防腐劑不但抑制細菌、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在微生物的死亡率方面是不同的。根據所使用防腐劑的種類,在通常使用的濃度下,需要經過幾天或者幾周時間,最后才能達到殺死所有微生物的狀態。在防腐劑的作用下,殺死微生物的時間符合單分子反應的動力學方程式:
或:
嚴格地說,只有防腐劑的劑量相當高時,并且遺傳上是均勻的細胞質,此方程式才成立。還要預先設定一個封閉系統,防腐劑不因蒸發而減少,即使pH值不發生任何變化,也不會由于二次污染而使更多的微生物進入。
實際情況說明,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,大多數微生物被抑制或被殺滅,即能達到有效的防腐作用。雖然在實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。
防腐劑的作用機理有各種看法和假設,1991年Glld對防腐劑作用機理作如下歸納:作用于遺傳物質,通過遺傳微粒結構,作用于細胞壁和細胞膜系統,作用于酶或功能蛋白。一般說來是多種作用的結果,主要有破壞微生物的細胞膜,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聯、相互制約的。總的來說,防腐劑的最重要的因素可能是抑制一些酶的反應,或者抑制微生物細胞中的酶的合成。一般是可能抑制細胞中基礎代謝的酶系,或者是抑制細胞重要成分的合成,如蛋白質的合成或核酸的合成。
原則上說,防腐劑也能對人體細胞有同樣的抑制作用。但決定的因素是防腐劑的使用濃度,在微生物細胞中所需的抑制濃度遠比人體細胞中要小。就大多數防腐劑而言,防腐劑在人體器官中很快被分解或從體內排泄出去,因此在一定的使用濃度范圍內,不會對人體造成顯著的傷害。
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