丙酸钙

食品防腐剂丙酸钙的制备

摘要：随着人们生活水平的提高和食品工业的发展，鸡蛋、蛤、贝类、牡蛎等消耗量大幅度增加。由于目前国家对鸡蛋壳、蛤壳、贝壳等资源的利用率还很低，人们仅利用了可使用的部分，大量的壳被扔弃，对环境造成了很大的污染。如能充分利用，不仅可以变废为宝为社会增加财富，还可以减少对环境的污染。

为进一步拓宽其利用率，我们利用其制备食品防腐剂丙酸钙。

关键词：防腐剂、丙酸钙

防腐剂的概念：

防腐剂是指天然或合成的化学成分，用于加入食品、药品、颜料、生物标本等，以延迟微生物生长或化学变化引起的腐败。

防腐剂的基本概况:

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。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。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）。食品防腐剂能抑制微生物活动，防止食品腐败变质，从而延长食品的保质期。绝大多数饮料和包装食品想要长期保存，往往都要添加食品防腐剂。

防腐剂的用途：

防腐剂是用于保持食品原有品质和营养价值为目的食品添加剂，它能抑制微生物的生长繁殖，防止食品腐败变质而延长保质期。防腐剂的防腐原理，大致有如下3种：一是干扰微生物的酶系，破坏其正常的新陈代谢，抑制酶的活性。二是使微生物的蛋白质凝固和变性，干扰其生存和繁殖。三是改变细胞浆膜的渗透性，抑制其体内的酶类和代谢产物产物的排除，导致其失活。

贝壳：

贝壳（bei ke）软体动物的外套膜，具有一种特殊的腺细胞，其分泌物可形成保护身体柔软部分的钙化物，称为贝壳。

贝壳的数量、形状和结构变异极大，有的种类具有1个呈螺旋形的贝壳（如蜗牛、螺、鲍）；有的种类具有2片瓣状壳（如蚌、蚶）；有的种类具有8片板状贝壳，呈覆瓦状排列（如石鳖）；有的种类的1块贝壳被包入体内（如乌贼、枪乌贼）；有的种类的贝壳甚至完全退化（如船蛆）。

贝壳的成分:

贝壳的主要成分为95%的碳酸钙和少量的壳质素。一般可分为3层，最外层为黑褐色的角质层（壳皮），薄而透明，有防止碳酸侵蚀的作用，由外套膜边缘分泌的壳质素构成；中层为棱柱层（壳层），较厚，由外套膜边缘分泌的棱柱状的方解石构成，外层和中层可扩大贝壳的面积，但不增加厚度；内层为珍珠层（底层），

由外套膜整个表面分泌的叶片状霰石（文石）叠成，具有美丽光泽，可随身体增长而加厚。

方解石和霰石的主要化学成分都是CaCO3。贝壳的外层具有多条深浅颜色相间、同心环状的生长线，但它不代表年龄；它的形成是由于外套膜边缘因受某些原因（食物不足、季节不同、生殖期间等）的影响、而不能继续分泌的结果。

丙酸钙：

白色结晶性粉末，熔点400℃以上（分解），无臭或具轻微特臭。可制成一水物或三水物，为单斜板状结晶，可溶于水（1g约溶于3mL水），微溶于甲醇、乙醇，不溶于苯及丙酮。10%水溶液pH等于7.4。

丙酸钙是由丙酸与碳酸钙或氧化钙反应制得。丙酸使人体内氨基酸和脂肪酸氧化的产物，所以丙酸及其盐类是一种安全性很好的防腐剂。丙酸钙在体内水解成丙酸和钙离子，其中丙酸是牛奶和牛羊肉中的常见脂肪酸成分，而钙离子还有补钙的作用，它们都可以作为营养物质被人体吸收。

丙酸钙的制法：

由丙酸和氢氧化钙或碳酸钙反应制得。工业上一般用氢氧化钙为原料，在反应锅中调氢氧化钙成悬浊液，加入丙酸反应，终点pH7~8，经过滤干燥得成品。

工艺流程：

原料清洗→（脱皮处理）→清水漂洗→干燥→粉碎→制备→（脱色）→过滤→浓缩→减压抽滤→干燥→质检

HCl

制备途径：

1、选择原料，将准备好的原料利用粉碎机进行粉碎，然后用100目筛子过筛，得到所需粉末，提前准备工作。

2、分别称取两份8.0g的原料粉末，放在2个250mL的烧杯里，然后向两个烧杯里分别加入100mL的去离子水。将其中一个烧杯编为2号，放入50℃水浴锅中，另一个即为1号烧杯在常温条件下。分别取约12mL的丙酸两份加入两个烧杯中。每次加入量2~3mL，约10min中内加完。过程中要不断搅拌，便于CO2逸出加快反应。加完酸后要继续搅拌1h左右。

3、反应时间结束后，对两种溶液进行减压抽滤。烧杯的内壁和玻璃棒要用少量去离子水冲洗，得到的滤纸上的杂质放在表面皿上，放入烘箱中烘干约30min，并称量其质量。常温条件下的记为W1，水浴条件下的记为W1`。得到的母液倒入两个250mL烧杯中，放在电炉上蒸发浓缩，注意要加入两个玻璃珠防止暴沸，且不要搅拌直到出现晶膜时才开始搅拌，并降低温度。等浓缩到一定程度后拿下冷却至室温，进行一次抽滤。

4、抽滤得到的固体产品要放在表面皿中（滤纸与产品一同取下），放入110℃烘箱中烘干，常温条件下固体质量记为W2，水浴条件下记为W2`，注意勿用水去洗固体以免溶解。母液倒入烧杯中，在电炉上蒸干，常温下质量记为W3,水浴下记为W3`。

反应方程式：CH3CH2COOH + CaCO3—→Ca（CH

3CH

2

COO）2 + H2O + CO2

丙酸钙纯度分析：

1.分别取两种条件下制备得到的固体产品准确称取约0.4g，放入烧杯中加入去离子水溶解，然后转移到 100mL 容量瓶中，定容，摇匀。

2.移液管移取 25mL 溶液至250mL 锥形瓶中，加入5mL的10%的氢氧化钠，25mL 去离子水，10mg 钙指示剂。用碱式滴定管取已标定好的EDTA进行滴定，滴定终点时溶液为蓝色（溶液由紫色变成蓝色）。平行滴定两次，记录两次消耗的体积 V1，V2。

丙酸钙的测定方法：

高效液相色谱法、毛细管气相色谱法、离子色谱法等

丙酸钙作为防腐剂的优势：

丙酸钙是世界卫生组织（WHO）和联合国粮农组织（FAO）批准使用的安全可靠的食品与饲料用防霉剂。丙酸钙与其它脂肪一样可以通过代谢被人畜吸收,并供给人畜必需的钙,这一优点是其它防霉剂所无法相比的,被认为GRAS。丙酸钙是酸型食品防腐剂，在酸性条件下，产生游离丙酸，具有抗菌作用。其抑菌作用受环境pH值的影响，在pH值5.0时霉菌的抑制作用最佳；pH值6.0时抑菌能力明显降低，最小抑菌浓度为0.01%。在酸性介质（淀粉、含蛋白质和油脂物质）中对各类霉菌、革兰氏阴性杆菌或好氧芽孢杆菌有较强的抑制作用，还可以抑制黄曲霉素的产生，而对酵母菌无害，对人畜无害，无毒副作用。是食品、酿造、饲料、中药制剂诸方面的一种新型、安全、高效的食品与饲料用防霉剂。

作为饲料的防霉剂，多用于蛋白饲料、鱼饵饲料、全价饲料等水产动物的饵料，是各饲料加工企业、科研及其它动物饲料防霉的理想用剂。另外在医药中，丙酸盐可做成散剂、溶液和软膏治疗皮肤寄生性霉菌引起的疾病。

丙酸钙作为防腐剂的注意事项：

（1）使用膨松剂时不宜使用丙酸钙，因为可由于碳酸钙的生成而降低产生二氧化碳的能力。

（2）丙酸钙为酸型防腐剂，在酸性范围内有效：pH5以下对霉菌的抑制作用最佳，pH6时抑菌能力明显降低。

丙酸钙的作用：

丙酸钙是一种新型食品添加剂，是世界卫生组织（WHO）和联合国粮农组织（FAO）批准使用的安全可靠的食品与饲料用防霉剂。丙酸钙对霉菌、酵母菌及细菌等具有广泛的抗菌作用。

1. 丙酸钙可用作食品及饲料的防霉剂，用于面包及糕点的保存剂。丙酸钙易于与面粉混合均匀，在作为保鲜防腐剂的同时又能提供人体必需的钙质，起到强化食品的作用。

2. 丙酸钙对霉菌和能引起面包产生粘丝物质的好气性芽孢杆菌有抑制作用，对酵母无抑制作用。

3. 在淀粉、含蛋白质和油脂物质中对霉菌、好气性芽孢产生菌、革兰氏阴性菌、黄曲霉素等有效，具有独特的防霉、防腐性质。

4. 是食品、酿造、饲料、中药制剂诸方面的一种新型、安全、高效、广谱食品与饲料用防霉剂。