Пропионовая кислота: свойства, польза и вред, реакции, применение

Пропионовая кислота – это соединение, которое наиболее часто используется в качестве пищевой добавки-консерванта, препятствующего развитию патогенной микрофлоры. Вещество бесцветное, но с отчетливым неприятным запахом.

Пропионовую кислоту называют также пропановой и метилуксусной кислотой.

В промышленности применяется искусственно синтезированная пищевая добавка Е280; в природе она встречается, но добывать кислоту из естественных источников нецелесообразно.

Впервые рассматриваемый реагент был получен в конце 19 века в Германии – открытие принадлежит авторству немецкого ученого Йохана Готлиба. Он зафиксировал присутствие кислоты в продуктах распада сахаров.

Что такое пропионовая кислота: ее особенности

Пропионовая кислота – это жидкость без цвета с характерным запахом. Вещество легко соединяется с обычной водой вне зависимости от ее количества и температуры, а также с органическими растворителями. Реактив широко применяется на предприятиях, специализирующихся на изготовлении средств для борьбы с сорняками, производстве медикаментов, душистых веществ, изделий из пластмасс и растворителей.

В продуктах питания пропионовая кислота выступает в роли консерванта, препятствующего порче пищи. Ее также добавляют в корма для животных, в них соединение выполняет аналогичные функции.

В зависимости от сферы применения и особенностей вещества данную кислоту относят к классу:

• насыщенных жирных кислот;
• короткоцепочечных жирных кислот;
• летучих жирных кислот.

Пропионовая кислота, с точки зрения химической промышленности, – это одноосновная предельная карбоновая кислота. При работе с ней крайне важно использовать средства индивидуальной защиты: маски, перчатки, халаты. При попадании на кожу пропановая кислота может вызывать серьезные ожоги.

В продуктах питания пропионовая кислота полностью безопасна: попадая в желудочно-кишечный тракт, она распадается на метаболиты, которые впоследствии легко выводятся из организма естественным путем.

Формула пропионовой кислоты и ее основные свойства

Эмпирическая формула метилуксусной кислоты: C₃H₆O₂

Вещество представляет собой одноосновную предельную карбоновую кислоту. В нормальных условиях вещество выглядит как прозрачная жидкость. Кислота едкая, обладает сильным неприятным запахом.

Температура плавления реагента -21˚С.

Температура воспламенения – 440˚С. Вспыхнуть кислота может и при меньшей температуре, однако поддерживать горение не сможет.

Молярная масса – 74 г/моль.

Пропионовая кислота легко растворяется в воде и органических растворителях. Стоит отметить, что при смешивании рассматриваемого соединения с водой, его запах становится менее выразительным.

Молекула пропионовой кислоты

Получение пропионовой кислоты

Как уже было сказано выше, впервые пропионовая кислота была получена в конце 19 столетия, а именно – в 1844 году в Германии. Особого внимания вещество тогда не получило, а к его изучению вернулись только спустя 3 года – в 1847 году. Исследованиями кислоты занимался французский химик Жан-Батист Дюма, который, еще не зная о работе немецких ученых, самостоятельно синтезировал соединение.

Натуральная пропионовая кислота вырабатывается в процессе жизнедеятельности бактерий Propionibacterium, находящихся в кишечнике каждого человека. Помимо этого, пропановая кислота является компонентом нефти. Однако, ни один из естественных источников не годится для промышленного применения вещества.

В промышленных масштабах вещество добывают методом гидрокарбоксилирования этилового спирта. Реакция протекает при температуре в диапазоне от 270 до 320˚С и давлении на отметке 25-30 Мпа. В качестве катализатора применяются карбонилы никеля. В ходе реакции достигается максимальный выход пропановой кислоты – 95%. Данный метод считается наиболее эффективным, однако и у него есть свои недостатки: строгие условия, необходимые для правильного протекания синтеза; необходимость применения высококанцерогенных соединений (карбонилов никеля).

В Санкт-Петербурге на базе описанной выше реакции был разработан новый способ производства соединения, предполагающий использование кобальт-пиридинового комплекса. Реакция протекает в одну стадию, в относительно мягких условиях: при температуре в диапазоне от 150 до 170˚С и давлении 5-15 Мпа. В качестве катализатора в данном способе применяется кобальткарбонилпиридиновый комплекс. Выход кислоты в результате синтеза несколько меньше, чем в предыдущем методе – он составляет 92%:

C₂H₄ + CO + H₂O → C₃H₆O₂

Новая методика получения пропионовой кислоты позволила исключить необходимость применения коррозионных агентов и канцерогенных веществ, а также снизить материальные затраты на добычу соединения.

Существуют и другие, менее популярные, способы получения пропионовой кислоты. Так, например, иногда специалисты применяют метод парафазного окисления углеводорода. Реакция протекает при температуре 1000˚С.

Реакции с пропионовой кислотой

Пропионовая кислота легко вступает в реакции с металлами, их оксидами и гидроксидами:

2C₃H₆O₂ + Mg → Mg(C₂H₅CO)₂ + H₂↑

2C₃H₆O₂ + Ca → Ca(C₂H₅CO)₂ + H₂O

C₃H₆O₂ + NaOH → C₃H₅ONa + H₂O

При взаимодействии с солями пропионовая кислота вытесняет более слабую кислоту:

C₃H₆O₂ + NaHCO₃ → C₃H₅O₂Na + H₂O + CO₂ ↑

Пропановая кислота способна вступать в реакцию этерификации:

C₃H₆O₂ + C₂H₅OH → C₅H₁₀O₂ + H₂O

При попадании в водный раствор пропионовая кислота диссоциирует:

C₃H₆O₂ → C₃H₅O₂ + H

Сферы применения пропионовой кислоты

Пропионовая кислота востребована во многих сферах: ее используют в производстве продуктов питания, в фармацевтике, в тяжелой промышленности.

В пищевой промышленности пропановая кислота известна под индексом Е280. Она используется в роли консерванта, позволяющего значительно увеличить срок хранения производимой продукции.

В составе косметических средств пропионовая кислота применяется для уменьшения сыпи и борьбы с грибками, которые ее вызывают.

В сельском хозяйстве кислота служит основой для гербицидов – специальных средств, препятствующих росту сорняков.

В качестве химического реагента пропионовая кислота помогает скрывать неприятный запах – при взаимодействии с сильно пахнущими эфирами соединение не только уменьшает исходящий от них запах, но и теряет свой.

Кроме того, пропионовую кислоту используют при изготовлении:

• изделий из пластмасс;
• растворителей;
• виниловых пластификаторов и смол;
• средств для борьбы с вредителями, применяющихся в сельском хозяйстве;
• парфюмерии.

Пропионовая кислота в пищевой промышленности

Пропионовая кислота обладает ярко выраженными бактерицидными и фунгицидными свойствами. Другими словами, она способно препятствовать развитию патогенных микроорганизмов, продлевая тем самым срок хранения продуктов питания. Именно поэтому многие производители вводят в состав своей продукции консервант под индексом Е280.

Кроме того, пищевая добавка применяется в составе кормов для крупного скота, где она также выполняет роль консерванта.

В России существуют определенные требования к объемам используемой пропионовой кислоты:

• в ржаной и нарезанный пшеничный хлеб допускается вводить не более 3 граммов кислоты на 1 килограмм продукта;
• в сдобную и пресную выпечку можно добавлять не больше 2 граммов пропионовой кислоты на 1 килограмм хлеба;
• для куличей максимальная дозировка пищевой добавки Е280 – 1 грамм на 1 килограмм изделия.

Помимо хлебобулочных изделий, пропионовая кислота широко применяется в производстве молочной продукции.

Химическая промышленность

Пропионовая кислота широко применяется для производства других химических соединений. Так, она выступает промежуточным продуктом в реакциях синтеза многих полимеров и пестицидов. В реакциях со сложными эфирами пропановая кислота отвечает за нейтрализацию неприятных запахов.

Фармакология

Пропионовая кислота входит в состав нестероидных противовоспалительных препаратов, обладающих обезболивающими, противовоспалительными и жаропонижающими свойствами. Медикаменты с такой добавкой способны снимать болевые ощущения, облегчать состояние при лихорадках и воспалениях.

Влияние пропионовой кислоты на организм человека

Пропионовая кислота в качестве пищевой добавки разрешена во многих странах Европы, Америке, Канаде и России. В некоторых странах существуют рекомендации относительно объема использования добавки. Исследования, проведенные учеными по всему миру, доказали безвредность пищевой добавки Е280 для человеческого организма: оно не обладает мутагенными, токсичными и канцерогенными свойствами. Пропионовая кислота не скапливается в организме и легко выводится из него естественным путем.

Польза пропионовой кислоты

Пропионовая кислота способна выполнять следующие функции:

1. Регулировать работу иммунной системы – при попадании в организм пропионовая кислота активизируется и нормализует исполнение защитных функций организма.
2. Уменьшать интенсивность воспалительных процессов в организме – пропионовая кислота способна снижать количество молекул, являющихся причиной воспалений.
3. Бороться с кишечными инфекциями и воспалительными процессами в желудочно-кишечном тракте.
4. Нормализовать общий уровень энергии – благодаря пропионовой кислоте человек становится более активным, у него появляются ресурсы на выполнение ежедневных задач.
5. Нормализовать работу пищевых ферментов – пищевая добавка Е280 повышает активность ферментов, отвечающих за усвоение молока, белковой и жирной пищи.
6. Предотвращать развитие атеросклероза и других заболеваний сердечно-сосудистой системы.
7. Предотвращать развитие сахарного диабета.
8. Укреплять костную ткань.

Вред пропионовой кислоты

Наибольший вред пропионовая кислота оказывает при работе с ней. Контакт с веществом на производстве может стать причиной серьезных ожогов, поэтому химики используют средства индивидуальной защиты.

Противопоказания к употреблению пропионовой кислоты

Как таковых противопоказаний к употреблению пищевой добавки Е280. Как показали многочисленные исследования, в небольших количествах оно полностью безопасно и неспособно нанести вред здоровью. Однако ограничить его потребление рекомендовано беременным и кормящим женщинам, а также маленьким детям.

Существуют сведения о том, что данная кислота может стать причиной образования и развития злокачественных новообразований, однако никаких подтверждений этой информации нет.

Класс опасности пропионовой кислоты и правила ее хранения

Пропионовая кислота принадлежит к 3 классу опасности – то есть, к умеренно опасным соединениям. Предельная концентрация веществ данной категории в воздухе составляет 10 миллиграмм на 1 м³.

Хранить пропионовую кислоту необходимо в герметичной таре в хорошо вентилируемых сухих помещениях при температуре не выше 30˚С. Срок годности пищевой добавки Е280 – 3 года.

Не допускается совместное хранение пропионовой кислоты с легковоспламеняющимися веществами, а также неорганическими соединениями, имеющими сильные окислительные свойства.

Все работы с пропионовой кислотой должны осуществляться с применением индивидуальной защиты.

Где купить пропионовую кислоту и сколько она стоит

Приобретать пропионовую кислоту лучше всего у немецких производителей. За килограмм реагента они, как правило просят 200-250 рублей. За кислоту, применяемую для анализов, придется заплатить немного больше – 300-350 рублей.

Заключение

Пропионовая кислота – это бесцветная едкая жидкость с резким запахом. Она широко применяется в пищевой и фармацевтической промышленности, а также сельском хозяйстве. В составе продуктов питания пропионовую кислоту обозначают индексом Е280. Встретить ее можно в мучных и молочных изделиях. В продуктах питания пищевая добавка содержится в небольших концентрациях и полностью безопасно для человека, а вот при работе с ним в химических лабораториях важно использовать средства индивидуальной защиты, дабы уберечь кожу от ожогов.

Читайте также:

• Яблочная кислота: формула, реакции, применение, полезные свойства
• Муравьиная кислота: свойства, вред и польза, применение
• Молочная кислота: описание, применение
• Гликолевая кислота: что это, плюсы и минусы, отзывы, применение для кожи лица