山梨酸钾
山梨酸钾（Potassium Sorbate），又名2，4-己二烯酸钾，是一种有机金属类化合物，是山梨酸的钾盐，分子式为C6H7O2K。该物质为无色或类白色鳞片状或颗粒状结晶，或结晶性粉末，无臭或者稍有臭味，易溶于水，微溶于乙醇。在空气中不稳定，能被氧化着色，有吸湿性。
山梨酸钾工业上以碳酸钾或氢氧化钾和山梨酸为原料制得。山梨酸钾有抗菌和抗真菌作用，对霉菌和酵母菌效果尤佳。主要用作药品制剂、食品、化妆品的防腐剂，另外在食品包装以及动物饲料方面也有应用。
山梨酸钾毒性作用低、危害小，是世界各国公允的食品添加剂，可能引起部分人群产生过敏性皮肤反应。
化学结构
山梨酸钾的化学名称为己二烯酸钾，分子式为C6H7O2K，其结构式为CH3CH=CHCH=CHCOOK。
由于分子结构中羧基的α、β位和γ、δ位有两个双键，这两个双键产生共轭作用，使远离羧基的双键易发生氧化作用，且分子中的两个双键易与其它自由基结合，它与食品中的微生物酶系统中的巯基结合，可破坏酶系，达到抑制微生物繁殖及防腐的目的。
理化性质
物理性质
山梨酸钾为无色或类白色鳞片状或颗粒状结晶性粉末，无臭味、或微有臭味。本品易溶于水，微溶于乙醇，易吸潮。
山梨酸钾钾在20°C时的溶解度为58.2%(w/v)。
化学性质
在空气中不稳定，易氧化而变褐色，对光、热稳定，约270℃时溶化分解1%的水，溶液pH值为7~8。
山梨酸盐的双键在水态时比在固体状态时更容易被氧化，其盐在溶液中经过长时间储存后聚合并呈现黄色，山梨酸的烯烃键氧化会导致过氧化物的形成，随后发生分解和聚合。山梨酸盐的氧化和分解是由多种条件引起的，可以影响其抗菌性能。
生物性质
山梨酸钾及其溶于水生成的山梨酸抑菌机制相同，都是通过与霉菌、酵母菌酶系统中的疏基结合而达到抑菌作用。但对厌氧芽孢杆菌、乳酸菌无效。山梨酸是一种直链不饱和脂肪酸，可参与体内正常代谢，并被同化而产生二氧化碳和水，几乎对人体没有毒性，是一种比苯甲酸更安全的防腐剂。
应用领域
防腐剂
山梨酸钾具有广谱的抑菌效果，主要用作食品防腐剂，属于酸性防腐剂，配合有机酸使用，防腐反应效果提高。属于是食品、药品、化妆品行业，特别是食品行业的首选防腐剂，山梨酸钾的抑菌作用在酸性环境下更强。山梨酸钾的防腐原理是通过与微生物酶系统的巯基结合从而破坏其大部分酶系统的作用。
山梨酸钾是国际上应用较为普遍的防腐剂，相较于其他防腐剂而言，山梨酸及其盐类毒副作用小，在人体内能参与正常的新陈代谢，是迄今为止国际公认的最好食品防腐剂。
山梨酸钾能有效地抑制霉菌、酵母菌的活性，还能防止肉毒杆菌、葡萄球菌等有害微生物的生长和繁殖，可用于肉、鱼、蛋、鸟纲制品、果蔬类以及饮料、果冻、软糖、糕点等的保鲜，能解决食品工业的发展中，延长货架寿命、防止食品腐败变质的重要需求。食品生产中，山梨酸钾浓缩水溶液(山梨酸钾约50%w/v)可添加到液体食品中，或稀释后用于食品保存过程中的浸泡或喷雾处理。山梨酸钾与同类产品相比更为高效，其活性在同等重量的山梨酸的74%。
食品包装
我国于2009年颁布实施GB9685-2008卫生标准中国明确规定山梨酸钾在食品容器以及包装材料中允许加入的使用量以及山梨酸钾的最大残留限量。在塑料生出方面可以根据生产需要适量使用橡胶方面使用量为0.1%，纸方面根据生产需要使用，同时对山梨酸残留量没有要求。
综上所述，山梨酸钾使用时能够直接添加、浸渍、喷洒或者干粉喷雾，同时包装材料的处理方面也有着多种灵活方式，并且发展趋势而言，因为山梨酸钾特性等同天然物，应用范围以及使用量还会逐渐扩大。
动物饲料
美国以及欧盟都将山梨酸钾作为法定饲料添加剂，可用于动物饲料当中。山梨酸钾可以通过抑制饲料当中霉菌生长，特别是抑制黄曲霉素的形成，达到避免饲料腐败变质，以及在动物肠道当中抗微生物生长的效果。除此之外，因为山梨酸钾无刺激性味道，所以适合使用在饲料当中，且不会引起比人类更敏感的动物味蕾不适。
除此之外，作为不饱和的脂肪酸，山梨酸钾作为易于消化的饲料成分，并且对动物没有任何不良影响。饲料在贮存以及运输和销售过程当中容易出现腐败变质，因此山梨酸钾在饲料工业当中的应用市场巨大。
制备方法
工业制备
碳酸钾法
以山梨酸，碳酸钾和氢氧化钾为原材料，将山梨酸与碳酸钾按摩尔比1:0.5的比例投料，加入适量乙醇和无离子水，搅拌下加热至回流，待反应液完全透明则反应完毕。冷却、结晶得白色鳞片状山梨酸钾。
该反应比较温和，产品外观白色只是反应放出大量二氧化碳，容易形成泡沫影响生产操作。
温度的控制以及水的添加将影响到反应时长以及山梨酸钾的回收率。若温度太高，山梨酸不能全部反应转化为山梨酸钾，影响回收率，同时还将有大量乙醇挥发损失，影响经济效益，应控制在60一70℃之问间较恰当。
氢氧化钾法
以山梨酸和氢氧化钾为原材料，两者以摩尔比1:1投料中和生成山梨酸钾和水。
该反应比较剧烈，产品颜色深，呈黄褐色。
实验室制备
以巴豆醛和丙二酸为原料，在90~100°c以及吡啶充当催化剂的条件下，缩合并脱去一分子水，生成山梨酸，所得山梨酸再与氢氧化钾反应制得山梨酸钾。
安全事宜
毒性
山梨酸钾是毒性作用低、危害小的食品添加剂，其毒性比苯甲酸和食盐小，防腐效果却是苯甲酸的5~10倍。山梨酸钾的安全性毒理学评价常采用食品添加剂（含防腐剂）的安全性和毒性大小二个指标来衡量：ADI（每日允许摄入量）为0-25mg/千克d(FAC/WHD)；LD50(经口半致死量)为4.2~6.17g/kg(大鼠，经口)。
在生殖方面，山梨酸及其钾盐的体内外染色体畸变试验、微核试验等遗传毒性检测结果绝大多数为阴性。
人体安全性以及实验结果
山梨酸及其钾盐被世界各国公允为安全食品添加剂，用于食品的防腐防霉，主要通过食物而被机体所摄入，在肝脏、肾脏、骨骼肌等组织中均有分布，作为脂肪族羧酸在生物体内被当做脂肪酸利用，其代谢方式与其它饱和脂肪酸或单不饱和脂肪酸一致，主要以CO2形式排出，也有少量通过尿液和粪便排出。
过量摄入含山梨酸钾的食品的常见危害为刺激胃肠道黏膜，加重胃肠负担，如长期食用含山梨酸钾食品还可影响人体对维生素及矿物质的吸收。
短期或亚慢性毒性试验也以阴性结果为主，未观察到有意义的生物学改变，根据90天经口毒性试验结果得出雄性大鼠的NOAEL（no observable adverse effectlevels，未观察到不良效应水平）为6800mg/kg BW/day，雌性大鼠的NOAEL为7200mg/kg BW/day。EFSA评估组根据山梨酸两代繁殖毒性试验认为发育毒性的NOAEL为300mg/kgBW/day，亲代毒性的NOAEL为1000mg/kgBW/day。在慢性毒性联合致癌试验中，含5%-10%山梨酸的饲料会导致动物体重增重减少，肝脏、肾脏相比较对照组增加外，未观察到其他有意义的生物学改变。
JECFA（联合国粮食及农业组织和世界卫生组织下的食品添加剂联合专家委员会，隶属FAO）基于Lang等人在1960年和1967年发表的慢性毒性试验结果，设定不确定系数为100，设定山梨酸及其盐类加合后的允许摄入量（ADI）为0-25mg/kgBW/day（FAO/WHO，2004）。欧洲食品安全局（欧洲食品安全局）基于Nutrinova公司提交的两篇生殖毒性和发育毒性的论文研究结果（Cordts，2004），设定不确定系数为100，建议设置山梨酸及其钾盐的Temporary group ADI（日容许摄入量）为3mg/kgBW/day（EFSA，2015）。
山梨酸钾的储存
适当的储存条件对山梨酸盐溶液的稳定性至关重要。山梨酸盐溶液在光照下的氧化速率比在黑暗中快。山梨酸在高温或长时间加热下分解更快。山梨酸酯在储存中可能自身发生氧化作用，可以通过在阴凉或黑暗条件下短期储存以及使用没食子酸丙酯等抗氧化剂来限制氧化。
酸性条件也会增加山梨酸盐在溶液中的氧化速率。酸，如盐酸、硫酸、食用醋酸、三氯乙酸和三氟乙酸，加速山梨酸溶液的氧化。然而，适量的葡萄糖-δ内酯、柠檬酸和DL-苹果酸可以稳定山梨酸溶液。不同酸对山梨酸的氧化差异受温度和pH值的影响。
消防建议
山梨酸钾燃烧时会产生含氧化钾的辛辣刺激烟雾。使用发生火灾时可使用水、耐乙醇泡沫、干粉或二氧化碳灭火。
参考资料
Potassium Sorbate.PubChem.2023-03-19
Potassium Sorbate.PubChem.2023-04-12