山梨酸鉀

山梨酸鉀是一種具有廣譜殺菌性的食品防腐劑，並且因為它容易獲得價格比較低廉，成為了很多食品企業最中意的首選食品防腐劑。山梨酸及山梨酸鉀是獲得了聯合國糧農組織和世界衛生組織公認的安全高效的食品防腐劑。山梨酸及其鹽類化合物因為毒性小、價格低廉而受到了廣泛認可。山梨酸是一種常見的脂肪酸，該物質在人體參與新陳代謝僅僅生成無毒無害的二氧化碳和水，被視做食品的安全成分之一。能抑制食源性微生物的生長，防止食物腐敗的效果極好，對於食品的風味狀態無明顯影響，不改變食品的特性，保有食品原本的色香味，並且最重要的一點是山梨酸的毒性僅為苯甲酸的1/4。山梨酸作為全球公認的安全無毒的防腐劑，被所有的國家允許使用。因為山梨酸的溶解度較小，所以食品行業也常常溶解度更大的山梨酸鹽來代替山梨酸。山梨酸鉀是一種不飽和脂肪酸鹽，可以在人體內參與正常代謝，生成二氧化碳和水，同樣被認定為安全的食品成分之一。除此之外，山梨酸鉀的使用方法及其靈活，可以直接向食品中添加或者噴灑浸泡。據不完全統計，山梨酸鉀在1990年的世界產量大概是2萬噸。食品防腐劑消費大國美國在1992年使用山梨酸鉀約為7200噸，隨後山梨酸鉀的使用量逐年上升，1995年9100噸，2000年11400噸。山梨酸可由丙酮與巴豆醛發生縮合反應、氧化山梨醛的方法以及丙二酸與巴豆醛發生縮合反應三種途徑製得，但由於以上幾種生產方式生產成本高，目前比較常用的是乙烯酮法。山梨酸鉀被聯合國糧農組織和世界衛生組織，以及美國、英國、日本以及東南亞一些國家所推崇，近年來山梨酸鉀成為各國重點發展的重要的食品防腐劑。

山梨酸鉀的分子式是C6H7KO2，結構式是CH3-CH=CH-CH=CH-COOK，是山梨酸通過中和反應而成，除了溶解度之外，山梨酸鉀具備山梨酸的性能，是白色或者類白色的顆粒或者粉末，在空氣中不夠穩定，容易氧化變褐色，可以有效抑制酵母菌、黴菌以及好氧性細菌活性，除此之外也可以防止葡萄球菌、肉毒桿菌以及沙門氏菌等微生物的繁殖，並且厭氧育作用要優於殺菌作用，所以能夠有效延長食品保存的時間。

徠山梨酸是不飽和的脂肪酸，其化學名是2，4-己二烯酸，又叫 2-丙烯基丙烯酸， 由於分子結構當中的羧基 α、β位以及γ、δ位各有兩個雙鍵，並且兩發生共軛作用，導致遠離羧基雙鍵容易出現氧化作用，並且分子當中兩個雙鍵容易同其他的遊離基相結合，從而同食品當中微生物酶中的巰基相結合，可以破壞酶系，從而實現抑制微生物的繁殖目的。由於山梨酸於水中難溶，所以使用很不方便，通常情況下將其製成可以溶於水中的鉀鹽，也就是山梨酸鉀，而山梨酸鉀同山梨酸的防腐原理以及防腐效果是相同的。山梨酸鉀是由山梨酸以及氫氧化鉀經過中和反應而製成，除了溶解度之外有著山梨酸的所有基本性能。山梨酸鉀是白色或者類白色的顆粒或者粉末，易吸潮並且在空氣當中很不穩定，容易氧化而變為褐色，不過對光、熱較為穩定，在270℃左右時會溶化分解，1%水溶液的pH值是7～8。

山梨酸鉀的防腐機理與山梨酸相同，即與微生物酶系統的巰基結合從而破壞許多酶系統的作用。山梨酸鉀可以有效抑制黴菌、好氧性細菌以及酵母菌活性，還可以防止葡萄球菌、肉毒桿菌以及沙門氏菌等微生物的繁殖，不過對厭氧性芽孢菌還有嗜酸乳桿菌等微生物是無效的，抑止發育作用要強於其殺菌作用，從而實現延長食品保存時間的目的，同時保持食品原有的風味。

在山梨酸鉀的毒理學評價方面，衡量添加劑以及防腐劑安全性以及毒性大小時通常採用以下指標，即ADI以及 LD50。 ADI的含義是每天允許攝入量，具體而言，ADI值定義是依據人體的體重，終身攝入食品添加劑而不會明顯帶來健康危害的每天允許的攝入量，是國內外在評價食品添加劑的安全性方面 最為重要的依據。ADI的值越大就越安全。LD50的含義是某種毒性物質導致受試生物死亡一半需要的絕對量。LD50的值越大表明毒性就越小，同時在食品使用過程中的安全性也就越高。山梨酸鉀的毒理學評價如下：ADI是0～25mg/kg·d，而LD50是10.5 g/kg，屬於GRAS級別，GRAS的意思是一般認為安全，是美國食品藥物管理局的檢驗標記，證明食品安全可 用。可以說，山梨酸鉀是公認的低毒、安全以及高效的食品防腐劑。

山梨酸鉀作為毒性最低的食品防腐劑，普遍應用在食品以及飼料加工業，同時也用於化妝品、香煙、樹脂、香料以及橡膠等行業當中。不過其在食品防腐以及飼料當中的應用 最為廣泛。

美國以及歐盟都將山梨酸鉀作為法定飼料添加劑，用於動 物飼料當中。山梨酸鉀可以抑制飼料當中黴菌生長，特別是抑制黃麴黴素的形成有著非常顯著的效果，所以添加山梨酸鉀能夠有效避免飼料的腐敗變質，並且在動物腸道當中仍然可以抗微生物的生長。除此之外，山梨酸鉀的中性味道，適合使用在飼料當中，這是因為動物對食品的口味變化比人類更加敏感。 除此之外，作為不飽和的脂肪酸，山梨酸鉀能夠視為飼料成分而易於消化，並且對動物沒有任何不良影響。飼料在貯存以及運輸和銷售過程當中容易出現腐敗變質，因此山梨酸鉀在飼料工業當中的應用市場巨大。

食品包裝的目的是保護內容物。目前食品包裝出現為改善材料功能而使用活性物質的材料，除了延長包裝食品保質期的功能之外，還能夠保持食品的營養性及安全性。我國於2009年頒布實施GB 9685—2008衛生標準中，明確規定山梨酸鉀在食品容器以及包裝材料中允許加入的使用量以及山梨酸鉀的最大殘留限量。在塑料生出方面可以根據生產需要適量使用， 橡膠方面使用量為0.1%，紙方面根據生產需要使用，同時對山梨酸殘留量沒有要求。

綜上所述，山梨酸鉀使用時能夠直接添加、浸漬、噴灑或者乾粉噴霧，同時包裝材料的處理方面也有著多種靈活方式， 並且發展趨勢而言，因為山梨酸鉀特性等同天然物，應用範圍以及使用量還會逐漸擴大。

山梨酸鉀廣泛用作食品防腐劑，我國1982年批准使用並頒布標準，規定面製品、醬菜、罐頭、乾果品類、乳製品以及調味品當中允許使用的濃度為 0.02%～0.1%。肉類製品當中添加1%山梨酸鉀能夠明顯抑制肉毒梭菌毒素產生。同時山梨酸在低度酒例如果酒、啤酒以及葡萄酒中應用較廣並且防腐效果理想。糧農組織（FAO）對食品制定系列標準，明確規定山梨酸鉀最大用量是0.28/kg，各個國家都參照這一標準並根據本國情況而制定嚴格使用標準。使用山梨酸鉀處理包裝材料，能夠延長麵包以及干酷等食品保存期限。鑒於單一食品添加劑在應用的局限性以及物理性能方面的限制，國內外目前大力研發複合型的食品添加劑，從而發揮協同效應以達到最佳的效果。

（1）蔬菜和水果中的應用

新鮮的蔬菜和水果如果不及時進行防腐保鮮處理很快就會失去光澤、水分，表面干皺並且很容易產生黴菌導致腐爛，從而造成不必要的浪費。若蔬菜和水果的表面使用山梨酸鉀保鮮劑后，在溫度高達30℃的情況下可以保存一個月之久，還能夠保持蔬菜和水果的綠色度不發生改變。表面被噴灑山梨酸鉀保鮮液的蘋果，常溫下貯存4個月後，僅有5%左右的蘋果發生腐爛變質的現象。山梨酸鉀甚至還可以防止蔬菜罐頭外包裝的馬口鐵氧化生鏽。

（2）肉製品中的應用

將熏制火腿、干香腸、肉乾和類似的其他干肉製品，用適當濃度的山梨酸鉀溶液進行短暫性浸泡，從而實現防腐保鮮。肉灌腸類製品例如牛肉腸、豬肉腸等可以在生產過程中的剁肉環節直接加入適量的山梨酸鉀，待製成成品之後，將濃度為5%的山梨酸鉀溶液噴灑於其表面實現防腐保鮮。也可以直接在一般的肉料、肉餡里添加適量的山梨酸鉀進行防腐保鮮。生鮮雞肉、熟雞肉都可以通過使用不同配方、不同濃度的山梨酸鉀保鮮溶液浸泡的方式，來提高保鮮效果、延長保質期。表面被噴灑了山梨酸鉀保鮮液的生鮮禽肉相對於未被噴灑過保鮮液的同類食品明顯延長了腐敗變質的時間，保鮮時間是對比樣品的兩倍。

（3）水產製品中的應用

魚肉香腸中添加 0.1%~0.2% 的山梨酸和山梨酸鉀混合防腐劑后，在溫度高達30℃的條件下貯存兩個星期，產品不會腐敗變質，而相同環境條件下的對照樣品貯存一個星期後就會腐敗變質。當溫度保持在10~15℃、魚肉香腸內部 pH 值控制在小於 6 時，這種香腸可以貯存七個星期而不腐敗變質。一般情況下魚糕製品的pH值在6.8~7.2之間，可以使用山梨酸鉀或其與山梨酸的混合物進行防腐保鮮。但在使用混合物時，一定要控制山梨酸的比例，因為山梨酸屬於酸性防腐劑，而魚糕製品處於pH值較低條件下，其彈性會受到影響。所以為了合理解決這一矛盾，必須降低混合物中山梨酸的含量。魚乾製品相對比較乾燥，一般情況下水分含量低於30%的產品，不會產生細菌腐敗現象，但是很容易發生霉變。如果在魚乾製品中添加適量的山梨酸鉀，就能夠有效防止這種霉變現象的發生。熏魚製品可以在熏制過程前、過程中或過程后噴灑5%~10%濃度的山梨酸鉀溶液進行防腐保鮮。經醬油烹煮過的魚蝦在添加適量的山梨酸鉀后，可以在溫度為10~15℃的條件下，貯存兩個月而不會腐敗變質。徹底清洗乾淨后的鮮魚、蝦或其他生鮮水產品，浸入適當濃度的山梨酸鉀保鮮溶液20秒鐘后取出，去除保鮮溶液后冷藏，可以有效延長其保質期。

（4）在醬油和腌菜製品中的應用

在醬油中添加適量的山梨酸鉀，能夠貯存於高溫下70天不產生腐敗發霉的現象。甜菜根、腌黃瓜以及其他腌菜製品使用山梨酸鉀保鮮時，可以將適量的山梨酸鉀加入到含有食鹽的醋中。通常情況下，為了避免腌菜製品中鹽水混濁現象的發生，可以先把香料、食鹽、山梨酸鉀在水中溶解后再加醋。泡菜採用直接添加食鹽與山梨酸鉀混合物的方式進行防腐保鮮。

（5）在糕點中的應用

當山梨酸鉀做為糕點的防腐保鮮劑時，首先應該把山梨酸鉀溶解在水或牛奶中，然後將山梨酸鉀溶液直接加入到麵粉或麵糰中。當使用山梨酸鉀對澱粉類食品進行防腐保鮮時，最好先將物料用少量的醋進行酸化，因為山梨酸鉀處於 pH 值低於 5~6 的環境時抑菌防腐效果最佳。

（6）在飲料中的應用

山梨酸鉀可以添加到果蔬汁飲料、碳酸飲料、蛋白飲料等多種飲料中，由於山梨酸鉀的添加大大延長了產品的保質期。

（7）山梨酸鉀在蜜餞、糖果製品中的應用

花生糖、杏仁糖以及一般的夾心糖，可以直接添加適量的山梨酸鉀進行保鮮。為了保證一些高含糖量糖果製品的防腐保鮮效果，則應該適當增加山梨酸鉀的添加量。

山梨酸合成方法主要有兩種，一是丁烯醛同丙酮在特定條件下產生反應，二是丁烯醛以及乙烯酮作原料，在特定工藝條件下進行反應，這是最常用的合成方法。丁烯醛主要來自乙醛縮合，而乙烯酮則由醋酸裂化生成，進一步由山梨酸同氫氧化鉀反應而生成山梨酸鉀，其反應式如下：

在原料準備方面，自來水要經離子交換器而製備去離子水，同時儲存於水池當中備用，然後將含量92%氫氧化鉀原料於鹼液稀釋池中添加一定量的去離子水，稀釋至49%而備用。在合成過程中需要在反應釜中添加定量山梨酸，之後真空抽離子水到計量缸中，量為山梨酸的60%左右，同時開始攪拌，然後將製備的鹼液真空抽到鹼液儲罐，進一步滴加氫氧化鉀溶液進反應釜，從而開始酸鹼中和反應，之後打開反應釜的夾套層冷卻水來控制反應溫度在40℃左右，在反應進行30 min后取樣，使用酸度計來測定反應液的pH值，反應液的pH≥9.5 時停止加鹼液。反應的過程應當≤45 min，攪拌1h后則將反應液抽入貯罐，之後進行真空抽濾，並由過濾罐過濾而得鹼液存到貯罐當中，過濾活性炭可以再生而重新利用。鹼液抽到濃縮罐後用夾套導熱油進行加熱，確保鹼液溫度在40～50 ℃，同時真空度為0.1MPa，然後進行減壓蒸發，通常情況下蒸發的時間是3～4h，達到技術標準后升溫到70 ℃繼續放料，並送到離心工段，之後使用三足式離心機進行脫水，鹼液蒸發之後離心分離溶液為一次母液，一次母液繼續減壓蒸發可以得到半成品，繼續離心分離得到的溶液是二次母液，經過7次回收之後的半成品能夠達到要求，就從離心機的上部卸料，之後運到烘乾工段於105 ℃條件下烘到指標滿足產品要求，最終送到包裝工段進行包裝並裝箱入倉。

山梨酸鉀主要被用作食品防腐劑，因其具有非常強的抑制黴菌與腐敗菌的作用，而且在水中極易溶解，所以被廣泛應用。山梨酸鉀已被聯合國糧農組織推薦為安全、高效的食品防腐劑。山梨酸鉀具有毒性低、防霉效果好、不改變食品原有性質、使用方便、應用範圍廣等特點，因此許多國外發達國家已經把山梨酸鉀作為良好、高效的防腐劑，大量地應用於食品中。目前山梨酸鉀在國內食品行業也有著廣泛的應用，隨著生產成本與生產技術的不斷突破，山梨酸鉀作為低毒、安全、高效的食品防腐劑，其應用範圍還將會不斷擴大。