食品级丙酸的应用

概述^[1][2]

食品级丙酸为无色透明带刺激气味的液体。丙酸是化工生产的重要中间体，并且在农药、食品、塑料等的生产中均有广泛应用。20世纪60年代以前，丙酸主要由生产某些产品时副产得到，如石蜡烃硝化、糖蜜或淀粉发酵过程、木材干馏、轻质烃氧化制醋酸等过程皆副产少量丙酸。GB2760-2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》规定食品级丙酸可作为防腐剂在豆类制品、面包、糕点、醋和酱油等中使用，限量为0.25～50.0g/kg。

防腐抑菌机理^[2]

丙酸盐类在酸性条件下释放出丙酸活性分子，达到抑菌效果。单体丙酸活性分子在霉菌细胞外形成高渗透压，使霉菌细胞内脱水，而失去繁殖力，丙酸活性分子可穿透霉菌细胞壁，抑制细胞内的酶活性，而阻止霉菌的繁殖。丙酸及其盐类抑菌谱较窄，主要对霉菌有良好的抑菌效果，对部分细菌有效或作用有限，对酵母几乎无效。所以丙酸盐类作为食品防腐剂的用于易生长霉菌的食品中，如面包、糕点和乳酪等。只有在酸性条件下，丙酸及其盐类才有抑菌效果，一般适用在pH5．5以下的食品中。

对人体健康的影响^[2]

食品级丙酸是食品正常成分，也是人体内氨基酸和脂肪酸氧化的产物，所以丙酸盐类是一种安全性较好的防腐剂。我国规定，在酱油、醋、糕点、面包中丙酸及其钠盐、钙盐使用量为2．5g/kg(以丙酸计)。国外仅用于面包及糕点的防霉，日本规定在糕点和面包中丙酸及其钠盐、钙盐的使用量为2．5g/kg(以丙酸计)。

制备^[1]

目前，工业上主要由下列几种途径获得：①丙醛氧化。以空气或氧气为氧化剂，在催化剂存在（或不用催化剂）和常压或加压下使丙醛氧化成丙酸。此法丙酸收率高（95％以上），产品分离比较容易，为目前的主要生产方法。②乙醇羧化。以乙醇、一氧化碳和水为原料，在高温、高压下进行催化羧化可得丙酸，为美国杜邦公司研究开发和采用的生产方法。建有年产5kt的生产装置。此法工艺条件苛刻，设备材料要求高，其发展受到限制。③轻质烃氧化制醋酸时副产。以轻质烃为原料时每生产100t醋酸可副产10t丙酸、25t甲酸。此法产品分离精制较困难。

应用^[3]

如同其他有机酸一样，食品级丙酸是食物中的一种正常天然成分，分布十分广泛。发酵食品中的丙酸多由微生物的代谢产生，丙酸菌利用还原糖发酵生成丙酮酸，部分还原糖在部分霉菌和细菌的作用下也可以生成丙酮酸，另外食品中的游离氨基酸如L-丙氨酸、L-丝氨酸、L-半胱氨酸经过转氨基、脱氨基作用生成丙酮酸。丙酮酸在丙酸菌的作用下先生成富马酸，富马酸代谢后生成丙酸。除了微生物的发酵作用外，丙酸产生的另外一个原因是脂肪的氧化。

在食品的加工和贮藏中，脂肪在空气中的自动氧化会产生丙酸；脂肪酸也会在脂肪酶的作用下发生一系列的氧化、水解反应，生成包括丙酸在内的短链挥发性有机酸。水果的成熟过程、果酒的加工过程以及陈酿过程中的氧化和微生物活动都会引起果汁或酒中的有机酸含量和组成的变化，同种水果在产地品种不同，其丙酸含量也不同；例如从33个不同品种桑椹采摘后榨取果汁，所有品种中都检测到食品级丙酸，但含量差异较大，为0.8～13.2g/L，检测葡萄中丙酸的含量为2mg/kg，刘晓艳等报道荔枝酒中丙酸含量为0.05～0.07g/L。研究表明，在发酵食品中，醋的丙酸含量显著高于其他产品，平均含量为85.4mg/L，从市场上抽样的150个食醋样本中丙酸含量范围为0～280mg/L。对纯固态工艺酿造醋的研究表明，不同产地与品牌的食醋，丙酸含量也不同，发酵初始时丙酸并未检出，第4d后丙酸含量上升为0.1g/kg。

主要参考资料

[1] 中国大百科全书（化工卷）

[2] 食品中丙酸及丙酸盐的检测方法研究进展

[3] 食品中天然存在的食品添加剂成分综述