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1、前言
日用香精在生產(chǎn)和儲存中,經(jīng)常遇到變色問題。有些香精一生產(chǎn)出來,顏色就與標(biāo)樣相差甚遠(yuǎn),有些香精剛生產(chǎn)出來時顏色尚可,但存放一段時間后,顏色發(fā)生較大的變化,影響了產(chǎn)品質(zhì)量,甚至添加到日化產(chǎn)品后,變色問題才顯現(xiàn),造成重大經(jīng)濟損失。提高產(chǎn)品質(zhì)量,保持香精顏色穩(wěn)定,正逐漸引起各香精公司的關(guān)注,本文針對此問題進(jìn)行了分析和探討。
2、香精變色問題不確定性
香精成分復(fù)雜,是由數(shù)種乃至數(shù)十種香原料,根據(jù)調(diào)香師的配方調(diào)制而成,香原料的質(zhì)量、香精生產(chǎn)設(shè)備的材質(zhì)、香精成品生產(chǎn)和存放環(huán)境以及調(diào)香師配方的配伍等等,都會影響香精的產(chǎn)品質(zhì)量。
導(dǎo)致香精發(fā)生變色的因素存在著多樣性和不確定性,因此我們對這個問題必須逐個分析,查找原因,制定有針對性的對策,實施有效的措施,才能防止或者延緩其變色。
3、分類說明情況以及防范措施
下面列舉日用香精生產(chǎn)和儲存中發(fā)生變色的幾種情況,分析原因并探討防范措施。
3.1 香原料自身性質(zhì)不穩(wěn)定,易氧化變色
在香精生產(chǎn)過程中,需注意有些原料是容易變色的,特別是溫度較高或者受到光照的情況,會加速其變化。主要是因為這些原料都含有容易氧化或性質(zhì)活潑的官能團。
醛類:如桂醛,檸檬醛,香蘭素,乙基香蘭素等都含醛基,而醛基不穩(wěn)定,存放時會與空氣中的氧發(fā)生氧化反應(yīng)導(dǎo)致變色;
烯萜類:如蒎烯,月桂烯,檸檬烯等結(jié)構(gòu)為{CH2=C(CH3)-CH=CH2}n,因為有雙鍵,容易氧化導(dǎo)致顏色變深,也會因為聚合令產(chǎn)品變粘稠;
酚類:如丁香粉,異丁香酚,麝香草酚等容易在空氣中氧化,產(chǎn)生顏色較深的醌,特別對熱、光敏感;
簡單的酚氧化如:
含氮化合物:如吲哚,異丁基喹啉等;以及一些含氧、含硫化合物也容易被氧化而變色。
因此在存放這些原料以及由這些原料配制而成的香精產(chǎn)品時:
1)需注意儲存環(huán)境的溫度、濕度、光照情況的控制。可選擇存放在室溫陰涼、通風(fēng)、干燥的地方,避免日光直
射,最好滿桶存放,注意密封,有條件的可以設(shè)置溫度20℃,濕度小于60%的庫房用于放置這類原料和香精產(chǎn)品。
2)為避免光線的影響,可存放于避光的土木結(jié)構(gòu)房間,或用遮光性能良好的包裝材料。
3)在原料存放或者香精生產(chǎn)的時候,添加一定比例的抗氧化劑或者紫外吸收劑,但加入抗氧化劑的種類和數(shù)量,需按照產(chǎn)品的用途、工藝來確定,一般可采用BHT或維他命E等,也有復(fù)配添加的,如Stabilizer系列穩(wěn)定劑,能有效抑制香蘭素、乙基香蘭素變色[2]。
4)對這些原料或者香精產(chǎn)品進(jìn)行阻隔式保護(hù),就是利用隔斷物質(zhì)與氧氣的接觸防止變色變質(zhì),通常是使用抽真空,或者對物料充加惰性保護(hù)氣體,例如氮氣。
3.2 接觸到金屬離子引起變色
香原料中的酚類,如乙基麥芽酚、丁香酚等添加到含有鐵離子的香精產(chǎn)品中會發(fā)生反應(yīng),生成紅色或棕色的物質(zhì),導(dǎo)致整個香精成品顏色變紅。
因為酚是容易生成染料的中間體,比較活潑,結(jié)構(gòu)含有酚羥基,能與三氯化鐵會出現(xiàn)顯色反應(yīng),這可以當(dāng)作是判斷酚或者鐵離子存在的方法,且此反應(yīng)是相當(dāng)靈敏的。
原理是由于酚與鐵離子形成絡(luò)合物。
水楊醛與三價鐵離子絡(luò)合的例子:
所以在生產(chǎn)此類含酚的香精產(chǎn)品時:
1)注意配伍原料的純度,使用純度較高的原料,或者加入一些有效減緩反應(yīng)程度的配伍原料,如適當(dāng)加入一些醇類可以有效減緩反應(yīng)。需注意的是麝香草酚的變色問題到現(xiàn)時為止還沒有很好的方法控制,只能在生產(chǎn)完后馬上放置陰涼干燥避光的環(huán)境中存放[1]。
2)對生產(chǎn)過程以及包裝容器的要求,一般采用304以上不銹鋼生產(chǎn)工具和包裝容器,使用鐵制品包裝容器的時候,必須保證噴涂的PVF涂層完整,防止金屬鐵暴露與香精直接接觸。
3)在產(chǎn)品中添加金屬離子絡(luò)合劑,但必須注意絡(luò)合劑的類型是否符合國家日用產(chǎn)品法規(guī)規(guī)定,以及添加后不影響產(chǎn)品的性能。
3.3 由光照引起的變色
光照造成原料變色是一個十分復(fù)雜的過程,有些是因為日光中的紫外線充當(dāng)了催化劑,使原本不會反應(yīng)的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),有些是因為日光中的熱量等因素造成。
我們在3.1已經(jīng)對光照影響原料和香精產(chǎn)品作了一些介紹,實際生產(chǎn)和儲存中,日光照射對香精的影響存在以下兩種情況:
3.3.1 日光照射使其顏色由淺變深,例如:含有吲哚,鄰氨基苯甲酸甲酯、丁香酚等原料的香精。
3.3.2 日光照射使產(chǎn)品顏色由深變淺,例如:檸檬、橘子、舔橙、西柚等香精由于使用較大量的冷榨甜橙油、橘子油等,往往新生產(chǎn)的產(chǎn)品顏色較深,但在光照的作用會出現(xiàn)顏色逐漸變淡的褪色情況,最后達(dá)到淺黃,甚至無色。
無論是香精顏色變深還是變淺,都是我們不愿意看到的,我們希望產(chǎn)品能夠保持穩(wěn)定,包括顏色也是如此,我們希望香精添加到最終產(chǎn)品后,顏色也能夠保持在一定的范圍內(nèi)。
為達(dá)到上述目的,我們在生產(chǎn)和保存這類型的香精時:
1)光變原料注意防氧化以及避光保存。
2)必須注意和控制光變原料和產(chǎn)品的見光時間,盡量短。生產(chǎn)的時候?qū)苡绊懽兩奈锪习凑找欢ǖ捻樞蛄舻阶詈蠊ば虿盘砑?,添加完成后直接包裝。
3)包裝材料也應(yīng)該選擇遮光性能比較好的材質(zhì),存放的區(qū)域也應(yīng)盡可能減少陽光直接照射。
4)在原料或香精產(chǎn)品中添加UV吸收劑。
3.4 原料之間的反應(yīng)引起的變色
由于香精配制需要各種類型的香料進(jìn)行調(diào)配,少則幾種,多則數(shù)十種,這些香料中有些帶有活潑官能團,他們之間會發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng),例如一般香精里面存在的縮合、酯化、水解等。這些反應(yīng)有時候是微小的,對產(chǎn)品的整體色、香、狀態(tài)基本沒影響;有時候卻會形成一些對香精產(chǎn)品整體有影響的新物質(zhì)。
有些調(diào)香師在定配方的時候故意添加兩個或者幾個反應(yīng)結(jié)果比較突出的,以增加配方的變化感,這或許就是調(diào)香師的高明之處,但同時也會帶來香精顏色的變化。
這些反應(yīng)的產(chǎn)品有時對香精產(chǎn)品的顏色造成很大的影響,比如我們都熟悉的“希夫基”反應(yīng)、“美拉德”反應(yīng)。
“希夫基”反應(yīng)在日化香精中經(jīng)常出現(xiàn),主要是醛與胺的縮合反應(yīng),生成具有甲亞胺基的產(chǎn)物。舉一個比較常見的例子,在一款香精配方中使用了羥基香茅醛和鄰氨基苯甲酸甲酯,其他原料的顏色都比較淺,產(chǎn)品在剛完成的時候顏色并不深,但放置幾天后,顏色會逐漸變深,如果是溫度較高的情況,變化會更快,這個就是典型的“希夫基”反應(yīng),因為羥基香茅醛和鄰氨基苯甲酸甲酯兩個基本無色的原料之間反應(yīng)生成新的物質(zhì)——“橙花素”(反應(yīng)如下),其顏色是深黃色的,所以導(dǎo)致整個香精的顏色外觀發(fā)生變化,如果最終的加香有顏色要求則需要加以考慮。
羥基香茅醛與鄰氨基苯甲酸甲酯反應(yīng)生成橙花素:
“美拉德”反應(yīng)(又稱為“非酶棕色化反應(yīng)”)與“希夫基”反應(yīng)往往是共同存在的。也是導(dǎo)致香精變色的主要原 因,而且變化更復(fù)雜,顏色變化幅度更寬,更難控制。
在上述類型的的香精中出現(xiàn)顏色變化是必然的,應(yīng)對的措施是:
1)調(diào)香師定產(chǎn)品配方的時候就應(yīng)該考慮到這些變化,預(yù)留產(chǎn)品變色的幅度,或者先加人一定量顏色較深的原料, 減少變化造成的波動。
2)可添加一些減緩反應(yīng)的原料,如醇類,苯乙醇、松油醇等[1]。
3)注意儲存環(huán)境的溫度控制,降低溫度可以讓反應(yīng)減緩。
3.5 使用天然精油引起顏色變化
天然精油由于原材料帶人雜質(zhì)較多,往往含有葉綠素、膠質(zhì)、蠟質(zhì)等物質(zhì),年份、產(chǎn)地不同,顏色也會有差異, 而且供應(yīng)商生產(chǎn)工藝的不同、設(shè)備的差異等等,也會導(dǎo)致精油產(chǎn)品中帶有或多或少的金屬離子等雜質(zhì)。這樣就會造成 一些產(chǎn)品中加入精油后產(chǎn)品的顏色變深或生成不同原來產(chǎn)品色調(diào)的色素,影響香精的顏色穩(wěn)定。
使用沒有經(jīng)過精制脫色處理的藿香油,引起變色情況是生產(chǎn)中常遇到的。藿香油本身顏色比較深,往往使用時要 考慮到顏色的波動問題,添加量會控制在可接受范圍。但如果在此香精中,使用到乙基麥芽酚等酚類原料,很多時會出現(xiàn)最終成品顏色變成紅色或者紅棕色,與原本的顏色相去甚遠(yuǎn)。主要是精油中的雜質(zhì)與酚發(fā)生了顯色反應(yīng)。
在生產(chǎn)這些產(chǎn)品時:
1)在精油添加前進(jìn)行預(yù)處理,可以通過加入檸檬酸、草酸等有機酸,祛除精油中的葉綠素、膠質(zhì)、蠟質(zhì)等雜質(zhì),改善精油顏色;同時可以利用這些酸具有一定的還原性,將精油中的三價鐵離子還原成二價鐵離子,予以祛除。
2)在選取供應(yīng)商的時候,考察其是否采用先進(jìn)、科學(xué)的生產(chǎn)工藝以及使用高規(guī)格的設(shè)備。
3)對精油進(jìn)行再精制脫色,更有效祛除里面的雜質(zhì),但缺點是成本變高,有時候精油的香氣會受影響。
4、結(jié)束語
綜上所述,在香精配制和儲存過程中,影響香精顏色變化的因素是多樣的,包括組成的原料、生產(chǎn)和儲存的環(huán)境、生產(chǎn)的工藝、配方的設(shè)計等等。在保證產(chǎn)品特征香氣穩(wěn)定的情況下,能盡可能地控制產(chǎn)品顏色的穩(wěn)定性,一直是日化香精生產(chǎn)企業(yè)控制產(chǎn)品質(zhì)量的難點。以上探討和防范措施,是我公司多年控制香精顏色穩(wěn)定工作的經(jīng)驗,所論述的方法在實際工作上得到了應(yīng)用,也取得了一定成效,相信對保持香精顏色穩(wěn)定工作以及提高香精質(zhì)量方面,具有一定的借鑒意義。
參考文獻(xiàn)
(1)林翔云.調(diào)香術(shù)第二版.北京化學(xué)工業(yè)出版社。
(2)霍永麗等.Stailizer YL一有效解決含有香蘭素、乙基香蘭素類香精在產(chǎn)品中的變色問題。首屆上海香料香精和化妝品洗滌用品專題學(xué)術(shù)論壇,2009年10月。
(3)劉樹文。合成香料技術(shù)手冊第二版。中國輕工業(yè)出版社。
(4)孫寶國,何堅.香精概論.化學(xué)工業(yè)出版社。
(5)劉梅森,何唯平.香精香料基本原理及發(fā)展趨勢.《中國食品添加劑》,2003.NO.5.
作者簡介:李嘉杰,助理工程師。從事香精香料檢測工作、質(zhì)量控制工作7年,對香精生產(chǎn)工藝、品質(zhì)控制有較深入的認(rèn)識。