丙酸钙 综述

食品防腐剂丙酸钙的制备综述

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食品防腐剂丙酸钙的制备综述

摘要：主要阐述了食品防腐剂的种类、发展，以及以丙酸钙为代表的食品防腐剂的制备工艺。关键词：食品防腐剂丙酸钙工艺条件

前言食品中丰富的营养成分和大量的水分适合于各种微生物的生长，而微生物的生长是最终导致食品腐败变质的根本原因。为了防止食品腐败变质，人们用了许多方法来保藏食品，如腌渍、罐藏、冷藏等，但在一定条件下，配合使用防腐剂作为保藏的辅助手段对防止食品的腐败有显著作用，因此防腐剂作为食品添加剂之一，在食品工业中广泛应用。食品防腐剂是能防止由微生物引起的腐败变质、延长食品保质期的添加剂剂。因兼有防止微生物繁殖引起食物中毒的作用，又称抗微生物剂。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。

一、食品防腐剂

由于微生物的活动会造成食品变质、变味，失去原有营养价值甚至产生有毒物质，这就引出了食品防腐剂。

（一）、食品防腐剂的种类

食品防腐剂按作用分为杀菌剂和抑菌剂。按性质也可分为有机化学防腐剂和无机化学防腐剂两类。按来源分，有化学防腐剂和天然防腐剂两大类。化学防腐剂又分为有机防腐剂与无机防腐剂。前者主要包括苯甲酸、山梨酸等，后者主要包括亚硫酸盐和亚硝酸盐等。天然防腐剂，通常是从动物、植物和微生物的代谢产物中提取。

目前世界各国允许使用的食品防腐剂种类很多，中国允许在一定量内使用的防腐剂有30多种。包括：苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐、二氧化硫、焦亚硫酸钠(钾)、丙酸钠(钙)、对羟基苯申酸乙酯、脱氢醋酸等。

（二）、食品防腐剂的应用

防腐剂作为重要的食品添加剂之一，在食品工业中被广泛使用。酱油中一般含有防腐剂苯甲酸钠；面包和豆制品常常添加防腐剂丙酸钙；酱菜、果酱、调味品和饮料中常加入山梨酸钾；葡萄酒等果酒的防腐，传统上用亚硫酸盐等等。可见，防腐剂在日常消费的食品中广泛存在。

二、丙酸钙防腐剂

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。

（一）、丙酸钙防腐剂的优缺点

与其它食品防腐添加剂相比，丙酸钙具有以下优点：

（1)有效钙含量高、溶解性能好，防腐保鲜的同时还具备补钙作用。

（2)丙酸钙不仅可以延长食品的保质期，而且它还可以通过代谢作用被人体吸收，这是其它防腐剂无法比拟的。

（3)丙酸钙水溶性好，溶解速度快，溶液清澈透明。

（4)丙酸钙防腐保鲜性能突出。用丙酸钙和苯甲酸钠对月饼做防腐实验，结果显示，在相同用量的情况下，丙酸钙的防腐效果是苯甲酸钠的2倍以上。

（5)安全无污染，其毒性远低于我国广泛应用的苯甲酸钠，被认为是食品的正常成分，也是人体内代谢的中间产物。丙酸钙的价格又较山梨酸钾便宜的多，故可以在食品中较多的添加。

但是，由于丙酸钙为酸型防腐剂，仅在酸性范围内有效：pH5以下对霉菌的抑制作用最佳，pH6时抑菌能力明显降低。并且，由于碳酸钙的生成会降低产生二氧化碳的能力，使用膨松剂时不宜使用丙酸钙。

（二）、丙酸钙防腐剂的应用

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。

（三）、丙酸钙的制备

丙酸钙的制备主要有煅烧法和非煅烧法，这里主要研究非煅烧法

1、原料

（1）蛋壳、牡蛎壳、扇贝等

（2）丙酸

2、原理

2CH

3CH

2

COOH + CaCO

3

→ Ca(CH

3

CH

2

COO)

2

+ H

2

O + CO

2

↑

3、工艺路线

丙酸

↓

原料→粉碎→壳膜分离→中和反应→过滤→浓缩→干燥→成品

4、生产工艺

（1）粉碎：将原料去除杂质,用机械粉碎机粉碎,过筛。

（2）壳膜分离：称取一定量样品于烧杯中。常温常压下,加人一定量的水和分离剂,搅拌,放置,上层溶液中漂浮有分离出的膜,沉淀即为分离的壳,倾出上层溶液,将其抽滤回收,回收的滤液再加人到沉淀中,以备反应。

（3）中和反应：将上述溶液在搅拌下逐渐加人一定量丙酸,在常温常压下反应一定时间,得产品丙酸钙。

（4）分离提纯：将上述反应液进行抽滤,便得到成品溶液及少量残渣。用水以少量多次原则洗涤残渣,将残渣循环使用。将成品溶液蒸发、干燥,便得到白色鳞片状结晶丙酸钙。

5、生产条件

（1）、配比

由徐敏等人的研究得知蛋壳粉过量50%,固液比为1:16产率最高,此条件为最佳蛋壳过量程度和固液比的条件。而高新等人的实验表明壳酸比取 0.9 ～1.1 之间较好，因为增加了牡蛎壳投料量，牡蛎壳中含有的 Na、K、Mg、Al、Fe、Cl、Si等化学杂质生成可溶性丙酸盐或以相应的离子进入到丙酸钙产品中去，致使含量指标略有降低。陈聪等人考虑到丙酸过量太多将增加后续丙酸钙纯化的难度,选丙酸过量75%为最佳值。

（2）、浓度

高新通过实验证明水壳比太小会导致反应物料中产物丙酸钙的浓度太大，使反应体系的溶液易达到饱和，不利于反应向生成丙酸钙的方向进行；；水壳比太大会降低丙酸的浓度，加大浓缩工作量，造成不必要的能耗，因此，水壳比有一个最佳区间，由实验结果可知水壳比在16 ～20之间较好。

（3）、温度

徐敏的研究实验结果表明常温常压下丙酸钙的产率较其他温度下的都高,所以以常温为最佳反应温度条件。陈聪等人的实验反应温度在30-90℃时, 转化率在77%-88%之间,其中,60℃时转化率最高( 87.88%)。原因可能是丙酸挥发较多, 降低了其反应浓度，故反应的最佳温度选60℃为宜。

（4）、时间与产率的关系

徐敏等人从节能降耗、缩短工艺周期考虑以3h为最佳反应时间条件，反应时间太短会导致反应不完全,反应的产率较低；而反应时间在2-3h之间反应基本完全,考虑到丙酸充分利用,故适当延长反应时间,选3h为宜。高新等人的实验中，丙酸钙含量随着反应时间的增加而增大，达到一定的反应时间后，再增加反应时间，丙酸钙的含量变化不大，，故适当延长反应时间，选150～210min为宜。陈聪的研究表明，在反应温度为60℃、丙酸过量75%的条件下,反应时间在2h时, 产率已接近88%，而在160min以上, 产率增加不足1%，故选取2h为最佳反应时间。

三、防腐剂的发展前景

由于能有效防止食品由微生物所引起的腐败变质现象，从而延长食品的保存期，食品防腐剂对现代食品工业的发展作出了很大贡献。但是，随着科学技术的进步，人们逐步发现化学合成食品防腐剂存在对人体健康的巨大威胁。而随着人们生活和消费水平的提高，人们对食品的安全水平提出了更高的要求，食品防腐剂的发展也将呈现出新的趋势：一是由毒性较高向毒性更低、更安全方向发展。二是由化学合成食品防腐剂向天然食品防腐剂方向发展。三是由单项防腐向广谱防腐方向发展。四是由苛刻的使用环境向方便使用方向发展。五是较高价格的天然食品防腐剂向较低价格方向发展。

丙酸钙防腐剂的生产技术比较成熟且工艺较为简单，生产过程无污染，是一个绿色环保项目，有一定条件的化工企业都能生产。随着国内饲料工业对丙酸钙需求量的迅速增长，以及食品行业的迅速发展，丙酸钙的潜在消费市场是很巨大的，因此，丙酸钙发展前景极为广阔。

参考文献

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[2] 赵电波、陈必春等新型食品防腐剂. 食品与药品，2007.9.03

[3] 肖素荣、李京东等天然食品防腐剂及其发展. 中国食物与营养，2007，No.6

[4]徐敏、杨德玉等利用蛋壳制备丙酸钙的一种新方法的研究. 中国食品添加

剂,2002,NO.5

[5] 高新、杨德玉等无毒食品防腐剂丙酸钙的制备. 食品科学，2009，Vol.30,No.16