532-32-1/苯甲酸钠的作用机理

【概述】

苯甲酸钠（Sodiumbenzoate）又称安息香酸钠，由碳酸氢钠溶液中和苯甲酸，再经过滤、蒸发和结晶而制得，属于酸性防腐剂，在碱性介质中无杀菌、抑菌作用，其防腐最佳pH值是2.5～4.0；pH值为5.0时，即使5%的溶液杀菌效果也不是很好。

【理化性质】

本品为白色颗粒、粉末或结晶性粉末,无臭或略带安息香气味,味微甜带咸。在空气中稳定,可溶于水，常温下53.0g/100mL左右，水溶液至弱碱性pH在8左右，也溶于甘油、甲醇、乙醇。

图1为苯甲酸钠

【作用机理】

1.防腐机理　 苯甲酸类防腐剂是以其未离解的分子发生作用的,未离解的苯甲酸亲油性强,易通过细胞膜进入细胞内,干扰霉菌和细菌等微生物细胞膜的通透性,阻碍细胞膜对氨基酸的吸收;进入细胞内的苯甲酸分子,可酸化细胞内的储备碱,进而抑制微生物细胞内呼吸酶系的活性,阻止乙酰辅酶A缩合反应,从而起到防腐作用。苯甲酸是一种广谱抗微生物的物质,对酵母菌、霉菌及部分细菌作用效果很好,在允许最大使用范围内,在pH值4.5以下(防腐最佳pH值2.5～4.0),对各种菌类都有效果。

2.化合物拮抗　 苯甲酸还与氯化钙有拮抗作用,与氯化钠、异丁酸、葡萄糖酸、半胱氨酸盐等也有类似作用。

【毒性机理】

虽然肾脏有排毒功能,一般1～2d内可将安全剂量的防腐剂排出体外,但如果长期且同时食用多种含有同类防腐剂的食物,也会对人体产生多种毒害作用。

1.损害神经系统机理　 大量饮用含苯甲酸钠防腐剂的饮料可导致大脑严重萎缩。苯甲酸钠与胃酸会发生反应,生成苯甲酸,后者有一定的毒性,长期饮用会引起人慢性苯中毒。慢性苯中毒的症状主要表现为神经衰弱,如头痛、头晕、记忆力减退、失眠、乏力等;同时,还会出现白细胞减少,严重的还会造成再生障碍性贫血。猫对苯甲酸比较敏感,用含有2.39%苯甲酸的肉喂猫,28只猫中有17只表现神经过敏、兴奋、失去平衡和视力下降。也有研究表明,长期饮用含苯甲酸钠的碳酸饮料能导致儿童多动症。

2.致癌机理　 长期以来,科学家就怀疑苯甲酸钠可能诱发癌症,因为在与碳酸饮料里的添加剂Vc混合之后,苯甲酸钠可能生成一种致癌物苯。研究者在实验室中对苯甲酸钠对活酵母细胞的影响进行了测试,发现苯甲酸钠通过破坏被称为细胞“发电站”的线粒体而严重危害人体细胞。苯甲酸钠能有效抑制线粒体肿胀而对鼠肝缺血再灌注损伤有明显保护作用。苯甲酸钠是染色体断裂剂,能引起癌变。

3.细胞毒性　 研究结果表明,苯甲酸钠与柠檬黄以及苯甲酸钠与糖精钠对细胞的毒性作用均表现为相加作用。苯甲酸钠能破坏细胞膜的有序结构,改变膜的结构,使膜发生功能性紊乱,以致细胞发生破坏性断裂,从而破坏细胞平衡机制,并与体内氢氧自由基结合生成苯,产生毒物。苯甲酸钠属于低毒物质。大剂量的苯甲酸钠会使大鼠白细胞减少,并对肝细胞有明显损害。

4.其他副作用　 苯甲酸钠能诱发反复发作的急性荨麻疹、血管性水肿。苯甲酸钠可引起血清白蛋白构象变化,从而使血清白蛋白损伤。

【制备方法】

称取工100g十水合碳酸钠(NaCO3·10H20)置玻璃反应器内,加入30Oml水,开启搅拌并加热至接近沸腾,然后缓慢地滴加苯甲酸86g,待苯甲酸全部加完后,溶液呈中性(PH试纸测定).继续反应0.5小时,反应完成.趁热过滤,滤液置于水浴上,加热蒸发至干,即得到167g粗苯甲酸钠. 称取30g粗苯甲酸钠加入到沸腾的300ml的15:85的水和乙醇的混合溶剂中,溶解后趁热过滤,将滤液冷至室温,出现白色结晶、然后经过滤,洗涤、干燥,即得纯的苯甲酸钠28.5克.

【应用】　

苯甲酸钠对多种细菌、霉菌和酵母菌都有抑制作用,故广泛应用于保藏高酸性水果、浆果、果汁、果冻、果酱、饮料、人造奶油、餐用油橄榄、糖浆、咸菜及其它酸性食品,同时还用作医药、化妆品的防腐剂、汽车的防冻液、钢铁的防锈剂以及塑料配料。

【应用现状】

苯甲酸钠在口服液中应用较多,因此口服液都需要对苯甲酸钠的稳定性进行检验。苯甲酸钠能有效抑制食物中可能产生的内毒素毒性。在我国,食醋和酱油中的防腐剂主要是苯甲酸钠,而酱油的苯甲酸钠含量明显高于食用醋,这是由于苯甲酸钠在酸性条件下防腐效果好,因此在食用醋中苯甲酸钠的使用量较小,而在酱油中为了达到防腐效果则使用量较大。山梨酸和山梨酸钾的毒性比苯甲酸钠小,防腐效果也比苯甲酸钠好。

苯甲酸和苯甲酸钠的优势是在空气中较稳定,成本较低。但在密封状态下,山梨酸和山梨酸钾也很稳定,山梨酸钾热稳定性比较好,分解温度高达270℃。由于食品添加剂的添加量很小,并不会明显增加肉制品产品成本。许多国家已逐渐采用山梨酸和山梨酸钾替代苯甲酸和苯甲酸钠。使用天然防腐剂(Nisin、壳聚糖、香辛料提取物等)也能够达到抑菌保鲜作用,是肉制品工业的一个发展方向。如壳聚糖对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、链球菌的最小抑菌浓度为0.025%,而苯甲酸钠的最小抑菌浓度≥0.04%。还可以通过改善加工条件,改进食品包装,对产品热处理或辐照杀菌、进行低温储藏等来实现防腐保鲜目的。此外,尼泊金酯的毒性比苯甲酸钠低得多,应用pH值范围广,在pH值4～8时其抑菌作用几乎不受pH值的影响,对霉菌、酵母、细菌有广泛的抗菌作用,可广泛应用于食品、饮料、化妆品和医药等行业。据报道,尼泊金酯对食醋和酱油的防腐效果明显优于苯甲酸钠。在食品中添加少量苯甲酸或苯甲酸钠时,对人体并无毒害,关键在于控制其用量。国家明确规定,苯甲酸类不能使用在奶粉食品中,也不可用于豆制品中。

【主要参考资料】

[1]史建公,刘志坚,张敏宏,赵桂良,石勤智,杨万泰,赵丽梅.苯甲酸钠作为热塑性材料成核剂研究及应用进展[J].科技导报,2009,27(16):110-115.

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