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脱氢醋酸钠的应用

发布日期:2020/10/22 21:04:06

【背景及概述】[1][2]

随着生活水平的不断提高,人们越来越关心食品的保质期和质量的问题。食品在 生产储存过程中,极易受到细菌、酵母、霉菌等微生物的侵袭而导致食品发霉腐败,因此必 须采取一些防腐保鲜的措施来延长保质期和货架寿命,减少营养成份损失。其中能比较有 效地起到防腐保鲜作用的方法是使用化学防腐剂。苯甲酸钠、尼泊金酯、山梨酸钾、丙酸钙 等是传统使用的食品防霉防腐剂,但在实际应用中其抑菌能力,抗菌范围受pH的影响较大,有些还有异味等不足之处。脱氢醋酸钠是联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)认可的一种安全型,广谱型,抑菌能力极强的食品/饲料防霉、防腐保鲜剂,是继苯甲酸钠、尼泊金酯、山梨酸钾之后,新一代替代型食品饲料防腐防霉保鲜剂。

脱氢醋酸是双乙烯酮的二聚物,脱学名脱氢乙酸钠,化学名称3-(1-羟基亚 甲基)-6-甲基-1,2-吡喃-2,4(3H)-二酮钠,分子式为C8H7NaO4,分子量为190.13,也是一种重要的化工原料、中间体、增韧剂,以及广谱性的食品防腐剂。自上世纪40 年代发现其有抗菌性以来,由于具有较强的抗细菌能力,对腐败菌、霉菌、酵母均有一定抑制作用,酸性强则抑菌效果好,即使在高pH 值时仍然有效,因而得到许多国家的重视,国外曾广泛用于食品、皮革和药物防腐。国内在上世纪80 年代开始作为食品添加剂,曾用于干黄油,发酵豆制品,盐渍或酱渍蔬菜,面包、糕点、馅类,复合调味料等;还用于日用化妆品、纤维制品、医药,以及齿科材料的防腐。脱氢醋酸在水中溶解度低,故一般使用水中溶解度高的脱氢醋酸钠。近年来,脱氢醋酸在工业上有了新的用途,即用作抗球虫药氯吡醇的主要原料。

【特性及结构】[3]

1.属广谱类防腐剂。

脱氢醋酸钠在酸性或碱性条件下都有效,是一种广谱型防腐剂。可抑制易使食品和饮料、医药制剂、化妆品腐败变质的细菌、酵母菌、霉菌、大肠杆菌等微生物的生长。

2. 抑制酵母菌、霉菌和细菌繁殖作用极强

脱氢醋酸钠对常易引起食品腐败的酵母菌、霉菌作用极强,抑制有效浓度0.05%~0.1%,一般用量为0.03%~0.05%。基本上,脱氢醋酸钠的抑菌作用不受食品酸碱度的影响,也不受加热的影响。在pH5以下的环境中,脱氢醋酸钠对酵母菌的抑制作用比苯甲酸钠大2倍,对灰绿色青霉素菌和黑曲霉菌的抑制作用,则比苯甲酸钠大2.5倍。

3. 相对稳定性高

脱氢醋酸钠对外界环境并无特殊要求,在常温、常压、湿度一般的状态下均可使用;对生产工艺也无苛刻的要求。除不受酸碱条件的影响,脱氢醋酸钠对光和热也相当稳定。具体来说,它可在水中煮沸或烘烤食品中应用,即经高温加热也不会被破坏、不变质、不挥发,甚至在120℃下加热20分钟的条件下,其抗菌、防腐能力也不受任何影响。

4. 安全性高

脱氢醋酸钠是联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)认可的一种安全的食品防霉防腐保鲜剂。脱氢醋酸钠在新陈代谢过程中逐渐降解为乙酸,对人体无毒。在水溶液中逐渐降解的过程中,具有抑制肝癌的发生或延缓作用。使用时不影响食品的口味。长期接触也不会对皮肤造成刺激性的伤害,在应用方面则不影响食品的口感和味道。脱氢醋酸钠的LD50为0.57 g/kg(大鼠,经口),LD50为1.175 g/kg(小鼠,经口),是FAO/WHO仍批准使用的一种安全的防腐保鲜剂,在欧美等国已应用多年。我国在上世纪80年代已有研究,而最近几年才在食品工业得到推广应用。

【应用[3][4]

脱氢醋酸钠对多种霉菌、酵母菌、细菌具有较好的抑制作用,是联合国粮农组织和世界卫生组织批准使用的一种食品防腐剂。我国《食品添加剂使用标准》规定其在食品中的一般使用量为0.3g/kg~0.5 g/kg。被广泛应用于各类食品如酱油、酱菜、果汁、面包、蛋糕、广式月饼、人造奶油和腐乳、米面制品、月饼、汤料及饮料、鱼肉类、乳制品、豆制品、酱油等的防腐防霉,也可用于农产品的保鲜、饲料的防霉及化妆品、药物等的防腐。脱氢醋酸钠在酸性、中性及碱性环境下均有理想的抑菌作用,是一种广谱、高效、安全的防腐剂。通过热处理脱氢醋酸钠对微生物的生长适应期的抑制作用没有改变,为其使用范围的扩大提供了依据,如焙烤食品等需高温处理的食品,脱氢醋酸钠将会是优良的保鲜剂。

另外,他们的实验还表明,尽管脱氢醋酸钠具有广谱性,但其酸性环境下作用最优,碱性环境下作用次之,而在中性环境下的作用则稍差。特别是pH7时黄曲霉的MIC达到了2500 mg/kg。而黄曲霉毒素严重影响到人类的健康,所以对于含有油脂的食品或食品配料在选择脱氢醋酸钠作防腐剂时,在允许使用量范围内应尽可能使用上限,并做好对黄曲霉的检测,确保食用安全。脱氢醋酸钠的使用,可直接加入固体食品中进行混合,也可配制成脱氢醋酸钠溶液进行溶液浸泡、喷淋或表面处理,这要根据食品的类别而定。脱氢醋酸钠的使用浓度仅为苯甲酸钠的1 /5和1/10,使用量一般为0.01% ~ 0.05%。在一些食品中有较山梨酸钾更佳的防腐效果,脱氢醋酸钠在食品中具体的使用方法见表:

【制备】[2]

一种脱氢醋酸钠无水物的制备方法,得到的 脱氢醋酸钠无水物粒度大且分布均匀、纯度高、流动性好,容易过滤洗涤,制备方法操作简单。制备方法是:在15~40℃,搅拌作用下,向有机溶剂中加入脱氢醋酸钠一水合物,形成悬浮液,搅拌0.5~4小时;将所得悬浮液分离、干燥,得到脱氢醋酸钠无水物。所述的方法中,为了进一步提高收率,在将悬浮液分离之前,可以将悬浮液进行冷 却,温度降低到5~10℃。所述的结晶方法中,脱氢醋酸钠一水合物溶于有机溶剂的温度优选为20~30℃。所述的有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、乙酸乙酯或丙酮中的一种或几种混合溶 剂;有机溶剂与脱氢醋酸钠一水物的质量比为20~4:1;将悬浮液分离后得到的母液可循环 利用。所述的方法中,干燥在30~60℃下进行。

【主要参考资料】

[1] 王国军.一种脱氢醋酸钠的制备工艺.CN201010103387.5,申请日2010-02-01

[2] 尹秋响;张霞;龚俊波;侯宝红;张美景;王静康;谢闯;王召;王永莉;周丽娜. 一种脱氢醋酸钠无水物制备方法CN201510061262.3,申请日2015-02-05

[3] 应苗苗, 应铁进, 罗自生, 等. 脱氢醋酸钠在李子蜜饯糖渍过程中的防腐效果[J]. 食品与发酵工业, 2005, 31(12): 61.

[4] 余峥嵘, 吴银超, 谢佳玉, 等. 防霉剂脱氢醋酸钠致大鼠出血试验[J]. 动物医学进展, 2018 (2018 年 01): 73-78.