苯甲酸钠

有机化合物

苯甲酸钠（英文名称：Sodium benzoate），又名安息香酸钠，有机化合物，是苯甲酸的钠盐。化学式为C7H5O2Na，摩尔质量为144.10g/mol，密度为1.44g/cm3。苯甲酸钠为白色颗粒或结晶性粉末，无臭或略带安息香的气味，极易溶于水，水溶液呈微碱性，微溶于乙醇，溶于甘油和甲醇，露置于空气中会吸潮。与酸反应会析出苯甲酸，与碳酸盐反应会有气泡生成，还可以与碱、维生素C反应。工业上制备苯甲酸钠的方法有苯甲酸法和甲苯法。苯甲酸钠常用作防腐剂、缓蚀剂等，广泛应用于水处理、食品、医药等领域。

结构与组成

苯甲酸钠的分子式是 C6H5COONa，分子量为 144.10 g/mol。其分子结构包含一个苯环（C6H6）和一个羧酸基（–COOH），其中羧酸基通过中和作用结合了钠离子（Na+）形成钠盐。具体描述如下：

苯环：由六个碳原子组成的环状结构，带有高度共轭的 π 电子，表现出典型的芳香性。

羧酸基与钠离子结合：苯环连接了一个羧酸基，羧酸基在中和反应后与钠离子结合，形成了易溶于水的盐。

发展简史

1870年，H·Fleck在寻求一种酸来代替已熟知的水杨酸时，第一次描述了苯甲酸的防腐作用，他确立了这两种酸的防腐作用，以及与苯酚的防腐作用之间的关系。苯甲酸与水杨酸不同，在开始时它不能用合成法大量生产，因此直到二十世纪初才首次用于食品防腐。1908年，美国官方批准苯甲酸钠作为一些食品的防腐剂，随着食品工业的迅速发展，苯甲酸钠作为一种高效、低成本的防腐剂，被广泛应用于饮料和酸性食品中。

计算化学数据

理化性质

物理性质

苯甲酸钠为白色颗粒或结晶性粉末，无臭或略带安息香的气味，极易溶于水，20℃时63g/100mL，水溶液呈微碱性，闪点≥100 °C，熔点为436 °C。

化学性质

（1）酸碱中和反应

苯甲酸钠可以与强酸反应生成苯甲酸，这种反应通常用于将苯甲酸钠转化为苯甲酸，反应如下：

C6H5COONa+HCl→C6H5COOH+NaCl

在此反应中，苯甲酸钠与盐酸（HCl）反应，生成苯甲酸和氯化钠。

（2）水解反应

苯甲酸钠可以与强酸反应生成苯甲酸。这种反应通常用于将苯甲酸钠转化为苯甲酸，反应如下：

C6H5COONa+HCl→C6H5COOH+NaCl

在此反应中，苯甲酸钠与盐酸（HCl）反应，生成苯甲酸和氯化钠。

（3）酯化反应

苯甲酸钠首先通过酸化生成苯甲酸，然后可以与醇类发生酯化反应，生成苯甲酸酯。苯甲酸的酯化反应是一个典型的酸催化反应，例如苯甲酸与甲醇在酸催化下生成苯甲酸甲酯：

这种反应通常用于制备芳香剂和防腐剂。

（4）氧化反应

苯甲酸钠的苯甲酸部分可以被氧化剂氧化。苯甲酸的氧化反应在实验中常被用于研究芳香化合物的降解。例如，在强氧化剂（如高锰酸钾）中，苯甲酸钠的苯环部分可能被进一步氧化，生成更小的分子如二氧化碳和水。

（5）还原反应

苯甲酸钠中的羧酸基可以通过还原反应转化为醇基。例如，通过催化氢化或使用还原剂，苯甲酸可以被还原为苯甲醇：

此反应通常在有催化剂存在的高压氢气环境下进行。

（6）与维生素 C 的反应

在某些特定条件下（如高温、强光照），苯甲酸钠和抗坏血酸（维生素 C）可能发生反应，生成微量的苯：

C6H5COONa+C6H8O6→C6H6+其他副产物

这种反应条件下生成的苯是一种已知的致癌物，因此食品中含苯甲酸钠和维生素 C 的情况应格外注意。

（7）电解反应

苯甲酸钠在电解条件下可以发生复杂的反应，生成不同的副产物。在某些情况下，它的芳香环可能会参与到电化学氧化或还原过程中，生成不同的化合物。这类反应通常用于研究芳香化合物的降解过程。

制备方法

苯甲酸法

苯甲酸钠通常由苯甲酸与氢氧化钠反应制得。苯甲酸本身可通过甲苯的部分氧化制备，反应过程如下：

1. 苯甲酸的制备：甲苯（C6H5CH3）在催化剂和氧气体系下，被氧化生成苯甲酸（C6H5COOH）。

2. 苯甲酸钠的生成：苯甲酸与氢氧化钠反应生成苯甲酸钠。 C6H5COOH+NaOH→C6H5COONa+H2O该反应是一个简单的酸碱中和反应。

3. 但在工业中通常苯甲酸钠是由苯甲酸和碳酸钠（或碳酸氢钠）在水溶液中进行中和反应生成盐，再经脱色、过滤、浓缩、结晶、干燥、粉碎而制得。

其化学反应式为

甲苯法

以甲苯作原料，萘酸钴作触媒，与空气氧化生成苯甲酸，过剩的甲苯蒸出回用。粗苯甲酸经过溶解、结晶、脱水，得苯甲酸。苯甲酸再经溶解后与碳酸氢钠溶液反应生成苯甲酸钠，再经活性炭脱色、过滤、浓缩、烘干、粉碎、旋风分离而得成品苯甲酸。

应用领域

食品防腐领域

苯甲酸钠属于酸性防腐剂，在碱性介质中无杀菌、抑菌作用，其防腐最佳pH是2.5~4.0。苯甲酸钠常用于保藏高酸性水果、浆果、果汁、果酱、饮料糖浆及其他酸性食品，并可和低温杀菌方法配合使用，以发挥互补作用。使用方法一般是用适量的水将苯甲酸钠溶解后，再加入食品中搅拌均匀即可。

（1）饮料：广泛应用于酸性饮料，如碳酸饮料、果汁、功能性饮料、调味水和冰茶等。苯甲酸钠能够有效防止微生物污染，使饮料能够在酸性环境下保持较长的保质期。

（2）果酱与果冻：苯甲酸钠用于延长果酱和果冻的保质期，防止霉菌生长，尤其在开封后需要较长时间保存的情况下。

（3）腌制食品：例如腌黄瓜、泡菜和辣椒等腌制类食品，苯甲酸钠能够有效防止食品中乳酸菌和其他微生物的过度发酵。

（4）调味料：包括酱油、番茄酱、沙拉酱和辣椒酱等酸性调味料中，苯甲酸钠可以确保调味料在长期储存过程中不变质。

（5）烘焙食品：苯甲酸钠也被用于一些烘焙产品中，例如包装蛋糕、派和馅料，用于防止产品因微生物而变质。

医药行业

在医药领域，苯甲酸钠作为防腐剂同样被广泛使用，主要用于液体药物制剂，以确保药物的稳定性并防止微生物污染：

（1）糖浆和口服液：苯甲酸钠被用于药物糖浆和口服溶液中，以延长其保质期并抑制微生物的生长。

（2）局部用药：苯甲酸钠也被用于某些皮肤外用制剂中，作为防腐成分，帮助保持制剂的稳定性和安全性。

（3）注射剂和眼用药水：尽管苯甲酸钠在注射剂中的应用有限，但在某些眼用药水中可以用于确保药水不被微生物污染，特别是在多次使用的产品中。

个人护理产品

苯甲酸钠作为防腐剂在化妆品和个人护理产品中非常常见：

化妆水和爽肤水：防止细菌和霉菌滋生，保持产品的卫生。

洗发水、洁面乳和漱口水：通过防止微生物污染，保证使用安全。

工业应用

苯甲酸钠在工业领域的应用包括作为防腐蚀剂、润滑油添加剂和防锈剂：

防腐蚀剂：用于冷却液和防冻液中，防止金属表面腐蚀。

润滑油和防锈剂：作为添加剂，起到防止氧化和防锈的作用。

化学实验

在实验室中，苯甲酸钠被用于配制缓冲溶液和作为分析标准品：

缓冲溶液的制备：用于控制实验酸碱度。

分析标准品：用于校准质谱仪等分析仪器。

饲料和动物保健

苯甲酸钠被用于动物饲料中，特别是猪饲料中，可以作为一种替代抗生素的添加剂：

饲料防腐剂：延长饲料的保质期，防止霉变。

促进消化：用于猪饲料中以降低胃内 pH，促进消化吸收。

水处理领域

苯甲酸钠可在含铁金属上生成一层松散的阳极型缓蚀膜，它可与亚硝酸盐结合以保护含铁金属。在水处理领域作缓蚀剂使用时，在微酸性条件下缓蚀效果好，在碱性条件下几乎无防腐蚀效果，通常在使用时将苯甲酸钠转化为有效形式的苯甲酸。常与其他水处理剂复合使用，对主剂有增效作用。单独使用缓蚀效果不高，500mg/L的缓蚀率仅为20.9％，与葡萄糖酸钠配合使用时同样总用量的缓蚀率为93.7%。

测定

参见GB1902-94规定的分析方法进行。

方法名称：苯甲酸钠—苯甲酸钠的测定—中和滴定法

应用范围：本方法采用滴定法测定苯甲酸钠的含量。

方法原理：供试品置分液漏斗中，加水25mL，乙醚50mL与甲基橙指示液2滴，用盐酸滴定液（0.5mol/L）滴定，随滴随振摇，至水层显橙红色；分取水层，置具塞锥形瓶中，乙醚层用水5mL洗涤，洗涤液并入锥形瓶中，加乙醚20mL，继续用盐酸滴定液（0.5mol/L）滴定，随滴随振摇，至水层显持续的橙红色时停止滴定，读出盐酸滴定液使用量，计算苯甲酸钠含量。

试剂：

1. 水

2. 乙醚

3. 盐酸滴定液（0.5mol/L）

4. 甲基橙指示液：取甲基橙0.1g，加水100mL使溶解，即得。

仪器设备：

试样制备： 1. 盐酸滴定液（0.5mol/L）

配制：取盐酸45mL，加水适量使成1000mL，摇匀。

标定：在270～300℃干燥至恒重的基准无水碳酸钠约0.75g，加水50mL使溶解，加甲基红-溴甲酚绿混合指示液10滴，用本液滴定至溶液由绿色转变为紫红色时，煮沸2分钟，冷却至室温，继续滴定至溶液由绿色变为暗紫色。每1mL盐酸滴定液（0.5mol/L）相当于26.5mg的无水碳酸钠，根据本液的消耗量与无水碳酸钠的取用量，算出本液的浓度，即得。

操作步骤：取本品约1.5g，精密称定，置分液漏斗中，加水25mL，乙醚50mL与甲基橙指示液2滴，用盐酸滴定液（0.5mol/L）滴定，随滴随振摇，至水层显橙红色；分取水层，置具塞锥形瓶中，乙醚层用水5mL洗涤，洗涤液并入锥形瓶中，加乙醚20mL，继续用盐酸滴定液（0.5mol/L）滴定，随滴随振摇，至水层显持续的橙红色。每1mL的盐酸滴定液（0.5mol/L）相当于72.06mg的C7H5O2Na。

注1：“精密称取”系指称取重量应准确至所称取重量的千分之一，“精密量取”系指量取体积的准确度应符合国家标准中对该体积移液管的精度要求。

质量标准

参照国家标准GB 1886.184-2016规定的苯甲酸钠的质量指标，

相关物质

苯甲酸

化学式：C6H5COOH

苯甲酸又称安息香酸，无嗅或略带安息香气味，广泛用作食品防腐剂，天然存在于酸果蔓、梅干、肉桂、丁香中，是一种芳香族酸，还可以作为香料添加。未离解酸具有抗菌活性，在pH值2.5－4.0范围内，呈最佳活性。

毒理学依据：LD 大鼠口服 2530mg·kg-1（bw）50GRAS FDA-21CFR 184.1021ADI 0-5mg·kg-1（bw）（苯甲酸及其盐的总量，以苯甲酸计）（FAO/WHO，1994）

防腐作用机理

苯甲酸类防腐剂是以其未离解的分子发生作用的，未离解的苯甲酸亲油性强，易通过细胞膜，进入细胞内，干扰霉菌和细菌等微生物细胞膜的通透性，阻碍细胞膜对氨基酸的吸收，进入细胞内的苯甲酸分子，酸化细胞内的储碱，抑制微生物细胞内的呼吸酶系的活性，从而起到防腐作用。

苯甲酸是一种广谱抗微生物试剂，对酵母菌、霉菌、部分细菌作用效果很好，在允许最大使用范围内，在pH值4.5以下，对各种菌都有抑制作用。

对于人体安全，苯甲酸钠进入人体后，在生物转化过程中变成苯甲酸，苯甲酸与甘氨酸结合成为马尿酸，或与葡萄醛酸结合成葡葡糖苷酸，并全部从尿中排出体外，不在体内蓄积。在正常用量范围内，对人体无毒害作用，是较安全的防腐剂。

应用和限量

苯甲酸和苯甲酸钠作为防腐剂在食品加工保藏中被广泛使用，而在一些国家的部分食品中限量使用。由于在食品中，苯甲酸可以在游离状态下发挥作用，所以在强酸食品中效果较好。苯甲酸一般在碳酸饮料、酱油、酱类、蜜饯和果蔬饮料等使用，苯甲酸在酱油、饮料中可与对-羟基苯甲酸酯类一起使用而增效。苯甲酸和苯甲酸钠常用于保藏高酸性水果、果酱、饮料糖浆以及其他酸性食品，可以低温杀菌合用，起到协同作用。

苯甲酸和苯甲酸钠一般只限于蛋白质含量较高的食品。苯甲酸钠对微生物的作用于苯甲酸相同，可由于是钠盐，若要取得与苯甲酸相同的杀菌效果，所需添加量是苯甲酸的1.2倍。

根据美国 FAO 规定，苯甲酸和苯甲酸钠可以用于速冻鱼条、鱼块、鱼馅制品，但并没有把肉制品列入使用范围。此外，在以上所列允许使用苯甲酸和苯甲酸钠的国家中，这两种添加剂也不作为肉制品推荐使用的防腐剂。

安全性

苯甲酸钠的急性毒性较小，动物最大无作用计量（MNL）为500mg/kg体重。但其在人体肠道的酸环境下可转化为毒性较强的苯甲酸。小鼠摄入苯甲酸及其钠盐，会导致体重下降、腹泻、出血、瘫痪甚至死亡。苯甲酸的毒性是通过改变细胞膜的通透性，抑制细胞膜对氨基酸的吸收，并透过细胞膜抑制脂肪酶等酶的活性，使ATP合成受阻实现的。

毒性比较

山梨酸和山梨酸钾的毒性比苯甲酸小，防腐效果比苯甲酸钠好，更加安全。苯甲酸和苯甲酸钠的优势是在空气中比较稳定，成本较低。但在密封状态下，山梨酸和山梨酸钾也很稳定，山梨酸钾的热稳定性比较好，分解温度高达270℃。由于食品添加剂的添加量很小，并不会明显增加肉制品产品成本。因此，许多国家已经开始逐渐采用山梨酸和山梨酸钾替代苯甲酸和苯甲酸钠。

另外，苯甲酸在酸性条件下溶解度较低，如果搅拌不均匀，会出现局部有苯甲酸结晶析出，导致局部产品添加剂超标（侯振建，2004）。苯甲酸还与氯化钙有拮抗作用，与氯化钠、异丁酸、葡萄糖酸、半胱氨酸盐等也有类似作用（葛长荣，2002）。苯甲酸添加后还会使食品产生涩味，甚至会破坏肉制品的风味。因此并不提倡肉制品加工中使用苯甲酸和苯甲酸钠作为防腐剂添加。

苯甲酸及其钠盐使用范围与用量（GB2760-2014 食品添加剂使用标准）

安全事宜

健康危害

物理危险性: 以粉末或颗粒形状与空气混合，可能发生粉尘爆炸。

化学危险性: 加热时，该物质分解生成刺激性烟雾。

职业接触限值: 阈限值未制定标准。最高容许浓度未制定标准。

吸入危险性: 扩散时可较快地达到空气中颗粒物公害污染浓度，尤其是粉末。

短期接触的影响: 该物质轻微刺激眼睛。

急救措施

吸入：于空气清新处休息。

食入：不要催吐，大量饮水。转诊就医。

皮肤接触：用大量水或淋浴冲洗皮肤或淋浴。