基本介紹
- 中文名：食品添加劑：富馬酸
- 外文名：Food additives：Fumaric acid
- 別名：反丁烯二酸 延胡索酸
- 化學式：C4H4O4
- 相對分子質量：116.07
基本性質,生產路線,化學合成法,發酵法,發展趨勢,用途,質量標準,毒性,
基本性質
富馬酸為白色顆粒或結晶性粉末，無臭，有特異性酸味，酸味強，約為檸檬酸的1.5倍，熔點286-287℃，200℃以上升華，290℃分解，230℃以上先轉變為順丁烯二酸，然後失水生成順丁烯二酸酐。與水共煮可得蘋果酸。相對密度1.635（20℃），易溶於乙醇和丙酮，微溶於水和乙醚，不溶於苯和四氯化碳，在100g水中的溶解度為：25℃0.63g，40℃1.07g，60℃2.4g，100℃9.8g。富馬酸的吸濕性很小，且與碳酸氫鈉中和所需量最小。3%的水溶液pH值為2.0-2.5。
富馬酸有水果酸味，酸味較強，約為檸檬酸的1.5倍，故低濃度的富馬酸溶液可代替檸檬酸。但由於其微溶於水，一般不單獨使用，常魚檸檬酸、酒石酸復配使用，能呈現出果實酸味。
富馬酸有很強的緩衝性能，以保持水溶液的pH值維持在3.0左右（水溶液的pH值為2.25-2.7），這對適宜在pH值3.0左右發揮作用的防腐劑等具有特別重要的意義，故常用其作為復配防腐劑等的主要成分之一。另外它還具有較弱的抗氧化能力，以及對油包水型乳化劑起穩定作用。
生產路線
工業上主要通過化學合成法和生物合成法製備富馬酸，但目前仍以化學合成法為主。
化學合成法
工藝流程：苯或丁烯與空氣、催化氧化、水解、濃縮、結晶、成品。
①順丁烯二酸異構法
將苯或丁烯（80%）與過量的空氣在流化床或固定床反應器中被循環的液野吸收，生成順丁烯二酸。順丁烯二酸在硫脲催化劑的作用下，加熱到145-260℃經異構化反應，生成反丁烯二酸，然後經冷卻、過濾、用鹽酸洗滌濾餅、乾燥、粉碎得成品。
該法的原料的製備一般以苯法和正丁烷法為主，得率約為93.0%，具有運輸方便，不腐蝕設備，用量少的優點，缺點是需要石油資源，且工藝條件苛刻。
②糠醛氧化法
以糠醛和水為原料，在250mL燒杯中添加58.5gKClO3粉末，適量的V2O5/MoO3（0.8:1）催化劑和100mL 0.5mol/L的鹽酸溶液，不斷攪拌至110℃下，滴加20mL糠醛，加完後讓其繼續反應2h。然後冷卻過濾，得到粗富馬酸。
該法的得率為83.0%，優點是無工業污染，且副產物KCl可回收用作農用化肥，缺點是生產成本高。
發酵法
以液體石蠟為原料，黑根霉為菌種進行深層發酵80-90h，然後經分離脫色、結晶、乾燥等多步工序得富馬酸成品。其中液體石蠟轉化率約為50%，萃取率在50%以上。此外，也可用山芋、澱粉等原料發酵製取。
發展趨勢
富馬酸是一種重要的有機化工原料和精細化工產品，本身基本無毒，在檸檬酸循環的碳水化合物代謝中起重要作用。目前全世界富馬酸的年生產能力為34萬噸，我國富馬酸供求基本處於持平狀態，但我國富馬酸的套用範圍比較小，用途比較單一。隨著其套用領域的不斷拓展，富馬酸下游產品的研究開發具有很好的發展前景。尤其作為一種平台化合物，從它出發可以合成很多四碳化合物，在石油資源日益枯竭的情況下，其套用前景將越來越廣闊。
用途
富馬酸可做酸度調節劑、酸化劑、抗氧化助劑、醃製促進劑和香料。我國《食品添加劑使用衛生標準規定》（GB 2760-2007）規定：用於碳酸飲料最大使用量為0.3g/kg，果汁飲料、生面濕製品，0.6g/kg；口香糖，8g/kg。各種食品中一般用量：麵條，3g/kg；麵包、饅頭，1g/kg；果醬和果凍，3g/kg；用於清涼飲料、飲料、濃縮果汁、水果罐頭等，多與其他有機酸合用。富馬酸無色無味，無毒副作用，近年來在食品工業開發利用中成為一種新型食品酸味劑，在國外主要用於食品飲料行業中。因富馬酸是一種良好酸味劑，不僅口味純正，而且酸度是檸檬酸的1.5倍。富馬酸用作食品酸味劑時，對抑菌、防腐有顯著功效。
質量標準
指標名稱 | FAO/WHO（1990） | 日本食品添加物公定書（第六版） | FCC（W） |
含量/% | ≥99.0（以乾重計） | ≥99.0 | 99.0-100.5（以乾重計） |
順丁烯二酸/% | ≤0.1 | — | ≤0.1 |
乾燥失重/% | ≤0.5（120℃，4h） | ≤0.05 | ≤0.1 |
砷（以As計）/% | ≤0.0003 | ≤0.0004（以A2O3計） | — |
重金屬（以Pb計）/% | ≤0.001 | ≤0.0010 | ≤0.0010 |
溶液澄清度和顏色 | — | 合格 | — |
硫酸鹽（以硫酸根計） | — | ≤0.010 | — |
熔點範圍/℃ | 286-302 | — | — |
灼燒殘渣/% | ≤0.1 | — | — |
毒性
ADI 無需規定（FAO/WHO，1994）。
LD5010.7g/kg（體重）（大鼠，經口）。
LD50 85mg/kg（小鼠，腹腔注射）。
GRAS（FDA-21CFR，172.50）。
