香蘭素（Vanillin），化學式為C8H8O3，又叫香草醛，香草粉，學名為3-甲氧基4-羥基苯甲醛，是全球產量最大的香料之一。其外觀為白色至黃色的晶體粉末，有香莢蘭豆特有的香氣，微甜。溶于熱水、丙三醇和乙醇，在冷水及乙醇、乙醚、三氯甲烷、食用醋酸及熱芳香油，植物油中不易溶解，在空氣中會逐漸氧化成香蘭酸，遇堿易變色。香蘭素存在于香莢蘭豆中，可由愈創木酚-醛乙醛酸、丁香酚法等方法制得，也可由鄰硝基氯苯經甲氧基化取代反應、硝基的還原反應、氨基的重氮化水解反應，再經Reimer-Tiemann甲酰化反應而制得。香蘭素可用于調制香莢蘭型、巧克力型和奶油型等香精，調制好的香精可用于醫藥和食品工業中，香蘭素在最終加香食品中的建議用量為0.2~20000mg/kg。此外，香蘭素還可用于化妝品行業。
相關歷史
香蘭素存在于香莢蘭豆、秘魯香膏、吐魯香膏、蘇合香膏、安息香膏、爪哇香茅油、丁香屬花蕾小磨香油中。天然香蘭素自古以來就被人們當香味料使用，植物香莢蘭豆于16世紀被西班牙統治者從墨西哥印第安人那里帶到歐洲。香莢蘭豆廣泛生長于墨西哥、馬達加斯加、印度尼西亞、海地及中國海南島。
從大約1816年起香蘭素就以香料物質而著稱。1858年以前，香蘭素純化學品都是從香草莢的乙醇提取物中獲得。到了1876年，Reimer和Tiemann以鄰甲氧基苯酚為原料合成了香蘭素。
理化性質
物理性質
香蘭素是白色至黃色的結晶性粉末，有香莢蘭豆特有的香氣，微甜，熔點81~83℃，沸點284~285℃，溶于熱水、丙三醇和酒精，在冷水及植物油中不易溶解，易溶于乙醚、氯仿、冰乙酸及熱揮發油。根據結晶用溶劑的不同，存在α-、β-、γ-、δ-體四種不同晶體，在水、水-醇等有機溶劑中形成單斜方晶體。
化學性質
縮合反應
與丙酮反應
香蘭素在堿性條件下與丙反應生成香蘭亞丙酮，然后還原可生成姜油酮，姜油酮是姜味的主要成分。
與羥基反應
香蘭素與羥胺縮合生成香蘭，在鈉汞齊和醋酸的作用下可還原成香蘭胺。
與苯肼反應
香蘭素與苯反應生成。在稀乙醇的氫氧化鉀溶液中得到3-甲氧基-4-羥基-2-正戊基B-苯基丙烯醛，是較茉莉醛香味更濃郁的一種常用香料。
還原反應
香蘭素在鉑黑和氧化鐵存在下還原為香蘭醇。也可在鈉汞齊的作用下還原為香蘭醇。
氧化反應
香蘭素與堿共熔時，將發生氧化及脫甲基化作用，生成香草酸及原兒茶酸。長期暴露于空氣之中，香蘭素緩慢地氧化成香草酸。置于醇溶液中，暴露在陽光下，發生緩慢二聚，生成脫氫二香蘭素。抗氧化劑甲氧基對苯二酚，即是香蘭素和堿性過氧化氫作用而得。
取代反應
香蘭素的分子結構中含醛基、醚基和酚基，因此能發生醛基反應、酚羥基反應和芳環上反應。苯環上可以發生鹵代、硝化等親電取代反應，一般取代位置是5-位。若羥基被醚化或酯[zhǐ]化保護起來，則取代反應發生在2-，6-位。
醚化反應
在堿性條件下，香蘭素與硫酸二甲酯、氯甲烷等甲基化試劑作用，可得到3，4-二甲氧基苯甲醛。其他乙醚、二丙醚、異丙醚、苯醚均可同樣制得。
食品貯藏保鮮中的應用及其機制
抑菌
香蘭素是一種天然的抑菌劑，在食品領域常結合其他抑菌方法共同作用，且香蘭素對不同菌種的抑菌效果不同。Moon等證明香蘭素的抑菌效果與其濃度、p H值有關，較高的香蘭素濃度和較低的p H值均有利于提高香蘭素的抑菌作用，香蘭素對不同菌種的抑菌效果不同，香蘭素對多種酵母菌有抑制作用，高濃度的香蘭素有利于提高其抑菌效果，但是高濃度的香蘭素不能即時殺滅酵母菌。復合保鮮實現了保鮮劑（或保鮮方法）間的協同作用，是一種能夠被普遍接受的果蔬保鮮方法，香料之間的抗菌效果往往有協同作用且用量比單一使用小，例如：對防止黑曲霉污染來說，單獨使用香蘭素的有效殺菌劑量是0.5%，而0.05%的香蘭素與0.0025%的桂醛混合物即可發揮殺菌作用。對比其他菌種，香蘭素對大腸桿菌的抑菌效果更好。
抗菌
目前對于香蘭素的抗菌機制的研究主要包括3個方面：作用于細胞膜，破壞膜的完整性；作用于酶，使必需酶失活；作用于遺傳物質，使遺傳物質失活或結構遭到破壞。
抗氧化
結構相似的抗氧化劑的作用機理有所差別，香蘭素主要通過氧化產物香草酸來加速對自由基的清除，香蘭素具有的抗氧化作用可顯著延長含油食品的保質期并且對其酸敗味具有掩蓋作用。香蘭素的同分異構體——鄰香草醛(2-羥基3-甲氧基苯甲醛),被證實具有清除過氧亞硝基陰離子的作用，但并不是很好的自由基清除劑。
穩定食品中其他成分
已有研究證明香蘭素的反應產物有助于穩定食品中其他成分：白藜蘆醇為天然功能性成分，為提高其穩定性并充分發揮功能性作用，以香蘭素與殼聚糖反應后形成的網狀殼聚糖微球包覆白蘆醇，有助于控制白藜蘆醇的釋放；香蘭素與氨基的縮合產物具有與金屬離子絡合的良好能力，能夠有效提高其包合的物質的穩定性。
合成方法
生物合成法
香蘭素的前驅物是松柏糖苷，它在氧化酶的作用下，首先裂解為香蘭素葡萄糖，再借助酸苦杏仁酶的水解作用轉化生成香蘭素和葡萄糖。或者是在糖酶作用下水解生成葡萄糖和松柏醇，再在氧化酶作用下轉化生成香蘭素。
制備
天然提取法
香蘭素存在于植物香莢蘭豆中，千豆中約含有2%的香蘭素，古老的辦法是用溶劑將其萃取出來，這種方法提取的香蘭素香味純正，安全可靠，不含雜質，但由于使用天然植物費力費時，成本高。此法停產已有幾十年，近幾年開發的以二氧化碳為溶劑的萃取工藝，又使天然萃取法獲得新的生機，使香莢蘭豆成為一種十分有前途的農業經濟作物。
丁香酚法
丁香酚在丁香油中的含量為85%~90%，是制取香蘭素的天然原料。
將氫氧化鈉加熱至熔融狀態下加入稱量好的丁香酚，加熱、攪拌得到異丁香酚鹽，將異丁香酚鹽氧化再經酸化還原即可得到香蘭素。此反應過程能量消耗大，且易對環境造成污染，故此法被逐漸淘汰。
愈創木酚-乙醛酸法
在堿性條件下,愈創木酚與乙醛酸發生羥醛縮合,生成3-甲氧基4-羥基L-扁桃酸(鹽)。3-甲氧基-4-羥基扁桃酸(鹽)同樣在堿性條件下,加入氧化劑,發生氧化反應再經酸化脫羧生成香蘭素。
此方法利用的原料較簡單，且產生的“三廢”少。
應用
香蘭素被廣泛應用于食品，飲料、化妝品、煙草工業中。在食品工業中，被用作定香劑、變味劑、調味劑，廣泛用于配制香莢蘭豆、奶油、巧克力、太妃、香莢蘭等型香精，用量可達25%~30%，直接用于餅干、糕點，用量0.1％~0.4％，冰飲0.01％~0.3％，糖果0.2%~0.8％，尤其是含乳制品；香蘭素可用于較大嬰兒、幼兒配方食品和嬰幼兒谷類食品（嬰幼兒配方谷粉除外）中，最大使用量分別為5mg/mL和7mg/100g。藥劑中用作矯味劑，多用于液體制劑和半固體制劑；在醫藥合成中是重要原料和中間體；在日用品工業中可用于生產香皂、化妝品等；它還可作為電鍍液的添加劑、甘蔗的增產劑和催熟劑、殺蟲藥劑的引誘劑、除草劑、橡膠制品的除臭劑以及塑料制品的抗硬化劑等。
安全事宜
安全性
香蘭素的LD50為1.58g/kg（大鼠，經口），最大耐受量為1g/kg（大鼠，經口）。在規定劑量下使用香蘭素，其安全性得到美國食品藥品監督管理局（FDA）1985年相關評估的確認。每日允許攝入量為0~10mg/kg（FAO/WHO，1967）。香蘭素的安全性與其使用特性密切相關。香蘭素有增香、抑菌、抗氧化、穩定食品成分等作用，是一種具有多重功能的天然食品添加劑，且低劑量即可發揮多重作用。
儲存與運輸
內襯聚乙烯袋、外套鐵聽包裝。置遮光容器內，密封保存。與強氧化劑、強堿、鹵族元素分開存放，貯存于干燥通風的庫房內，避免雜氣污染，運輸時避免日曬雨淋。
用法
GB 2760—1996規定：可按生產需要適量用于食品香精。
FEMA規定，最高參考用量為：軟性飲料，4.1mg/kg；冰激凌、冰制食品，4.1mg/kg；糖果，16mg/kg；焙烤食品，18mg/kg；膠凍及布丁，5.8mg/kg；膠姆糖，29~52mg/kg。
應急處理
發生火災時，可用霧狀水，泡沫，干粉，二氧化碳滅火。
如發生泄露，在確保安全的前提下，采取措施防止進一步的泄漏或溢出。 不要讓產物進入下水道。防止排放到周圍環境中。將泄漏物清掃進有蓋的容器中，如果適當，首先潤濕防止揚塵。小心收集殘余物，然后轉移到安全場所。個人防護用具：適應于該物質空氣中濃度的顆粒物過濾呼吸器。
急救措施
吸入：將患者轉移至空氣新鮮處，如患者停止了呼吸，立刻給予人工呼吸，并及時就醫。
食入：切勿給失去知覺者從嘴里喂食任何東西。 用水漱口并及時就醫。
皮膚接觸：用肥皂和大量的水沖洗，并及時就醫。
眼睛接觸：用大量水徹底沖洗至少15分鐘并及時就醫。
參考資料 >
香草醛.國際化學品安全卡.2023-03-12
Vanillin.PubChem.2023-03-12