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香蘭素是一種化學(xué)式為C8H8O3的有機化合物,也被稱(chēng)為香草醛、香草粉或3-甲氧基-4-羥基苯甲醛。它是全球產(chǎn)量最大的香料之一,常用于食品、飲料和化妝品中作為香味劑。香蘭素具有香莢蘭豆特有的香氣,并呈現出微甜的味道。它易溶于乙醇、乙醚、氯仿、冰乙酸以及熱揮發(fā)油,略溶于水。然而,香蘭素在空氣中會(huì )逐漸氧化成香蘭酸。香蘭素主要存在于香莢蘭豆中,也可通過(guò)愈創(chuàng )木酚合成。香蘭素
香蘭素(Vanillin),化學(xué)式為C8H8O3,又叫香草醛,香草粉,學(xué)名為3-甲氧基-4-羥基苯甲醛,是全球產(chǎn)量最大的香料之一。其外觀(guān)為白色至黃色的晶體粉末,有香莢蘭豆特有的香氣,微甜。易溶于乙醇、乙醚、氯仿、冰乙酸及熱揮發(fā)油,略溶于水,在空氣中會(huì )逐漸氧化成香蘭酸。香蘭素存在于香莢蘭豆中,可由愈創(chuàng )木酚-醛乙醛酸、丁香酚法等方法制得。香蘭素可用于調制香草型、巧克力型和奶油型等香精,調制好的香精可用于醫藥和食品工業(yè)中,此外,香蘭素還可用于化妝品行業(yè)。 基本信息
性質(zhì)
溶解性
易溶于乙醇、乙醚、氯仿、冰乙酸及熱揮發(fā)油,略溶于水
危險性
相關(guān)歷史
從大約1816年起香蘭素就以香料物質(zhì)而著(zhù)稱(chēng)。1858年以前,香蘭素純化學(xué)品都是從香草莢的乙醇提取物中獲得。到了1876年,Reimer和Tiemann以鄰甲氧基苯酚為原料合成了香蘭素。 理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
香蘭素是白色至黃色的結晶性粉末,有香莢蘭豆特有的香氣,微甜,易溶于乙醇、乙醚、氯仿、冰乙酸及熱揮發(fā)油,略溶于水。根據結晶用溶劑的不同,存在α-、β-、γ-、δ-體四種不同晶體,在水、水-醇等有機溶劑中形成單斜方晶體。 化學(xué)性質(zhì)
縮合反應
香蘭素在堿性條件下與丙酮反應生成香蘭亞丙酮,然后還原可生成姜油酮,姜油酮是姜味的主要成分。 還原反應
香蘭素在鉑黑和氧化鐵存在下還原為香蘭醇。也可在鈉汞齊的作用下還原為香蘭醇。 氧化反應
香蘭素與堿共熔時(shí),將發(fā)生氧化及脫甲基化作用,生成香草酸及原兒茶酸。長(cháng)期暴露于空氣之中,香蘭素緩慢地氧化成香草酸。置于醇溶液中,暴露在陽(yáng)光下,發(fā)生緩慢二聚,生成脫氫二香蘭素。抗氧劑甲氧基氫醌,即是香蘭素和堿性過(guò)氧化氫作用而得。 取代反應
香蘭素的苯環(huán)上可以發(fā)生鹵代、硝化等親電取代反應,一般取代位置是5-位。若羥基被醚化或酯化保護起來(lái),則取代反應發(fā)生在2-,6-位。 醚化反應
食品貯藏保鮮中的應用及其機制
抑菌
香蘭素是一種天然的抑菌劑,在食品領(lǐng)域常結合其他抑菌方法共同作用,且香蘭素對不同菌種的抑菌效果不同。Moon等證明香蘭素的抑菌效果與其濃度、p H值有關(guān),較高的香蘭素濃度和較低的p H值均有利于提高香蘭素的抑菌作用,香蘭素對不同菌種的抑菌效果不同,對比其他菌種,香蘭素對大腸桿菌的抑菌效果更好。 抗菌
目前對于香蘭素的抗菌機制的研究主要包括3個(gè)方面:作用于細胞膜,破壞膜的完整性;作用于酶,使必需酶失活;作用于遺傳物質(zhì),使遺傳物質(zhì)失活或結構遭到破壞。
抗氧化
結構相似的抗氧化劑的作用機理有所差別,香蘭素主要通過(guò)氧化產(chǎn)物香草酸來(lái)加速對自由基的清除,香蘭素具有的抗氧化作用可顯著(zhù)延長(cháng)含油食品的保質(zhì)期并且對其酸敗味具有掩蓋作用。香蘭素的同分異構體——鄰香草醛(2-羥基-3-甲氧基苯甲醛),被證實(shí)具有清除過(guò)氧亞硝基陰離子的作用,但并不是很好的自由基清除劑。 穩定食品中其他成分
已有研究證明香蘭素的反應產(chǎn)物有助于穩定食品中其他成分:白藜蘆醇為天然功能性成分,為提高其穩定性并充分發(fā)揮功能性作用,以香蘭素與殼聚糖反應后形成的網(wǎng)狀殼聚糖微球包覆白藜蘆醇,有助于控制白藜蘆醇的釋放;香蘭素與氨基的縮合產(chǎn)物具有與金屬離子絡(luò )合的良好能力,能夠有效提高其包合的物質(zhì)的穩定性。 合成方法
生物合成法
香蘭素的前驅物是松柏糖甙,它在氧化酶的作用下,首先裂解為香蘭素葡萄糖甙,再借助酸苦杏仁酶的水解作用轉化生成香蘭素和葡萄糖。或者是在糖苷酶作用下水解生成葡萄糖和松柏醇,再在氧化酶作用下轉化生成香蘭素。 制備
天然提取法
香蘭素存在于植物香莢蘭豆中,千豆中約含有2%的香蘭素,古老的辦法是用溶劑將其萃取出來(lái),這種方法提取的香蘭素香味純正,安全可靠,不含雜質(zhì),但由于使用天然植物費力費時(shí),成本高。此法停產(chǎn)已有幾十年,近幾年開(kāi)發(fā)的以二氧化碳為溶劑的萃取工藝,又使天然萃取法獲得新的生機,使香莢蘭豆成為一種十分有前途的農業(yè)經(jīng)濟作物。 丁香酚法
丁香酚在丁香油中的含量為85%~90%,是制取香蘭素的天然原料。 將氫氧化鈉加熱至熔融狀態(tài)下加入稱(chēng)量好的丁香酚,加熱、攪拌得到異丁香酚鹽,將異丁香酚鹽氧化再經(jīng)酸化還原即可得到香蘭素。此反應過(guò)程能量消耗大,且易對環(huán)境造成污染,故此法被逐漸淘汰。 愈創(chuàng )木酚-乙醛酸法
在堿性條件下,愈創(chuàng )木酚與乙醛酸發(fā)生縮合反應,生成3-甲氧基-4-羥基扁桃酸(鹽)。3-甲氧基-4-羥基扁桃酸(鹽)同樣在堿性條件下,加入氧化劑,發(fā)生氧化反應再經(jīng)酸化脫羧生成香蘭素。 此方法利用的原料較簡(jiǎn)單,且產(chǎn)生的“三廢”少。
應用
香蘭素被廣泛應用于食品,飲料、化妝品、煙草工業(yè)中。在食品工業(yè)中,被用作定香劑、變味劑、調味劑,廣泛用于配制香莢蘭豆、奶油、巧克力、太妃、香草等型香精,用量可達25%~30%,直接用于餅干、糕點(diǎn),用量0.1%~0.4%,冷飲0.01%~0.3%,糖果0.2%~0.8%,尤其是含乳制品;藥劑中用作矯味劑,多用于液體制劑和半固體制劑;在醫藥合成中是重要原料和中間體;在日用品工業(yè)中可用于生產(chǎn)香皂、化妝品等;它還可作為電鍍液的添加劑、甘蔗的增產(chǎn)劑和催熟劑、殺蟲(chóng)藥劑的引誘劑、除草劑、橡膠制品的除臭劑以及塑料制品的抗硬化劑等。 安全事宜
安全性
香蘭素的LD50為1.58g/kg(大鼠,經(jīng)口),最大耐受量為1g/kg(大鼠,經(jīng)口)。一般公認為是安全的(FDA,1985)。每日允許攝入量為0~10mg/kg(FAO/WHO,1967)。
儲存與運輸
內襯聚乙烯袋、外套鐵聽(tīng)包裝。置遮光容器內,密封保存。與強氧化劑、強堿、鹵素分開(kāi)存放,貯存于干燥通風(fēng)的庫房?jì)龋苊怆s氣污染,運輸時(shí)避免日曬雨淋。
用法
GB 2760—1996規定:可按生產(chǎn)需要適量用于食品香精。
FEMA規定,最高參考用量為:軟飲料,4.1mg/kg;冰激凌、冰制食品,4.1mg/kg;糖果,16mg/kg;焙烤食品,18mg/kg;膠凍及布丁,5.8mg/kg;膠姆糖,29~52mg/kg。 應急處理
發(fā)生火災時(shí),可用霧狀水,泡沫,干粉,二氧化碳滅火。
如發(fā)生泄露,在確保安全的前提下,采取措施防止進(jìn)一步的泄漏或溢出。 不要讓產(chǎn)物進(jìn)入下水道。防止排放到周?chē)h(huán)境中。將泄漏物清掃進(jìn)有蓋的容器中,如果適當,首先潤濕防止揚塵。小心收集殘余物,然后轉移到安全場(chǎng)所。個(gè)人防護用具:適應于該物質(zhì)空氣中濃度的顆粒物過(guò)濾呼吸器。 急救措施
吸入:將患者轉移至空氣新鮮處,如患者停止了呼吸,立刻給予人工呼吸,并及時(shí)就醫。
食入:切勿給失去知覺(jué)者從嘴里喂食任何東西。 用水漱口并及時(shí)就醫。
皮膚接觸:用肥皂和大量的水沖洗,并及時(shí)就醫。
眼睛接觸:用大量水徹底沖洗至少15分鐘并及時(shí)就醫。