Propionsäure

Propionsäure Chemische Eigenschaften,Verwendungen,Herstellung

Chemische Eigenschaften

Propionsäure, CH3CH2COOH, auch bekannt als Propansäure und Methylessigsäure, ist eine klare, farblose Flüssigkeit, die bei 140°C (284 OF) siedet. Sie ist brennbar. Sie hat einen stechenden Geruch und ist in Wasser und Alkohol löslich. Der Geruchsschwellenwert liegt bei 0,16 ppm. Propionsäure ist eine aliphatische Monocarboxylsäure. Propionsäure wird in Nickelelektrolytlösungen, Parfüms, künstlichen Aromen, Arzneimitteln und bei der Herstellung von Propionaten verwendet.

Vorkommen

Berichtet in Apfel, Apfelsaft, Banane, Johannisbeeren, Ananas, Himbeere, Papaya, Zwiebel, Sauerkraut, Tomate, Essig, Rindfleisch, Rinderbrühe, Bier, Brombeersaft, Brot, Käse, Kirschsaft, Butter, Joghurt, Milch, Sahne, magerer und fetter Fisch, gepökeltes Schweinefleisch, gekochtes Rind- und Hammelfleisch, Hühnerfett, Cognac, Rum, Whiskys, Apfelwein, Sherry, geröstete Kakaobohnen, Kakaopulver, Kaffee, schwarzer Johannisbeersaft, Johannisbeersaft, Traubensaft, Traubenmost und Portwein, Grapefruitsaft, Traubensirup, Orangensaft, Orangenöl aus Valencia, Orangenessenz, geröstete Erdnüsse, Pekannüsse, Kartoffelchips, Honig, Sojabohnen, Arktische Brombeere, Kokosnussfleisch, Moltebeere, Pilz, Sesamsamen, Kardamom, Reis, Jackfrucht, Sake, Buchweizen, Lorbeer, getorftes Malz, Maniok, Bourbon-Vanille, Auster, Muscheln, Jakobsmuschel, chinesische Quitte und Mate.

Verwendungen

Propionsäure wird bei der Herstellung von Propionaten verwendet, die als Schimmelschutzmittel und Konservierungsmittel für Getreide und Holzspäne, bei der Herstellung von Fruchtaromen und Parfümgrundstoffen sowie als Veresterungsmittel eingesetzt werden.

Verwendungen

Propionsäure wird als Schimmelschutzmittel in Brot- und Käseprodukten, in Fungiziden und Herbiziden, als Konservierungsmittel für Getreide und Holzspäne, in Emulgatoren, in Lösungen für die Galvanisierung von Nickel, Parfümestern, künstlichen Fruchtaromen, Arzneimitteln und Cellulosepropionat-Kunststoffen verwendet.

Verwendungen

Propionsäure ist die saure Quelle der Propionate. Propionsäure in flüssiger Form hat einen starken Geruch und ist ätzend, daher wird sie in Form der Natrium-, Calcium- und Kaliumsalze als Konservierungsmittel verwendet. diese ergeben die freie Säure im ph-Bereich des Lebensmittels, in dem sie verwendet werden. sie wirkt hauptsächlich gegen Schimmel. siehe Calciumpropionat; Natriumpropionat.

Herstellungsmethoden

Propionsäure kann aus Zellstoffablauge durch Fermentation gewonnen werden. Sie kann auch aus Ethylen, Kohlenmonoxid und Wasserdampf, aus Ethanol und Kohlenmonoxid unter Verwendung eines Bortrifluorid-Katalysators, aus Erdgas oder als Nebenprodukt bei der Pyrolyse von Holz hergestellt werden. Sehr reine Propionsäure kann aus Propionitril gewonnen werden. Propionsäure kommt in Milchprodukten in geringen Mengen vor.

Definition

ChEBI: Eine kurzkettige gesättigte Fettsäure, die Ethan an den Kohlenstoff einer Carboxygruppe gebunden enthält.

Definition

Eine farblose flüssige Carbonsäure.

Biotechnologische Herstellung

Im Allgemeinen wird Propionsäure auf petrochemischem Wege hergestellt. Für die Produktion in Lebensmittelqualität sind jedoch fermentative Verfahren interessant, obwohl der Preis für biotechnologisch hergestellte Propionsäure doppelt so hoch sein kann wie der für petrochemisch hergestellte Propionsäure. Die mikrobielle Produktion von Propionsäure erfolgt mit Propionibakterien (z. B. Propionibacterim freudenreichii). Es wurden mehrere Fermentationsmethoden untersucht. So wird beispielsweise eine extraktive Fermentation vorgeschlagen, um niedrige Produktivität und Erträge aufgrund von Produkthemmung zu vermeiden. Mit dieser Technik werden eine Produktkonzentration von 75 g.L-1 Propionsäure, ein Ertrag von 0,66 g Propionsäure pro Gramm Laktose und eine Produktivität von etwa 1 g.L-1.h-1 erreicht.
Um die Kosten zu senken, wurden verschiedene Substrate wie Glycerin, Weizenmehl oder Mischungen aus Glycerin und Glukose untersucht. Auch Techniken der Zellimmobilisierung zeigen vielversprechende Ergebnisse. Faserbettreaktorsysteme weisen die höchsten Produktkonzentrationen auf: bis zu 106 g.L-1 Propionsäure und eine Ausbeute von 0,56 g Propionsäure pro Gramm Glycerin. In den letzten Jahren wurde das Metabolic Engineering eingesetzt, um die Säuretoleranz zu verbessern und die Bildung von Nebenprodukten zu verringern.104 H. Quitmann et al.
So wurde beispielsweise das Acetatkinase-Gen durch Mutation von Propionibacteriumacidipropionici inaktiviert. Zusätzlich wurde eine adaptive Evolution durchgeführt. Als Ergebnis wurde die Produktivität um etwa 50 % gesteigert, bis zu 0,25 g.L-1.h-1 und einer Ausbeute von 0,59 g Propionsäure pro Gramm Glycerin, unter Verwendung von immobilisierten Zellen, die an eine hohe Säurekonzentration angepasst sind.

Geschmacksschwellenwerte

Geschmackscharakteristik bei 60 ppm: sauer, milchig mit ausgeprägter fruchtiger Note.

Allgemeine Beschreibung

Eine klare, ölige, wässrige Flüssigkeit mit stechendem, ranzigem Geruch. Verbrennt die Haut und die Dämpfe reizen die Schleimhäute. Ätzend für die meisten Metalle und Gewebe. Dichte 8,3 lb / gal.

Luft &Wasser Reaktionen

Verdünnung mit Wasser führt zur Freisetzung von Wärme.

Reaktivitätsprofil

Propionsäure reagiert als Säure zur Neutralisierung von Basen in exothermen Reaktionen. Verbrennt bei Einwirkung von Hitze, Flammen oder Oxidationsmitteln. Setzt bei Erhitzung bis zur Zersetzung beißenden Rauch und reizende Dämpfe frei.

Gefahr

Mäßige Brandgefahr. Starke Reizung von Augen, Haut und oberen Atemwegen.

Gesundheitsgefährdung

Propionsäure ist eine giftige und ätzende Flüssigkeit. Kontakt mit den Augen kann zu Augenverletzungen führen. Akute Exposition gegenüber den Dämpfen kann zu Augenrötung, leichten bis mittleren Hautverbrennungen und leichtem Husten führen (ACGIH 1986). Das Verschlucken großer Mengen dieser Säure kann beim Menschen zu Verätzungen im Mund und im Magen-Darm-Trakt führen. Weitere Symptome sind Erbrechen, Durchfall, Geschwürbildung und Krämpfe. Der orale LD50-Wert bei Ratten beträgt etwa 3500-4300 mg/kg. Der LD50-Wert durch Hautabsorption bei Kaninchen liegt bei 500 mg/kg.

Brandgefahr

Entflammbares/brennbares Material. Kann durch Hitze, Funken oder Flammen entzündet werden. Dämpfe können mit Luft explosive Gemische bilden. Dämpfe können sich zur Zündquelle bewegen und zurückschlagen. Die meisten Dämpfe sind schwerer als Luft. Sie breiten sich am Boden aus und sammeln sich in niedrigen oder engen Bereichen (Kanalisation, Keller, Tanks). Dampfexplosionsgefahr in Innenräumen, im Freien oder in der Kanalisation. Das Abfließen in die Kanalisation kann eine Brand- oder Explosionsgefahr darstellen. Behälter können bei Erhitzung explodieren. Viele Flüssigkeiten sind leichter als Wasser.

Pharmazeutische Anwendungen

Propionsäure wird hauptsächlich als Antioxidans und antimikrobielles Konservierungsmittel in Lebensmitteln sowie in oralen und topischen pharmazeutischen Anwendungen eingesetzt. Sie wird auch als Veresterungsmittel verwendet.

Klinische Anwendung

Propionsäure ist ein Antipilzmittel, das nicht reizend und ungiftig ist. Nach der Anwendung ist es im Schweiß in geringer Konzentration (0,01%) vorhanden. Die Salzformen mit Natrium, Kalium, Kalzium und Ammonium sind ebenfalls fungizid.Propionsäure ist eine klare, ätzende Flüssigkeit mit charakteristischem Geruch. Sie ist in Wasser und Alkohol löslich. Die Salze werden in der Regel verwendet, weil sie nicht flüchtig und geruchlos sind.

Sicherheitsprofil

Giftig bei intraperitonealer Verabreichung. Mäßig giftig durch Verschlucken, Hautkontakt und intravenös. Ätzend und reizend für Augen, Haut und Schleimhäute. Leicht entzündliche Flüssigkeit, hochentzündlich bei Einwirkung von Hitze, Flammen oder Oxidationsmitteln. Zur Brandbekämpfung Alkoholschaum verwenden. Bei Erhitzung bis zur Zersetzung entstehen beißender Rauch und reizende Dämpfe.

Sicherheit

Propionsäure wird allgemein als ungiftig und nicht reizend angesehen, wenn sie in geringen Mengen als Hilfsstoff verwendet wird. Bis zu 1 % kann in Lebensmitteln verwendet werden (bis zu 0,3 % in Mehl- und Käseprodukten).

Propionsäure wird leicht verstoffwechselt.
Die reine Form der Propionsäure ist ätzend und verursacht Verbrennungen an jeder Kontaktstelle. Konzentrierte Propionsäure ist schädlich, wenn sie verschluckt, eingeatmet oder über die Haut aufgenommen wird. Siehe auch Natriumpropionat.
(Maus, IV): 0,63 g/kg
(Kaninchen, Haut): 0,5 g/kg
(Ratte, oral): 2.6 g/kg

Chemische Synthese

Kommerzielle Prozesse produzieren Propionsäure durch chemische Synthese und in kleinen Mengen durch bakterielle Fermentation

Potenzielle Exposition

Propionsäure wird bei der Herstellung von anorganischen Propionaten und Propionatestern verwendet, die als Schimmelpilzhemmer, Galvanisierungsadditive, Emulgatoren, Aromen und Parfüms verwendet werden. Es ist ein Zwischenprodukt bei der Herstellung von Pestiziden, Pharmazeutika und bei der Herstellung von Cellulosepropionat-Kunststoffen. Wird auch als Getreidekonservierungsmittel verwendet.

Karzinogenität

Ratten, die mit hohen Propionsäurekonzentrationen (4 %) in einem Futterpulver gefüttert wurden, entwickelten eine Vormagenneoplasie, die vermutlich auf eine anhaltend hohe Zellproliferation zurückzuführen war. Wurde Propionsäure in einer Dosierung von 4 % in Form von Pellets und nicht als Pulver verabreicht, blieben die Zellhyperplasie und die damit verbundene schwere Entzündungsreaktion aus. In einer anderen Studie, in der Wistar-Ratten ein Jahr lang mit 75 % Brot gefüttert wurden, das 5 % des Salzes Natriumpropionat anstelle der Säure enthielt, wurde keine Histopathologie des Vormagens festgestellt. Dies deutet darauf hin, dass die Form der Chemikalie (Salz im Gegensatz zur freien Säure) sowie die Art der Ernährung ebenfalls ein wichtiger Faktor für die Auslösung dieser Wirkung ist. Harrisonnotes stellt fest, dass eine Vielzahl von Chemikalien, chemischen und mechanischen Reizen, Parasiten und Ernährungsmängeln bei Ratten Forestomachtumore verursachen. Der prädiktive Wert dieses Ergebnisses beim Menschen ist daher problematisch, da der Mensch keinen Vormagen hat und die Transitzeit der Nahrung viel schneller ist. Interessanterweise hemmt Propionsäure das Wachstum der menschlichen Adenokarzinomzelllinie HT29, die aus ähnlichem Epithelgewebe menschlicher Dickdarmkrebspatienten stammt, während andere kurzkettige Fettsäuren, wie Acetat, die Transformation fördern.

Lagerung

Obwohl stabil, ist Propionsäure brennbar. Sie sollte in einem luftdichten Behälter fern von Hitze und Flammen gelagert werden.

Versand

UN1848 Propionsäure, Gefahrenklasse: 8; Kennzeichnung:8-Ätzendes Material. UN3463 Propionsäure, mit nicht＜90% Säure nach Masse, Gefahrenklasse 8; Kennzeichnungen: 8-Ätzende Stoffe, 3- Entzündbarer flüssiger Stoff.

Reinigungsmethoden

Die Säure wird mit Na2SO4 oder durch fraktionierte Destillation getrocknet und nach Rückfluss mit einigen Kristallen KMnO4 erneut destilliert. Eine alternative Reinigung erfolgt durch Überführung in den Ethylester, fraktionierte Destillation und Hydrolyse. Propionsäure kann auch 0,5 Stunden lang mit einer Menge Benzoesäureanhydrid erhitzt werden, die der Menge des vorhandenen Wassers entspricht (in Gegenwart von CrO3 als Katalysator), gefolgt von fraktionierter Destillation.

Unverträglichkeiten

Propionsäure ist eine mittelstarke Säure. Unverträglich mit Schwefelsäure, starken Basen; Ammoniak, Isocyanaten, Alkylenoxiden; Epichlorhydrin. Reagiert mit Basen, starken Oxidationsmitteln und Aminen, wodurch Brand- und Explosionsgefahr besteht. Greift viele Metalle an und bildet entzündliches/explosives Wasserstoffgas. Es kann aus wässrigen Lösungen durch Zugabe von Calciumchlorid oder anderen Salzen herausgesalzen werden.

Entsorgung

Verbrennung im Gemisch mit brennbarem Lösungsmittel.

Regulatorischer Status

GRAS gelistet. In Europa als Lebensmittelzusatzstoff zugelassen. In Japan ist Propionsäure auf die Verwendung als Aromastoff beschränkt.