ACIDE SORBIQUE (CONSERVATEUR ALIMENTAIRE)

L'acide sorbique (conservateur alimentaire), ou acide 2,4-hexadiénoïque, est un composé organique naturel utilisé comme conservateur alimentaire.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) a pour formule chimique CH₃(CH)₄CO₂H et pour structure H₃C−CH=CH−CH=CH−C(=O)OH.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) est un solide incolore, légèrement soluble dans l'eau et qui se sublime facilement.

CAS : 110-44-1
Formule mathématique : C6H8O2
Masse molaire : 112,13
EINECS : 203-768-7

Synonymes : Acide (e,e)-4-hexadiénoïque ; acide (E,E)-sorbique ; acide 2,4-hexadiénoïque (E,E)- ; acide 2e,4e-hexadiénoïque ; acide 4-hexadiénoïque (E,E)-2 ; acide 2-propénylacrylate ; acide 1,3-pentadiène-1-carboxylique ; acide 2,4-hexanediénoïque

L’acide sorbique (conservateur alimentaire) a été isolé pour la première fois des baies non mûres du sorbier des oiseleurs (Sorbus aucuparia), d’où son nom.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire), également connu sous les noms d'acide de tisane, d'acide 2,4-hexadiénoïque ou d'acide 2-propényl acrylique, de formule moléculaire C₆H₈O₂, est un additif alimentaire qui inhibe la croissance de nombreux champignons, tels que les levures et les moisissures.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) est également utilisé dans l'alimentation animale, les cosmétiques, les produits pharmaceutiques, les matériaux d'emballage et les additifs pour caoutchouc.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) possédant des doubles liaisons trans en positions 2 et 4 est un conservateur alimentaire qui peut provoquer une vasodilatation cutanée et une sensation de brûlure lors d'une application topique chez l'homme.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) est l'isomère géométrique le plus stable thermodynamiquement parmi les quatre possibles, et celui qui présente la plus forte activité antimicrobienne.

Historique

L'acide sorbique (conservateur alimentaire) est un solide cristallin blanc isolé pour la première fois en 1859 par hydrolyse de l'huile distillée à partir de baies de sorbier non mûres. Le nom « sorbier des oiseleurs » provient du nom scientifique du sorbier des oiseleurs (Sorbus aucuparia Linne), arbre dont il est issu.
L’acide sorbique (conservateur alimentaire) a été synthétisé pour la première fois en 1900.
L’intérêt porté à l’acide sorbique (conservateur alimentaire) est resté minime jusqu’à ce que des chercheurs indépendants, E. Mueller (Allemagne) et C.M. Gooding (États-Unis), découvrent son effet antimicrobien respectivement en 1939 et 1940.
Au début, la production d’acide sorbique était motivée par son utilisation comme substitut à l’huile de tung, dont les approvisionnements étaient réduits aux États-Unis pendant la Seconde Guerre mondiale. Les coûts de production élevés ont limité son utilisation jusqu’à son approbation comme conservateur alimentaire en 1953.
L’acide sorbique (conservateur alimentaire) est largement utilisé dans les aliments dont le pH est inférieur ou égal à 6,5, où la maîtrise des bactéries, des moisissures et des levures est essentielle pour une conservation sûre et économique.

Propriétés chimiques de l'acide sorbique (conservateur alimentaire)
Point de fusion : 132-135 °C (littérature)
Point d'ébullition : 228 °C
Densité : 1,2 g/cm³ à 20 °C
Pression de vapeur : 0,01 mmHg (20 °C)
Indice de réfraction : 1,4600 (estimation)
FEMA : 3921 Acide 2,4-hexadiénoïque (E,E)-
Point d'ébullition : 127 °C
Température de stockage : 2-8 °C
Solubilité dans l'éthanol : 0,1 g/mL (liquide limpide)
Aspect : Poudre cristalline
Pka : 4,76 (à 25 °C)
Couleur : Blanc ou blanc crème
Odeur : Neutre
pH : 3,3 (1,6 g/L, H₂O, 20 °C)
Origine biologique : Synthétique
Solubilité dans l'eau : 1,6 g/L (20 °C)
Merck : 148721
Numéro JECFA : 1176
BRN : 1741831
Stabilité : Les matériaux saturés de cet acide peuvent s'enflammer spontanément. Incompatible avec les agents oxydants puissants. Peut être photosensible. Applications principales : produits de nettoyage
cosmétiques
arômes et parfums
aliments et boissons
soins personnels
Fonctions des ingrédients cosmétiques : conservateur
parfum
InChI : 1S/C6H8O2/c1-2-3-4-5-6(7)8/h2-5H,1H3,(H,7,8)/b3-2+,5-4+
InChIKey : WSWCOQWTEOXDQX-MQQKCMAXSA-N
LogP : 1,32 à 20 °C
Référence CAS : 110-44-1
Référence chimique NIST : acide sorbique (conservateur alimentaire) (E,E)-(110-44-1)
Système d’enregistrement des substances de l’EPA : acide sorbique (conservateur alimentaire) (110-44-1)

Réactions
Réactivité chimique de l’acide sorbique (conservateur alimentaire) La structure est déterminée par les doubles liaisons conjuguées et le groupe carboxyle.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) se brome plus rapidement que les autres acides oléfiniques.
La réaction avec le chlorure d'hydrogène donne majoritairement de l'acide 5-chloro-3-hexénoïque.
Les réactions avec les amines à haute température et sous pression conduisent à des mélanges de déhydro-2-pipéridinones.
Un complexe cristallin jaune se forme à partir de l'acide sorbique et du tricarbonyle de fer.
Une coordination similaire se produit également en présence d'autres métaux di- et trivalents.
La réduction des doubles liaisons peut produire divers mélanges d'acides hexénoïques.

Propriétés et utilisations
Avec un pKa de 4,76, l'acide sorbique est aussi acide que l'acide acétique.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) et ses sels, notamment le sorbate de potassium et le sorbate de calcium, sont des agents antimicrobiens fréquemment utilisés comme conservateurs dans les aliments et les boissons pour prévenir la prolifération de moisissures, de levures et de champignons.
On préfère généralement les sels à l'acide car ils sont plus solubles dans l'eau, mais c'est l'acide qui est actif.
Le pH optimal pour l'activité antimicrobienne est inférieur à 6,5.
Les sorbates sont généralement utilisés à des concentrations de 0,025 % à 0,10 %.
L'ajout de sorbates aux aliments augmente légèrement leur pH ; il peut donc être nécessaire de l'ajuster pour garantir leur innocuité. L'acide sorbique (conservateur alimentaire) est présent dans de nombreux aliments, notamment divers fromages, le pain, les muffins, les beignets, les tartes, les biscuits, les barres protéinées, les sirops, les limonades, les jus de fruits, les viandes séchées, les saucisses, les nuggets, les hamburgers, les sandwichs, les tacos, les pizzas, le poisson fumé, la margarine, les sauces, les soupes, et bien d'autres.

Utilisations
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) est un conservateur efficace contre les levures et les moisissures.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) est efficace sur une large plage de pH, jusqu'à 6,5, et devient inefficace au-delà de pH 7,0.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) se présente sous forme de poudre blanche fluide, légèrement soluble dans l'eau (0,16 g pour 100 ml d'eau à 20 °C). La solubilité de l'acide sorbique (conservateur alimentaire) dans l'eau augmente avec la température. Cependant, son utilisation est déconseillée dans les aliments pasteurisés car il se décompose à haute température.

Les sels présents sont le sorbate de potassium, le sorbate de calcium et le sorbate de sodium.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) est utilisé dans le fromage, la gelée, les boissons, le sirop et les cornichons.
Les concentrations typiques utilisées varient de 0,05 % à 0,10 %.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) est un conservateur à large spectre, non toxique, efficace contre les moisissures et les levures. Il présente un potentiel sensibilisant modéré dans les cosmétiques sans rinçage.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) est utilisé à des concentrations de 0,1 % à 0,3 %, et son activité dépend du pH de la formulation.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) est utilisé en remplacement de la glycérine dans les émulsions, les pommades et diverses crèmes cosmétiques. L'acide sorbique (conservateur alimentaire) est extrait des baies du sorbier des oiseleurs et peut également être produit par synthèse.

L'acide sorbique (conservateur alimentaire) peut provoquer des irritations.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) est un composé organique naturel initialement isolé de baies non mûres.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) est utilisé comme conservateur alimentaire et comme inhibiteur de la bactérie Clostridium botulinum dans les produits carnés afin de réduire la quantité de nitrites, qui produisent des nitroamines cancérigènes.
Inhibiteur de moisissures et de levures.
Agent fongistatique pour les aliments, notamment les fromages.
Améliore les propriétés des huiles siccatives.
Dans les revêtements de type alkyde, il améliore la brillance.
Améliore les propriétés de fraisage à froid du caoutchouc.

Production biotechnologique
Actuellement, l'acide sorbique (conservateur alimentaire) est produit exclusivement par synthèse chimique.
Cependant, la fermentation et la synthèse chimique pourraient être combinées pour développer une nouvelle voie de production de l'acide sorbique (conservateur alimentaire). Dans un premier temps, le glucose serait converti en lactone d'acide triacétique par fermentation.
Il a été démontré que la lactone d'acide triacétique peut être produite par des souches génétiquement modifiées d'E. coli et de S. cerevisiae, utilisées comme conservateur alimentaire.
Après séparation du bouillon de fermentation, la lactone d'acide triacétique serait transformée en sorbate de butyle dans un système catalytique multi-étapes (hydrogénation catalytique et catalyse acide solide).
Le sorbate de butyle serait ensuite purifié et hydrolysé en acide sorbique.
Différents scénarios sont analysés afin d'évaluer la faisabilité économique d'un tel procédé de production.

Synthèse
La condensation du crotonaldéhyde et de l'acide malonique, suivie d'une décarboxylation, permet d'obtenir l'acide sorbique. Le crotonaldéhyde et l'acide malonique sont ensuite mis à réagir dans la pyridine (solvant) à une température de 90 à 100 °C pendant 4 à 5 heures. On ajoute ensuite de l'acide sulfurique dilué pour obtenir une solution faiblement acide (pH d'environ 4 à 5). Après congélation, filtration et cristallisation, on obtient l'acide sorbique brut (conservateur alimentaire).

Production
La voie traditionnelle de synthèse de l'acide sorbique (conservateur alimentaire) repose sur la condensation de l'acide malonique et du crotonaldéhyde.
L'acide sorbique (conservateur alimentaire) peut également être préparé à partir d'acides hexadiénoïques isomères, obtenus par une réaction catalysée au nickel entre le chlorure d'allyle, l'acétylène et le monoxyde de carbone.
Cependant, la voie de synthèse utilisée industriellement utilise le crotonaldéhyde et le cétène.
On estime la production annuelle à 30 000 tonnes.