手機掃碼訪問本站
微信咨詢
丙酸(propionicacid)及丙酸鹽是重要的飼料防腐劑。對革蘭氏陰性菌有較好的抑制作用,對酵母菌無害。在飼料中添加量以丙酸計,在0.3%以下。防止飼料在存貯過程中養分的流失,減少飼料中微生物的數量。丙酸為無色液體,具有揮發性。丙酸鹽主要是指丙酸鈣、丙酸鈉、丙酸鋅、丙酸鉀、丙酸銨等,多為白色顆粒或粉末,無臭或稍有異臭味,溶于水。同其他防腐劑相比,丙酸及其鹽具有許多的優越性,因而已成為飼料中廣泛應用的防腐劑之一。
丙酸與丙酸鹽發揮防腐防霉作用的有效成分均為丙酸分子。一般認為,丙酸通過以下途徑發揮防腐防霉作用:非解離的丙酸活性分子在霉菌或細菌等細胞外形成高滲透壓,使霉菌細胞內脫水而失去繁殖能力;丙酸活性分子可以穿透霉菌等的細胞壁,抑制細胞內的酶活性,進而阻止霉菌的繁殖。
作為一種揮發性液體,丙酸在飼料貯存過程中不斷揮發產生的丙酸蒸汽與飼料表面充分接觸,起到均勻、廣泛、高效的抑菌作用。研究表明,丙酸對黃曲霉、某些好氣性芽孢桿菌、沙門氏菌等均有較好的抑制作用。
但是直接把丙酸作為防腐劑也存在一些問題:
1.熱穩定性不好。據報道,丙酸在80℃制粒過程中揮發量可達40%;
2.丙酸在飼料貯存過程中損失快,藥效持續力短,不利于飼料的長期保存;
3. 丙酸容易被飼料中的鈣鹽或蛋白質等中和,從而降低或失去活性。鑒此,人們開發了多種丙酸鹽制劑。
丙酸鹽具有耐高溫、不揮發、不受飼料中其他成分影響、腐蝕性低、刺激性小、適合飼料長期貯存等優點。其中丙酸銨、丙酸鈉、丙酸鈣主要作為青貯飼料保存劑,廣泛用于牛、羊和家禽飼料。丙酸鹽只有轉變成丙酸才能發揮效用,轉變過程受到水分、pH值等條件的影響。丙酸鹽解離后形成的弱堿性也可能阻礙其進一步解離。另外,由于丙酸鹽不具有熏蒸作用,因此,對飼料混合的均勻度要求較高。過大的丙酸鹽用量還可能影響飼料的適口性。
丙酸對人和動物體是安全的。世界衛生組織(WHO)和聯合國糧農組織(FAO)已經批準在國際上以丙酸鈣作為食品防腐劑。目前,丙酸(鹽)已經廣泛用于面包、谷物等的防腐防霉。
丙酸進入人或動物體后,可以依次轉變成丙酰CoA、D一甲基丙二酸單酰CoA、L一甲基丙二酸單酰CoA和琥珀酰CoA。琥珀酰CoA既可以進入三羧酸循環徹底氧化分解,又可以進入糖異生途徑合成葡萄糖或糖原。某些反芻動物(如牛)瘤胃中的細菌能將糖(如纖維素)發酵成丙酸,但是由于這些丙酸可以通過上述途徑進入脂質代謝與糖代謝,因此并不對反芻動物健康造成損害。
丙酸的生產方法包括化學合成法和微生物發酵法。目前,工業上主要以化學合成法生產丙酸。丙醛氧化法、雷帕法和輕質烴氧化法3種工藝是丙酸生產工業中最常用的方法。另外,丙烯腈法、乙醇羰基法、正丙醇氧化法、丙烷(丁烷,石蠟)液相氧化法等也可用于丙酸生產,但由于設備投資大等原因,至今仍未在實踐中采用。
丙醛氧化法目前,工業生產中以乙烯、一氧化碳和氫為原料,在羰基鈷或羰基銠催化下通過乙烯氫甲酰化制備丙酸。丙醛氧化法工藝成熟,是目前產量最大的丙酸生產方法。該方法的主要缺點是工藝流程復雜、設備繁多、對設備和管道材質的要求較高。
雷帕法(Repper法)又稱乙烯羰基合成法,是德國BASF公司的專利。它以乙烯為原料在羰基鎳催化下與一氧化碳和水反應生成丙酸。反應在250~320℃、10~30MPa條件下進行。也可以用鈷、鐵、銠、銥、鉑、鈀、釕、鉬一鎳、鎢一鎳等的羰基絡合物作為催化劑。
雷帕法具有原料費用低、工藝流程簡單、轉化率高、選擇性好、操作簡單等特點。但是由于高溫高壓下丙酸的腐蝕性劇烈,因此,需要使用內壁襯銀的反應器。鑒此,國外許多公司對此法進行了不少改進。1975年,丙烯低壓合成丁醛的研發成功,大大推進了乙烯直接羰基化合成丙酸技術的發展。這種新工藝極有可能成為丙酸生產的最佳方法。
20世紀60年代之前,輕質烴氧化法一直是世界上丙酸生產的主要方法。目前,仍有部分廠家采用此法。輕質烴氧化法以輕質石腦油、液化天然氣或沸點低于100℃的烷烴(如正丁烷)為原料,采用環烷酸錳等油溶性鹽類為催化劑,在適宜的溫度和壓力下進行氧化反應生成乙酸,并副產甲酸、丙酸和少量其他羧酸。與丁烷相比,石腦油是更合適的原料,其價格低廉,可以在較低的溫度和壓力下進行氧化反應。但是,石腦油氧化工藝對經驗的依賴性過強。
以丙酸和氫氧化鈣為原料制備丙酸鈣。首先,將丙酸和氫氧化鈣兩種主要原料混合均勻,然后泵人不銹鋼反應釜內,加熱至80~90℃以加速反應,注意溫度不宜超過130℃,以免丙酸揮發。爾后再進行蒸發濃縮,加熱溫度≥105℃。得到的丙酸鈣沉淀經干燥、碾磨、檢驗后即可包裝人庫。
以丙酸和碳酸鈣為原料制備丙酸鈣。將丙酸與碳酸鈣置于設有攪拌裝置的反應鍋中,混合均勻,溫度保持在70~80℃。反應完全后,使用板框壓濾機進行壓縮,濾去無用的濾渣、雜質,使壓縮后的濾液澄清透明,而后將濾液吸入真空濃縮罐進行濃縮,至出現結晶為止,然后放罐,分離結晶體。母液進行下一次濃縮(循環濃縮)。用熱風或真空干燥器將濃縮后晶體烘干。最后粉碎、包裝、檢驗。
以上兩種工藝簡單,操作方便,原料易得,成本低,能耗低,生產產品的質量好。目前已經實現大規模生產。