Бензойна кислота. Консервант. Максимально допустимі норми в харчових продуктах.

Бензойна кислота (бензолкарбонова кислота). Найпростіша ароматична карбонова кислота (аренкарбонова кислота). Бензойна кислота, трохи сильніша, порівняно з оцтовою, що пояснюється ефектом спряження карбоксильної групи з фенільним радикалом. Бензойна кислота та її ефіри містяться у ефірних оліях, а саме гвоздичному, толуанському і перуанському бальзамах. В природі невеликі кількості бензойної кислоти містять багато ягід, наприклад, журавлина, чорниця та брусниця, а також горіхи та мед. Саме тому можна помітити, що журавлина набагато довше зберігає свіжість, ніж, до прикладу, полуниця, в якій майже немає бензойної кислоти. Також бензойна кислота за рахунок ферментації утворюється в сирі, кислому молоці, кефірі, йогуртах. Бензойна кислота у промислових масштабах отримується окисненням толуолу киснем у присутності каталізатора (нафтенату мангану чи кобальту).

Бензойна кислота має рН 2,8 (насичений водний розчин при 25 °С); антибактеріальні властивості, які залежать від рН розчину, виявляє тільки недисоційована бензойна кислота. Найбільшу активність виявляє при зниженні рН <4,5 і майже втрачає свою активність при рН >5,0. Має бактеріостатичну дію проти більшості різновидів грампозитивних бактерій (активна концентрація 100 мг/мл) та майже не виявляє активності проти грамнегативних бактерій (активна концентрація 1600 мг/мл). Виявляє помітну дію проти дріжджів. Фунгіцидна активність її посилюється за наявності пропіленгліколю.

Бензойна кислота та її солі широко застосовують у фармацевтичній харчовій промисловості та косметиці як консервант. Найбільшу антибактеріальну активність виявляє при рН 2,5–4,5. У деяких фармацевтичних мазях бензойну кислоту застосовують як протигрибковий інгредієнт (бензойної 6% та саліцилової кислоти 3%). Кислота є одним з важливих прекурсорів для синтезу багатьох органічних речовин.

На бактерицидну дію бензойної кислоти впливає кислотність середовища. Вважається, що при рН=3 її дія на мікроорганізми в 10 разів більша, ніж при рН=7. Тому солі бензойної кислоти рекомендують для консервування кислотних продуктів. Для розчинення 1 г бензойної кислоти потрібно: 2,3 мл холодного і 1,5 мл киплячого етилового спирту, 4,5 мл хлороформу, 3 мл етеру, 3 мл ацетону, 10 мл бензолу. Також бензойна кислота добре розчиняється у оліях.

Таблиця. Застосування бензойної кислоти у фармації

Добування
Бензойна кислота була вперше відкрита у бензойній (росноладанній) смолі Resina Benzoe у 1608 році. Однак практично її отримують синтетично декількома способами:
1. Окисненням толуолу:

2. Хлоруванням толуолу з подальшим гідролізом бензотрихлориду:

3. Декарбоксилюванням фталевої кислоти:

   
Властивості

Кристалічний порошок білого кольору або безбарвні кристали без запаху чи з дуже слабким специфічним запахом. При нагріванні сублімується. Малорозчинний у воді, розчинний у киплячій воді, легкорозчинний у 96 %-ному спирті, ефірі і жирних оліях.

Ідентифікація:
1. За температурою плавлення.
2. Характерна реакція з феруму (ІІІ) хлоридом. Кислоту бензойну розчиняють у розчині натрію гідроксиду (реакція розчину має бути нейтральною). При додаванні розчину феруму (ІІІ) хлориду випадає жовто-рожевий осад основного феруму (ІІІ) бензоату:

2. Нефармакопейна реакція – з розчином аргентуму нітрату утворюється білий осад.

Кількісне визначення

Алкаліметрія у спиртовому середовищі, пряме титрування, індикатор – феноловий червоний, s = 1:

Зберігання. У закупореній тарі.

Застосування у фармацевтиці. Зовнішньо як протимікробний і фунгіцидний засіб.
 

Бензойна кислота - консервант у харчовій промисловості

Механізм дії бензойної кислоти полягає в тому, що вона блокує ферменти в одноклітинних організмах, уповільнюючи в них обмін речовин, і, як наслідок, пригнічує ріст цвілі, дріжджів та деяких бактерій. Дія кислоти починається з абсорбції її клітиною. Оскільки через стінки клітини може проникати тільки недисоційована бензойна кислота, вона проявляє антимікробну дію  тільки у кислих харчових продуктах. Якщо внутрішньоклітинне рН ≤ 5, анаеробна ферментація глюкози через фосфорфруктокіназу зменшується на 95 %. Отже, бензойна кислота перспективна для консервації фруктових соків, що містять лимонну кислоту, ігристих напоїв, що містять вугільну кислоту, безалкогольних напоїв, в які додається фосфорна кислота, тощо. Типові концентрації її у продуктах 0,05-0,1 %. При цьому, бензойна кислота та її бензоати не змінюють смак харчових продуктів. 0,14% бензойної кислоти у розчинах для попереднього оброблення ягід перед заморожуванням використовують для інгібування розвитку дріжджів.

Бензойна кислота добре всмоктується і виводиться нирками у вигляді гіппурової кислоти. Дозволена добова доза (ДДД) її становить 5 мг/кг, що складає 350 мг в день на людиною масою 70 кг. Перевищення ДДД негативно впливає на печінку і нирки. Крім того, існують обґрунтовані побоювання, що бензойна кислота і бензоати можуть вступати у реакцію з аскорбіновою кислотою (Е300), утворюючи невеликі кількості вільного бензолу – сильного канцерогену. Тому рекомендується уникати вживання напоїв, у яких містяться обидві сполуки.

Максимально допустимі норми бензойної кислоти у харчових продуктах
Кондитерські вироби – 1500 мг/кг
Зацукровані фрукти і овочі – 1000 мг/кг
Солодкі сиропи – 1500 мг/кг
Джеми, желе, мармелади – 500 мг/кг
Напівконсервовані рибопродукти і продукти з ікри – 2000 мг/кг
Рибні пресерви, сурімі, рибний фарш – 2000 мг/кг
Рибні продукти (приготовані ракоподібні і молюски) – 1000 мг/кг
Риба солена і сушена – 200 мг/кг
Заливні страви з риби – 1000 мг/кг
Емульговані соуси з вмістом жиру не менше 60% і менше 60% - 1000 мг/кг
Салати і спреди для сендвічів – 1500 мг/кг
Приправи – 1000 мг/кг
Поливи – 500 мг/кг
Желейні оболонки м’ясопродуктів – 1000 мг/кг
Обробка поверхні м’ясних виробів – скільки треба
Ароматизовані напої – 300 мг/кг
Концентрати чаю, фруктів і трав’яних настоїв – 600 мг/кг
Пиво, алкогольні напої з вмістом спирту менше 15% - 200 мг/кг
Ферментоване молоко – 300 мг/кг
Дієтичні харчові продукти, призначені для спеціальних медичних цілей – 1500 мг/кг
Консерви овочеві – 2000 мг/кг
Оливки і продукти на їхній основі – 500 мг/кг

Пілінг для обличчя

Рецептура пілінгу для обличчя

Технологічна схема виготовлення пілінгу для шкіри обличчя

І. Демінералізація води
ІІ. Нагрівання води (t=45-50°C)
ІІІ. Приготування основи: Ксантанова камедь; Гліцерин; Демінералізована вода
IV. Охолодження основи (t=20-25°С)
V. Гомогенізація І: Екстракт фіалки (сухий); Екстракт берези (сухий); СО2 екстракт алое
VІ. Гомогенізація ІІ: Гліколева кислота (основний компонент); Саліцилова кислота
VІІ. Гомогенізація ІІІ: Ментол; Бензойна кислота
VІІІ. Фасування
ІХ. Пакування

Гліколева кислота - найпростіша AHA-кислота, що міститься у фруктах і цукрових рослинах (як-от цукрова тростина). Завдяки своїм дрібним молекулам вона надзвичайно легко проникає в шкіру, саме тому ця гідроксикислота найчастіше використовується в засобах догляду за шкірою. Гліколева кислота застосовується насамперед як хімічний пілінг у дерматології та косметиці для домашнього використання, оскільки її виняткові властивості включають розгладження зморшок і рубців від акне та загальне покращення вигляду шкіри. Її також використовують для відбілювання пігментів при гіперпігментації й інших проблемах шкіри.
Саліцилова кислота - BHA-кислота, може бути отримана як із рослин, так і синтетичним шляхом. Саліцилова кислота має ліпофільну молекулу, завдяки чому добре розчиняється в жирах і спирті та погано розчиняється у воді. Це дозволяє проникати через сальний шар на шкірі крізь пори, очищаючи їх. Можна сказати, що це найкращий антибактеріальний компонент, який знайшов своє особливе застосування у догляді за вугровою, комбінованою та жирною шкірою, з проблемою чорних точок.
Ксантанова камедь - стабілізатор, загусник, суспендуючий агент. Стійкий до ферментів, ПАР, розчинів солей і кислот. Стійкий у присутності гліцерину, гліколів, етилового і ізопропілового спирту. Стійкий до рН. Термостійкий в діапазоні -18 -+120ºС, в гарячому стані більш вязкий. Синергія з іншими гелеутворювачами.
Гліцерин - розчинник для ксантанової і гуарової камеді: такий розчин зручно вводить в косметичні формули. Додаткове зволоження шкіри.
Бензойна кислота – консервант. Завдяки своєму потужному бактерицидної дії, дана кислота застосовується в якості консерванту в харчовій індустрії і косметології. Ефективна щодо дріжджів, цвілі і ряду інших мікроорганізмів.
СО2 екстракт Алое вера. Це складна витяжка з рослин, отримана під високим тиском в середовищі вуглекислого газу. Містять леткі та нелеткі рослинні компоненти: ефіри, насичені полікислоти, кумарини, фосфоліпіди, фітостерини, віск.
Екстракт фіалки (сухий) – захист від негативного впливу навколишнього середовища та очищення шкіри.

Визначення вмісту бензойної кислоти та її солей

Бензойна кислота С₆Н₅СООН малорозчинна в холодній і гарячій воді, але добре розчинна в етиловому і метиловому спиртах, в діетиловому етері, хлороформі, тетрахлоретані. Тому титрування кислоти проводять в розчині органічного розчинника.
Визначення бензойної кислоти полягає у титруванні її спиртового розчину розчином NaOH відомої концентрації. При титруванні утворюється сіль сильної основи і слабкої кислоти, аніон якої С6Н5COО^- (А^-) за теорією Бренстеда і Лоурі є слабкою основою, тому в точці еквівалентності рН розчину більше 7:
С₆Н₅СООН + NaOH = С₆Н₅СООNa + H₂O

рОН = 1/2 pK (A^-) – ½ lg C (A^-), pK (A^-) = 14 – pK (С₆Н₅COОH),

pH = 7 – 1/2 pK (C₆H₅OH ) – ½ lg C (A^-) , рН = 14 – рОН.
С₆Н₅СООН - слабка кислота, рК=4,18. Використовують індикатор фенолфталеїн з рТ=9,0.

Хід аналізу

0,5 г препарату розчиняють в 25 мл попередньо нейтралізованого по фенолфталеїну етанолу і титрують до слабко рожевого забарвлення (індикатор - фенолфталеїн) 0,1н. розчином NaOH. Масу С₆Н₅СООН визначають за формулою:

m(С₆Н₅СООН) = (C(NaOH)^.V(NaOH)^.M(C₆H₅COOH))/1000.