Acid benzoic được điều chế theo con đường hoá học bằng cách oxi hoá toluen bằng acid nitric hoặc acid cromic hoặc bằng oxi không khí (trong pha lỏng), decacboxyl hoá anhidrit phtalic trong pha khí ở 3400C với chất xúc tác ZnO. Chất này cũng có thể được tìm thấy tự
nhiên trong các loại trái cây như vỏ cây anh đào, quất, mận, hồi và cây chè… với hàm lượng từ 10 - 20 mg/kg. Acid benzoic và muối natri của nó từ lâu đã được sử dụng để ức chế sự phát triển của vi sinh vật.
- Acid benzoic có INS 210, ADI =0-5 mg/kg thể trọng.
- Natri benzoate có INS211. ADI = 0-5mg/kg thể trọng. a. Cấu tạo
Acid benzoic : C6H5COOH Natri benzoate: C6H5COONa b. Tính chất
- Acid benzoic tinh khiết có ở dạng tinh thể hình kim hoặc tấm nhỏ, màu trắng lụa óng ánh, dễ tan trong rượu và ête và nước nóng, ít tan trong nước lạnh (ở nhiệt độ phòng tan không quá 0.2%) tan vô hạn trong etanol. tnc = 121,70C; ts
= 2490C. Acid benzoic là một acid tương đối mạnh (pH=4,19) nên có tính kháng khuẩn cao.
- Muối natri benzoate ở dạng hạt trắng, không mùi và khó bị phân hủy. Muối natri benzoate tan được trong nước ( 66.0 g/100ml ở 20oC, có độ tan là 61% ở 25oC và 77% ở 100oC). Acid benzoic có dạng tinh thể không màu, dễ tan trong rượu và ether, ít tan trong nước hơn muối Natri benzoate (1g acid benzoic tan trong 275ml nước ) ở nhiệt độ phòng.
c. Cơ chế tác động và phạm vi ứng dụng
- Đến nay cơ chế tác động của acid benzoic vẫn chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn. Một vài nhà nghiên cứu cho rằng acid benzoic tác dụng theo cơ chế trực tiếp. Khi các phân tử acid benzoic khuếch tán vào bên trong tế bào vi sinh vật nó sẽ tác động lên một số enzyme gây hạn chế sự trao đổi chất, làm ức chế quá trình hô hấp của tế bào, ức chế quá trình oxy hóa glucose và pyruvate, đồng thời làm tăng nhu cầu oxy trong suốt quá trình oxy hóa glucose nên có tác dụng ngăn cản sự phân đôi của vi khuẩn, ức chế sự phát triển của nấm men và nấm mốc gây hư hỏng thực phẩm. Khả năng chống nấm mốc của acid benzoic cao hơn đối với nấm men và vi khuẩn. Acid
benzoic còn có khả năng tác dụng lên màng tế bào để hạn chế sự hấp thu axit amin của tế bào vi sinh vật và các túi màng.
Hoạt tính kháng khuẩn phụ thuộc rất nhiều vào pH, tác dụng bảo quản chỉ xảy ra ở môi trường acid pH = 2.5 – 3.5, khi pH càng thấp hoạt tính kháng khuẩn càng cao.
o pH = 2 – 2.5: cần hàm lượng acid benzoic 0.02 – 0.03%
o pH = 3.5 – 4: cần 0.08% tiêu diệt mốc, 0.1- 0.15% diệt nấm men, 0.15 – 0.2% diệt vi khuẩn lactic
o pH trung tính: hiệu quả giảm 300 lần so với pH =3.
- Thường được dùng để bảo quản các thức uống có đường không gas (0.03- 0.05%), siro (0.1%), rượu táo (0.05-0.1%), margarin (0.1%), rau dầm giấm (0.1%) , nước tương (0.1%), trong bảo quản rau quả, sản phẩm từ thịt gia súc, gia cầm, thủy sản, nước chấm, sữa lên men, cà phê, kem đánh răng, hóa mỹ phẩm... Ngoài ra, chúng còn ứng dụng trong lãnh vực dược phẩm, Sodium benzoate (hoặc benzoic acid) cũng được sử dụng như thành phần thuốc điều trị các chứng bệnh ngoài da (do nhiễm nấm) hoặc một số dược phẩm đặc trị khác. Ví dụ loại thuốc dùng qua đường tĩnh mạch như Ammonul, Ucephan (Thành phần Sodium benzoate tinh khiết từ 50- 100 mg / đơn vị), là lọai thuốc điều trị chứng suy giảm chức năng chuyển hóa gan (hepaticmetabolic defects) và chứng tăng cao Amoniac trong máu (hyperammonemia).
- Nhược điểm của acid benzoic là có thể gây thâm đen khi sử dụng để bảo quản các sản phẩm có nguồn gốc từ rau quả.
d. Độc tính của acid benzoic và benzoate
Theo WHO, FDA , Hội đồng tiêu chuẩn thực phẩm Codex đã khảo sát, đánh giá, chúng ta có thể đưa ra nhận định:,
- Acid benzoic và Natri benzoate có độ phơi nhiễm và liều gây độc rất thấp. (So với một số chất bảo quản khác).
- Theo tiêu chuẩn hiện hành, vẫn cho sử dụng trong thực phẩm với liều lượng từ 50 mg – 2.000 mg/kg sản phẩm ( Bộ Y tế đã công bố được dùng trên 15 loại sản phẩm).
- Khi vào cơ thể con người, acid benzoic và các benzoat không gây độc vì chúng tác dụng với glucocol chuyển thành acid purivic không độc, thải ra ngoài. Tuy nhiên nếu ăn nhiều acid benzoic cơ thể sẽ bị ảnh hưởng vì glucocol dùng để tổng hợp protein sẽ bị mất do tác dụng với acid benzoic để giải độc. Ngoài ra, acid benzoic có thể tác động hệ hô hấp và hệ thần kinh trung ương, gây kích ứng mắt.
- Khi dùng đúng liều lượng qui định, acid benzoic và các benzoate không gây độc mà chỉ ảnh hưởng tới mùi và vị của sản phẩm khi cảm quan (natri benzoat cho dư vị ở nồng độ 0,04%). Nước quả và rau quả nghiền bảo quản bằng các benzoat thường có màu thâm đen so với sản phẩm sunfit hoá. Trong cơ thể acid benzoic tác dụng với acid ascorbic (vitamin C, E300), natri benzoat và kali benzoat hình thành benzen, một chất gây ung thư. Nhiệt độ, ánh sáng và thời hạn sử dụng có thể ảnh hưởng đến khả năng hình thành benzen. Natri benzoat có thể phá huỷ và khử hoạt tính của ADN trong ti thể tế bào. Ti thể tiêu thụ ôxi để tổng hợp ATP, cung cấp năng lượng cho cơ thể, khi ADN bị phá huỷ sẽ gây ra các triệu chứng về thần kinh bao gồm hội chứng Parkinson và các hội chứng thoái hoá thần kinh khác, làm tăng quá trình lão hóa của cơ thể. Liều gây chết ở người: 500 mg/kg.
e. Thử nghiệm tính độc hại:
- Thử nghiệm độc dài ngày trên chuột cống trắng với khẩu phần ăn có hàm lượng 1%, sau 4 thế hệ, không thấy có dấu hiệu bất thường về khả năng tăng trưởng, sinh sản, tiết sữa và không có sự tổn thương cho các cơ quan nội tạng. Thực nghiệm trên mèo, cho thấy liều gây chết 50% (LD 50) là 1940 mg/kg thể trọng. Thậm chí nguồn nước uống có pha 2% Sodium benzoate cho súc vật uống trong 3 tháng vẫn an toàn.
- Thử nghiệm độc ngắn ngày với liều lượng từ 16 đến 1090mg/kg thể trọng, không thấy có hiện tượng khác thường trên chuột thí nghiệm. Nhưng với liều lượng 8% natri benzoate trong thức ăn, sau 13 ngày chết 50%, số còn lại trọng lượng chỉ bằng 2/3 trọng lượng của chuột đối chứng, gan và thận nặng hơn gan và thận của chuột đối chứng rõ rệt. Với chó liều lượng 1g/kg thể trọng, không thấy thay đổi về sức phát triển trạng thái và sức khỏe chung của cơ thể.
f. Đặc tính sử dụng:
- Không hạn chế : 0-5 mg/kg thể trọng.
- Liều lượng sử dụng cho thực phẩm từ 0.1 đến 0.12%. Cần chú ý là acid benzoic và natri benzoate không có khả năng khử oxy, không chống được sự tổn thất vitamin C, không ngăn được sự thâm đen của hoa quả.
Bảng liều lượng sử dụng trong thực phẩm
STT Nhóm thực phẩm ML
1 Sữa lên men (nguyên kem), có xử lý nhiệt sau lên men 502 Quả ngâm dấm, dầu, nước muối 1000