丙酸及其盐在饲料防霉中的应用？

时间：2020-02-14

丙酸与丙酸盐发挥防腐防霉作用的有效成分均为丙酸分子。一般认为，丙酸通过以下途径发挥防腐防霉作用：
1、非解离的丙酸活性分子在霉菌或细菌等细胞外形成高渗透压，使霉菌细胞内脱水而失去繁殖能力；
2、丙酸活性分子可以穿透霉菌等的细胞壁，抑制细胞内的酶活性，进而阻止霉菌的繁殖。
丙酸在饲料中的应用：
作为一种挥发性液体，丙酸在饲料贮存过程中不断挥发产生的丙酸蒸汽与饲料表面充分接触，起到均匀、广泛、高效的抑菌作用。研究表明，丙酸对黄曲霉、某些好气性芽孢杆菌、沙门氏菌等均有较好的抑制作用。
但是直接把丙酸作为防腐剂也存在一些问题：
1、热稳定性不好。据报道，丙酸在80℃制粒过程中挥发量可达40％；
2、丙酸在饲料贮存过程中损失快，药效持续力短，不利于饲料的长期保存；
3、丙酸容易被饲料中的钙盐或蛋白质等中和，从而降低或失去活性。鉴此，人们开发了多种丙酸盐制剂。
丙酸盐在饲料中的应用：
丙酸盐具有耐高温、不挥发、不受饲料中其他成分影响、腐蚀性低、刺激性小、适合饲料长期贮存等优点。其中丙酸铵、丙酸钠、丙酸钙主要作为青贮饲料保存剂，广泛用于牛、羊和家禽饲料。
丙酸盐只有转变成丙酸才能发挥效用，转变过程受到水分、pH值等条件的影响。丙酸盐解离后形成的弱碱性也可能阻碍其进一步解离。另外，由于丙酸盐不具有熏蒸作用，因此，对饲料混合的均匀度要求较高。过大的丙酸盐用量还可能影响饲料的适口性。
丙酸对人和动物体是安全的。世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织(FAO)已经批准在国际上以丙酸钙作为食品防腐剂。目前，丙酸(盐)已经广泛用于面包、谷物等的防腐防霉。
丙酸进入人或动物体后，可以依次转变成丙酰CoA、D一甲基丙二酸单酰CoA、L一甲基丙二酸单酰CoA和琥珀酰CoA。琥珀酰CoA既可以进入三羧酸循环彻底氧化分解，又可以进入糖异生途径合成葡萄糖或糖原。某些反刍动物(如牛)瘤胃中的细菌能将糖(如纤维素)发酵成丙酸，但是由于这些丙酸可以通过上述途径进入脂质代谢与糖代谢，因此并不对反刍动物健康造成损害。
丙酸的生产工艺：
丙酸的生产方法包括化学合成法和微生物发酵法。目前，工业上主要以化学合成法生产丙酸。丙醛氧化法、雷帕法和轻质烃氧化法3种工艺是丙酸生产工业中较常用的方法。另外，丙烯腈法、乙醇羰基法、正丙醇氧化法、丙烷(丁烷，石蜡)液相氧化法等也可用于丙酸生产，但由于设备投资大等原因，至今仍未在实践中采用。
丙醛氧化法
目前，工业生产中以乙烯、一氧化碳和氢为原料，在羰基钴或羰基铑催化下通过乙烯氢甲酰化制备丙酸。丙醛氧化法工艺成熟，是目前产量较大的丙酸生产方法。该方法的主要缺点是工艺流程复杂、设备繁多、对设备和管道材质的要求较高。
雷帕法
雷帕法(Repper法)又称乙烯羰基合成法，是德国BASF公司的**。它以乙烯为原料在羰基镍催化下与一氧化碳和水反应生成丙酸。反应在250～320℃、10～30MPa条件下进行。也可以用钴、铁、铑、铱、铂、钯、钌、钼一镍、钨一镍等的羰基络合物作为催化剂。
雷帕法具有原料费用低、工艺流程简单、转化率高、选择性好、操作简单等特点。但是由于高温高压下丙酸的腐蚀性剧烈，因此，需要使用内壁衬银的反应器。鉴此，国外许多公司对此法进行了不少改进。1975年，丙烯低压合成丁醛的研发成功，大大推进了乙烯直接羰基化合成丙酸技术的发展。这种新工艺较有可能成为丙酸生产的较佳方法。
轻质烃氧化法
20世纪60年代之前，轻质烃氧化法一直是世界上丙酸生产的主要方法。目前，仍有部分厂家采用此法。
轻质烃氧化法以轻质石脑油、液化天然气或沸点低于100℃的烷烃(如正丁烷)为原料，采用环烷酸锰等油溶性盐类为催化剂，在适宜的温度和压力下进行氧化反应生成乙酸，并副产甲酸、丙酸和少量其他羧酸。与丁烷相比，石脑油是更合适的原料，其价格低廉，可以在较低的温度和压力下进行氧化反应。但是，石脑油氧化工艺对经验的依赖性过强。
丙酸盐的生产工艺
以丙酸和氢氧化钙为原料制备丙酸钙。首先，将丙酸和氢氧化钙两种主要原料混合均匀，然后泵人不锈钢反应釜内，加热至80～90℃以加速反应，注意温度不宜**过130℃，以免丙酸挥发。尔后再进行蒸发浓缩，加热温度≥105℃。得到的丙酸钙沉淀经干燥、碾磨、检验后即可包装人库。
以丙酸和碳酸钙为原料制备丙酸钙。将丙酸与碳酸钙置于设有搅拌装置的反应锅中，混合均匀，温度保持在70～80℃。反应完全后，使用板框压滤机进行压缩，滤去无用的滤渣、杂质，使压缩后的滤液澄清透明，而后将滤液吸入真空浓缩罐进行浓缩，至出现结晶为止，然后放罐，分离结晶体。母液进行下一次浓缩(循环浓缩)。用热风或真空干燥器将浓缩后晶体烘干。最后粉碎、包装、检验。
以上两种工艺简单，操作方便，原料易得，成本低，能耗低，生产产品的质量好。目前已经实现大规模生产。
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