В ходе исследования ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН изучили строение ряда пищевых добавок в твердой форме. Это позволило оценить безопасность их применения при высоких температурах и воздействии солнечного света. Исследования показали, что кристаллы сорбата калия (Е202), сорбата кальция (Е203) и сорбата натрия (Е201) устойчивы к нагреванию и ультрафиолетовому излучению. Следовательно, эти вещества безопасны в качестве консервирующих агентов и не требуют особых условий хранения. Работа была поддержана Российским научным фондом (№ 23-23-00208). опубликованы в журнале CrystalGrowth & Design.
Фотографии кристаллов сорбата калия до и после фазового перехода демонстрируют изменение окраски из-за модификации толщины и интерференционных свойств кристаллов.
Соли сорбиновой кислоты применяются в пищевой промышленности благодаря свойствам, препятствующим порче продуктов, и безопасности для людей. Добавляют их в сыр, колбасу, вино, салаты, овощи и соки для подавления роста грибов, защиты от плесени и брожения. В 2023 году мировое производство сорбиновой кислоты достигло 150 тысяч тонн. Несмотря на активное использование сорбатов, не изучены фундаментальные свойства этих солей – строение в твердом состоянии, устойчивость к ультрафиолету и нагреванию, что важно для качества и сохранности консервированных продуктов в неблагоприятных условиях.
Химики из ИОНХ РАН получили кристаллы пищевых добавок и изучили их структуру с помощью рентгена. Полученные данные позволили связать поведение веществ при облучении ультрафиолетом и нагревании со строением кристалла.
Например, сорбат калия при нагревании до 160°С претерпевает структурную перестройку. Ранее предполагалось, что это химическая реакция с непредсказуемыми последствиями для здоровья. Ученые выяснили, что превращение связано с разрывом взаимодействия калия и двойной связи кислоты, что не представляет опасности при использовании сорбата калия в пище или косметике.
Интересно, что фазовый переход сопровождается изменением оптических свойств кристалла, что может привести к новым применениям в переключателях или устройствах памяти. Сорбаты натрия и кальция тоже устойчивы к ультрафиолету, но не обладают подобным свойством.
Авторы детально изучили строение кристаллов солей сорбиновой кислоты, что позволило научно подтвердить безопасность широко применяемых консервантов. При нагревании кристаллов сорбата калия авторы обнаружили новое оптическое свойство, которое может быть использовано в высокоточной электронике. В будущем планируется создать материал на основе тонких поликристаллических пленок сорбата калия и исследовать его термические свойства для потенциального применения в термочувствительных элементах и компьютерной памяти.
Поллина Калле, Станислав Безубов, Людмила Кузьмина и Андрей Чураков; Новые данные о структуре, тепловых свойствах и фотостабильности промышленных солей сорбиновой кислоты. Журнал Crystal Growth & Design, 2024, том 24 (21), страницы 9173-9181. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.4c01197
Информация и фотографии предоставлены Институтом общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова Российской академии наук.