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Propionsäure ist der Trivialname der Propansäure einer Carbonsäure mit stechendem Geruch Ihre Salze und Ester heißen Pro

Propionsäure

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Propionsäure
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Propionsäure ist der Trivialname der Propansäure, einer Carbonsäure mit stechendem Geruch. Ihre Salze und Ester heißen Propionate bzw. systematisch Propanoate.

Strukturformel
Allgemeines
Name Propionsäure
Andere Namen
  • Propansäure (IUPAC)
  • Ethancarbonsäure
  • Metacetonsäure
  • E 280
  • PROPIONIC ACID (INCI)
Chemische Formel C3H6O2
Kurzbeschreibung

farblose Flüssigkeit mit unangenehmem Geruch

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 79-09-4
EG-Nummer 201-176-3
ECHA-InfoCard 100.001.070
PubChem 1032
ChemSpider 1005
DrugBank DB03766
Wikidata Q422956
Eigenschaften
Molare Masse 74,08 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte

0,99 g·cm−3 (20 °C)

Schmelzpunkt

−21 °C

Siedepunkt

141 °C

Dampfdruck
  • 2,28 hPa (15,3 °C)
  • 3,99 hPa (23 °C)
  • 7,43 hPa (32,2 °C)
  • 22,01 hPa (50,1 °C)
pKS-Wert

4,87

Löslichkeit
  • leicht in Wasser (370 g·l−1 bei 20 °C)
  • löslich in Ethanol, Diethylether und Chloroform
Brechungsindex

1,386

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert

Gefahr

H- und P-Sätze H: 226​‐​314​‐​335
P: 210​‐​233​‐​240​‐​280​‐​303+361+353​‐​305+351+338
MAK
  • DFG: 10 ml·m−3 bzw. 31 mg·m−3
  • Schweiz: 10 ml·m−3 bzw. 30 mg·m−3
Toxikologische Daten
  • 2600 mg·kg−1 (LD50, Maus, oral)
  • 496 mg·kg−1 (LD50, Kaninchen, transdermal)
  • 76,2 mg·l−1 (LC50, Fisch, 96 h, Medianwert)
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−510,7 kJ/mol

Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Geschichte und Etymologie

Johann Gottlieb entdeckte 1844 bei der Reaktion von Kohlenhydraten mit geschmolzenen Alkalimetallhydroxiden die Propionsäure und ihre Salze. Der Name Propionsäure wurde ihr 1847 vom französischen Chemiker Jean-Baptiste Dumas gegeben. Dumas leitete ihn aus griech. protos, ‚das Erste‘, und pion, ‚Fett‘ ab, da sie die kleinste (erste) Carbonsäure ist, die ein ähnliches Verhalten wie Fettsäuren zeigt, indem sie beim Aussalzen einen Ölfilm auf Wasser und ein seifenartiges Kaliumsalz bildet.

Vorkommen

Propionsäure kommt in der Natur in Teeblättern, Spanischem Pfeffer, Anis, Chrysanthemen, Himbeeren, Kakao, Ginseng, dem Kampferbaum, Orangenpflanzen, den Früchten des Ginkgobaums, Kudzu und der Sojabohne, in Echtem Süßholz, in Rosellen, in Echtem Lorbeer, in Tomaten, den Blättern der Weißen Maulbeere und Tabak, Avocados sowie Basilikum- und Pelargonienöl vor. Auch zum Geruch von geröstetem Kaffee trägt sie bei.

Es gibt auch Bakterien, die Propionsäure bilden, wie beispielsweise Clostridien, die den Dickdarm des Menschen besiedeln. Sie bilden dort die Säure aus unverdauten Kohlenhydraten. Auch bei der Herstellung bestimmter Käsesorten ist die bakterielle Bildung von Propionsäure von Bedeutung: Propionsäurebakterien im Käsebruch bilden im Emmentaler und in anderen Hartkäsesorten die charakteristischen Löcher und das Aroma durch Freisetzung von Kohlenstoffdioxid und Propionsäure. Sie bildet sich auch bei Gärungs- und Fermentationsprozessen und beim biologischen Abbau von pflanzlichen bzw. tierischen Materialien.

Ein Verursacher des unangenehmen Mundgeruchs beim Menschen ist – neben Buttersäure, Schwefelwasserstoff und anderen flüchtigen schwefelhaltigen organischen Verbindungen (Methanthiol, Dimethylsulfid) – Propionsäure.

Gewinnung und Darstellung

Industrielle Herstellung

Zur großtechnischen Herstellung von Propionsäure in der Chemischen Industrie werden aktuell zwei Verfahren angewendet. Die Hydrocarboxylierung von Ethen (Carbonylierung in Gegenwart von Wasser) wurde bereits in den 1930er Jahren von Walter Reppe bei der BASF in Ludwigshafen am Rhein entwickelt. Aufgrund der preisgünstigen Verfügbarkeit von Aldehyden auf Basis von petrochemischen Rohstoffen durch die Entwicklung der Oxo-Synthese bzw. Hydroformylierung, wird Propionsäure heute ebenfalls durch die Oxidation von Propionaldehyd hergestellt.

Hydrocarboxylierung von Ethen (BASF-Prozess)

Im Rahmen dieses Verfahrens wird Ethen mit Kohlenstoffmonoxid und Wasser bei Temperaturen von 250–320 °C und Drücken von 100–300 bar in Gegenwart von Nickeltetracarbonyl [Ni(CO)4] als homogener Katalysator in der flüssigen Phase umgesetzt.

Dieses Verfahren wird heute vor allem in Anlagen der BASF SE durchgeführt. Das Unternehmen ist der weltweit größte Hersteller von Propionsäure und produziert diese an ihren Verbundstandorten in Ludwigshafen am Rhein (Deutschland) und Nanjing (China), die in den vergangenen Jahren stetig erweitert wurden. Die Produktionskapazität der BASF-Anlagen beträgt etwa 180.000 Jahrestonnen.

Oxidation von Propionaldehyd

Ein weiteres wichtiges Verfahren zur großtechnischen Herstellung von Propionsäure ist die Oxidation von Propionaldehyd. Letzterer wird derzeit aus petrochemischen Ausgangsstoffen produziert und steht daher preisgünstig und in großen Mengen zur Verfügung. Die Flüssigphasenoxidation von Propionaldehyd wird mit Luftsauerstoff bei milden Temperaturen von 30–50 °C und geringen Drücken von 1–3 bar in Gegenwart von Mangan(II)-propionat als Katalysator durchgeführt.

Man arbeitet in der flüssigen Phase und verwendet Propionsäure als Lösungsmittel.

Sonstiges

Auch bei der Gewinnung von Biogas aus organischen Abfällen wird Propionsäure gebildet. Propionsäure entsteht in der zweiten Phase der Materialzersetzung, der säurebildenden Phase, in einem luftdichten Gärbehälter.

Der weltweite Verbrauch an Propionsäure wurde im Jahr 2016 auf etwa 350.000 Tonnen geschätzt.

Eigenschaften

Sicherheitstechnische Kenngrößen

Propionsäure bildet bei erhöhter Temperatur entzündliche Dampf-Luft-Gemische. Die Verbindung hat einen Flammpunkt bei 52 °C. Der Explosionsbereich liegt zwischen 2,85 Vol.‑% (87 g/m3) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 12 Vol.‑% (370 g/m3) als obere Explosionsgrenze (OEG).) Hier ergibt sich ein oberer Explosionspunkt von 48 °C. Die Grenzspaltweite wurde mit 1,1 mm bestimmt. Es resultiert damit eine Zuordnung in die Explosionsgruppe IIA. Die Zündtemperatur beträgt 485 °C. Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T1.

Verwendung

Propionsäure ist ein wichtiger Synthesebaustein zur Herstellung von Kunststoffen, Herbiziden und Arzneimitteln. Propionsäure (E 280) sowie ihre Salze Natriumpropionat (E 281), Calciumpropionat (E 282) und Kaliumpropionat (E 283) werden als Konservierungsmittel verwendet. Die Säure selbst hat einen für den Menschen unangenehmen Geschmack, deshalb werden in der Lebensmittelindustrie, vor allem für abgepacktes Schnittbrot oder Feingebäck, die Salze der Säure verwendet. Die Säure selbst wird häufig der Silage zugesetzt, dort darf der Anteil bis zu 2 % der Trockenmasse betragen. Der Zusatzstoff hat den positiven Nebeneffekt, dass er Ketoazidosen bei Milchvieh vorbeugt. In der Bundesrepublik Deutschland waren Propionsäure und deren Salze in Schnittbrot ab 1988 verboten, da berichtet wurde, dass sie bei Ratten krebsähnliche Veränderungen des Vormagens hervorrufen. Nach aktuellem EU-Recht ist sie wieder erlaubt. Auch von der amerikanischen Food and Drug Administration wird Propionsäure als sicher eingestuft. Der Mensch benötigt zum Abbau von Propionsäure Vitamin B12. Daneben sind Propionsäure und deren Salze als Konservierungsmittel für Kosmetika gemäß deutscher Kosmetik-Verordnung zugelassen.

Viele Pilze sind in der Lage, auf reiner Propionsäure zu wachsen. Besonders in Verbindung mit anderen Kohlenstoff-Quellen wie Glucose wird aber die Polyketid-Synthase der Pilze und damit das Wachstum gehemmt.

Die Ester der Propionsäure dienen als Riechstoffe, Aromastoffe sowie als Lösungsmittel.

Humanmedizin

Untersuchungen an Zelllinien von Dünn- und Dickdarmzellen haben gezeigt, dass die Stimulierung der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren für kurzkettige Fettsäuren GPR41 (free fatty acid receptor FFAR 3) und GPR43 (free fatty acid receptor FFAR 2) durch Propionsäure zum Beispiel zu einer günstigen Beeinflussung des Fett- und Zuckerstoffwechsels führt. Die gleiche Beobachtung konnte auch direkt an Ratten gemacht werden.

Besonders die vermehrte Bildung von zwei Hormonen, PYY (Peptid YY) und GLP-1 (Glucagon-like Peptide 1) ist in diesem Zusammenhang wichtig. PYY und GLP-1 werden in den „L-Zellen“ des Darms, besonders im letzten Teil des Dünndarms (Ileum) und im Dickdarm (Blinddarm, aufsteigender Dickdarm) produziert. GLP-1 aktiviert die Insulinproduktion in der Bauchspeicheldrüse und hemmt dort gleichzeitig die Glucagon-Bildung (Glucagon ist der Insulin-Gegenspieler und erhöht den Blutzuckerspiegel). Somit wird durch kurzkettige Fettsäuren der Blutzuckerspiegel gesenkt.

Gleichzeitig wird der Appetit reduziert und das Sättigungsgefühl verstärkt. Dabei wirken PYY und GLP-1 sowohl im Hypothalamus, einer bestimmten Gehirnregion, im Sinne eines Sättigungsgefühls sowie einer Verminderung des Appetits, als auch im Magen, wo die Entleerung gehemmt wird.

Wird Propionsäure in Form von Natriumpropionat oder Calciumpropionat der Nahrung zugeführt, hat dies eine Produktion von PYY und GLP-1 zur Folge, deren Spiegel im Blut ansteigen. Im Laufe eines halben Jahres kommt es bei Übergewichtigen zu einer Gewichtsabnahme, auch im Bauchraum und der Leber, und die Insulinresistenz, die sich in der Kontrollgruppe verschlechtert, bleibt gleich.

Tirosh et al. zeigten in einer Studie mit 14 Probanden, dass der Verzehr einer 1000 mg Propionat enthaltenden Mischmahlzeit beim Menschen kurz nach dem Essen zu einem Anstieg von Plasma-Glucagon, einem glukoneogenen Hormon namens Fettsäure-bindendes Protein 4 (FABP4), und zur Noradrenalinfreisetzung durch das sympathische Nervensystem führte. Dies wiederum bewirkte eine Insulinresistenz mit kompensatorischer Hyperinsulinämie. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Propionat als Stoffwechseldisruptor wirken kann, der das Risiko für Diabetes mellitus Typ 2 und Adipositas beim Menschen potenziell erhöht.

Antientzündliche Wirkung

Propionsäure wird bei ballaststoffreicher Ernährung durch Bakterien im Dickdarm gebildet und stellt dann eine der wichtigsten Energiequellen der oberflächlich gelegenen Darmzellen (Darmepithelien) dar. Wie andere kurzkettige Fettsäuren übt auch die Propionsäure einen regulierenden Einfluss auf die Entzündungsbereitschaft des Darmes sowie des gesamten Organismus aus und kann im Tierversuch chronischen Entzündungskrankheiten, wie etwa der Multiplen Sklerose, vorbeugen. Neuerdings zeichnen sich sogar Erfolge bei der Therapie der menschlichen MS ab. Zudem stimuliert Propionsäure bestimmte neuroendokrine Zellen des Dickdarmes, die sogenannten L-Zellen, zur Produktion von Hormonen (Glucagon-like Peptide 1, Peptide YY), die sich günstig auf Adipositas und Diabetes auswirken.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen

In einem Tierversuch fütterten Forscher Mäuse mit hohem Blutdruck mit Propionat. Danach hatten die Tiere weniger ausgeprägte Herzschäden oder abnormale Vergrößerungen des Organs, was sie weniger anfällig für Herzrhythmusstörungen machte. Auch Gefäßschäden, wie z. B. Atherosklerose, nahmen bei Mäusen ab. Das Forschungsteam hofft nun, ihre Ergebnisse zu bestätigen, indem es die Auswirkungen der Substanz auf den Menschen untersucht.

Physiologische Effekte

Nehmen Menschen eine ballaststoffreiche Diät zu sich, so ändert sich nach einigen Monaten die Zusammensetzung der Bakterien im Darm und es werden mehr kurzkettige Fettsäuren gebildet.

Die Epithelzellen des Dickdarms nehmen fast 90 % der kurzkettigen Fettsäuren auf und geben sie über das Pfortadersystem und die Leber an den Organismus weiter. Aktuellen Schätzungen zufolge bezieht der Mensch bis zu zehn Prozent seines täglichen Energiebedarfs über die kurzkettigen Fettsäuren. Darüber hinaus decken die Epithelien des Dickdarms über die Hälfte ihres Energiebedarfs aus kurzkettigen Fettsäuren, insbesondere auch über die Buttersäure.

Eine Reihe von Zellen haben auf ihrer Oberfläche Rezeptoren, mit denen sie kurzkettige Fettsäuren erkennen können. Über diese Rezeptoren werden Signale in das Innere der Zelle übermittelt, die das Verhalten der Zelle verändern. Interessant ist, dass diese Rezeptoren zum einen auf Zellen vorhanden sind, die mit dem Fett- und Zuckerstoffwechsel zu tun haben, und sich aber andererseits zum Beispiel auch auf Immunzellen finden: Es sind in erster Linie sogenannte G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPR), speziell GPR41 (free fatty acid receptor FFAR 3) und GPR43 (free fatty acid receptor FFAR 2).

GPR41 findet sich in Zellen von Fettgewebe, Bauchspeicheldrüse, Milz, Lymphknoten, Knochenmark, Lymphozyten und Monozyten. GPR43 findet sich im distalen Ileum, Colon, Fettgewebe, in Monozyten und neutrophilen Granulozyten (höchste Expression). Dementsprechend sind die Effekte von Propionsäure und ihren Salzen, wie Natriumpropionat, und anderen kurzkettigen Fettsäuren speziell auf den Zucker- und Fettstoffwechsel sowie das Immunsystem ins Zentrum der aktuellen Forschung gerückt.

Sicherheitshinweise

Propionsäure wirkt ätzend, in Verdünnung reizend auf Haut, Augen, Schleimhäute und Atemtrakt. Bei längerer Gabe von Propionsäure und Propionaten im Futter von Ratten in Dosierungen zwischen 0,6 und 5 % verursachen diese Veränderungen des Vormagens (Verdickungen und Entzündungen). Dies wird jedoch als für Ratten speziesspezifische Reaktion eingestuft, da bei anderen Tierarten wie Mäusen und Kaninchen keine derartigen Effekte beobachtet wurden.

Siehe auch

  • Propionazidämie

Einzelnachweise

  1. Eintrag zu E 280: Propionic acid in der Europäischen Datenbank für Lebensmittelzusatzstoffe, abgerufen am 27. Juni 2020.
  2. Eintrag zu PROPIONIC ACID in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 22. April 2020.
  3. Eintrag zu Propionsäure in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 3. Januar 2023. (JavaScript erforderlich)
  4. Kenneth G. Latham, Adam Ferguson, Scott W. Donne: Influence of ammonium salts and temperature on the yield, morphology and chemical structure of hydrothermally carbonized saccharides. In: SN Applied Sciences. 1. Jahrgang, 2019, S. 54, doi:10.1007/s42452-018-0055-2 (englisch). 
  5. Eintrag zu Propionsäure. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 12. Mai 2014.
  6. Eintrag zu Propionic acid in der Datenbank ECHA CHEM der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
  7. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 79-09-4 bzw. Propionsäure), abgerufen am 2. November 2015.
  8. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-24.
  9. Development of Systematic Names for the Simple Alkanes. (Memento vom 16. März 2012 im Internet Archive)
  10. PROPIONIC-ACID (englisch). In: Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Database, Hrsg. U.S. Department of Agriculture, abgerufen am 30. Juni 2024.
  11. Denis Richard Seninde, Edgar Chambers: Coffee Flavor: A Review. In: Beverages. Band 6, Nr. 44, 2020, S. 1–25, doi:10.3390/beverages6030044. 
  12. Wolfgang Legrum: Riechstoffe, zwischen Gestank und Duft, Vieweg + Teubner Verlag, 2011, ISBN 978-3-8348-1245-2, S. 61–62.
  13. Ulf‐Rainer Samel, Walter Kohler, Armin Otto Gamer, Ullrich Keuser, Shang‐Tian Yang, Ying Jin, Meng Lin Zhongqiang Wang, Joaquim Henrique Teles: Propionic Acid and Derivatives. In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, 31. Januar 2018, doi:10.1002/14356007.a22_223.pub4. 
  14. BASF erweitert Kapazität für Propionsäure. CHEMIE TECHNIK, 28. November 2007, abgerufen am 21. März 2020. 
  15. BASF und SINOPEC erweitern Kapazität zur Herstellung von Propionsäure in Nanjing, China. In: BASF Presseinformationen. 1. Juni 2017, abgerufen am 19. März 2021. 
  16. BASF Factbook 2022 - Information for investors and analysts. BASF SE, Juni 2022, abgerufen am 14. Januar 2023. 
  17. Manfred Fedtke, Wilhelm Pritzkow, Gerhard Zimmermann: Technische Organische Chemie – Grundstoffe, Zwischenprodukte, Finalprodukte, Polymere. 1. Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1992, S. 133, ISBN 3-342-00420-7
  18. Stephan Ahlert, Rita Zimmermann, Johannes Ebling, Helmut König: Analysis of propionate-degrading consortia from agricultural biogas plants. In: MicrobiologyOpen. 5(6), 2016, doi:10.1002/mbo3.386.
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  20. EFSA: Scientific Opinion on the re-evaluation of propionic acid (E 280), sodium propionate (E 281), calcium propionate (E 282) and potassium propionate (E 283) as food additives. EFSA, Dezember 2014, abgerufen im Dezember 2014 (englisch). 
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  26. E. N. Bergman: Energy contributions of volatile fatty acids from the gastrointestinal tract in various species. In: Physiological Reviews. Band 70, 1990, S. 567–590, PMID 2181501. 
  27. Hendrik Bartolomaeus et al.: The Short-Chain Fatty Acid Propionate Protects from Hypertensive Cardiovascular Damage. In: Circulation. 2018, doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.118.036652.
  28. Maria De Angelis, Eustacchio Montemurno, Lucia Vannini u. a.: Effect of Whole-Grain Barley on the Human Fecal Microbiota and Metabolome. In: Applied and Environmental Microbiology. Band 81, Nr. 22, 2015, S. 7945–7956, doi:10.1128/AEM.02507-15, PMID 26386056. 
  29. J. G. LeBlanc, F. Chain, R. Martín, L. G. Bermúdez-Humarán, S. Courau, P. Langella: Beneficial effects on host energy metabolism of short-chain fatty acids and vitamins produced by commensal and probiotic bacteria. In: Microbial cell factories. Band 16, Nummer 1, Mai 2017, S. 79, doi:10.1186/s12934-017-0691-z, PMID 28482838, PMC 5423028 (freier Volltext) (Review).
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  32. R. Corrêa-Oliveira, J. L. Fachi, A. Vieira u. a.: Regulation of immune cell function by short-chain fatty acids. In: Clinical & translational immunology. Band 5, Nummer 4, April 2016, S. e73, doi:10.1038/cti.2016.17, PMID 27195116, PMC 4855267 (freier Volltext) (Review).
  33. H.-G. Classen, P. S. Elias, W. P. Hammes, M. Winter: Toxikologisch-hygienische Beurteilung von Lebensmittelinhaltsstoffen und Zusatzstoffen. Behr’s Verlag, 2001, ISBN 978-3-86022-806-7.
n-Alkansäuren

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Veröffentlichungsdatum: 21 Jun 2025 / 13:21

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Propionsaure ist der Trivialname der Propansaure einer Carbonsaure mit stechendem Geruch Ihre Salze und Ester heissen Propionate bzw systematisch Propanoate StrukturformelAllgemeinesName PropionsaureAndere Namen Propansaure IUPAC Ethancarbonsaure Metacetonsaure E 280 PROPIONIC ACID INCI Chemische Formel C3H6O2Kurzbeschreibung farblose Flussigkeit mit unangenehmem GeruchExterne Identifikatoren DatenbankenCAS Nummer 79 09 4EG Nummer 201 176 3ECHA InfoCard 100 001 070PubChem 1032ChemSpider 1005DrugBank DB03766Wikidata Q422956EigenschaftenMolare Masse 74 08 g mol 1Aggregatzustand flussigDichte 0 99 g cm 3 20 C Schmelzpunkt 21 CSiedepunkt 141 CDampfdruck 2 28 hPa 15 3 C 3 99 hPa 23 C 7 43 hPa 32 2 C 22 01 hPa 50 1 C pKS Wert 4 87Loslichkeit leicht in Wasser 370 g l 1 bei 20 C loslich in Ethanol Diethylether und ChloroformBrechungsindex 1 386SicherheitshinweiseGHS Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung EG Nr 1272 2008 CLP ggf erweitert GefahrH und P Satze H 226 314 335P 210 233 240 280 303 361 353 305 351 338MAK DFG 10 ml m 3 bzw 31 mg m 3 Schweiz 10 ml m 3 bzw 30 mg m 3Toxikologische Daten 2600 mg kg 1 LD50 Maus oral 496 mg kg 1 LD50 Kaninchen transdermal 76 2 mg l 1 LC50 Fisch 96 h Medianwert Thermodynamische EigenschaftenDHf0 510 7 kJ molWenn nicht anders vermerkt gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen 0 C 1000 hPa Brechungsindex Na D Linie 20 CGeschichte und EtymologieJohann Gottlieb entdeckte 1844 bei der Reaktion von Kohlenhydraten mit geschmolzenen Alkalimetallhydroxiden die Propionsaure und ihre Salze Der Name Propionsaure wurde ihr 1847 vom franzosischen Chemiker Jean Baptiste Dumas gegeben Dumas leitete ihn aus griech protos das Erste und pion Fett ab da sie die kleinste erste Carbonsaure ist die ein ahnliches Verhalten wie Fettsauren zeigt indem sie beim Aussalzen einen Olfilm auf Wasser und ein seifenartiges Kaliumsalz bildet VorkommenGerostete Kaffeebohnen Propionsaure kommt in der Natur in Teeblattern Spanischem Pfeffer Anis Chrysanthemen Himbeeren Kakao Ginseng dem Kampferbaum Orangenpflanzen den Fruchten des Ginkgobaums Kudzu und der Sojabohne in Echtem Sussholz in Rosellen in Echtem Lorbeer in Tomaten den Blattern der Weissen Maulbeere und Tabak Avocados sowie Basilikum und Pelargonienol vor Auch zum Geruch von gerostetem Kaffee tragt sie bei Es gibt auch Bakterien die Propionsaure bilden wie beispielsweise Clostridien die den Dickdarm des Menschen besiedeln Sie bilden dort die Saure aus unverdauten Kohlenhydraten Auch bei der Herstellung bestimmter Kasesorten ist die bakterielle Bildung von Propionsaure von Bedeutung Propionsaurebakterien im Kasebruch bilden im Emmentaler und in anderen Hartkasesorten die charakteristischen Locher und das Aroma durch Freisetzung von Kohlenstoffdioxid und Propionsaure Sie bildet sich auch bei Garungs und Fermentationsprozessen und beim biologischen Abbau von pflanzlichen bzw tierischen Materialien Ein Verursacher des unangenehmen Mundgeruchs beim Menschen ist neben Buttersaure Schwefelwasserstoff und anderen fluchtigen schwefelhaltigen organischen Verbindungen Methanthiol Dimethylsulfid Propionsaure Gewinnung und DarstellungIndustrielle Herstellung Zur grosstechnischen Herstellung von Propionsaure in der Chemischen Industrie werden aktuell zwei Verfahren angewendet Die Hydrocarboxylierung von Ethen Carbonylierung in Gegenwart von Wasser wurde bereits in den 1930er Jahren von Walter Reppe bei der BASF in Ludwigshafen am Rhein entwickelt Aufgrund der preisgunstigen Verfugbarkeit von Aldehyden auf Basis von petrochemischen Rohstoffen durch die Entwicklung der Oxo Synthese bzw Hydroformylierung wird Propionsaure heute ebenfalls durch die Oxidation von Propionaldehyd hergestellt Hydrocarboxylierung von Ethen BASF Prozess Im Rahmen dieses Verfahrens wird Ethen mit Kohlenstoffmonoxid und Wasser bei Temperaturen von 250 320 C und Drucken von 100 300 bar in Gegenwart von Nickeltetracarbonyl Ni CO 4 als homogener Katalysator in der flussigen Phase umgesetzt Hydrocarboxylierung von Ethen mit Kohlenstoffmonoxid und Wasser zu Propionsaure in Gegenwart von Nickeltetracarbonyl als Katalysator Dieses Verfahren wird heute vor allem in Anlagen der BASF SE durchgefuhrt Das Unternehmen ist der weltweit grosste Hersteller von Propionsaure und produziert diese an ihren Verbundstandorten in Ludwigshafen am Rhein Deutschland und Nanjing China die in den vergangenen Jahren stetig erweitert wurden Die Produktionskapazitat der BASF Anlagen betragt etwa 180 000 Jahrestonnen Oxidation von Propionaldehyd Ein weiteres wichtiges Verfahren zur grosstechnischen Herstellung von Propionsaure ist die Oxidation von Propionaldehyd Letzterer wird derzeit aus petrochemischen Ausgangsstoffen produziert und steht daher preisgunstig und in grossen Mengen zur Verfugung Die Flussigphasenoxidation von Propionaldehyd wird mit Luftsauerstoff bei milden Temperaturen von 30 50 C und geringen Drucken von 1 3 bar in Gegenwart von Mangan II propionat als Katalysator durchgefuhrt Flussigphasenoxidation von Propionaldehyd mit Luftsauerstoff zu Propionsaure in Gegenwart von Manganpropionat als Katalysator Man arbeitet in der flussigen Phase und verwendet Propionsaure als Losungsmittel Sonstiges Auch bei der Gewinnung von Biogas aus organischen Abfallen wird Propionsaure gebildet Propionsaure entsteht in der zweiten Phase der Materialzersetzung der saurebildenden Phase in einem luftdichten Garbehalter Der weltweite Verbrauch an Propionsaure wurde im Jahr 2016 auf etwa 350 000 Tonnen geschatzt EigenschaftenSicherheitstechnische Kenngrossen Propionsaure bildet bei erhohter Temperatur entzundliche Dampf Luft Gemische Die Verbindung hat einen Flammpunkt bei 52 C Der Explosionsbereich liegt zwischen 2 85 Vol 87 g m3 als untere Explosionsgrenze UEG und 12 Vol 370 g m3 als obere Explosionsgrenze OEG Hier ergibt sich ein oberer Explosionspunkt von 48 C Die Grenzspaltweite wurde mit 1 1 mm bestimmt Es resultiert damit eine Zuordnung in die Explosionsgruppe IIA Die Zundtemperatur betragt 485 C Der Stoff fallt somit in die Temperaturklasse T1 VerwendungPropionsaure ist ein wichtiger Synthesebaustein zur Herstellung von Kunststoffen Herbiziden und Arzneimitteln Propionsaure E 280 sowie ihre Salze Natriumpropionat E 281 Calciumpropionat E 282 und Kaliumpropionat E 283 werden als Konservierungsmittel verwendet Die Saure selbst hat einen fur den Menschen unangenehmen Geschmack deshalb werden in der Lebensmittelindustrie vor allem fur abgepacktes Schnittbrot oder Feingeback die Salze der Saure verwendet Die Saure selbst wird haufig der Silage zugesetzt dort darf der Anteil bis zu 2 der Trockenmasse betragen Der Zusatzstoff hat den positiven Nebeneffekt dass er Ketoazidosen bei Milchvieh vorbeugt In der Bundesrepublik Deutschland waren Propionsaure und deren Salze in Schnittbrot ab 1988 verboten da berichtet wurde dass sie bei Ratten krebsahnliche Veranderungen des Vormagens hervorrufen Nach aktuellem EU Recht ist sie wieder erlaubt Auch von der amerikanischen Food and Drug Administration wird Propionsaure als sicher eingestuft Der Mensch benotigt zum Abbau von Propionsaure Vitamin B12 Daneben sind Propionsaure und deren Salze als Konservierungsmittel fur Kosmetika gemass deutscher Kosmetik Verordnung zugelassen Viele Pilze sind in der Lage auf reiner Propionsaure zu wachsen Besonders in Verbindung mit anderen Kohlenstoff Quellen wie Glucose wird aber die Polyketid Synthase der Pilze und damit das Wachstum gehemmt Die Ester der Propionsaure dienen als Riechstoffe Aromastoffe sowie als Losungsmittel HumanmedizinUntersuchungen an Zelllinien von Dunn und Dickdarmzellen haben gezeigt dass die Stimulierung der G Protein gekoppelten Rezeptoren fur kurzkettige Fettsauren GPR41 free fatty acid receptor FFAR 3 und GPR43 free fatty acid receptor FFAR 2 durch Propionsaure zum Beispiel zu einer gunstigen Beeinflussung des Fett und Zuckerstoffwechsels fuhrt Die gleiche Beobachtung konnte auch direkt an Ratten gemacht werden Besonders die vermehrte Bildung von zwei Hormonen PYY Peptid YY und GLP 1 Glucagon like Peptide 1 ist in diesem Zusammenhang wichtig PYY und GLP 1 werden in den L Zellen des Darms besonders im letzten Teil des Dunndarms Ileum und im Dickdarm Blinddarm aufsteigender Dickdarm produziert GLP 1 aktiviert die Insulinproduktion in der Bauchspeicheldruse und hemmt dort gleichzeitig die Glucagon Bildung Glucagon ist der Insulin Gegenspieler und erhoht den Blutzuckerspiegel Somit wird durch kurzkettige Fettsauren der Blutzuckerspiegel gesenkt Gleichzeitig wird der Appetit reduziert und das Sattigungsgefuhl verstarkt Dabei wirken PYY und GLP 1 sowohl im Hypothalamus einer bestimmten Gehirnregion im Sinne eines Sattigungsgefuhls sowie einer Verminderung des Appetits als auch im Magen wo die Entleerung gehemmt wird Wird Propionsaure in Form von Natriumpropionat oder Calciumpropionat der Nahrung zugefuhrt hat dies eine Produktion von PYY und GLP 1 zur Folge deren Spiegel im Blut ansteigen Im Laufe eines halben Jahres kommt es bei Ubergewichtigen zu einer Gewichtsabnahme auch im Bauchraum und der Leber und die Insulinresistenz die sich in der Kontrollgruppe verschlechtert bleibt gleich Tirosh et al zeigten in einer Studie mit 14 Probanden dass der Verzehr einer 1000 mg Propionat enthaltenden Mischmahlzeit beim Menschen kurz nach dem Essen zu einem Anstieg von Plasma Glucagon einem glukoneogenen Hormon namens Fettsaure bindendes Protein 4 FABP4 und zur Noradrenalinfreisetzung durch das sympathische Nervensystem fuhrte Dies wiederum bewirkte eine Insulinresistenz mit kompensatorischer Hyperinsulinamie Die Ergebnisse deuten darauf hin dass Propionat als Stoffwechseldisruptor wirken kann der das Risiko fur Diabetes mellitus Typ 2 und Adipositas beim Menschen potenziell erhoht Antientzundliche Wirkung Propionsaure wird bei ballaststoffreicher Ernahrung durch Bakterien im Dickdarm gebildet und stellt dann eine der wichtigsten Energiequellen der oberflachlich gelegenen Darmzellen Darmepithelien dar Wie andere kurzkettige Fettsauren ubt auch die Propionsaure einen regulierenden Einfluss auf die Entzundungsbereitschaft des Darmes sowie des gesamten Organismus aus und kann im Tierversuch chronischen Entzundungskrankheiten wie etwa der Multiplen Sklerose vorbeugen Neuerdings zeichnen sich sogar Erfolge bei der Therapie der menschlichen MS ab Zudem stimuliert Propionsaure bestimmte neuroendokrine Zellen des Dickdarmes die sogenannten L Zellen zur Produktion von Hormonen Glucagon like Peptide 1 Peptide YY die sich gunstig auf Adipositas und Diabetes auswirken Herz Kreislauf Erkrankungen In einem Tierversuch futterten Forscher Mause mit hohem Blutdruck mit Propionat Danach hatten die Tiere weniger ausgepragte Herzschaden oder abnormale Vergrosserungen des Organs was sie weniger anfallig fur Herzrhythmusstorungen machte Auch Gefassschaden wie z B Atherosklerose nahmen bei Mausen ab Das Forschungsteam hofft nun ihre Ergebnisse zu bestatigen indem es die Auswirkungen der Substanz auf den Menschen untersucht Physiologische Effekte Nehmen Menschen eine ballaststoffreiche Diat zu sich so andert sich nach einigen Monaten die Zusammensetzung der Bakterien im Darm und es werden mehr kurzkettige Fettsauren gebildet Die Epithelzellen des Dickdarms nehmen fast 90 der kurzkettigen Fettsauren auf und geben sie uber das Pfortadersystem und die Leber an den Organismus weiter Aktuellen Schatzungen zufolge bezieht der Mensch bis zu zehn Prozent seines taglichen Energiebedarfs uber die kurzkettigen Fettsauren Daruber hinaus decken die Epithelien des Dickdarms uber die Halfte ihres Energiebedarfs aus kurzkettigen Fettsauren insbesondere auch uber die Buttersaure Eine Reihe von Zellen haben auf ihrer Oberflache Rezeptoren mit denen sie kurzkettige Fettsauren erkennen konnen Uber diese Rezeptoren werden Signale in das Innere der Zelle ubermittelt die das Verhalten der Zelle verandern Interessant ist dass diese Rezeptoren zum einen auf Zellen vorhanden sind die mit dem Fett und Zuckerstoffwechsel zu tun haben und sich aber andererseits zum Beispiel auch auf Immunzellen finden Es sind in erster Linie sogenannte G Protein gekoppelte Rezeptoren GPR speziell GPR41 free fatty acid receptor FFAR 3 und GPR43 free fatty acid receptor FFAR 2 GPR41 findet sich in Zellen von Fettgewebe Bauchspeicheldruse Milz Lymphknoten Knochenmark Lymphozyten und Monozyten GPR43 findet sich im distalen Ileum Colon Fettgewebe in Monozyten und neutrophilen Granulozyten hochste Expression Dementsprechend sind die Effekte von Propionsaure und ihren Salzen wie Natriumpropionat und anderen kurzkettigen Fettsauren speziell auf den Zucker und Fettstoffwechsel sowie das Immunsystem ins Zentrum der aktuellen Forschung geruckt SicherheitshinweisePropionsaure wirkt atzend in Verdunnung reizend auf Haut Augen Schleimhaute und Atemtrakt Bei langerer Gabe von Propionsaure und Propionaten im Futter von Ratten in Dosierungen zwischen 0 6 und 5 verursachen diese Veranderungen des Vormagens Verdickungen und Entzundungen Dies wird jedoch als fur Ratten speziesspezifische Reaktion eingestuft da bei anderen Tierarten wie Mausen und Kaninchen keine derartigen Effekte beobachtet wurden Siehe auchPropionazidamieEinzelnachweiseEintrag zu E 280 Propionic acid in der Europaischen Datenbank fur Lebensmittelzusatzstoffe abgerufen am 27 Juni 2020 Eintrag zu PROPIONIC ACID in der CosIng Datenbank der EU Kommission abgerufen am 22 April 2020 Eintrag zu Propionsaure in der GESTIS Stoffdatenbank des IFA abgerufen am 3 Januar 2023 JavaScript erforderlich Kenneth G Latham Adam Ferguson Scott W Donne Influence of ammonium salts and temperature on the yield morphology and chemical structure of hydrothermally carbonized saccharides In SN Applied Sciences 1 Jahrgang 2019 S 54 doi 10 1007 s42452 018 0055 2 englisch Eintrag zu Propionsaure In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 12 Mai 2014 Eintrag zu Propionic acid in der Datenbank ECHA CHEM der Europaischen Chemikalienagentur ECHA abgerufen am 1 Februar 2016 Hersteller bzw Inverkehrbringer konnen die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern Schweizerische Unfallversicherungsanstalt Suva Grenzwerte Aktuelle MAK und BAT Werte Suche nach 79 09 4 bzw Propionsaure abgerufen am 2 November 2015 David R Lide Hrsg CRC Handbook of Chemistry and Physics 90 Auflage Internet Version 2010 CRC Press Taylor and Francis Boca Raton FL Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances S 5 24 Development of Systematic Names for the Simple Alkanes Memento vom 16 Marz 2012 im Internet Archive PROPIONIC ACID englisch In Dr Duke s Phytochemical and Ethnobotanical Database Hrsg U S Department of Agriculture abgerufen am 30 Juni 2024 Denis Richard Seninde Edgar Chambers Coffee Flavor A Review In Beverages Band 6 Nr 44 2020 S 1 25 doi 10 3390 beverages6030044 Wolfgang Legrum Riechstoffe zwischen Gestank und Duft Vieweg Teubner Verlag 2011 ISBN 978 3 8348 1245 2 S 61 62 Ulf Rainer Samel Walter Kohler Armin Otto Gamer Ullrich Keuser 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