐劑應用的主流，主要包括及其衍生物、醇類、及其鹽類和釋放體等，其抑菌作用強但具有一定的毒性和刺激性；而天然化妝品防腐劑主要分為植物源防腐劑和微生物源防腐劑，其雖然具有低毒、溫和的特點，但提取工藝較復雜，產量低；無添加防腐劑是利用化妝品中功能性原料具有的防腐作用來抑制微生物繁殖，可以減少或者避免使用傳統防腐劑所帶來的潛在安全風險。在選擇化妝品時，消費者應該留意產品中的防腐劑成分，尤其是對于有過敏史的人群，應該選擇不含或者含量較低的防腐劑的化妝品。同時，正確存放和使用化妝品也是保持其質量和安全性的重要因素。
法規限制
中國
2015年由中國null發布實施的《 食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》（GB2760-2014），規定了食品中各類添加劑的使用范圍、使用條件和限量要求。其中包括防腐劑的使用標準，明確了允許使用的防腐劑種類、最大使用濃度以及適用的食品類別等內容。以下是一些常見食品中防腐劑的添加標準：食品中常用的亞硫酸氫鈉的最大使用限量，不同食品類別的最大使用限量為2 g/kg至100 g/kg不等；食品中常用的山梨酸的最大使用限量，不同食品類別的最大使用限量為0.5 g/kg至30 g/kg不等；食品中常用的丙二醇酯的最大使用限量，不同食品類別的最大使用限量為3 g/kg至30 g/kg不等；食品中常用的苯甲酸，不同食品類別的最大使用限量為0.5 g/kg至3 g/kg不等。嬰幼兒的器官和身體系統都還在發育階段，長期攝入防腐劑，可能嚴重影響孩子的生長發育、誘發胃腸道疾病。我國與嬰幼兒相關的食品安全國家標準均規定：0-3歲的嬰幼兒配方食品、輔助食品以及6個月-5歲的營養補充品嚴禁添加任何防腐劑，包括山梨酸、苯甲酸等。
歐盟
歐盟對食品中防腐劑的使用進行了廣泛的監管，并制定了一系列相關法律法規。例如，允許使用的防腐劑種類和最大使用量都有明確的規定，并要求標注在食品上。此外，歐盟還針對特定食品制定了更為嚴格的規定，如嬰幼兒配方食品中的防腐劑使用受到更嚴格的限制。
美國
（）也對食品中的防腐劑使用進行監管。FDA允許使用的防腐劑種類和使用濃度也有明確規定，并要求標注在食品上。同時，FDA還制定了一系列關于防腐劑使用的指南，以幫助食品制造商遵守相關法規。
發現歷史
防腐劑的發現歷史可以追溯到古代文明時期，人們在食品和藥品保存方面面臨著巨大的挑戰。早期，人們對于防腐的需求主要集中在食品領域。在古埃及時期，人們已開始使用鹽和酸果汁作為天然的防腐劑來保存食物。在古希臘和羅馬時期，人們使用蜂蜜和醋等天然物質來保鮮食品。“茱萸”在中國古代是食物防腐劑，古人認為其濃烈氣味具有“辟邪除害”作用。
隨著科學的進步，人們開始尋找更有效的防腐劑。19世紀初，法國化學家路易斯·尚貝爾（Louis Pasteur）發現了硫酸銅對于抑制霉菌生長的效果，這被視為現代防腐劑的開端。在隨后的幾十年里，人們陸續發現了硫酸亞鐵、硫酸鋅等化學物質的防腐作用。
20世紀初，人們對于食品和藥品的安全性和衛生要求提出了更高的標準。1928年，亞歷山大·弗萊明（Alexander Fleming）發現了芐青霉素，這是第一個廣泛應用于抗菌防腐領域的藥物。隨后，人們又陸續發現了其他抗生素，如鏈霉素、四環素等，這些化合物具有廣譜的抗菌作用，成為新一代的防腐劑。
然而，隨著時間的推移，人們開始關注防腐劑本身可能帶來的潛在風險。某些化學防腐劑被懷疑與健康問題有關，如苯甲酸鈉被認為可能與某些藥物相互作用。這引起了對于更安全、更環保的防腐劑的需求。因此，天然防腐劑成為研究的熱點。例如，一些天然植物提取物，如茶樹芳香油、葡萄柚籽提取物等，被發現具有較強的抗菌和抗氧化活性，成為替代化學防腐劑的候選物。
理化性質
物理性質
防腐劑的物理性質涉及其外觀、溶解性、熔點等特征，不同種類的防腐劑有著不同的物理形態。例如，亞硫酸鹽類防腐劑（如亞硫酸氫鈉）：亞硫酸鹽是無色結晶性固體，可溶于水，具有刺激性味道。硝酸鹽類防腐劑（如硝酸鈉）：硝酸鹽是無色結晶性固體，能夠溶解于水，呈現酸性。苯甲酸鹽類防腐劑（如苯甲酸鈉）：苯甲酸鹽是白色結晶性固體，可溶于水。對羥基苯甲酸酯類防腐劑（如對羥基苯甲酸甲酯）：對羥基苯甲酸酯是無色或微黃色液體，在水中不易溶解。它們具有一定的揮發性和滲透性，能夠穿透微生物細胞壁，抑制其繁殖。
防腐劑的化學性質與其在產品中的功能密切相關。它們可以通過改變環境的化學特性來抑制微生物的生長。例如，亞硫酸鹽類防腐劑（如亞硫酸氫鈉）在水中呈現酸性，并能釋放出亞硫酸根離子，從而抑制微生物的繁殖。硝酸鹽類防腐劑（如硝酸鈉）也具有酸性特性，并能釋放出亞硝酸根離子，從而抑制微生物的生長。對羥基苯甲酸酯類防腐劑（如對羥基苯甲酸甲酯）可以通過抑制微生物的酶活性來阻止其生長。
合成過程
常見的防腐劑包括化學防腐劑、天然防腐劑和復合型防腐劑，下面是對它們的合成過程進行介紹。
化學防腐劑通常是通過化學合成的方式得到的，具體的合成過程因不同的化學物質而異。以苯甲酸防腐劑為例，采用高錳酸鉀氧化法制備苯甲酸是將苯甲醛與高錳酸鉀反應，通過不斷加入高錳酸鉀溶液使溶液顏色逐漸變為淺黃色，然后進行中和、減壓病蒸餾和提取純化等步驟得到苯甲酸。
天然防腐劑通常來源于植物、動物或微生物等天然物質，提取過程可以包括以下步驟：首先根據所需的天然防腐劑，選擇相應的植物、動物或微生物作為原料；然后進行提取，常見的提取方法包括水提取、溶劑提取、超聲波提取等，具體方法根據原料的性質和目標成分的特點而定；最后通過蒸餾、濃縮、結晶等工藝步驟，將目標成分從提取液中分離純化。
復合型防腐劑是將多種防腐劑組合在一起，以提高防腐效果或擴大適用范圍。其制備過程可以分為以下步驟：首先根據需求選擇多種不同類型的防腐劑，如化學防腐劑和天然防腐劑；接著根據各種防腐劑的特點和相容性，進行配比優化，確保各種成分的協同作用和穩定性；最后將各種防腐劑按照一定的配比加入到適當的基質中，并進行充分的混合和加工，以確保均勻分布。
毒性
防腐劑的毒性主要取決于其化學成分、使用濃度和暴露方式等因素。防腐劑在一定濃度下可以抑制微生物的生長，但過高的濃度或長期的接觸可能對人體健康造成潛在風險。例如，鹽類防腐劑（如）通常被認為是相對安全的食品防腐劑，其毒性較低。然而，在極高濃度下或個別敏感人群中，可能引發過敏反應。根據的評估，苯甲酸及其鹽類在規定的使用濃度下是安全的。
防腐劑（如）常用于化妝品和個人護理產品中。研究表明，對羥基苯甲酸酯類防腐劑可能對內分泌系統產生一定的影響，特別是在高濃度和長期暴露下。然而，歐洲科學食品安全局（）認為，在規定的使用濃度下，對羥基苯甲酸酯類防腐劑不會對人體健康產生重大危害。過量或長期攝入某些防腐劑可能對人體健康產生不利影響。例如亞硫酸鹽類防腐劑（如）廣泛應用在和釀造過程中。然而，對于有哮喘或亞硫酸鹽過敏癥的人來說，亞硫酸鹽可能引發過敏反應。
此外，某些防腐劑在特定條件下可能會產生有害物質，如與氨基酸結合形成，被認為對人體有潛在致癌性風險。
安全事宜
防腐劑的安全性備受關注，在不同的應用領域，防腐劑的使用和安全事宜存在著一些差異。
在食品領域，防腐劑作為一種重要的保鮮劑，能夠有效地延長食品的保質期。消費者應理性看待防腐劑，明確防腐劑除了防止食品變質外，有時也可以防止食物中毒的發生，這一點無疑是有益于消費者安全消費的；但同時防腐劑由人工合成，使用不當會有一定副效應，長期過量攝入會對消費者的身體健康造成一定損害。因此，在食品領域中，防腐劑的使用應該遵循國家相關的法規和標準，控制其使用量和使用頻率，以確保食品的安全性和健康性。
在藥品領域，防腐劑的使用是為了保證藥品的穩定性和安全性。然而，某些防腐劑可能會影響藥物的功效和安全性。例如，苯甲酸鈉被認為可能會與某些藥物相互作用，從而影響其療效和毒副作用。因此，在藥品領域中，防腐劑的選擇和使用應該遵循藥品相關的法規和標準，確保安全性和療效性。
在化妝品領域，由于化妝品大多含有水分，容易滋生細菌和霉菌，因此防腐劑的使用是必不可少的。然而，某些防腐劑可能會引起皮膚過敏等不良反應。因此，在化妝品領域中，防腐劑的選擇和使用應該遵循國家相關的標準和指南，對于已知的過敏原應該盡量避免使用。
防腐劑在不同的應用領域中存在著一些安全事宜。正確使用防腐劑，控制使用量和使用頻率，遵循相關的法規和標準，是確保產品安全性和健康性的關鍵。
參考資料 >
食品法規：歐盟關于食品添加劑的（EC）No 1333/2008號法規.http://law.foodmate.net.2023-12-02
FDA食品添加劑標準.http://law.foodmate.net.2023-12-02
產品不含防腐劑？誤導消費者.m.toutiao.com.2022-06-17