Производитель: BASF, Германия
Пропионовая кислота: характеристики, особенности и применение добавки
Пропановая она же пропионовая кислота получила широкое распространение в качестве пищевой добавки. В составе продуктов она указывается, как Е280. Основным свойством данного вещества является консервирующее. Оно обладает способностью угнетать процесс развития бактерий и плесневелых микроорганизмов. Элемент встречается в природе. Но для промышленных целей его синтезируют искусственными методами в условиях лабораторий.
Особенности вещества Е280
Промышленное использование данного продукта вызывает множество споров и противоречий. Существует мнение, что пропионовая кислота при систематическом проникновении в организм человека, вызывает развитие раковых опухолей. Но ведущие производители и эксперты Всемирной организации здравоохранения утверждают, что при условии тщательного соблюдения норм применения такая добавка не причиняет вреда.
Е280 входит в группу насыщенных либо летучих жирных кислот. Ее химическая структура представляет собой предельную с одной основой карбоновую кислоту. В условиях комнатной температуры добавка будет иметь вид маслянистой жидкости, не обладающей цветом, насыщенной резким весьма неприятным запахом и выраженным кислым вкусом. Плавление ее наступает при нагревании до температуры в 21 градус, при достижении отметки в 440 происходит ее воспламенение. Добавка обладает способностью быстро растворяться как в воде, так и в растворителях органического типа. При вступлении в разнообразные химические реакции она формирует амиды, эфиры или галогенангидриды.
Как получают добавку Е280
Впервые это вещество было получено искусственным путем в 1844 году в результате разложения сахара. Но изначально на него никто не обратил особого внимания. Только через три года мировое сообщество узнало о таком продукте, как пропионовая кислота, что стало толчком для его изучения. Название им было получено от Жана-Батиста Дюма – известного французского химика. Естественный элемент формируется при жизнедеятельности бактерий типа Propionibacterium. Они живут в желудке человека и животных, питающихся травой. Благодаря им происходит пищеварительный процесс. При синтезе эту кислоту получают во время брожения углеводов. Ее можно обнаружить в составе нефти.
Современная промышленность применяет реакции карбонилирования этилена при активном участии обычной воды, и катализаторов никелевого типа для получения пропионового альдегида, который в последствии окисляется, что способствует формированию пропионовой кислоты. На рынке добавка чаще всего встречается в жидком виде. Она поставляется на производства в бочках либо контейнерах. Вещество характеризуется высоким уровнем горючести. Поэтому его нельзя хранить в непосредственной близости с источниками огня.
Применение Е280 в современной промышленности
Существует несколько направлений применения рассматриваемой добавки. Чаще всего она используется при производстве:
- хлеба и выпечки, теста;
- кормов для животных;
- удобрений, растворителей и гербицидов;
- пластика;
- некоторых лекарственных препаратов;
- сыров, сыворотки и других молочных продуктов.
Пропионовая кислота представляет собой не имеющую цвета едкую жидкость с характерным, достаточно резким запахом.
Физические и химические свойства пропионовой кислоты
Пропионовая кислота имеет следующую химическую формулу: СН 3 СН 2 СООН. При температуре 440 градусов Цельсия способна самовоспламеняться. Хорошо смешивается в различных пропорциях с органическими растворителями и водой.
По своим химическим свойствам пропионовая кислота является одним из типичных представителей класса насыщенных карбоновых кислот. Вступает в различные типы химических реакций с образованием галогенангидридов, амидов, эфиров и других соединений.
Получение пропионовой кислоты
Впервые это химическое соединение было синтезировано Йоханом Готлибом в 1844 году как один из побочных продуктов разложения сахаров. В дальнейшем его получали и другие химики различными путями, не представляя, что на самом деле это было одно и то же вещество. И только через три года Жан Батист Дюма установил этот факт и дал название новому веществу – пропионовая кислота.
В настоящее время получение пропионовой кислоты в промышленных масштабах осуществляют карболированием этилена в присутствии никелевого катализатора и воды, с дальнейшим окислением полученного в результате первой реакции пропионового альдегида.
Некоторые виды бактерий образуют в процессе своей жизнедеятельности пропионовую кислоту. Например, в результате ферментативного брожения в сыре Эмменталь содержится около 1% этого вещества.
Пропионовая кислота в продуктах
Пропионовая кислота обладает выраженными бактерицидными и фунгицидными свойствами, т.е. препятствует росту патогенных бактерий и грибков. Поэтому многие производители добавляют пропионовую кислоту в продукты питания в качестве консерванта, под названием Е-280.
Непосредственно пропионовая кислота или пропионат аммония (аммониевая соль пропионовой кислоты) используются только для изготовления продуктов, предназначенных для питания животных. Пропионовую кислоту в продукты, предназначенные для людей, разрешено добавлять только в виде ее кальциевых или натриевых солей (пропионата кальция или пропионата натрия).
В России разрешено добавлять пропионовую кислоту в продукты в следующих количествах:
- В ржаной и расфасованный нарезанный пшеничный хлеб – до 3,0 г на килограмм;
- В питу, сдобную выпечку – до 2,0 г на килограмм;
- В куличи – до 1,0 г на килограмм;
- В сыры и их аналоги – в соответствии с требованиями СанПиН 2.3.2.1293-03.
Пропионовая кислота обладает выраженным запахом и вкусом. Поэтому при всем желании, производители пищевых продуктов не могут добавлять ее в свою продукцию в концентрации более чем 0,3%. Чаще всего эта пищевая добавка используется для консервирования хлебобулочной продукции. Также она может применяться для сохранения при транспортировке молочной сыворотки.
Вред пропионовой кислоты
Данная добавка считается практически безопасной для здоровья людей. Эти данные подтверждены результатами многочисленных научных исследований, которые свидетельствуют о том, что в небольших количествах пропионовая кислота не обладает мутагенными, тератогенными и другими опасными для репродуктивной системы человека свойствами. Помимо этого в организме человека пропионовая кислота очень быстро окисляется и ее метаболиты (продукты распада) выводятся наружу естественным путем.
Но существует и мнение независимых экспертов, полагающих, что пищевую добавку Е-280 необходимо внести в список канцерогенных веществ. Поэтому если у вас имеется наследственная предрасположенность к возникновению злокачественных новообразований, то вам лучше всего отказаться от употребления продуктов, в состав которых входит пропионовая кислота или ее соли.
Для тех, кто работает с пропионовой кислотой, важно соблюдать меры безопасности. При попадании на кожу и слизистые оболочки концентрированной пропионовой кислоты возникают серьезные ожоги. А при попадании внутрь она приводит к образованию язв и ран полости рта, глотки, пищевода и желудка.
Для большинства потребителей добавка E280 ни о чем не говорит, но если копнуть глубже, то можно узнать, что за этим обозначением прячется пропионовая кислота. Она представляет собою бесцветную жидкость с резким запахом. Для этого химического соединения характерно универсальное применение, так как его применяют и в кулинарии, и в производстве пластмасс, и в производстве гербицидов, и даже в фармацевтике.
Особенности химических связей
Если рассматривать это вещество с точки зрения химии, то химическая формула пропионовой кислоты будет: C2H5COOH. Ее вывели с помощью нефти и процесса брожения углеводов. Саму кислоту производят бактерии с одноименным названием. Она выступает завершающим продуктом их жизнедеятельности.
Впервые данное вещество получили на производствах, где изготавливают уксус. Уксусная кислота и пропионовая кислота стали неотъемлемым понятием, потому что пропионовые соединения образуются во время изготовления уксуса.
Также ученые доказали тот факт, что пропионовая кислота может встречаться и на кожных покровах человека. Кроме того, ее обнаружили в желудках жвачных животных. В середине 19 века ее первооткрывателем стал ученый Йохан Готлиб. Получение пропионовой кислоты он обнаружил в процессе разложение сахара, но окончательно раскрыть все «секреты» этого вещества смог только француз Жан-Батист-Дюма. Он, к стати, и дал ее такое название.
Стоит отметить, что данная кислота имеет еще несколько названий, а именно:
- . пропановая кислота,
- . метилуксусная кислота,
- . Propionic acid.
В мировой классификации добавок она имеет значение E280.
Свойства кислоты
Чтобы понять - для чего ее добавляют в пищевые продукты, пластмассы или корма для животных, необходимо знать ее свойства. Поэтому ее ключевой характеристикой считается - препятствие размножения и роста различных видов плесени и бактерий.
Такое свойство ценится многими производителями хлебобулочных изделий, растворителей, пластмасс и лекарственных препаратов. Это химическое соединение считается консервантом.
Но, где и в каком количестве можно ее применять? Чтобы ответить на этот вопрос необходимо обращать внимание на законодательную базу той страны, где пропионовая кислота допускается в производственный процесс. Например, в Российской Федерации это вещество считается допустимым в определенном количестве, но в соседней Украине, это вещество запрещено на законодательном уровне.
Взаимодействие с другими химическими соединениями
Реакции пропионовой кислоты получаются в результате ее смешивания с водой или органическими растворителями. Самыми востребованными производными этой кислоты считаются пропионаты кальция и натрия. Пропионаты - это соли и эфиры пропионовой кислоты.
Самыми популярными реакциями взаимодействия пропионовой кислоты считаются:
1. Для получения пропионата кальция производят следующую реакцию:
2CH3CH2COOH + CaO → (CH3CH2COO)2Ca + H2O
2. Для получения пропионата натрия, необходимо провести реакцию пропионовой кислоты с гидроксидом натрия:
CH3CH2COOH + NaOH → CH3CH2COONa + H2O
Уравнение пропионовой кислоты с гидроксидом натрия показывает, что в результате этой реакции образовывается новое вещество - пропионат натрия.
3. Также кроме реакций с калием и натрием, пропионовая кислота взаимодействует со спиртами. Реакция пропионовой кислоты с метиловым спиртом выражается следующим образом:
CH3CH2COOH + СН3OH = CH3CH2COOСН3 + Н2О
Полученное вещество называют метилпропионатом. Его применяют в качестве ароматизатора в пищевой промышленности, и в качестве растворителя олиф и целлюлозы.
4. Кроме метилового спирта эта кислота входит в реакцию и с этиловым спиртом. В результате получается этиловый эфир пропионовой кислоты: CH3CH2COOC2H5. Полученное вещество широко применяют в процессе производства искусственной кожи, а также с его помощью изготавливают растворители для пластмасс, целлюлозы, жира, воска. Этот продукт пропионовой кислоты считается сильнейшим ядом для насекомых.
5. Отдельного внимания требует частое использование муравьиной и пропионовой кислоты в производстве кормов для животных, в частности птиц. Муравьиная кислота помогает снизить уровень кислотности корма, что приводит к длительному хранению.
6. После реакции этанола с пропионовой кислотой получается этилпропионат. Это вещество считается неотъемлемой частью основных видов ароматизаторов, которые добавляют в пищевые продукты питания. Его также могут добавлять в качестве отдушки в парфюмерии.
7. Реакция, в которой участвуют пропанол и пропионовая кислота:
O O
// H(+),t //
СH3 - C + H2O = CH3 - C + C3H7OH
\ \
O-C3H7 OH
8. Реакция этанола с пропионовой кислотой:
С2Н5ОН + С2Н5СООН = С2Н5СООС2Н5 + Н2О
Вред от пропионовой кислоты
Если придерживаться всех мер безопасности и дозировки этого вещества, то никакой опасности не может быть. Но бывают случаи, когда из-за человеческого фактора и халатности, концентрация кислоты увеличивается. В таком случае, продукция может принести неисправимый вред организму. При повышенной концентрации в организме могут появляться язвы желудка, ожоги дыхательных и кожных покровов.
Пропановая кислота (другие названия - метилуксусная кислота, консервант Е280, - это жидкость без цвета с едким неприятным запахом. Имеет следующую химическую формулу: С2Н5-СООН.
Физические свойства пропионовой кислоты:
1. Температура плавления равна -21°.
2. составляет 141°.
3. равна 54°.
4. Молярная масса равна 74,08 грамм/моль.
5. При стандартных условиях представляет собой бесцветную жидкость.
6. Температура самовоспламенения равна 440°.
Химические свойства пропионовой кислоты:
1. Смешивается с водой (H2O) и органическими растворителями.
2. Пропановая кислота - это типичный представитель карбоновых насыщенных кислот. Может образовывать эфиры, галогенагидриды, амиды и другие вещества.
История открытия пропановой кислоты
Это вещество впервые было описано в 1844 году Готлибом Йоханом, который нашел его среди продуктов разложения сахара. Затем в течение некоторого времени другие ученые-химики получали эту кислоту разными способами, не осознавая при этом, что добывали одно и то же соединение. А в 1847 году Жан-Батист Дюма установил, что полученные ранее вещества были одной и той же кислотой, которую он впоследствии назвал как пропановая кислота, формула которой - С2Н5-СООН.
Какие существуют способы получения пропановой кислоты?
В природе пропановая кислота найдена в нефти.
В промышленности данное вещество получают посредством карбонилирования этилена по реакции Реппе как побочный продукт при окислении углеродов, каталитическим окислением пропанового альдегида в присутствии ионов марганца или кобальта.
Также большое количество метилуксусной кислоты можно получить при производстве кислоты уксусной, однако современные способы получения сделали этот способ второстепенным источником пропановой кислоты.
Данное вещество можно получить при метаболическом разложении аминокислот и жирных кислот, которые содержат атомов углерода.
Также пропановую кислоту производят бактерии рода Propionibacterium (как конечный продукт своего метаболизма). Эти бактерии встречаются в пищеварительной системе жвачных животных, и именно из-за их деятельности у швейцарского сыра есть свой неповторимый аромат.
Производные пропионовой кислоты
Это эфиры и соли.
Щёлочноземельные и щёлочные соли хорошо растворяются в воде (H2O), не растворяются в органических растворителях.
Эфиры этого вещества плохо растворимы в (H2O) воде, но смешиваются с органическими растворителями.
Применение
Эта кислота используется в следующих случаях:
Производство гербецидов (например, дихлорпрол, пропанол), лекарственных препаратов (феноболин, ибупрофен), некоторых душистых веществ (линалоил-, фенил-, геранил-, бензил- пропионаты), растворителей (бутил-, пентил-, пропилпропионата), пластмасс (поливинилпропионат), ПАВ (эфиры гликолевые) и винилпластификаторов;
Так как пропановая кислота препятствует росту некоторых бактерий и плесени, то большая ее часть используется в качестве консерванта в продуктах питания как для человека, так и для животных. В продуктах для животных используется непосредственно пропионовая кислота или ее пропионат), а в продуктах, которые производятся для человека, используется кальциевая или натриевая (пропионат натрия) или соли.
Безопасность при работе
Основная опасность при работе с пропионовой кислотой - это различной степени тяжести.
В исследованиях, которые проводились на лабораторных животных, единственным негативным эффектом, связанным с долговременным потреблением небольших доз пропановой кислоты, было появление язвочек в пищеводе и желудке, что обусловлено разъедающими свойствами вещества. В ходе эксперимента не было обнаружено, что пропановая кислота мутагенна, канцерогенна, токсична и плохо влияет на репродуктивные органы. Попадая в организм, рассматриваемое нами вещество быстро окисляется, метаболизируется и затем выводится в виде углекислого газа.
Пропионовая кислота является пищевой добавкой, консервантом. Внешне выглядит как маслянистая жидкость бледно-желтоватого цвета или не имеющей такового вообще.
Пропионовая кислота обладает кислым вкусом и резким запахом. Химическая формула вещества - С2Н5СООН.
Получение пропионовой кислоты
Вещество Е280 в природе содержится в нефти и в качестве побочного ферментативного продукта в отдельных растениях. При брожении углеводов также образуется пропионовая кислота. Получение биологическим способом представляет собой метаболическое разложение жирных кислот, которые содержат атомы углерода в нечетном количестве, и разложение отдельных аминокислот.
Бактерии из рода Propioni bacterium продуцируют вещество в качестве конечного продукта анаэробного метаболизма. Так как данные бактерии часто присутствуют в желудке у жвачных животных, некоторые сорта сыра обладают специфическим ароматом.
В промышленных условиях пропионовая кислота образуется при карбонилировании по реакции Реппе этилена, при каталитическом окислении (в присутствии ионов марганца или кобальта) пропионового альдегида. Кроме того, вещество продуцируется в качестве побочного продукта в процессе парофазного окисления углеводородов С4-С10.
Раньше пропионовая кислота выделялась в виде побочного продукта в процессе производства уксусной кислоты. Однако современные технологии при изготовлении последней отодвинули прежний способ выделения консерванта на второй план.
Пропионовая кислота разрешается к использованию в форме консерванта в количестве до трех грамм на килограмм в сырах (плавленых) продуктах, а также произведенных из них, в комплексе с сорбиновой кислотой, ее солями или индивидуально. Допускается также применение консерванта в пшеничном (нарезанном расфасованном), ржаном для продолжительного хранения, а также хлебе с пониженной энергетической ценностью. Пропионовая кислота разрешена к применению в мучных кондитерских изделиях, сдобной выпечке.
За счет ингибирования (замедления) некоторых ферментов консервант способен оказывать неспецифическое действие угнетающего характера на бактерии многих видов, плесень и дрожжи, некоторые виды могут усваивать или продуцировать его.
Ограничение количества используемой пропионовой кислоты нецелесообразно. Это обусловлено тем, что при концентрации 0,3% консервант значительно изменяет запах и вкус продукта. В связи с этим в пищевой промышленности пропионовую кислоту применяют в виде и натрия практически только в процессе консервирования хлебобулочных изделий.
