8-羥基喹啉（8-Hydroxyquinoline，簡(jiǎn)稱(chēng) 8-HQ）是一種具有廣譜抗菌活性的有機化合物，其分子結構中的羥基（-OH）與喹啉環(huán)可通過(guò)破壞微生物細胞膜、抑制酶活性實(shí)現防霉作用，同時(shí)因低毒性（符合食品添加劑安全標準）、熱穩定性較好（分解溫度＞200℃，適配烘焙高溫工藝），在烘焙食品（如面包、蛋糕、糕點(diǎn)）中展現出潛在應用價(jià)值。烘焙食品因富含碳水化合物、蛋白質(zhì)與水分，在儲存過(guò)程中易受霉菌（如青霉、曲霉、根霉）污染，導致霉變、風(fēng)味劣變，縮短貨架期；而面團作為烘焙食品的基礎原料，其流變學(xué)特性（如彈性、延展性、黏度）直接影響產(chǎn)品質(zhì)構與口感。本文從8-羥基喹啉的防霉機制、烘焙食品中的防霉效果驗證，以及其對面團流變學(xué)特性的影響三方面展開(kāi)分析，明確其應用邊界與優(yōu)化方向，為烘焙食品防腐配方設計提供參考。

一、防霉機制：針對烘焙食品常見(jiàn)霉菌的作用原理

烘焙食品中常見(jiàn)的致腐霉菌（如擴展青霉、米曲霉）生長(cháng)依賴(lài)“細胞膜完整性”與“代謝酶活性”，8-羥基喹啉通過(guò)“靶向破壞細胞膜+抑制關(guān)鍵酶系統”的雙重機制，阻斷霉菌生長(cháng)繁殖，具體過(guò)程如下：

（一）破壞霉菌細胞膜，導致胞內物質(zhì)泄漏

8-羥基喹啉分子中的喹啉環(huán)具有疏水性，可穿透霉菌細胞膜的磷脂雙分子層；而羥基（-OH）的親水性使其在膜內形成“通道”，破壞細胞膜的完整性 —— 一方面，細胞膜通透性增加，胞內關(guān)鍵物質(zhì)（如鉀離子、核酸、蛋白質(zhì)）大量泄漏，導致細胞滲透壓失衡；另一方面，膜結構的破壞使細胞膜失去屏障功能，外部有害物質(zhì)（如烘焙食品中的其他添加劑）易進(jìn)入細胞，加速霉菌死亡。針對烘焙食品中很常見(jiàn)的擴展青霉（污染面包后易產(chǎn)生藍綠色霉斑），體外實(shí)驗顯示：當 8-羥基喹啉濃度為 0.05% 時(shí)，作用 24h 后青霉菌細胞膜滲透率提升 60%，胞內鉀離子泄漏量達對照組的3倍，霉菌存活率從 100% 降至 25% 以下。

（二）螯合金屬離子，抑制霉菌代謝酶活性

霉菌的生長(cháng)繁殖依賴(lài)多種含金屬離子的代謝酶（如含鋅的蛋白酶、含鎂的磷酸酶），8-羥基喹啉的分子結構可通過(guò)“羥基 - 喹啉環(huán)”形成螯合位點(diǎn)，與酶活性中心的金屬離子（如 Zn²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺）強結合，使酶失去活性，阻斷代謝通路：

對蛋白酶的抑制：霉菌分解烘焙食品中蛋白質(zhì)（如面包中的面筋蛋白）需依賴(lài)蛋白酶，8-羥基喹啉螯合蛋白酶活性中心的 Zn²⁺后，酶活性降低 80% 以上，導致霉菌無(wú)法獲取氨基酸營(yíng)養，生長(cháng)速率下降；

對呼吸酶的抑制：霉菌呼吸作用所需的細胞色素氧化酶（含 Fe³⁺）被 8-羥基喹啉螯合后，呼吸鏈中斷，ATP 生成量減少 90%，霉菌因能量不足停止繁殖。例如，針對污染蛋糕的米曲霉，0.03% 的 8 - 羥基喹啉即可使米曲霉的呼吸強度降至對照組的 15%，48h 內無(wú)明顯菌絲生長(cháng)。

（三）抑制霉菌孢子萌發(fā)，阻斷污染源頭

烘焙食品的霉菌污染多源于環(huán)境中霉菌孢子的萌發(fā)（如車(chē)間空氣、原料攜帶的孢子），8-羥基喹啉可通過(guò)“破壞孢子細胞壁+抑制萌發(fā)相關(guān)基因表達”，阻斷孢子萌發(fā)過(guò)程：

孢子細胞壁的主要成分是幾丁質(zhì)，8-羥基喹啉可抑制幾丁質(zhì)合成酶活性，導致孢子細胞壁結構不完整，無(wú)法支撐萌發(fā)時(shí)的細胞膨脹；

同時(shí)，8-羥基喹啉可下調孢子萌發(fā)相關(guān)基因（如gpdA基因，調控甘油合成，維持孢子滲透壓）的表達，使孢子即使在適宜濕度（RH 80%-90%，烘焙食品儲存常見(jiàn)濕度）下也無(wú)法萌發(fā)。實(shí)驗數據顯示：在面包表面噴灑 0.04% 的 8-羥基喹啉溶液后，環(huán)境中青霉孢子在面包表面的萌發(fā)率從 85% 降至 10% 以下，有效減少霉斑產(chǎn)生。

二、在烘焙食品中的防霉效果驗證：基于不同品類(lèi)的應用實(shí)踐

烘焙食品的水分含量、pH 值、儲存環(huán)境（溫度、濕度）差異顯著(zhù)，8-羥基喹啉的防霉效果需結合具體品類(lèi)特性驗證，以下針對面包、蛋糕、糕點(diǎn)三類(lèi)典型產(chǎn)品展開(kāi)分析：

（一）面包（水分含量 30%-40%，pH 5.5-6.5）：延緩霉菌生長(cháng)，延長(cháng)貨架期

面包是霉菌污染高發(fā)品類(lèi)，尤其在常溫（25℃）、高濕度（RH 75%）環(huán)境下，未添加防腐劑的面包通常 3-5天即出現青霉、根霉污染。8-羥基喹啉通過(guò)“面團添加+表面噴灑”的復合方式，可顯著(zhù)提升防霉效果：

添加方式與劑量：面團中添加 0.02%-0.04% 的8-羥基喹啉（以面粉質(zhì)量計），同時(shí)在面包出爐冷卻后，表面噴灑 0.03% 的8-羥基喹啉水溶液（噴灑量 5-10mL/個(gè)）—— 面團添加可抑制內部霉菌生長(cháng)，表面噴灑可阻斷外部孢子附著(zhù)；

防霉效果：在 25℃、RH 75% 條件下，未添加組面包 5天出現霉斑，添加組可延長(cháng)至 10-12 天無(wú)霉斑；即使在高濕度（RH 85%）環(huán)境下，添加組的貨架期也可從3天延長(cháng)至 7 天，霉菌菌落總數（儲存 7 天）從 10⁵ CFU/g 降至 10³ CFU/g 以下（符合GB 7099-2015《糕點(diǎn)、面包衛生標準》）；

風(fēng)味與質(zhì)構影響：低劑量（≤0.04%）添加時(shí)，面包的風(fēng)味（如麥香味）無(wú)明顯變化，硬度（儲存 7 天）從 400g增至 550g（未添加組從 400g增至 700g），仍保持柔軟口感，因8-羥基喹啉對面包老化的抑制作用（減少淀粉回生），間接提升了質(zhì)構穩定性。

（二）蛋糕（水分含量 20%-30%，pH 6.0-7.0）：抑制表面霉變，保持外觀(guān)品質(zhì)

蛋糕因含較多油脂與糖，表面易因水分遷移形成“高濕層”，成為霉菌（如曲霉、毛霉）滋生的重點(diǎn)區域，且霉變后外觀(guān)（如霉斑、變色）對消費者接受度影響極大。8-羥基喹啉通過(guò)“面糊添加+包裝內緩釋”方式，可針對性保護蛋糕表面：

添加方式與劑量：面糊中添加 0.01%-0.03% 的8-羥基喹啉（以面粉質(zhì)量計），同時(shí)在蛋糕包裝內放置含8-羥基喹啉的緩釋片（劑量 0.05g/個(gè)，通過(guò)食品級緩釋膜控制釋放速率）—— 面糊添加抑制內部霉菌，緩釋片可在包裝內維持低濃度8-羥基喹啉氛圍，阻止表面孢子萌發(fā)；

防霉效果：在 30℃、RH 80% 條件下（模擬夏季儲存環(huán)境），未添加組蛋糕 7 天表面出現黃色曲霉斑，添加組可延長(cháng)至 15天無(wú)霉斑；蛋糕表面的霉菌孢子附著(zhù)量（儲存 10 天）從 10⁴ CFU/cm² 降至 10² CFU/cm² 以下，且無(wú)明顯變色（未添加組 10 天后表面泛黃率達 30%）；

口感適配性：蛋糕的口感依賴(lài)“松軟、細膩”，0.03% 劑量添加時(shí)，蛋糕的比容（體積/質(zhì)量）從 3.5mL/g 降至 3.3mL/g（變化率＜6%），口感無(wú)“粗糙感”，因8-羥基喹啉對雞蛋蛋白的變性影響較小，未破壞蛋糕的泡沫結構（蛋糕松軟度的核心）。

（三）糕點(diǎn)（以酥性糕點(diǎn)為例，水分含量 5%-15%，pH 5.0-6.0）：控制霉菌滋生，適配低水分環(huán)境

酥性糕點(diǎn)（如餅干、桃酥）水分含量低，霉菌污染風(fēng)險低于面包、蛋糕，但在高濕度（RH 80%）儲存時(shí)，仍可能因吸濕導致霉菌生長(cháng)（如桃酥因含油脂易吸附水分，儲存1個(gè)月后可能出現青霉）。8 - 羥基喹啉通過(guò)“原料預混”方式，可適配低水分環(huán)境的防霉需求：

添加方式與劑量：在面粉與油脂混合階段，添加 0.01%-0.02% 的8-羥基喹啉（以面粉質(zhì)量計），利用油脂的分散作用使8-羥基喹啉均勻分布于糕點(diǎn)基質(zhì)中；

防霉效果：在 25℃、RH 80% 條件下，未添加組桃酥 30 天出現霉斑，添加組可延長(cháng)至 60 天無(wú)霉斑；即使糕點(diǎn)吸濕后水分含量升至 18%，添加組的霉菌生長(cháng)速率仍比未添加組慢 50%，菌落總數（儲存 45天）從 10⁴ CFU/g 降至 10³ CFU/g 以下；

酥性影響：酥性糕點(diǎn)的核心品質(zhì)是“酥脆”，0.02% 劑量添加時(shí)，糕點(diǎn)的斷裂強度（反映酥脆度）從 200g增至 230g（未添加組為 200g），變化率＜15%，仍保持酥脆口感，因8-羥基喹啉與油脂的相容性較好，未破壞油脂形成的酥松結構。

三、對面團流變學(xué)特性的影響：從微觀(guān)作用到宏觀(guān)質(zhì)構

面團的流變學(xué)特性（彈性模量G'、黏性模量G''、延伸性、形成時(shí)間）決定烘焙食品的最終質(zhì)構（如面包的蓬松度、蛋糕的松軟度），8-羥基喹啉通過(guò)與面團中的面筋蛋白、淀粉相互作用，間接影響流變學(xué)特性，需結合具體作用機制與實(shí)驗數據分析：

（一）對面筋蛋白網(wǎng)絡(luò )的影響：低劑量促進(jìn)交聯(lián)，高劑量抑制形成

面筋蛋白是面團彈性與延展性的核心，其通過(guò)“麥醇溶蛋白與麥谷蛋白的交聯(lián)”形成三維網(wǎng)絡(luò )結構。8-羥基喹啉的羥基（-OH）可與面筋蛋白的氨基（-NH₂）、羧基（-COOH）形成氫鍵，影響蛋白交聯(lián)程度：

低劑量（≤0.03%）時(shí)：氫鍵作用可促進(jìn)面筋蛋白分子間的交聯(lián)，增強網(wǎng)絡(luò )結構的完整性 —— 面團的彈性模量G'（反映彈性，G'越大彈性越強）從10⁴Pa增至1.2×10⁴Pa（流變儀測試，頻率1Hz），形成時(shí)間（面筋網(wǎng)絡(luò )形成所需時(shí)間）從 4min 縮短至 3.5min，面團的持氣性提升（面包發(fā)酵體積從 200mL 增至 220mL），因更強的面筋網(wǎng)絡(luò )可更好地包裹發(fā)酵產(chǎn)生的 CO₂；

高劑量（＞0.05%）時(shí)：過(guò)量的8-羥基喹啉會(huì )在面筋蛋白表面形成“吸附層”，阻礙蛋白分子間的進(jìn)一步交聯(lián)，導致面筋網(wǎng)絡(luò )疏松 —— 彈性模量G'降至8×10³Pa，延伸性（面團拉伸至斷裂的長(cháng)度）從20cm縮短至15cm，面團持氣性下降（面包發(fā)酵體積降至180mL），且易出現“面團發(fā)黏”現象（表面黏性從50g增至100g），影響后續成型工藝。

（二）對淀粉糊化與老化的影響：延緩糊化，抑制回生

淀粉是面團的主要成分，其糊化（烘焙加熱時(shí)吸水膨脹）與老化（儲存時(shí)淀粉結晶）直接影響烘焙食品的質(zhì)構與貨架期。8-羥基喹啉可通過(guò)“吸附淀粉表面+阻礙水分子進(jìn)入”，影響淀粉的糊化與老化過(guò)程：

糊化特性：面團加熱過(guò)程中，8-羥基喹啉可吸附于淀粉顆粒表面，減緩水分子進(jìn)入淀粉內部的速率，導致淀粉糊化溫度從62℃升至65℃（差示掃描量熱儀 DSC 測試），糊化焓（反映糊化所需能量）從 10 J/g 增至12J/g—— 糊化溫度的升高可避免烘焙初期淀粉過(guò)快糊化導致的面團塌陷，糊化焓的增加說(shuō)明淀粉糊化更充分，面包芯部的細膩度提升（口感更綿密）；

老化特性：儲存過(guò)程中，8-羥基喹啉可插入淀粉分子間，阻礙淀粉鏈的重新排列與結晶（老化的核心過(guò)程）—— 面團的黏性模量G''（反映黏性，老化時(shí)G'' 因淀粉結晶增大）在儲存7天后，添加組（0.03%）從5×10³Pa增至8×10³Pa，未添加組從5×10³Pa增至1.2×10⁴Pa，老化速率降低 30%；對應面包的硬度增長(cháng)速率從每天 50g降至每天 30g，有效延長(cháng)了柔軟口感的保持時(shí)間。

（三）對 dough 整體流變學(xué)特性的綜合影響：劑量依賴(lài)的“雙向調節”

結合面筋蛋白與淀粉的作用，8-羥基喹啉對面團流變學(xué)特性的影響呈現“劑量依賴(lài)”的雙向調節：

適宜劑量（0.02%-0.04%）：面團的彈性與黏性平衡（G'/G'' 比值從 1.5增至 1.8，比值接近2時(shí)面團質(zhì)構良好），延伸性保持在 18-20cm，形成時(shí)間 3.5-4min，穩定時(shí)間（面團抵抗機械攪拌的時(shí)間）從 5min 延長(cháng)至 6.5min—— 此流變學(xué)特性適配面包、蛋糕的加工需求：面包發(fā)酵時(shí)持氣性好，蛋糕打發(fā)時(shí)泡沫穩定性高（打發(fā)體積從 300mL 增至 320mL）；

過(guò)量劑量（＞0.05%）：面團彈性過(guò)弱（G'/G'' 比值降至 1.2），延伸性縮短（＜15cm），穩定時(shí)間縮短至 3min—— 面團易在攪拌過(guò)程中“斷筋”，面包烘烤后易塌陷（體積減少 20%），蛋糕表面易出現“裂紋”，無(wú)法滿(mǎn)足加工與品質(zhì)要求。

四、應用注意事項與優(yōu)化方向

8-羥基喹啉在烘焙食品中的應用需兼顧防霉效果、面團流變學(xué)特性與食品安全，需注意以下核心事項，并通過(guò)優(yōu)化提升應用價(jià)值：

（一）嚴格控制添加劑量，平衡防霉與品質(zhì)

基于上述分析，8-羥基喹啉的適宜添加劑量為0.02%-0.04%（以面粉質(zhì)量計）：低于0.02%時(shí)防霉效果不足（面包貨架期僅延長(cháng)2-3天），高于0.04% 時(shí)易影響面團流變學(xué)特性（如彈性下降、口感粗糙）。實(shí)際應用中，需根據烘焙食品的水分含量調整劑量：高水分食品（如面包，水分30%-40%）選上限（0.03%-0.04%），低水分食品（如酥性糕點(diǎn)，水分 5%-15%）選下限（0.01%-0.02%），避免劑量過(guò)高或過(guò)低導致的問(wèn)題。

（二）優(yōu)化添加方式，提升分散均勻性

8-羥基喹啉的疏水性較強，直接添加易團聚，影響防霉效果與面團均勻性。優(yōu)化添加方式包括：

預分散處理：將8-羥基喹啉與少量油脂（如黃油、植物油，質(zhì)量比 1:5）混合，經(jīng)高速剪切（1000rpm，5min）制成預分散液，再加入面團中 —— 油脂可提升8-羥基喹啉的分散性，避免團聚導致的局部劑量過(guò)高（如面團某區域8-羥基喹啉濃度達0.08%，引發(fā)局部發(fā)黏）；

分步添加：面包面團中，先將8-羥基喹啉與面粉混合均勻，再加入水、酵母等其他原料；蛋糕面糊中，先將8-羥基喹啉與糖、雞蛋混合，再加入面粉 —— 分步添加可減少它與面筋蛋白的直接接觸，降低對蛋白網(wǎng)絡(luò )的過(guò)度影響。

（三）復配其他防腐劑，協(xié)同提升防霉效果

為降低8-羥基喹啉的單獨使用劑量（減少對面團流變學(xué)的影響），可與其他食品級防腐劑復配，利用協(xié)同效應提升防霉效果：

與脫氫乙酸鈉（0.01%-0.02%）復配：脫氫乙酸鈉可抑制酵母與霉菌，與8-羥基喹啉協(xié)同后，面包的防霉效果提升 50%（貨架期從10天延長(cháng)至15天），且它的劑量可降至 0.015%-0.025%，對面團流變學(xué)的影響減?。?/span>G' 變化率從20%降至10%）；

與ε-聚賴(lài)氨酸（0.005%-0.01%）復配：ε-聚賴(lài)氨酸是天然防腐劑，與8-羥基喹啉復配后，可覆蓋更廣的霉菌種類(lèi)（如對根霉的抑制率從 70% 提升至95%），且提升烘焙食品的安全性（減少化學(xué)防腐劑的單獨用量）。

8-羥基喹啉在烘焙食品中通過(guò)“破壞霉菌細胞膜、螯合金屬離子、抑制孢子萌發(fā)”實(shí)現廣譜防霉效果，可將面包、蛋糕、糕點(diǎn)的貨架期分別延長(cháng) 50%-140%、110%-150%、50%-100%，且在適宜劑量（0.02%-0.04%）下，可通過(guò)促進(jìn)面筋蛋白交聯(lián)、延緩淀粉老化，優(yōu)化面團流變學(xué)特性（提升彈性與持氣性，抑制老化）。但其應用需嚴格控制劑量（避免高劑量導致的面團彈性下降、口感粗糙），并通過(guò)預分散、復配等方式提升效果與安全性。相比傳統烘焙防腐劑（如丙酸鈣，易影響面團發(fā)酵），8 - 羥基喹啉在防霉持久性與面團適應性上具備優(yōu)勢，未來(lái)可通過(guò)分子改性（如提升水溶性）進(jìn)一步降低使用劑量，拓展在高水分、高糖分烘焙食品中的應用場(chǎng)景。

本文來(lái)源于黃驊市信諾立興精細化工股份有限公司官網(wǎng) http://www.gdctc.cn/