“无人工防腐剂”的标签几乎已成为天然食品的一个要素。但这并不意味着可以接受较短的保质期，而是越来越多的食品加工商们选择天然的技术与配料来延长保质期——药草和香料开始被广泛使用——它们也能为食品提供色香味。

天然手段保鲜食品的历史甚至早于种植作物。早在12000年前，中东地区就已经开始出现风干和晒干的肉类、水果和蔬菜。盐被用来作为一种天然防腐剂也差不多有同样长的时间。唯一的问题就是对于吸引消费者来说，这些天然物质的防腐能力能否跟得上合成防腐剂？

氧化是变质的主要原因。空气中的氧引发化学反应，会改变物质分子结构和导致各种组分的分解。这也是许多防腐剂都是抗氧化剂的原因。许多野生的和栽培的植物都被研究了它们潜在的抗氧化潜力。

抗氧化只是一种延长食品保质期的方式。对于大多数产品，微生物污染是保质期的最大威胁。很多自然的方法可以防止微生物污染。这些包括冷藏、冷冻和降低水分活度。同样可以成功运用的手段有限制营养、酸化、气调包装(MAP)、发酵、高压、脉冲电场、纳米技术、辐照和添加抗菌剂。这些方法大多数是通过造成不利于细菌和其他微生物生长的环境来实现保质。

这些处理方法对于食品的潜在影响是深远的。它们对脂溶性维生素和必需脂肪酸的破坏会导致营养价值的显著下降。脂质氧化会通过改变最终产品的感官品质——改变颜色、质构和口感而进一步降低货架期。

使用新技术

为了防止变质和延长保质期，食品工业常常使用合成抗氧化剂，包括羟基甲苯（BHT）、羟基茴香醚（BHA）和没食子酸丙酯（PG）。消费者们对于这类防腐剂的安全性的担忧促使食品界寻找更多的天然防腐剂。实际上，一些大型食品公司，如通用磨坊，最近宣称他们正在移除其关键产品配方中的BHT。

药草和香料之间的区别是相当简单的。植物的叶状部分通常被认为是药草。植物其他所有部位——花朵、谷物、种子、根等——被视为香料。

许多药草和香料中抗氧化物的作用机理大不相同。事实上，一种植物的抗氧化活性的广度并不总是被完全掌握，因为经常会涉及到很多不同的化合物。此外，对可以导致氧化的氧自由基的清除和对矿物质的螯合以及对可以催化破坏性反应的酶的抑制都是关键。

天然抗氧化剂的主要来源是香料，许多香料都已被用于通过减慢脂质氧化过程来延缓食品变质。脂质氧化可以在贮藏期和原料加工过程中任意阶段发生。它是一直存在的威胁，一直到产品生产的最后阶段和最终产品的整个货架期。

这些药草和香料中起着有益作用的复合物主要是酚类物质。它们以许多形式存在，包括简单的酚类、黄酮、 黄烷酮类、 黄烷醇、 花色素苷和类黄酮类化合物。许多研究表明这些化合物有着潜在的生理功效。

除了抗氧化性，许多化合物还具有抗菌、抗病毒和抗炎症的能力。它们大多被认为具有保护心血管的功能，可以抑制血小板聚集和抗癌——通过抑制癌细胞的生长（至少在体外如此）。

数以百计的研究已经表明了药草抗氧化剂用于食品防腐的效果——通过测定其降低氧化损伤水平来测定。迷迭香提取物经过大量的测试证明其可以保护牛肉、猪肉、鸡肉、野牛肉和羊肉。鼠尾草提取物可以用于保护火鸡肉、肌肉、猪肉和鱼肉。

牛至油已经被测试用于牛肉、鱼肉、鱼油和鲭鱼油。儿茶素是强大的抗氧化剂，可用于猪肉馅饼。百里香和牛至精油可以0.2%的用量添加至香肠中。百里香、迷迭香、鼠尾草、马郁兰和小茴香也都由于具备减缓沙拉油和焙烤食品的氧化过程而广为人知。

食品安全第一位

抗菌性最强的化合物都是合成的。然而，食品工业目前在具有健康意识的消费者的巨大压力下开始寻找可以替代合成防腐剂的天然物质。最佳的天然抗菌剂主要是香料和它们的衍生物，比如精油。精油一般是指赋予一种香味的油部分。它们是具有吸引力的替代品，因为它们被列为GRAS(一般公认安全)级。它们作为抗菌剂的一个缺点在于达到最佳效果时的对应浓度可能会对食品的感官品质带来刺激性变化。

精油最初是被添加到食品中用来改变口感和香味。后来发现许多精油对部分病菌具有抗菌活性，如对葡萄球菌、乳杆菌和肠杆菌，以及某些霉菌如黑曲霉。

对于开发无化学防腐剂的、安全的、有机的甚至常规的食品的渴望与日俱增，这也激发了寻找植物衍生物抑菌效果的研究。具有重要抗菌活性物质的例子如精油，研究显示其具有抗细菌、抗真菌以及抗氧化活性。最近体外研究表明：不同的精油都具有抗李斯特菌的活性。中国肉桂、茶树和柠檬草精油都可以有效地抗李斯特菌。

2013年发表于the Brazilian Journal of Microbiology杂志上的一项体外研究报道披露两种广为人知的精油实验——百里香和迷迭香——作为防腐剂控制牛肉中的李斯特菌。在该实验中，人们研究了两种保存肉类的方法。一种是将含有百里香或迷迭香精油的可食用明胶涂抹于大块生肉的表面；另一种是将肉用含有这两种精油的药草熏蒸。在这两种情况下，生牛肉都接种了李斯特菌。

在第一个实验中，使用含有精油的可食用膜，最大的抗菌活性发生在48h储藏期内。在熏蒸实验中，对李斯特菌的最大杀菌效果出现在使用百里香精油的96h以后。在这两个实验中，百里香和迷迭香精油被认为是可用于肉制品加工业的“具有前景的优选”防腐剂。

有几种机制可以解释精油为何能抑制微生物的生长。精油成分可以抑制酶，这对于微生物代谢能的产生非常重要。精油可以改变细胞膜的通透性，或者使微生物的结构变形。其它组分会破坏对微生物细胞功能起关键作用的蛋白质。这些机制都还需要进一步的研究来证实。

最近，一篇名为“Potential application of spice and herb extracts as natural preservatives in cheese”（香料和香草提取物作为天然防腐剂在奶酪中的潜在应用) 的论文发表于Journal of Medicinal Food上，研究了抗菌潜力最强的五种香料和草药提取物，包括肉桂、牛至、丁香、石榴皮和葡萄籽，对23℃奶酪中李斯特菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌的抑制情况。周期性检测奶酪的脂质氧化迹象。所有的五个植物提取物都被证明可以有效抑制三种奶酪中的食源性致病菌，并且脂质的氧化程度随着所有测试微生物浓度的下降而下降。

在所有研究的提取物中，丁香的抗菌和抗氧化活性最高。这个研究还有一些值得关注的结果：所需要的可以控制微生物生长和氧化的提取物浓度远大于以往非食品体系中微生物的杀菌的浓度。它也观察到高脂、高蛋白、低水分活度的食品往往需要更高浓度的天然防腐剂。

香料

一项最近名为“Evaluation of Antimicrobial Activities of Commercial Herb and Spice Extracts Against Selected Food-Borne Bacteria”（对商业化药草和香料提取物抵抗食源性病菌能力的评估）的论文发表于Journal of Food Research杂志上，文章评估了30种不同的药草和香料提取物对“即食套餐”的潜在抑菌效果。

通过不同的提取方法从药草和香料得到提取物，采用肉汤稀释法检测了它们对大肠杆菌、李斯特菌、金黄色葡萄球菌和荧光假单胞菌的抗菌活性。从牛至、丁香、鼠尾草、迷迭香和芹菜的乙醇和正己烷提取物对所有受试菌均表现出较强的抗菌活性。

与之相对的，水提物显示出很低或者没有抗菌活性。正己烷/乙醇提取的方法分为两个阶段。第一个阶段为细胞膜的破裂与所有物质释放到溶剂中。第二个阶段为脂溶性物质与水溶性物质分离。水萃取则只能提取水溶性的那部分物质，而脂溶性的物质仍在其中。这个结果表明有效成分为脂溶性的成分——为精油、萜类化合物和大多数酚类。

结果还揭示出某种抗菌机制。细菌的细胞膜结构被具有活性的香料和药草提取物损伤，导致细胞内容物泄漏和ATP损失。换句话说，细胞是由于细胞膜损伤而造成能量耗尽的。最有效的提取物是牛至、丁香、鼠尾草、迷迭香和芹菜的正己烷/乙醇提取物。

一般来说，提取物之间的协同效果比较小，尽管当牛至与鼠尾草或者迷迭香结合可对李斯特菌或金黄色葡萄球菌有一定的协同效果。这个研究也表明一些商业化香料提取物对食源性细菌具有一定的抗菌活性，因此可以考虑作为潜在的抗菌剂添加至即食饭菜中。

有效的效果

为了满足消费者对于自然保藏食品的需求，许多公司开始使用基于各种中草药抗氧化剂的食品防腐剂。利用迷迭香的天然抗氧化效果，Kalsec Inc.开发出的天然Herbalox 调味品旨在保持产品的新鲜口感与质构，包括肉类、油类和饮料类。

Duralox，同样是由Kalsec, Kalamazoo, Mich.为极容易被氧化的产品专门开发的，通过抗氧化剂的结合，包括药草提取物与抗氧化维生素的结合。这款液态混合物适用于饮料和油。油经常富含易被氧化的omega-6和omega-3脂肪酸。

位于康涅狄格州Westport的Nature Seal Inc.,开发了抗氧化剂、维生素和矿物质的混合物，可以保护鲜切水果和蔬菜的氧化。氧化的果蔬快速变为褐色，这是消费者们无法接受的。Nature Seal产品中不含钠和亚硫酸盐，可以保护产品在切片和切碎过程中免受氧化。该系列产品包含蔬果专用型，还有专为防止鳄梨酱变成棕色的一款。

法国的Naturex公司推出了一系列提取自针叶樱桃的天然抗氧化剂，可作为肉类和禽类产品的固化剂并可延长货架期寿命。针叶樱桃含有丰富的维生素C。新产品命名为Acerola Cherry 17。XtraBlend RA与西印度樱桃和迷迭香的结合会增加抗氧化活性。

虽然使用天然防腐剂会产生一些成本问题，但是很明显满足了消费者的需求。通过现代科技手段，这些天然组分的多功能性会为最终产品增加附加值，从而弥补任何增加的成本或挑战。这些组分大部分都对健康很有好处，并且能提高风味，这些都会使它们成为食品加工商的理想选择。