精细化工工艺学综述论文

精细化工工艺学综述论文

——防腐剂

摘要：

防腐剂是在食品行业广泛运用的一种食品添加剂，起的是抑制食品中微生物活动增加食品储藏期的作用，随着人们对食品的需求量的日渐增大，防腐剂的产量也在日渐的上升。目前，我国防腐剂的主要种类有：山梨酸及其盐类、对羟基苯甲酸酯，丙酸及其盐等。他们所对应的生产路线主要有：丁烯醛和丙二酸法、巴豆醛与乙烯酮法、酯化法、羰基合成法等。这些防腐剂可能具有一定的毒性。随着人们对食品质量和安全的日渐关注，防腐剂正想着安全、经济和高效的方向发展，防腐剂对人类健康的影响会变得越来越小、种类也会越来越多，而从天然产物中找到新的防腐剂将是一个很好的途径。

正文：

1、什么是防腐剂

1.1 食品防腐剂的定义

防腐剂指得是：为防止食品腐败,添加到食品中来抑制微生物的增殖,以延长食品的保藏期限的化学物质。这些化学物质称为防腐剂或保藏剂。随着食品行业的飞速发展,为了长期保存食品, 因此防腐剂就在食品行业得到了广泛的运用。目前世界范围内对食品安全的要求越来越苛刻，因此合适的防腐剂的选择就显得越来越重要。

1.2 食品防腐剂的分类

目前较为广泛运用的防腐剂有：无机防腐剂、有机防腐剂和天然抗菌剂三大类。目前，在食品行业广泛运用的防腐剂有：山梨酸及其盐、对羟基苯甲酸酯、丙酸及其衍生物等。其中山梨酸钠、山梨酸钾和丙酸钙并成为世界三大防腐剂。

1.3 食品防腐剂的作用机理

食品防腐剂的作用机理为：防腐剂直接或间接与寄生在食物中能够使食物变质的微生物发生反应，而是微生物死亡，或者抑制微生物的繁殖，从而控制微生物的数量。从而达到使得食物在一个较长的时间内不变质的目的。另外，为了是防腐作用达到最佳。人们还往往使用防腐剂与加热的方法相结合、防腐剂与冷冻处理的方法相结合、防腐剂与辐射相结合的方法来防腐。

2、常见食品添加剂的生产路线及其危害

2.1 山梨酸及其盐

山梨酸及其盐是酸性的防腐剂，只有在pH 小于 5.5 的条件下表现出防腐的性质，因此广泛运用到果汁等呈酸性饮料的防腐中。

2.1.1 山梨酸及其盐的典型生产路线。

山梨酸主要生产路线有：

1）、以巴豆醛和乙烯酮为原料合成。

该方法的的催化剂为三氟化硼、氯化锌、氯化铝。生产的具体路线为：催化剂与等摩尔的巴豆酸在288K 的条件下加热处理，然后将为两试剂混合在273K 条件下进行反应，后加入硫酸水解。就得到了山梨酸。

若是想要得到山梨酸钠或者山梨酸钾，就用山梨酸溶液与氢氧化钠或者氢氧化钾反应。

2）、利用巴豆醛和丙酮为原料合成山梨酸钠和山梨酸

这种方法首先制备的是山梨酸钠，如果要得到山梨酸钠，就在第一步终止反应就可以了，如果要进一步得到山梨酸那么就缓慢加入30%的硫酸溶液，在pH=3时终止加入，结晶就可以得到山梨酸的结晶。

3）、其他方法

另外还有很多的方法可以合成山梨酸。例如山梨醛氧化法、有机电化学合成法、巴豆醛直接合成法、乙醛缩合氧化法等。

另外还有一种被大量运用的方法：丁烯醛和丙二酸法。因这种方法产生大量的三废正趋于被淘汰。

2.2 对羟基苯甲酸酯

这是一大类化合物，被用作食品防腐剂的有对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、对羟基苯甲酸庚酯。其中最重要的是对羟基苯甲酸丁酯[8]。对羟基苯甲酸酯的防腐机理是它是由未电离的离子发挥抗菌作用的。其抗菌作用要由于山梨酸，但是其毒性明显大于山梨酸及其盐。

2.2.1 对羟基苯甲酸酯的典型生产路线

对羟基苯甲酸酯的合成主要有酯化法和运用杂多酸盐作催化剂催化合成方法。

第一种方法，酯化法。

第二种方法，杂多酸盐做催化剂的合成方法。

这种方法的主要改进就是合成了一种新的催化剂。以钨硅酸和三乙醇胺为原料首先合成了钨硅酸三乙醇胺盐然后取代原来的硫酸对其进行合成。

2.2.2 对羟基苯甲酸酯的危害

有研究结果表明对羟基苯甲酸酯会引起人体过敏。另外有实验表明，对羟基苯甲酸酯会干扰细胞溶酶体有关酶的释放，影响细胞的正常生理功能。

2.3 丙酸及其盐

这一类化学物最常用的是丙酸钙（被称为世界三大防腐剂之一）。这种防腐剂最大的特点是能够作为补钙物质被人体吸收，是目前唯一大量使用的一种可以被人体吸收并对人有利的食品添加剂。

2.3.1 丙酸及其盐的典型生产路线

丙酸的分子量较小合成方法较为简单，一般通过羰基合成法合成。对其盐的合成就可以直接与相应的碱反应得到。丙酸钙是丙酸和氢氧化钙反应得到。

2.3.2 丙酸及其盐的危害

这一类催化剂，最常使用的是丙酸钙。这类化合物对人体的粘膜和软组织有很强的破坏，但只在大量摄入的情况下才能表现出来。这类化合物是较为安全的食品添加剂。尚未发现表现的毒性。

2.4 其它

我们常用的食品用防腐剂还有脱氢醋酸、双乙酸钠等。

3、食品防腐剂的发展趋势

防腐剂作为一种食品添加剂，在使用的过程中会或多或少地对人类产生一些不良的影响。随着近年来国家和公民对食品安全性的要求越来越高，寻找新型安全的防腐剂已经变得越来越紧迫。另外，随着目前原料市场价格的上升，企业也对食品添加剂的价格越来越关心。因此，目前食品添加剂的发展方向主要是：廉价和安全高效。那么，天然产物就是一个十分重要的方向，在古代就有利用一些植物或其他物质来保存食物的先例。动物制品、微生物制品和植物资源中含有大量的不为人所知的化合物，他们中的很多可能具有防腐的活性。目前世界上存在不为人知的大量次生代谢产物，这些天然产物中很可能出现一些高效绿色的防腐剂，下面介绍几种新发现的天然产物。

3.1 动物或微生物的提取物。

乳酸链球菌素。乳酸链球菌素对大范围的革兰氏阳性(Gram+)细菌具有较强的抑制作用；乳酸链球菌素可抑制葡萄球菌、链球菌、微球菌、乳杆菌中的某些菌株及大多数产芽孢梭菌、杆菌以及它们的芽孢。乳酸链球菌素除能广泛应用于乳制品、肉制品、高蛋白食品、果酱、饮料、啤酒、酱菜等多种食品的防腐保鲜外，使用于罐装食品中能降低杀菌温度，改善罐食品的品质和口感。保持其新鲜度，并延长保存期。这种化合物的毒性极小可以忽略。鱼精蛋白是在鱼类精子细胞中发现的一种细小而简单的碱性球形蛋白质，通常可从鲑、鲱、鲭、鲟、鲻等鱼中提取得到。鱼精蛋白具有广谱抑菌活性，能抑制枯草杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣型芽孢杆菌、凝固芽孢杆菌、胚芽乳杆菌、干酪乳杆菌、粪链球菌等的生长。溶菌酶溶菌酶。又称胞壁质酶或N 一乙酰胞壁质聚糖水解酶，是一种专门作用于微生物细胞壁的糖苷水解酶，广泛存在于在鸟类、家禽的蛋清中以及哺乳动物的眼泪、唾液、乳汁、血液、尿液、白细胞、胎盘以及淋巴液、肝肾组织细胞中。一些植物如番木瓜、凤梨、无花果鲜汁中和微生物细胞内也都发现有溶菌酶的存在。溶菌酶作为食品防腐剂常在清酒、干酪、香肠、奶油、糕点、生面条等食品、饮料的加工中使用。日本发现一种溶菌酶，作为防腐剂用于各类食品，保鲜时间比常规防腐剂延长 3 倍。昆虫抗菌肽。它热稳定性强，强碱性，广谱抗菌性，可抗革兰氏阳性菌，也可抗革兰氏阴性菌，有些甚至对病毒和肿瘤细胞均具有抗性。可以发现，这类化合物的特点是：低毒、高效、广谱抗菌、应用范围广。

3.2 植物中发现的天然产物

我国科学家，从我国的天然中药材和食材中找到很多具有防腐剂效用的化合物。如香港大学的一个研究组从五香料（肉桂、丁香、八角等）中提取了具有防腐作用的新化合物。不仅仅在我国，其他一些国家也掀起了天然产物作为食品防腐剂的研究浪潮。如：埃及科学家从埃及芒果中提取了具有抗菌作用的化合物，因其是从食品提取的化合物，因此将有广泛的应用前景。国外有用香料作为肉制品防腐剂的先例。另外壳聚糖等出生代谢产物也有很好的防腐作用。这种防腐剂大部分是从无毒的植物中提取的，因此他们中的大多数应该是无毒的，因此具有很好的安全性。这是这类化合物最大的优点。

3.3 人工合成的化合物

这些化合物，是从现有的防腐剂经过分子修饰改造来的或者是根据有关理论设计而来的，理论相对复杂，安全性评价较难，不是防腐剂发展的主要潮流。

3.4 小结

这些从天然产物中提取的化合物的最大特点就是：低毒、高效、广谱。这也是现如今防腐剂发展的大趋势。但是仍然存在一些问题，例如：大规模的工业化生产还需要进一步的论证等，但这不妨碍人们对新型防腐剂出现的信心。