Sól sodowa kwasu benzoesowego
Benzoesan sodu to sól sodowa najprostszego aromatycznego kwasu karboksylowego. W zachowanych materiałach wymieniono go także pod nazwami: sól sodowa kwasu benzenokarboksylowego oraz sól sodowa kwasu fenylokarboksylowego. Postać handlowa to biały, niemal bezwonny proszek krystaliczny lub granulki o słodkawym smaku.
Powód, dla którego w technologii żywności sięga się po sól, a nie po sam kwas benzoesowy, jest praktyczny: kwas rozpuszcza się w wodzie bardzo słabo, natomiast jego sól sodowa doskonale. Do roztworu wprowadza się zatem sól, a substancją czynną staje się dopiero to, co powstanie z niej w kwaśnym środowisku produktu.
Dlaczego konserwuje wyłącznie w środowisku kwaśnym
To najważniejsza informacja praktyczna o tym konserwancie. Aktywna przeciwdrobnoustrojowo jest wyłącznie niezdysocjowana cząsteczka kwasu benzoesowego, ponieważ tylko ona przenika przez błonę komórkową mikroorganizmu. Anion benzoesanowy tej zdolności nie ma.
Kwas benzoesowy jest kwasem umiarkowanie słabym, o stałej dysocjacji odpowiadającej wartości pKa około 4,2. Oznacza to, że przy pH równym 4,2 połowa substancji występuje w formie czynnej, przy pH 3 — zdecydowana większość, a przy pH 6 już tylko kilka procent. Praktyczna granica skuteczności leży w okolicach pH 4,5. W produktach o odczynie zbliżonym do obojętnego dodatek benzoesanu jest w istocie bezużyteczny, choć formalnie obecny w składzie. Stąd stałe współwystępowanie tego konserwantu z regulatorami kwasowości w napojach, marynatach i sosach.
Zakres działania obejmuje przede wszystkim drożdże i pleśnie, w mniejszym stopniu bakterie — co dobrze odpowiada mikroflorze psującej właśnie produkty kwaśne.
Dane identyfikacyjne
| Pozycja | Wartość |
|---|---|
| Numer CAS | 532-32-1 |
| Numer WE | 208-534-8 |
| Numer dodatku do żywności | E 211 |
| Wzór | C7H5O2Na (zapisywany także jako C6H5COONa) |
| Masa cząsteczkowa | 144,11 |
| Zawartość składnika głównego | min. 99 % po suszeniu w 105 °C przez 4 godziny |
| Funkcja technologiczna | substancja konserwująca |
Wiarygodność identyfikacji jest wysoka. Numer CAS zajmuje pierwszą pozycję na liście synonimów właściwego rekordu, a numer WE zapisany w archiwum został odnaleziony wśród synonimów tego samego rekordu — to niezależne potwierdzenie, że oba identyfikatory opisują ten sam związek.
Rozpuszczalność
W wodzie rozpuszcza się bardzo dobrze: 50 g na 100 ml w temperaturze 20 stopni Celsjusza i 74 g na 100 ml w temperaturze wrzenia. W etanolu znacznie słabiej — 1,6 g na 100 ml w 25 stopniach. Ta dysproporcja bywa istotna przy sporządzaniu roztworów roboczych o dużym stężeniu alkoholu.
Wymagania czystości i sens poszczególnych oznaczeń
| Oznaczenie | Wartość graniczna |
|---|---|
| Ubytek po suszeniu (105 °C, 4 h) | maks. 1,5 % |
| Substancje łatwo ulegające utlenieniu | maks. 0,5 ml 0,1 N KMnO4 |
| Chlorowane związki organiczne (jako chlorki) | maks. 0,06 % |
| Chlorowane związki organiczne (jako kwas monochlorobenzoesowy) | maks. 0,25 % |
| Kwasowość | maks. 0,25 ml 0,1 N NaOH na 1 g próbki |
| Zasadowość | maks. 0,25 ml 0,1 N HCl na 1 g próbki |
| Metale ciężkie (jako ołów) | maks. 10 mg/kg |
| Arsen | maks. 3 mg/kg |
| Ołów | maks. 5 mg/kg |
| Rtęć | maks. 1 mg/kg |
Dwa z tych oznaczeń warto objaśnić, bo w oderwaniu od kontekstu wyglądają zagadkowo.
- Kwasy wielopierścieniowe. Badanie polega na frakcyjnym zakwaszaniu zobojętnionego roztworu i pomiarze temperatury topnienia pierwszego wydzielonego osadu. Czysty kwas benzoesowy topi się w przedziale 121,5 – 123,5 stopnia Celsjusza. Osad o wyraźnie innej temperaturze topnienia zdradza obecność kwasów o większej liczbie pierścieni, będących zanieczyszczeniem surowcowym.
- Związki chlorowane. Ich obecność wynika z drogi syntezy. Limit podano dwutorowo — raz w przeliczeniu na chlorki, raz na kwas monochlorobenzoesowy — ponieważ te dwa sposoby wyrażenia wyniku odpowiadają dwóm różnym metodom oznaczania.
Warto też zauważyć, że parametry kwasowości i zasadowości ograniczono symetrycznie. Gotowy benzoesan ma być solą obojętną: nadmiar wolnego kwasu wskazywałby na niepełne zobojętnienie, nadmiar zasady — na przedawkowanie wodorotlenku w procesie.
Zakres dopuszczenia
W odróżnieniu od dodatków dozwolonych ogólnie, benzoesan sodu jest konserwantem dopuszczonym warunkowo — wyłącznie w wymienionych kategoriach środków spożywczych i do określonego poziomu maksymalnego. Zachowany dokument odsyłał w tej sprawie do tabeli konserwantów w polskim rozporządzeniu z 2004 roku. Stan prawny uległ zmianie: warunki stosowania określa dziś załącznik II rozporządzenia nr 1333/2008, a wymagania czystości — rozporządzenie nr 231/2012 wraz ze zmianami. Europejski Urząd do spraw Bezpieczeństwa Żywności przeprowadził ponowną ocenę kwasu benzoesowego i jego soli, utrzymując dopuszczalne dzienne pobranie na poziomie rzędu kilku miligramów na kilogram masy ciała; dokładną wartość i jej zakres należy sprawdzić w opinii źródłowej.
Interakcja z kwasem askorbinowym
Odrębnym, dobrze udokumentowanym zagadnieniem jest współwystępowanie benzoesanów i kwasu askorbinowego w napojach. W takim układzie, przy udziale jonów metali przejściowych oraz przy nasłonecznieniu i podwyższonej temperaturze, może powstawać benzen w ilościach śladowych. Zjawisko było przedmiotem badań urzędów kontroli żywności po obu stronach Atlantyku i doprowadziło do zmian receptur w części wyrobów. Nie jest to argument przeciwko żadnemu z tych dodatków z osobna, lecz przeciwko ich nieprzemyślanemu łączeniu bez kontroli warunków przechowywania i zawartości metali.
Przechowywanie i bezpieczeństwo
Substancję przechowuje się w pomieszczeniach suchych i przewiewnych, wydzielonych dla środków spożywczych. Pył może drażnić skórę, oczy oraz błony śluzowe nosa i przewodu pokarmowego, więc przy przesypywaniu wskazana jest ochrona oczu i ograniczenie pylenia.
Powiązane strony
- Kwas L-askorbinowy E 300 — dodatek, którego łączenie z benzoesanem wymaga rozwagi
- Kwas cytrynowy E 330 — zakwasza produkt do poziomu, przy którym konserwant w ogóle działa
- Pirosiarczyn sodu — konserwant o odmiennym mechanizmie działania
Piśmiennictwo
Opracowania naukowe, na których opiera się treść tej strony. Zapis w stylu Chicago (autor–data); każda pozycja prowadzi do identyfikatora DOI u wydawcy.
- Additives, EFSA Panel on Food, i Nutrient Sources (ANS). 2016. „Scientific Opinion on the re-evaluation of benzoic acid (E 210), sodium benzoate (E 211), potassium benzoate (E 212) and calcium benzoate (E 213) as food additives.” EFSA Journal 14 (3). https://doi.org/10.2903/j.efsa.2016.4433.
- Azuma, S.L.. 2020. „Sodium benzoate in non-alcoholic carbonated (soft) drinks: Exposure and health risks.” Scientific African 10: e00611. https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2020.e00611.
- Burlini, Nedda. 1993. „Metabolic effects of benzoate and sorbate in the yeast Saccharomyces cerevisiae at neutral pH.” Archives of Microbiology 159 (3): 220-224. https://doi.org/10.1007/bf00248475.
- Chipley, i John R. 2020. „Sodium Benzoate and Benzoic Acid.” Antimicrobials in Food: 41-88. https://doi.org/10.1201/9780429058196-3.
- Gardner, Lalita K.,, i Glen D. Lawrence. 1993. „Benzene production from decarboxylation of benzoic acid in the presence of ascorbic acid and a transition-metal catalyst.” Journal of Agricultural and Food Chemistry 41 (5): 693-695. https://doi.org/10.1021/jf00029a001.
- Hazan, Reut. 2004. „Benzoic Acid, a Weak Organic Acid Food Preservative, Exerts Specific Effects on Intracellular Membrane Trafficking Pathways in Saccharomyces cerevisiae.” Applied and Environmental Microbiology 70 (8): 4449-4457. https://doi.org/10.1128/aem.70.8.4449-4457.2004.
- Koczon, P. 2009. „Growth Inhibition Mode of Action of Selected Benzoic Acid Derivatives against the Yeast Pichia anomala.” Journal of Food Protection 72 (4): 791-800. https://doi.org/10.4315/0362-028x-72.4.791.
- Nyman, i Patricia J.. 2010. „Evaluation of Accelerated UV and Thermal Testing for Benzene Formation in Beverages Containing Benzoate and Ascorbic Acid.” Journal of Food Science 75 (3): C263-C267. https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2010.01536.x.
- Warth, A D. 1991. „Effect of benzoic acid on glycolytic metabolite levels and intracellular pH in Saccharomyces cerevisiae.” Applied and Environmental Microbiology 57 (12): 3415-3417. https://doi.org/10.1128/aem.57.12.3415-3417.1991.
- Zu, K.. 2017. „Pharmacokinetic data reduce uncertainty in the acceptable daily intake for benzoic acid and its salts.” Regulatory Toxicology and Pharmacology 89: 83-94. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2017.07.012.