食品有机工艺-山梨酸.docx

食品有机工艺—防腐剂之山梨酸
引言
食品防腐剂是抑制物质腐败的药剂。即对以腐败物质为代谢底物的微生物的生长具有持续的抑制作用，它是延长食品保质期的一种食品添加剂。重要的是它能在不同情况下抑制最易发生的腐败作用，特别是在一般灭菌作用不充分时仍具有持续性的效果。
常见的防腐剂应用，对纤维和木材的防腐用矿油、煤焦油、丹宁，对生物标本用甲醛、升汞、甲苯、对羟基苯甲酸丁酯、硝基糠腙衍生物或香脂类树脂。在食品中使用防腐剂受到限制，因此多靠干燥、腌制等一些物理的方法。特殊的防腐剂有乙酸等有机酸、以油酸脂为成分的植物油、芥子等特殊的精油成分。对于生物体的局部（如人体表面或消化道），可以根据具体条件采用各种防腐剂（如碘仿、水杨酸苯酯、苯胺染料或吖啶类色素等）。
简介
我国规定使用的防腐剂有苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾、丙酸钙等25种。国外使用的食品防腐剂有几十种之多,山梨酸是迄今公认的毒性最低的食品防腐添加剂,它可以用于多种食品。它是一种不饱和脂肪酸,在人体内参加正常生理代谢,根据试验证明,山梨酸在体内(如肝、肾中)没有积累。其LD=10.5士1.96克/公斤体重,毒性与食盐相当。因此,目前国外有些国家就食品防腐剂指定使用山梨酸,已不允许使用苯甲酸类。山梨酸又是优良防霉剂,具有抑制微生物繁殖的作用,山梨酸对霉菌、酵母和好气性细菌均有抑制作用,但对厌气性芽胞杆菌、乳酸菌等则无效。山梨酸还可在较宽的pH值范围内应用,对食品味道的影响比苯甲酸小。
山梨酸，英文名称：Sorbic acid ,又名2.4—已二烯酸,2—丙烯基丙烯酸。山梨酸是一种不饱和脂肪酸，就象其他天然的脂肪酸一样，在人体中参加新陈代谢，被人体消化和吸收，产生二氧化碳和水。世界卫生组织为（WTO）的一些专家研究表明，被人体能安全吸收的山梨酸是世界卫生组织添加剂委员会允许使用的很少几种防腐剂之一，具有较高的安全性和对霉菌很强的抑制能力。山梨酸（及山梨酸盐类，如山梨酸钾）在食品上的应用，被美国食品和药物管理部门规定为“公认安全"（GRAS）品种。
摘要
食品是人类赖以生存和发展的物质基础，而食品工艺的发展对于改善人们食物结构、方便人们生活、提高人民体质具有重要意义。
山梨酸类防腐剂种类
山梨酸类有山梨酸、山梨酸钾和山梨酸钙三类品种。山梨酸不溶于水外，使用时须先将其溶于乙醇或硫酸氢钾中，使用时不方便且有刺激性，故一般不常用；山梨酸钙规定其使用范围小，所以也不常使用；山梨酸钾则没有它们的缺点，易溶于水、使用范围广，我们经常可以在一些饮料、果脯、罐头等食品看到它的身影；在这里我重点介绍一下山梨酸钾：它为不饱和六碳酸；一般市场上出售的山梨酸钾呈白色或浅黄色颗粒，含量在98%--102%；无臭味、或微有臭味，易吸潮、易氧化而变褐色，对光、热稳定，相对密度1.363，熔点在270℃分解，其1%溶液的PH=7-8。山梨酸钾为酸性防腐剂，具有较高的抗菌性能，抑制霉菌的生长繁殖；其主要是通过抑制微生物体内的脱氢酶系统，从而达到抑制微生物的生长和起防腐作用，对细菌、霉菌、酵母菌均有抑制作用；其效果随PH的升高而减弱，PH达到3时抑菌达到顶峰，PH达到6时仍有抑菌能力，但最底浓度不能底于0.2%，实验证明PH为3.2比PH为2.4的山梨酸钾溶液浸渍，未经杀菌处理的食品的保存期短2—4倍。
山梨酸及山梨酸钾是国外普遍使用的防腐剂之一。我国已将山梨酸和山梨酸钾列入GB2760-1996《食品添加剂使用卫生标准》，作为低毒的食品添加剂，在国内最终代替苯甲酸钠已成必然趋势，这对于保障人民的身体健康，有着十分重大的意义。
山梨酸类防腐剂主要特点
（ 1）、防腐效果明显高于苯甲酸类，是苯甲酸类的5—10倍，一般使用量0.2～1.0克／千克。
（２）、产品毒性低，是苯甲酸盐的1／4，是食盐的一半。
（３）、不改变食品特性，是一种不饱和脂肪酸及其盐类，参与人体的新陈代谢，产生二氧化碳和水，可看成是食品的一部分，保持食品原有的色、香、味和营养成份。
（４）、使用范围广泛，不仅应用于各类食品的防霉防腐，而且医药、烟草、造纸、化妆品、牙膏、饲料、水果保鲜等行业也有很大应用。
（５）、操作方便灵活，可直接添加，也可喷洒或浸渍。因此，联合国粮农组织和世界卫生组织、美国、英国、日本以及中国、东南亚国家都推荐山梨酸及山梨酸钾作为各类食品的防腐剂。
（６）、人体安全使用范围：每天每千克体重使用量不超过25mg。
山梨酸类防腐剂作用机理
山梨酸、山梨酸钾和山梨酸钙它们三种的作用机理相同，毒性比苯甲酸类和尼泊金酯要小，日允许量为25mg/Kg ，苯甲酸5倍，尼泊金酯的2.5倍，是一种相对安全的食品防腐剂；在我国可用于酱油、醋、面酱类、果酱类、酱菜类、罐头类和一些酒类等等食品。
其作用机理主要表现在以下几方面：
①能使微生物的蛋白质凝固或变性，从而干扰其生长和繁殖。
　　②防腐剂对微生物细胞壁、细胞膜产生作用。由于能破坏或损伤细胞壁，或能干扰细胞壁合成的机理，致使胞内物质外泄，或影响与膜有关的呼吸链电子传递系统，从而具有抗微生物的作用。
　　③作用于遗传物质或遗传微粒结构，进而影响到遗传物质的复制、转录、蛋白质的翻译等。
④作用于微生物体内的酶系，抑制酶的活性，干扰其正常代谢。
防腐机理
食品大多是动物和植物的组织, 它含有一定的营养物质、 水份和能分解食品组成的酸类。在存放食品时, 由于温度、 湿度、 环境卫生条件等因素控制失当, 各种细菌微生物中的酶就会不断发生代谢作用, 食品中的饱和脂肪酸被氧化并发生脱氢现象, 形成不饱和脂肪酸, 导致食品腐烂变质。但是, 加入适量的山梨酸可控制脱氢酶的活动, 阻止脂肪酸氧化、 脱氢, 从而抑制各种细菌微生物在食品中进行生长繁殖。由于山梨酸是一种具有共轭双烯键不饱和脂肪酸, 属于酸性防腐剂, 在pH < 6 的条件下, 其双烯键同食品中微生物酶的硫氢基结合形成共价键, 使硫氢基失去活力, 从而抑制微生物的繁殖, 达到对食品防腐保鲜作用。　
合成工艺
近年来各国相继开展山梨酸合成研究工作, 其合成工艺路线有以下几种。
① 巴豆醛和丙二酸为主要原料, 以吡啶为催化剂合成山梨酸。
② 乙醛在仲胺盐催化下三聚成 2, 42己二烯醛(山梨醛) , 再氧化成山梨酸。
③巴豆醛和乙烯酮为主要原料, 先生成聚酯, 再经热解、酸解而生成山梨酸。
④巴豆醛和丙酮为主要原料, 先生成巴豆烯叉丙酮, 再氧化成山梨酸。
1．工艺流程

2．反应机理
在反应过程中, 主要反应如下
（1）缩合

（2）合成

（3）酸解

山梨酸类防腐剂的应用
山梨酸能抑制霉菌、 酵母菌、 芽胞梭状杆菌和嗜冷腐败菌的生长, 因此, 防腐效果十分明显, 且能保持食品原有的色、 香、 味。据资料报道, 山梨酸防腐效果是苯甲酸的 8～10 倍,由于苯甲酸中的苯环有致癌之嫌, 所以人们越来越多地使用山梨酸。山梨酸属多碳脂肪酸, 在水中溶解度较小, 使用时通常配以KOH, 形成山梨酸钾, 增大在水中溶解度, 使用起来比较方便。目前山梨酸的应用已被推广到肉制品、乳制品、糕点、面包、果酒饮料、调料、 干酪、 水果、 蔬菜 罐头、化妆品、 医药、饲料等行业。
山梨酸在其它工业上的应用也日益广泛。由于山梨酸共轭双烯键具有较强的活性,可以进行加成、 卤化、 酯化等一系列反应, 可用于石油工业中, 增加干性油的品位, 提高汽油的辛烷值, 改进冷橡胶的研磨性能, 增进油漆的光泽; 也可用作制造增塑剂、 润滑剂、 昆虫引诱剂、 粘胶剂和合成纤维助剂等的中间体、 异戊二烯的热稳定剂。随着我国工业、 农业、 商业和对外贸易飞速发展的需要, 山梨酸将得到更加广泛地开发和利用。
结束语
山梨酸是迄今为止国际公认的最好的防腐剂。随着人民生活水平的提高，对食品添加剂的安全性要求将逐渐提高，山梨酸替代苯甲酸以已为食品工业发展的必然趋势。
山梨酸除了广泛应用于食品加工工业外，还可用于医药、染料、香料、合成树脂、橡胶工业、饲料加工工业、农药工业、日用化工、石油化工等多种领域，随着新的应用领域不断开发，山梨酸愈发显示出它的良好的应用前景。所以开发山梨酸的新工艺，采用无毒、易得的原料，降低生产中的物耗，减少在产品生产过程中产生的废物，对降低成本，提高产率，增大经济效益具有重要意义。