vani nguyên chấttên hóa học là 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde, còn được gọi là methylprotocatechualdehyde và vanillin. Nó là một loại hương liệu cao cấp có phổ rộng quan trọng và là một trong những loại gia vị lớn nhất trên thế giới vào năm 2019. Nó có hương vị đậu ngọt và hương vị bột, đồng thời có thể được sử dụng làm chất cố định, chất phối hợp và chất tạo hương vị. Nó được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, đồ uống, mỹ phẩm, hóa chất hàng ngày, y học và các ngành công nghiệp khác. Tỷ lệ được sử dụng trong ngành hạ nguồn là khoảng 50% đối với phụ gia thực phẩm, 20% đối với dược phẩm trung gian, 20% đối với phụ gia thức ăn chăn nuôi và khoảng 10% cho các mục đích khác.
Vanillin là một trong những chất tăng cường hương vị thực phẩm được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới hiện nay và được mệnh danh là "vua của hương vị thực phẩm". Nó chủ yếu được sử dụng như một chất tăng hương vị trong công nghiệp thực phẩm, và được sử dụng trong bánh ngọt, kem, nước giải khát, sô cô la, kẹo nướng và rượu. Lượng bổ sung trong bánh ngọt và bánh quy là {{0}}.01 phần trăm ~0.04 phần trăm , 0,02 phần trăm ~0,08 phần trăm trong kẹo, lượng sử dụng tối đa của thực phẩm nướng là 220mg · kg-1 và lượng sô cô la sử dụng tối đa là 970mg · kg-1. Nó cũng có thể được sử dụng làm chất phụ gia bảo quản thực phẩm trong các loại thực phẩm và gia vị khác nhau; Trong ngành công nghiệp mỹ phẩm, nó có thể được sử dụng làm chất tạo mùi trong nước hoa và kem dưỡng da mặt; Trong công nghiệp hóa chất hàng ngày, nó có thể được sử dụng trong các sản phẩm hóa chất hàng ngày để thay đổi mùi thơm; Trong công nghiệp hóa chất, nó được sử dụng làm chất khử bọt, chất lưu hóa và tiền chất hóa học; Nó cũng có thể được sử dụng để phân tích và phát hiện, chẳng hạn như kiểm tra các hợp chất amin và một số axit; Trong ngành công nghiệp dược phẩm, nó được sử dụng như một tác nhân để che chắn mùi hôi. Vì bản thân vanillin có tác dụng kháng khuẩn nên nó có thể được sử dụng làm dược phẩm trung gian trong ngành dược phẩm, kể cả trong điều trị các bệnh ngoài da. Vanillin có tác dụng chống oxy hóa và ngăn ngừa ung thư nhất định, đồng thời có thể tham gia truyền tín hiệu giữa các tế bào vi khuẩn. Những lĩnh vực ứng dụng tiềm năng này sẽ thúc đẩy sự tăng trưởng nhanh chóng của nhu cầu thị trường vanillin trong tương lai. Đến năm 2019, lượng tiêu thụ vanillin hàng năm trên thị trường toàn cầu sẽ vào khoảng 20000 tấn.
Có ba phương pháp chuẩn bị chính của vanillin:
① Nó được chiết xuất trực tiếp từ thực vật tự nhiên như hạt vani, nhưng chi phí của phương pháp này cao và năng suất thấp.
② Nó được tổng hợp bằng phương pháp hóa học, sử dụng chất lỏng thải từ bột giấy công nghiệp và hóa chất dầu mỏ làm nguyên liệu, nhưng vanillin được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp hóa học có một hương vị duy nhất và dễ gây ô nhiễm môi trường, không phù hợp với xu hướng tiêu dùng nguyên liệu tự nhiên trong thị trường ứng dụng hạ lưu.
③ Vanillin được điều chế từ các nguồn tái tạo eugenol và axit ferulic làm nguyên liệu thô tự nhiên.
Cơ chế kháng khuẩn của vanillin:
Nghiên cứu về cơ chế kháng khuẩn của vanillin chủ yếu bao gồm ba khía cạnh: tác động lên màng tế bào và phá hủy tính toàn vẹn của màng; Nó tác động lên các enzym để làm bất hoạt các enzym cần thiết; Nó tác động lên vật liệu di truyền để làm bất hoạt vật liệu di truyền hoặc phá hủy cấu trúc của nó.
Phá hủy tính toàn vẹn của màng tế bào
Nhóm phenolic trong vanillin có tính kỵ nước, giá trị pH càng thấp thì tính kỵ nước càng mạnh, có thể làm cho màng tế bào không ổn định, phá hủy cấu trúc của màng tế bào, làm cho thành tế bào bị lõm, màng tế bào lồi vào trong và tế bào chất ngưng tụ và hình thành không bào.
Tuy nhiên, vanillin có mức độ thiệt hại khác nhau đối với các tế bào khác nhau. Thành tế bào của vi khuẩn gram dương dày hơn so với vi khuẩn gram âm và mức độ liên kết ngang cao, có thể ngăn chặn hiệu quả sự xâm nhập của vanillin. Vi khuẩn gram âm có cấu trúc lỏng lẻo và chứa nhiều lipid hơn, và vanillin rất dễ kết hợp với nó. Do đó, tác dụng kìm khuẩn đối với vi khuẩn gram âm mạnh hơn đáng kể so với vi khuẩn gram dương. Điều này cũng liên quan đến hình dạng của vi sinh vật. Diện tích bề mặt của trực khuẩn lớn hơn diện tích bề mặt của cầu khuẩn. Đơn vị diện tích của nó có thể kết hợp với nhiều vanillin hơn, vì vậy vanillin có tác dụng kìm khuẩn đối với trực khuẩn tốt hơn cầu khuẩn. Ngoài việc có hoạt tính kháng khuẩn khác nhau đối với các vi sinh vật khác nhau, nồng độ vanillin cũng ảnh hưởng đến hoạt tính kháng khuẩn. Nồng độ càng cao và thời gian tác dụng càng lâu thì hoạt tính kháng khuẩn càng cao.
Vô hiệu hóa các enzym thiết yếu
Các sinh vật bao gồm các tế bào. Mỗi tế bào thể hiện nhiều hoạt động sống khác nhau do có sự tồn tại của các enzym, quá trình trao đổi chất trong cơ thể mới được thực hiện. Protein, RNA hoặc phức hợp của chúng xúc tác cho các phản ứng hóa học cụ thể là chất xúc tác sinh học. Bản chất hóa học của hầu hết các enzym là protein, hoạt động của chúng bị ảnh hưởng bởi một số điều kiện ngoại cảnh như pH, nồng độ ion muối, nhiệt độ... Vanillin phá hủy màng tế bào, gây biến đổi môi trường nội bào, gián tiếp ức chế hoạt động của enzym và ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của tế bào. Ví dụ, Vanillin sẽ ức chế hoạt động của DNA polymerase.
Vô hiệu hóa vật liệu di truyền hoặc phá hủy cấu trúc
Vật liệu di truyền của hầu hết các sinh vật (sinh vật có cấu trúc tế bào và virus DNA) là DNA, có thể hướng dẫn quá trình tổng hợp protein, do đó kiểm soát quá trình trao đổi chất và đặc điểm sinh học. Vanillin có thể ức chế quá trình tổng hợp và biểu hiện vật chất di truyền trong thời gian trì hoãn của vi sinh vật, có thể là do màng tế bào bị phá hủy, gián tiếp ức chế các enzym tham gia vào quá trình tổng hợp và biểu hiện vật chất di truyền; Các nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng vanillin có thể ảnh hưởng đến sự biểu hiện của chất vận chuyển mRNA trong gan chuột.
An toàn của vanillin và các vấn đề trong ứng dụng:
Vanillin là một thành phần thực vật tự nhiên và được công nhận là một chất phụ gia thực phẩm an toàn hơn. Do một lượng nhỏ vanillin được thêm vào thực phẩm, không có báo cáo liên quan nào về tác hại của vanillin đối với cơ thể con người được tìm thấy vào năm 2015. Ở Trung Quốc, không có hạn chế nào đối với việc bổ sung vanillin vào các sản phẩm khác, ngoại trừ việc không được phép thêm vanillin được phát hiện trong thực phẩm dành cho trẻ sơ sinh 0-6 tháng tuổi.
Độ an toàn của vanillin liên quan mật thiết đến đặc tính sử dụng của nó. Vanillin là một chất phụ gia thực phẩm tự nhiên có nhiều chức năng và có thể đóng nhiều vai trò ở liều lượng thấp. Vanillin có hiệu quả có thể làm giảm mức độ chất béo trung tính trong huyết thanh và chất béo trung tính kết hợp với các loại lipoprotein khác nhau ở chuột thí nghiệm sau khi ăn vào chế độ ăn hàng ngày, và việc sử dụng hiệu quả vanillin trong việc giảm lipid máu phù hợp với việc sử dụng vanillin như một lượng nhỏ phụ gia thực phẩm được thêm vào trong thực phẩm. Một số học giả đã đề xuất rằng khi chuột uống vanillin, mức độ hoạt chất chống oxy hóa trong máu tăng lên cùng với sự gia tăng nồng độ vanillin, cho thấy hoạt động chống oxy hóa của vanillin có thể đóng vai trò lớn hơn trong việc chăm sóc sức khỏe hàng ngày. Do đó, vanillin có thể đóng nhiều vai trò ở liều lượng thấp và có lợi cho sức khỏe, đó là cơ sở cho sự an toàn khi sử dụng.
Tuy nhiên, việc bổ sung vanillin cũng có thể có tác động xấu đến việc bảo quản trái cây và rau quả, đây là vấn đề chính trong việc áp dụng vanillin. Theo ghi nhận khi bảo quản dứa có bọc màng vani ở 10 độ thì hàm lượng VC giảm nhanh và thấp hơn so với lô đối chứng. Mặc dù xử lý vanillin có thể làm tăng màu vàng của dứa, nhưng nó làm tăng vẻ hấp dẫn bên ngoài của quả và dẫn đến mất chất dinh dưỡng. Ngoài ra, do bản thân vanillin có mùi sữa nồng, không bền khi tiếp xúc với nhiệt nên cũng sẽ ảnh hưởng đến mùi thơm vốn có của nguyên liệu thực phẩm. Trong sản xuất, lượng vanillin thêm vào phải được kiểm soát chặt chẽ theo tình hình thực tế, đồng thời quy trình sản xuất và công nghệ chế biến cũng như vận hành phải được tiêu chuẩn hóa nghiêm ngặt để tránh ảnh hưởng xấu đến chất lượng cảm quan của thực phẩm. Để tránh các vấn đề do đặc tính riêng của vanillin gây ra một cách hiệu quả, cũng cần tiến hành nghiên cứu chuyên sâu về cơ chế, công nghệ xử lý và các khía cạnh khác của nó.