Sorbinsäure

Strukturformel
Allgemeines
Name	Sorbinsäure
Andere Namen	(E,E)-2,4-Hexadiensäure
Summenformel	C6H8O2
CAS-Nummer	110-44-1
Kurzbeschreibung	farblose Nadeln
Eigenschaften
Molare Masse	112,13 g/mol
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,2 g/cm3 (bei 20 °C)
Schmelzpunkt	134 °C
Siedepunkt	ca. 228 °C (Zersetzung)
Löslichkeit	1,6 g/L bei 20 °C
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung Xi Reizend R- und S-Sätze R: 36/37/38 S: 22-24/25
LD50	10 g·kg-1 (Ratte, oral)
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Die Sorbinsäure ist eine zweifach ungesättigte Carbonsäure. Sie wird sowohl als freie Säure, als auch in Form ihrer Salze (Sorbate) als Konservierungsmittel verwendet.

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Eigenschaften der Säure

Sorbinsäure ist in kaltem Wasser nur wenig, in heißem Wasser dagegen gut löslich. Gut löslich ist die Sorbinsäure in Alkoholen, Eisessig, Aceton und Toluol. Sie absorbiert Licht bei einem Maximum von 264 nm, der pKs-Wert ist 4,76.

Synthese

Im Labor erfolgt die Darstellung von Sorbinsäure durch eine Knoevenagel-Kondensation. Dazu wird Malonsäure in Pyridin gelöst, dann mit Crotonaldehyd und Piperidin umgesetzt. Eine andere Möglichkeit ist die Umsetzung von Keten und 2-Butenal in einem inerten Lösungsmittel und einem Katalysator (zum Beispiel einem Zink(II)-Salz). Dabei erhält man einen polymeren Ester der 3-Hydroxy-4-hexensäure, der durch Erhitzen oder Alkali-Behandlung in Sorbinsäure überführt werden kann.

Natürliches Vorkommen

  In der Natur ist Sorbinsäure in Form ihres Lacton-Tautomers als Parasorbinsäure in Vogelbeeren enthalten. Die Vogelbeere Sorbus aucuparia war auch der Namensgeber der Sorbinsäure. Die Parasorbinsäure heißt korrekt 5,6-Dihydro-6-methyl-2H-pyran-2-on und ist eine ölige Flüssigkeit mit süßlich-aromatischem Geruch. Aus dieser, früher als Sorbinöl bezeichneten Verbindung wurde 1859 erstmals freie Sorbinsäure dargestellt. Schließlich kommt die Sorbinsäure noch im Wein und chemisch gebunden im Fett einiger Blattlausarten (Aphiden) vor.

Verwendung als Konservierungsstoff

Sorbinsäure wird hauptsächlich als Konservierungsstoff für Lebens- und Futtermittel, Arzneimittel, Kosmetika und Reinigungsmittel eingesetzt. Bei der Herstellung von Wein ist die Zugabe von maximal 200 mg/l (Deutschland und Österreich) bzw. 1 g/l (USA) zum Most oder Wein erlaubt. Da die Säure jedoch nicht gegen Milchsäurebakterien wirkt und von diesen zum Sorbinol (E,E-2,4-Hexadien-1-ol) reduziert wird, kann es zu unerwünschten und irreversiblen Geschmacksveränderungen (Geranienton) des Weins kommen. Zum Einsatz kommt entweder die Sorbinsäure selbst (E 200), meist aber eines ihrer Salze, da diese besser wasserlöslich sind. Von industrieller Bedeutung sind Kaliumsorbat (E 202) und Calciumsorbat (E 203). Natriumsorbat (E 201) ist im Gegensatz zu diesen beiden extrem oxidationsempfindlich und wird industriell nicht hergestellt. Sorbinsäure ist, im Gegensatz zur Benzoesäure organoleptisch, das heißt geruchlich und geschmacklich nicht wahrnehmbar.

Mit Sorbinsäure werden unter anderem Backwaren, Margarine, Käse und Wurstwaren konserviert. Die gesundheitliche Unbedenklichkeit der Sorbinsäure wurde in verschiedenen Fütterungsstudien belegt. Das allergene Potential wird als gering eingestuft, da sie im menschlichen Körper wie eine aus der Nahrung stammende Fettsäure verwertet wird. Sie kann jedoch in seltenen Fällen allergieauslösend wirken und als Säure Schleimhäute oder Haut von sehr empfindlichen Personen reizen. Der ADI-Wert von Sorbinsäure liegt bei 0-25 mg/kg Körpergewicht. Sie ist in nahezu allen europäischen Ländern als Lebensmittelzusatzstoff zugelassen und besitzt in den USA den so genannten GRAS-Status (Generally Recognized as Safe).

Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet ist die Stabilisierung von Wein gegen Nachgärungen durch noch vorhandene Hefen. Hierbei besteht jedoch eine gewisse Gefahr der Bildung des sogenannten "Geranientons", also einer unerwünschten Färbung des Weins. Dieser entsteht beim Abbau der Sorbinsäure durch Milchsäurebakterien, weshalb der Wein meist zusätzlich mit Schwefeldioxid stabilisiert wird.

Wirkung der Sorbinsäure gegen die Mikroorganismen

Die antimikrobielle Wirkung der Sorbinsäure beruht wieder auf verschiedenen Faktoren. Zum einen richtet sie sich gegen verschiedene Enzyme in den Zellen von Mikroorganismen. Hauptsächlich sind davon die Enzyme des Kohlenhydratstoffwechsels wie zum Beispiel das Enzym Emulase betroffen. Darüber hinaus greift Sorbinsäure relativ stark in den Citratzyklus ein. Dort hemmt sie unter anderem das Enzym Isocitrat-Dehydrogenase, und damit den Schritt von der Isozitronensäure zur Oxalbernsteinsäure, sowie das Enzym α-Ketoglutarat-Dehydrogenase, also die Umsetzung der α-Ketoglutarsäure zur Bernsteinsäure.

Des Weiteren geht Sorbinsäure mit ihren Doppelbindungen kovalente Bindungen mit SH-Gruppen von Enzymen ein, diese werden dadurch inaktiviert. Man geht davon aus, dass die Hemmwirkung der Sorbinsäure gegen die Mikroorganismen auf die Hemmung mehrerer Enzyme zurückgeht. Man nimmt zudem noch an, dass die Sorbinsäure Einwirkungen auf die Zellwand hat. Sie inhibiert nämlich schon bei sehr geringen Konzentrationen die Aufnahme der Aminosäuren wie zum Beispiel Serin oder Alanin.

Damit sie in der Mikroorganismenzelle überhaupt wirksam werden kann, muss sie die Zellwand durchdringen. Vorzugsweise tritt der undissoziierte Säureanteil in die Zelle ein. Dieser ist auch der wichtigste, wenn es um die Wirksamkeit des Stoffes geht. Bei einem pH-Wert von 3,15 können 40% der vorhandenen Sorbinsäure in das Zellinnere gelangen. Hier zeigt sich wieder die Abhängigkeit der Konservierungsstoffe vom pH-Wert.

Bei Vorliegen von Sorbinsäure in geringen Konzentrationen und gleichzeitig hohen Keimzahlen können die Mikroorganismen Sorbinsäuren in ihren Stoffwechsel mit einbeziehen. Das bedeutet, dass sich Sorbinsäure nur zur Erhaltung hygienisch einwandfreier Lebensmittel eignet und nicht zur Wiederherstellung von keimfreien Verhältnissen, wie es in der Praxis der Lebensmittelkonservierung unzulässig ist.

Literatur

- Sorbinsäure als Konservierungsmittel, Vogel, Prahl, VEB Fachbuchverlag Leipzig, 1968 - Sorbate Food Preservatives, John N. Sofos, CRC Press, 1988, ISBN 0-8493-6786-7