当前位置:仪器社区 > 食品添加剂

CNS_15.014_甘油(丙三醇)

食品添加剂

  • 甘油(丙三醇)作为食品添加剂的研究



    张静

    目录



    图表清单6

    摘要8

    引言10

    1 甘油的检测方法1

    1.1 高碘酸氧化法1

    1.2 Cu2+比色法1

    1.3 酶催化反应-分光光度2

    1.4 红外光谱法2

    1.5 其他检测方法及存在的问题2

    2 安全性评价4

    2.1 单次给药毒性和重复给药毒性4

    2.2 遗传、生殖毒性和致癌性研究4

    2.3 总体评价5

    3 理化性质及变色原因分析6

    3.1 甘油的理化性质6

    3.2 甘油的变色原因分析及解决措施6

    4 葡萄酒中甘油掺伪鉴别检测方法8

    5 甘油的部分其他用途10

    参考文献13

    图表清单



    1 甘油的理化指标6

    1 甘油的LD50值(mg/kg4

    2 干白葡萄酒中有机酸和甘油检测结果统计表(g/L8

    3 干白葡萄酒中有机酸和甘油检测结果统计表 (g/L)9

    4 不同浓度甘油溶液冰点的测定10

    5 防冻液的腐蚀试验结果10



    摘要:甘油又名丙三醇,分子式为C3H8O3,是一种无色、无嗅、味甘的粘稠液体。作为一种重要的工业原料,在国防、化工、油漆、食品、日化、医药、农药及生物制品等领域有着广泛的应用,对发酵产品产量的控制、柴油的质量控制、化妆品的保鲜性及冷冻血液处理后的可用性等具有重要的作用。本文主要综述了甘油尤其是在作为食品添加剂中的作用,并对其检测技术等进行了整合。

    关键词:甘油、食品添加剂、检测技术、非临床结果

    引言



    甘油,学名 123-丙三醇,简称丙三醇,是一种无毒、无臭、无腐蚀性、无色或微黄色、味甜并具有较强吸湿性的透明粘稠液体。甘油的化学结构与碳水化合物完全不同,因而不属于同一类物质。每克甘油完全氧化可产生4千卡热量,经人体吸收后不会改变血糖和胰岛素水平。甘油是食品加工业中通常使用的甜味剂和保湿剂,大多出现在运动食品和代乳品中。冬季人们常用甘油搽于手和面部等暴露在空气中的皮肤表面,起到防止皮肤冻伤的的作用。

    按照GB2760-2011《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》,对食品添加剂定义为为改善食品品质和色、香、味,以及为防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或者天然物质。营养强化剂、食品用香料、胶基糖果中基础剂物质、食品工业用加工助剂也包括在内。食品添加剂具有以下三个特征:一是为加入到食品中的物质,因此,它一般不单独作为食品来食用;二是既包括人工合成的物质,也包括天然物质;三是加入到食品中的目的是为改善食品品质和色、香、味以及为防腐、保鲜和加工工艺的需要。

    作为食品添加剂中常用的甜味剂和保湿剂,甘油的含量是判断其品质的重要指标之一,本文主要对甘油的检测方法、甘油的非临床检测结果、甘油变色原因分析、葡萄酒中甘油掺假鉴别方法以及甘油的一些其他用处进行综述。




    1 甘油的检测方法

    由于甘油用途很广,因此其含量的测定具有非常重要的意义。本文综述了目前国内外常用的甘油分析方法及最新应用进展情况,以期为优化甘油检测的工艺条件和探索检测甘油的新方法和新技术提供借鉴。目前国内外甘油含量的测定方法较多,主要有高碘酸氧化法、Cu2+络合比色法、甘油激酶法、紫外-可见分光光度法、高效液相色谱法、气相色谱法、近红外光谱法以及原子吸收法等[1]

    1.%2 高碘酸氧化法

    高碘酸氧化法具体可以分为三种方法: 高碘酸氧化-酸碱中和法、高碘酸氧化-滴定碘法和高碘酸氧化-分光光度法。

    高碘酸氧化-酸碱中和法的测定原理是首先用过量的高碘酸钠或高碘酸钾在酸性溶液中将甘油氧化成甲酸和甲醛; 接着用乙二醇溶液还原之前氧化反应后过量的高碘酸根,而乙二醇被氧化成甲醛; 然后采用中和滴定法,以酚酞作为指示剂,用标准氢氧化钠溶液滴定氧化过程产生的甲酸,依据消耗氢氧化钠的量,计算出氧化产物甲酸的量,进而求出样品中甘油的含量。

    高碘酸氧化-滴定碘法的原理是高碘酸将甘油氧化生成甲醛与甲酸,自身被还原为碘酸,然后,在酸性介质中高碘酸和碘酸氧化碘化钾析出碘,再用硫代硫酸钠滴定碘,利用这一特点,可达到测定甘油含量的目的。

    在高碘酸氧化后的产物中,可以进一步将产物与某种特定试剂进行反应,利用分光光度计找出吸光度的变化,进而判断出样品中甘油的含量。

    2.%2 Cu2+比色法

    Cu2+比色法的测定原理是在碱性条件下( pH=1112) ,甘油与 Cu2+生成深蓝色络合物( 甘油铜) ,该络合物在 630 nm 波长下有最大吸收,用比色法即可对甘油进行测定。根据朗伯-比尔定律,配制一系列不同甘油含量的甘油铜溶液,在 630 nm 波长处分别测定这些不同甘油含量溶液的吸光度,制作标准曲线,并得到回归方程。再用供试样品与 Cu2+作用,测定吸光度,代入回归方程,得出甘油含量。

    3.%2 酶催化反应-分光光度法

    酶催化反应-分光光度法,又称甘油激酶法,也称为磷酸甘油氧化酶-过氧物酶法( GPO-POD) ,它是利用酶的特异性催化反应建立的测定甘油的一种酶学方法,是指甘油在甘油激酶作用下转化为 3-磷酸甘油,后者由磷酸甘油氧化酶催化生成磷酸二羟丙酮和过氧化氢,然后过氧化氢和 4-氨基安普比林、4-氯酚在过氧化物酶催化下反应生成紫兰色、能在 500 nm 左右有特征吸收峰的醌亚胺,通过颜色深浅即吸光度的变化测定所生成的 H2O2,甘油的含量与生成的 H2O2 成正比,这样用比色法就可以测定甘油的含量。

    4.%2 红外光谱法

    在有机物分子中,组成化学键或官能团的原子处于不断振动的状态,其振动频率与红外光的振动频率相当。当用红外光照射时,分子中的化学键或官能团可发生振动吸收,不同的化学键或官能团吸收频率不同,在红外光谱上将处于不同位置,从而可获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。由于每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱,因此,红外光谱(4000400cm1) 能够提供几乎所有物质的结构信息。红外光谱法就是根据被测样品的红外光谱特征得到其成分及含量的一种方法。在测试过程中,样品无需预处理和消耗化学试剂,安全环保,能够用于固态、液态以及胶状态等各种样品的测试,具有分析高效、快 速、可实现现场遥控检测而不破坏和干扰生产过程等优点,在很多领域中被广泛应用。

    5.%2 其他检测方法及存在的问题

    高效液相色谱法( HPLC)的原理是以液体为流动相,采用高压输液系统,将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱,利用色谱柱对待测混合物先进行分离,然后再进行检测,从而实现对试样的分析,因而其测量的准确性和精确度较高,目前已成为检测生化分子较常用的一种方法。气相色谱分析法是用于分离分析复杂样品中的化合物的一种方法,其原理是一定量的气体或液体分析物被注入到柱一端的进样口中,在载气带动下通过色谱柱,分析物的分子会受到柱壁或柱中填料的吸附。

    甘油的检测方法发展迅速,但都存在相关的优缺点,如高碘酸氧化法费用低但稳定性差,红外法高效但对仪器的精密度有较高的要求等。上述传统的甘油检测方法多数结合紫外分光光度、红外光谱等光学技术手段对甘油进行检测,检测技术手段单一,在一定程度上限制了它们在生化生产上的应用,因此需要对甘油的检测方法做进一步的改进、创新和完善。

    6.%2

    2 安全性评价

    甘油广泛用于制药、食品和日化工业中,在药剂中常用作润滑剂、湿润剂、薄膜包衣增塑剂、防腐剂、溶剂、甜味剂等。但对于甘油的人体安全摄入范围尚无统一的标准。

    王庆利[2]博士对国外甘油非临床安全性研究结果进行了总结分析,其中包括一般毒理和特殊毒理特征。

    2.1 单次给药毒性和重复给药毒性

    通过多种给药途径在大鼠、小鼠、家兔、豚鼠等种属中进行了单次给药毒性试验。研究发现除皮下注射给药外,大多数 LD50值超过了5g·kg1的限度剂量,基本提示了相对安全性。皮下注射时相对毒性最强,且发现有溶血作用。

    1 甘油的LD50值(mg/kg



    重复给药毒性试验采用了大鼠、家兔、犬、豚鼠等,给药途径主要包括经口和吸入给药。经过吸入和经口实验,发现吸入给药对上呼吸道上皮细胞有一定的影响,但经口给药无可见有害作用水平。

    2.2 遗传、生殖毒性和致癌性研究

    Ames 试验在三个不同的实验室进行,甘油各浓度下结果均为阴性,细胞毒性浓度为≥10000μg/皿。另外一项试验中,采用TA98 TA100TA1535TA1537 TA1538,浓度为2004006008001000μg/皿加或不加大鼠肝脏 S9代谢活化。结果:TA100外,其他测试株均为阴性。TA100 与溶剂对照组相比的回复突变体发生率增加与给药浓度无关,重复试验后结果阴性。

    Dutchbelted 家兔于妊娠 618d 灌胃给予甘油 11. 854. 8254. 51180 mg·kg 1·d1。结果可见 54. 8254. 51 180 mg·kg1·d 1剂量组各有 121 雌兔在试验结束前死亡。未见给药相关的存活胎仔大小及性别比例的影响。胎仔体重与对照组相比下降 14% 。胎仔未见外部异常、内脏异常及给药相关的骨骼畸形。母体毒性与致畸毒性的NOAEL 1180mg·kg1

    组织病理学检查可见 4NQO 组小鼠的所有肿瘤为型腺瘤,4NQO+甘油组小鼠肿瘤绝大多数为型腺瘤,少数为Clara 细胞腺瘤。大鼠给予含 5% 10% 20% 甘油的饲料( 按摄食量计算,相当于雄性大鼠 2 0004 000 8 000 mg·kg 1,雌性大鼠 2 5005 000 10 000 mg·kg 1) ,连续两年。结果: 体重未见异常。组织病理学检查可见 5% 10% 20% ( 天然甘油) 以及5% 10% 20% ( 合成甘油) 剂量组、对照组中恶性肿瘤发生率分别为 1 /225 /220/220 /215 /22 0 /22 5 /26,良性肿瘤( 包括嗜铬细胞瘤和颗粒细胞瘤) 发生率分别为 2/221 /220 /224 /214 /22 1 /22 0 /26,未见肿瘤发生率增加。

    2.3 总体评价

    甘油经口和经皮给药的急性毒性较低,高剂量下毒性症状包括震颤和阵发性痉挛。大鼠和犬经口重复给予甘油9501 9003 800 mg·kg 1,仅可见胃肠道局部刺激。大鼠掺水法给予甘油10 000 mg·kg 1·d 1,连续 2 年,未见明显全身或局部影响。大鼠吸入给药显示,上呼吸道局部刺激的 NOAEC 165 mg·m 3 662 mg·m 3( 全身影响) 。皮肤和眼刺激性较小。人体与动物数据显示皮肤致敏性小。甘油 Ames 验、哺乳动物细胞染色体畸变试验、显性致死试验、微核试验结果阴性。经口给药的生殖毒性试验未见明显异常。生殖毒性研究中,灌胃给予甘油剂量 1 000 mg·kg 1 未见明显异常。大鼠掺食法给予甘油,剂量达 8 g·kg 1以上,连续 2 年,未见肿瘤发生率增加。小鼠连续给予甘油 20 周以上对 4NQO 诱导的小鼠肺肿瘤发生具有促进作用。

    3 理化性质及变色原因分析

    3.1 甘油的理化性质

    熔点18.17℃。沸点290℃(分解)。闪点(开杯)177℃。密度1.261g/cm3。粘度(20℃)1499mPa·s。与水和乙醇混溶,水溶液为中性。溶于11倍的乙酸乙酯,约500倍的乙醚。不溶于苯、氯仿、四氯化碳、二硫化碳、石油醚、油类。

    1 甘油的理化指标



    3.2 甘油的变色原因分析及解决措施

    研究发现,甘油主要的变色原因就是高温氧化时间过长。赵青绒[3]从实验室现有的物质中根据化学性质挑选出硼氢化钠、亚硝酸钠、四硼酸钠等物质编为 ABCD4将新买的丙三醇分别装入不同的黏度缸内达到遇热温度后?分别加入少量的上述物质观察黏度缸颜色的变化。经过一段时间的实验作者发现相同的加热时间、相同的添加物质量、相同的加热温度亚硝酸钠效果最好在确定出反应物后,作者又选择了一些已经严重变质发黑的丙三 醇做实验:在仪器预热到100℃直接加入定 量的亚硝酸钠发现随着反应时间的延长丙三醇的颜色并没有显著变化。

    由此作者得出结论:亚硝酸钠的加入时间也是解决丙三醇颜色发暗的关键。效果自通过实验得出亚硝酸钠可以减缓丙三醇变 色的结论。但此举措不能良好地应用在作为食品添加剂的甘油中。

    4 葡萄酒中甘油掺伪鉴别检测方法

    丙三醇又名甘油,是酵母酒精发酵的副产物,具有甜味并产生圆润的口感,可增加挂壁效果。葡萄酒中的甘油含量一般为510 g/L。丙三醇具有几乎与葡萄糖相同的甜味强度,在口感上,丙三醇的甜味可以立即表现出来:它加强葡萄酒的厚实感,并赋予葡萄酒柔和、肥硕的感官特征,适量的丙三醇对提升葡萄酒的口感有益。我国 GB2760—2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》中规定不允许在葡萄酒中添加丙三醇,而我国葡萄酒产品标准未对葡萄酒中的丙三醇含量作相关规定。一些葡萄酒生产企业为了改善葡萄酒的口感、提高干浸出物含量、增强葡萄酒的挂壁效果,在葡萄酒中人为添加丙三醇(甘油),这不仅违反了葡萄酒原汁酿造的原则,也给葡萄酒的制假售假创造了机会。丙三醇的检测方法多种多样,常见的检测方法在前文已经有所提到。

    刘锐萍等[4] 20 个不同厂家的干白葡萄酒,分别检测酒石酸、苹果酸、柠檬酸、乳酸、乙酸、琥珀酸(丁二酸)6种有机酸和甘油,计算有机酸总量,并计算苹果酸、乳酸之和占有机酸总量的百分比,详细结果见下表。

    2 干白葡萄酒中有机酸和甘油检测结果统计表(g/L



    结果显示:未掺假干白葡萄酒中甘油均有检出,含量均在4.011.0g/L之间,而2个掺假的干白葡萄酒中丙三醇含量均在14.0g/L以上。

    随后,作者对20个不同厂家的干红葡萄酒,分别检测酒石酸、苹果酸、柠檬酸、乳酸、乙酸、琥珀酸(丁二酸) 6种有机酸和甘油,结果见表3

    3 干白葡萄酒中有机酸和甘油检测结果统计表 (g/L)



    研究发现:未掺假干红葡萄酒中甘油均有检出,含量均在4.013.0g/L 之间, 2个掺假的干红葡萄酒中丙三醇含量均在15.0g/L以上。

    5 甘油的部分其他用途

    研究发现,以工业丙三醇为冷却剂和以钼酸盐为基的多组分缓蚀剂,可以发挥良好的防冻作用。李宪平等[5]研究了它们的防冻性能和金属防腐性能并从中确定了一个最佳配方.结果表明按该配方配制的防冻液冰点可达-30℃以下它对钢、铁、黄铜及铝合金等多种金属均有良好的缓蚀作用.与传统的以无机盐(氯化钙、氯化钠等)或乙二醇为主要原料的 防冻液相比?丙三醇防冻液具有原料易得、价格低廉、配制方便、冰点较低、沸点较高、金属防腐性好、对环境污染小、 使用寿命长等优点?还具备较好的防结垢性?完全可以达到各种内燃机水冷却系统的要求?有较好的应用前景.

    研究团队用采购的甘油原料分别配成质量比为20%、30%、40%、50%、60%、70%和80%的甘油水溶液用冰点测定仪分别测定其冰点(见表4

    4 不同浓度甘油溶液冰点的测定



    1#配方:钼酸盐、苯甲酸盐、硅酸盐、硼砂、羧酸盐;

    2#配方:硼砂、氢氧化钠、羧酸盐、碳酸盐;

    3#配方:羧酸盐、硅酸盐、钼酸盐、碳酸盐;

    4#配方(对比配方):亚硝酸盐、苯甲酸盐、硅酸盐、硼砂、磷酸氢盐、氢氧化钠。

    5防冻液的腐蚀试验结果



    实验结果显示:

    (1) 通过对甘油不同浓度冰点的测定在南方选用浓度50%的甘油溶液作为冰点降低剂即可。

    (2) 羧酸盐、硅酸盐、硼砂对于铝、焊锡、铸铁的缓蚀具有明显的协同效应.含此复合缓蚀剂的1#防冻液 配方?其各项技术指标均符合 ASTM缓蚀性能好于同类产品。

    (3) 对于汽车冷却系统中的多种金属的缓蚀?可用硼砂、羧酸盐、硅酸盐等与常用的缓蚀剂复配?替代亚 硝酸盐、铬酸盐、胺类等。

    4)所研制的防冻剂具有五种功效:防冻、防沸、防垢消垢、防气穴、防电化学腐蚀用自来水即可兑混使用,可广泛用于汽车及钻井、矿山机具内燃机车等发 动机冷却水系统。

    参考文献



    [1]刘锐萍,赵广西,杨帛,刘浩,裴庆润,刘珊珊,张克义.葡萄酒中有机酸和甘油掺伪鉴别检测方法的研究[J].酿酒科技,2018(01):41-46.

    [2]冯东,李秋顺,王丙莲,史建国.甘油检测技术研究进展[J].山东科学,2016,29(02):57-63.

    [3]王庆利.甘油的非临床安全性评价[J].药学研究,2013,32(08):435-438.

    [4]赵青绒.丙三醇变色原因分析及解决措施[J].内燃机车,2009(01):48+47.

    [5]李宪平,贺干武,姜丽.防冻液及其防腐性能的研究[J].邵阳学院学报(自然科学版),2006(01):83-85.
  • }

推荐学习更多>>

https://mapi.instrument.com.cn/ykt/api/GetCourseByBBSType?forumid=634&top=5
    +关注 私聊
  • xiahuanihao

    第1楼2021/08/09

    认真阅读甘油知识,深入了解甘油!

0
    +关注 私聊
  • yy_0324

    第2楼2021/09/11

    学习了解甘油的相关知识。

0
共2条评论,登录后参与讨论 APP看帖、交流更便捷
举报帖子

执行举报

点赞用户
好友列表
加载中...
正在为您切换请稍后...