8-羥基喹啉（8-Hydroxyquinoline，簡(jiǎn)稱 8-HQ）是一種具有廣譜抗菌活性的有機(jī)化合物，其分子結(jié)構(gòu)中的羥基（-OH）與喹啉環(huán)可通過破壞微生物細(xì)胞膜、抑制酶活性實(shí)現(xiàn)防霉作用，同時(shí)因低毒性（符合食品添加劑安全標(biāo)準(zhǔn)）、熱穩(wěn)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(xiàn)出潛在應(yīng)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(chǔ)存過程中易受霉菌（如青霉、曲霉、根霉）污染，導(dǎo)致霉變、風(fēng)味劣變，縮短貨架期；而面團(tuán)作為烘焙食品的基礎(chǔ)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(gòu)與口感。本文從8-羥基喹啉的防霉機(jī)制、烘焙食品中的防霉效果驗(yàn)證，以及其對(duì)面團(tuán)流變學(xué)特性的影響三方面展開分析，明確其應(yīng)用邊界與優(yōu)化方向，為烘焙食品防腐配方設(shè)計(jì)提供參考。

一、防霉機(jī)制：針對(duì)烘焙食品常見霉菌的作用原理

烘焙食品中常見的致腐霉菌（如擴(kuò)展青霉、米曲霉）生長(zhǎng)依賴“細(xì)胞膜完整性”與“代謝酶活性”，8-羥基喹啉通過“靶向破壞細(xì)胞膜+抑制關(guān)鍵酶系統(tǒng)”的雙重機(jī)制，阻斷霉菌生長(zhǎng)繁殖，具體過程如下：

（一）破壞霉菌細(xì)胞膜，導(dǎo)致胞內(nèi)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(xì)胞膜的磷脂雙分子層；而羥基（-OH）的親水性使其在膜內(nèi)形成“通道”，破壞細(xì)胞膜的完整性 —— 一方面，細(xì)胞膜通透性增加，胞內(nèi)關(guān)鍵物質(zhì)（如鉀離子、核酸、蛋白質(zhì)）大量泄漏，導(dǎo)致細(xì)胞滲透壓失衡；另一方面，膜結(jié)構(gòu)的破壞使細(xì)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(xì)胞，加速霉菌死亡。針對(duì)烘焙食品中很常見的擴(kuò)展青霉（污染面包后易產(chǎn)生藍(lán)綠色霉斑），體外實(shí)驗(yàn)顯示：當(dāng) 8-羥基喹啉濃度為 0.05% 時(shí)，作用 24h 后青霉菌細(xì)胞膜滲透率提升 60%，胞內(nèi)鉀離子泄漏量達(dá)對(duì)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(zhǎng)繁殖依賴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(jié)構(gòu)可通過“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(qiáng)結(jié)合，使酶失去活性，阻斷代謝通路：

對(duì)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(dǎo)致霉菌無法獲取氨基酸營(yíng)養(yǎng)，生長(zhǎng)速率下降；

對(duì)呼吸酶的抑制：霉菌呼吸作用所需的細(xì)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(duì)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(qiáng)度降至對(duì)照組的 15%，48h 內(nèi)無明顯菌絲生長(zhǎng)。

（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)（如車間空氣、原料攜帶的孢子），8-羥基喹啉可通過“破壞孢子細(xì)胞壁+抑制萌發(fā)相關(guān)基因表達(dá)”，阻斷孢子萌發(fā)過程：

孢子細(xì)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(dǎo)致孢子細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)不完整，無法支撐萌發(fā)時(shí)的細(xì)胞膨脹；

同時(shí)，8-羥基喹啉可下調(diào)孢子萌發(fā)相關(guān)基因（如gpdA基因，調(diào)控甘油合成，維持孢子滲透壓）的表達(dá)，使孢子即使在適宜濕度（RH 80%-90%，烘焙食品儲(chǔ)存常見濕度）下也無法萌發(fā)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(yàn)證：基于不同品類的應(yīng)用實(shí)踐

烘焙食品的水分含量、pH 值、儲(chǔ)存環(huán)境（溫度、濕度）差異顯著，8-羥基喹啉的防霉效果需結(jié)合具體品類特性驗(yàn)證，以下針對(duì)面包、蛋糕、糕點(diǎn)三類典型產(chǎn)品展開分析：

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

面包是霉菌污染高發(fā)品類，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(xiàn)青霉、根霉污染。8-羥基喹啉通過“面團(tuán)添加+表面噴灑”的復(fù)合方式，可顯著提升防霉效果：

添加方式與劑量：面團(tuán)中添加 0.02%-0.04% 的8-羥基喹啉（以面粉質(zhì)量計(jì)），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(tuán)添加可抑制內(nèi)部霉菌生長(zhǎng)，表面噴灑可阻斷外部孢子附著；

防霉效果：在 25℃、RH 75% 條件下，未添加組面包 5天出現(xiàn)霉斑，添加組可延長(zhǎng)至 10-12 天無霉斑；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(zhǎng)至 7 天，霉菌菌落總數(shù)（儲(chǔ)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(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》）；

風(fēng)味與質(zhì)構(gòu)影響：低劑量（≤0.04%）添加時(shí)，面包的風(fēng)味（如麥香味）無明顯變化，硬度（儲(chǔ)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(duì)面包老化的抑制作用（減少淀粉回生），間接提升了質(zhì)構(gòu)穩(wěn)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(qū)域，且霉變后外觀（如霉斑、變色）對(duì)消費(fèi)者接受度影響極大。8-羥基喹啉通過“面糊添加+包裝內(nèi)緩釋”方式，可針對(duì)性保護(hù)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(jì)），同時(shí)在蛋糕包裝內(nèi)放置含8-羥基喹啉的緩釋片（劑量 0.05g/個(gè)，通過食品級(jí)緩釋膜控制釋放速率）—— 面糊添加抑制內(nèi)部霉菌，緩釋片可在包裝內(nèi)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(chǔ)存環(huán)境），未添加組蛋糕 7 天表面出現(xiàn)黃色曲霉斑，添加組可延長(zhǎng)至 15天無霉斑；蛋糕表面的霉菌孢子附著量（儲(chǔ)存 10 天）從 10⁴ CFU/cm² 降至 10² CFU/cm² 以下，且無明顯變色（未添加組 10 天后表面泛黃率達(dá) 30%）；

口感適配性：蛋糕的口感依賴“松軟、細(xì)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“粗糙感”，因8-羥基喹啉對(duì)雞蛋蛋白的變性影響較小，未破壞蛋糕的泡沫結(jié)構(gòu)（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(xiǎn)低于面包、蛋糕，但在高濕度（RH 80%）儲(chǔ)存時(shí)，仍可能因吸濕導(dǎo)致霉菌生長(zhǎng)（如桃酥因含油脂易吸附水分，儲(chǔ)存1個(gè)月后可能出現(xiàn)青霉）。8 - 羥基喹啉通過“原料預(yù)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(jì)），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(xiàn)霉斑，添加組可延長(zhǎng)至 60 天無霉斑；即使糕點(diǎn)吸濕后水分含量升至 18%，添加組的霉菌生長(zhǎng)速率仍比未添加組慢 50%，菌落總數(shù)（儲(chǔ)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(qiáng)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(jié)構(gòu)。

三、對(duì)面團(tuán)流變學(xué)特性的影響：從微觀作用到宏觀質(zhì)構(gòu)

面團(tuán)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(gòu)（如面包的蓬松度、蛋糕的松軟度），8-羥基喹啉通過與面團(tuán)中的面筋蛋白、淀粉相互作用，間接影響流變學(xué)特性，需結(jié)合具體作用機(jī)制與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：

（一）對(duì)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(tuán)彈性與延展性的核心，其通過“麥醇溶蛋白與麥谷蛋白的交聯(lián)”形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。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(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的完整性 —— 面團(tuán)的彈性模量G'（反映彈性，G'越大彈性越強(qiáng)）從10⁴Pa增至1.2×10⁴Pa（流變儀測(cè)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(tuán)的持氣性提升（面包發(fā)酵體積從 200mL 增至 220mL），因更強(qiáng)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(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)疏松 —— 彈性模量G'降至8×10³Pa，延伸性（面團(tuán)拉伸至斷裂的長(zhǎng)度）從20cm縮短至15cm，面團(tuán)持氣性下降（面包發(fā)酵體積降至180mL），且易出現(xiàn)“面團(tuán)發(fā)黏”現(xiàn)象（表面黏性從50g增至100g），影響后續(xù)成型工藝。

（二）對(duì)淀粉糊化與老化的影響：延緩糊化，抑制回生

淀粉是面團(tuán)的主要成分，其糊化（烘焙加熱時(shí)吸水膨脹）與老化（儲(chǔ)存時(shí)淀粉結(jié)晶）直接影響烘焙食品的質(zhì)構(gòu)與貨架期。8-羥基喹啉可通過“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程：

糊化特性：面團(tuán)加熱過程中，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(nèi)部的速率，導(dǎo)致淀粉糊化溫度從62℃升至65℃（差示掃描量熱儀 DSC 測(cè)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快糊化導(dǎo)致的面團(tuán)塌陷，糊化焓的增加說明淀粉糊化更充分，面包芯部的細(xì)膩度提升（口感更綿密）；

老化特性：儲(chǔ)存過程中，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(jié)晶（老化的核心過程）—— 面團(tuán)的黏性模量G''（反映黏性，老化時(shí)G'' 因淀粉結(jié)晶增大）在儲(chǔ)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(duì)應(yīng)面包的硬度增長(zhǎng)速率從每天 50g降至每天 30g，有效延長(zhǎng)了柔軟口感的保持時(shí)間。

（三）對(duì) dough 整體流變學(xué)特性的綜合影響：劑量依賴的“雙向調(diào)節(jié)”

結(jié)合面筋蛋白與淀粉的作用，8-羥基喹啉對(duì)面團(tuán)流變學(xué)特性的影響呈現(xiàn)“劑量依賴”的雙向調(diào)節(jié)：

適宜劑量（0.02%-0.04%）：面團(tuán)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(tuán)質(zhì)構(gòu)良好），延伸性保持在 18-20cm，形成時(shí)間 3.5-4min，穩(wěn)定時(shí)間（面團(tuán)抵抗機(jī)械攪拌的時(shí)間）從 5min 延長(zhǎng)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(wěn)定性高（打發(fā)體積從 300mL 增至 320mL）；

過量劑量（＞0.05%）：面團(tuán)彈性過弱（G'/G'' 比值降至 1.2），延伸性縮短（＜15cm），穩(wěn)定時(shí)間縮短至 3min—— 面團(tuán)易在攪拌過程中“斷筋”，面包烘烤后易塌陷（體積減少 20%），蛋糕表面易出現(xiàn)“裂紋”，無法滿足加工與品質(zhì)要求。

四、應(yīng)用注意事項(xiàng)與優(yōu)化方向

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

（一）嚴(yán)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(jì)）：低于0.02%時(shí)防霉效果不足（面包貨架期僅延長(zhǎng)2-3天），高于0.04% 時(shí)易影響面團(tuán)流變學(xué)特性（如彈性下降、口感粗糙）。實(shí)際應(yīng)用中，需根據(jù)烘焙食品的水分含量調(diào)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%），避免劑量過高或過低導(dǎo)致的問題。

（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(qiáng)，直接添加易團(tuán)聚，影響防霉效果與面團(tuán)均勻性。優(yōu)化添加方式包括：

預(yù)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(yù)分散液，再加入面團(tuán)中 —— 油脂可提升8-羥基喹啉的分散性，避免團(tuán)聚導(dǎo)致的局部劑量過高（如面團(tuán)某區(qū)域8-羥基喹啉濃度達(dá)0.08%，引發(fā)局部發(fā)黏）；

分步添加：面包面團(tuán)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(duì)蛋白網(wǎng)絡(luò)的過度影響。

（三）復(fù)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(dú)使用劑量（減少對(duì)面團(tuán)流變學(xué)的影響），可與其他食品級(jí)防腐劑復(fù)配，利用協(xié)同效應(yīng)提升防霉效果：

與脫氫乙酸鈉（0.01%-0.02%）復(fù)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(zhǎng)至15天），且它的劑量可降至 0.015%-0.025%，對(duì)面團(tuán)流變學(xué)的影響減小（G' 變化率從20%降至10%）；

與ε-聚賴氨酸（0.005%-0.01%）復(fù)配：ε-聚賴氨酸是天然防腐劑，與8-羥基喹啉復(fù)配后，可覆蓋更廣的霉菌種類（如對(duì)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(dú)用量）。

8-羥基喹啉在烘焙食品中通過“破壞霉菌細(xì)胞膜、螯合金屬離子、抑制孢子萌發(fā)”實(shí)現(xiàn)廣譜防霉效果，可將面包、蛋糕、糕點(diǎn)的貨架期分別延長(zhǎng) 50%-140%、110%-150%、50%-100%，且在適宜劑量（0.02%-0.04%）下，可通過促進(jìn)面筋蛋白交聯(lián)、延緩淀粉老化，優(yōu)化面團(tuán)流變學(xué)特性（提升彈性與持氣性，抑制老化）。但其應(yīng)用需嚴(yán)格控制劑量（避免高劑量導(dǎo)致的面團(tuán)彈性下降、口感粗糙），并通過預(yù)分散、復(fù)配等方式提升效果與安全性。相比傳統(tǒng)烘焙防腐劑（如丙酸鈣，易影響面團(tuán)發(fā)酵），8 - 羥基喹啉在防霉持久性與面團(tuán)適應(yīng)性上具備優(yōu)勢(shì)，未來可通過分子改性（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(yīng)用場(chǎng)景。

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