实验7　食品防腐剂山梨酸钾的合成

实验目的

（1）学习食品防腐剂山梨酸钾的性质和用途。

（2）掌握山梨酸钾制备的原理和方法。

实验原理

山梨酸及其盐类是安全、无毒、高效、稳定的防腐保鲜剂，是国际卫生组织推荐使用的产品。山梨酸能有效地抑制霉菌、酵母菌和好氧性细菌的活性，还能防止肉毒杆菌、葡萄球菌、沙门菌等有害微生物的生长和繁殖，山梨酸通过抑制微生物体内的脱氢酶系统，从而达到抑制微生物的生长，其抑制微生物增殖的作用比杀菌作用更强，可有效地延长食品的保存时间，并保持食品原有的风味。其防腐效果是同类产品苯甲酸钠的5～10倍。进入人体的山梨酸参与了正常的脂肪酸代谢过程，在人体中无特异的代谢效果，不对人体产生毒害。

山梨酸钾，化学名称为2，4-己二烯酸钾，结构式为，外观为无色至白色鳞片状结晶或结晶性粉末，无臭或微有臭味，易溶于水，溶于丙二醇、乙醇。山梨酸钾暴露在空气中易吸潮，易氧化分解。山梨酸钾可由山梨酸和碳酸钾反应制得。山梨酸钾作为毒性最低的食品防腐剂，普遍应用在食品以及饲料加工业，同时也用于化妆品、香烟、树脂、香料以及橡胶等行业当中。

山梨酸的合成一般以巴豆醛（2-丁烯醛）为原料，与乙烯酮、丙二酸、丙酮三种物质都可以反应生成山梨酸。或者以山梨醛为原料，在催化剂作用下氧化成山梨酸。本实验采用巴豆醛和丙二酸为原料合成山梨酸，再与碳酸钾反应，制得山梨酸钾。反应式如下：

试剂与仪器

试剂：丙二酸，巴豆醛，吡啶，乙醇，氢氧化钾，硫酸，碳酸钾，精密pH试纸，滤纸。

仪器：四口烧瓶，烧杯，球形冷凝管，油浴控温装置，抽滤瓶，布氏漏斗，温度计，量筒，电动搅拌装置，真空泵，冰箱。

实验内容

1.山梨酸的合成

取干燥的250mL四口烧瓶，加入35g巴豆醛、50g丙二酸和5g吡啶，安装电动搅拌装置和球形冷凝管回流装置，先在室温下搅拌，待丙二酸溶解后，油浴控温装置缓慢升温到90℃，反应时间为3～4h，温度控制在90～100℃。反应结束后用冰水浴降温至10℃以下，缓慢加入一定量质量分数为10％的稀硫酸，调节反应物溶液pH值为4～5，控制温度不要超过20℃。将溶液放入冰箱冷冻过夜，有晶体析出，置于布氏漏斗，用抽滤瓶抽滤，用冰水50mL分两次洗涤结晶，得到山梨酸粗品。

2.山梨酸的精制

将粗品山梨酸倒入烧杯中，用3～4倍量的质量分数为60％的乙醇重结晶，加热溶解，冷却后抽滤，洗涤，干燥，得到精制山梨酸。

3.山梨酸钾的合成

在100mL三口烧瓶中加入4g山梨酸、2.5g碳酸钾、25mL工业乙醇和1mL蒸馏水，开动电动搅拌器，加热回流一定时间，等溶液呈完全透明，停止加热和搅拌，迅速将反应液倒入烧杯中冷却，待降至室温，放入冰箱中，析出山梨酸钾结晶，晶体呈白色闪光鱼鳞状。抽滤，烘干，称重，计算产率。

注意事项

（1）在用稀硫酸调节pH值时，要注意控制温度，山梨酸精制时要控制温度不超过5℃。

（2）可用氢氧化钾替代碳酸钾与山梨酸反应得到山梨酸钾。

思考题

（1）本实验在反应体系中加入吡啶的目的是什么？

（2）山梨酸精制时为什么采用60％的乙醇重结晶？

参考文献

［1］刘红.精细化工实验［M］.北京：中国石化出版社，2010.

［2］张珩，葛正红，漆雄祥，等.山梨酸的工业合成方法［J］.精细化工中间体，2002，32（2）：4-6.