asam benzoat dan natrium benzoat : sifat, karakteristik dan fungsional

Asam Benzoat & Natrium BenzoatSifat, Karakteristik dan Fungsional

Yeremia Adi Wijaya

Senyawa Benzoat : Sifat, Karakteristik dan Fungsional

DAFTAR ISI1. Karakteristik Umum................................................22. Benzoat Sebagai Bahan Pengawet....................................2

3. Benzoat Sebagai Senyawa Antioksidan dan Agen Anti-Browning........54. Regulasi dan Metabolisme Benzoat..................................6

5. Daftar Pustaka :..................................................8

DAFTAR GAMBARGambar 1. Efek Asam Benzoat Pada Escherichia coli (Bakteriostatik; AktivitasBakterisidal) dan Staphylococcus aureus ( Bakteriostatik; Aktivitas bakterisidal)........................................................4Gambar 2. Penghambatan Aspergillus niger oleh Asam Benzoat; Asam p-hidroksibenzoat propil ester dan Asam Sorbat.......................4Gambar 3. Struktur Benzoat dan Senyawa Turunannya....................5Gambar 4. Reaksi Pencoklatan Enzimatis...............................6Gambar 5. Mekanisme Metabolisme Benzoat Dalam Tubuh (Betaria, 2012). .7

DAFTAR TABELTabel 1. Kadar Maksimal Benzoat Pada Beberapa Produk Pangan..........3Tabel 2. Pengaruh pH Pada Disosiasi Asam Benzoat.....................4

Semarang, Maret 2013

Yeremia Adi Wijaya

1Yeremia Adi Wijaya ©2013 Food-Chem Studio

../../../D:/yeremia/%E5%AD%A6%E6%A0%A1/penelitian%20pribadi/Artikel/Benzoat%20karakteristik%20dan%20determinasi.docx#_Toc407992355





http://www.foodchem-studio.com/


1.Karakteristik UmumAsam benzoat/ asam benzene karboksilat/ asam phenil

karboksilat (C7H6O2 atau C6H5COOH) merupakan suatu

senyawa kimia yang umum digunakan sebagai bahan

pengawet yang dianggap GRAS oleh FDA, dan secara

kimia dapat dihasilkan melalui oksidasi fase cair

dari toluena (Srour, 1989; WHO, 2000). Asam benzoat memiliki

bentuk serbuk kristal padat, tidak berwarna, tidak berbau,

sedikit terlarut didalam air, tetapi larut dalam etanol dan

sangat mudah larut dalam benzena dan aseton. Asam benzoat, dalam

bahan pangan umum digunakan sebagai bahan pengawet. Namun diluar

itu, juga dapat dimanfaatkan sebagai penghambat korosi (WHO,

2000). Dalam beberapa penelitian menunjukan bahwa senyawa benzoat

dapat ditemukan secara alami pada beberapa jenis tanaman dan juga

produk hewani baik dalam bentuk bebas maupun dalam bentuk

terikat. Asam benzoat dalam tanaman seperti pada beberapa tanaman

berry (±500 mg/kg) seperti cranberry (V.vitis idaea) dan bilberry

(V.macrocarpon) dengan kandungan sebesar 300 – 1300 mg/kg buah

ditemukan dalam bentuk glikosida (Hegnauer, 1996). Selain tanaman

berry, Asam benzoat juga teridentifikasi pada beberapa spesies

fitofag dan omnivora seperti pada (lagopus mutus) (Hegnauer,

1989).maupun pada muskox jantan (Ovibos moschatus) (Flood et al,

1989)

Natrium benzoat (C7H502Na), merupakan senyawa yang

secara kimia dihasilkan dari reaksi netralisasi




asam benzoat dengan natrium hidroksida (NaOH), merupakan salah

satu bentuk pengawet benzoat yang sering digunakan untuk

menghambat pertumbuhan jamur dan bakteri dengan pKa = 8,0 (Srour,

1989). Secara kimia, natrium benzoat terlarut dalam ethanol,

methanol dan etilen glikol dan mempunyai tingkat kelarutan yang

lebih tinggi 200 kali (550 – 630 g/liter pada 20°C) dibandingkan

asam benzoat (2,9 g/liter pada 20°C). Kelarutan natrium benzoat

dalam air yang tinggi ini kemudian menjadikan natrium benzoat

lebih sering digunakan dibandingkan asam benzoat.

2.Benzoat Sebagai Bahan PengawetDi kebanyakan negara, senyawa asam benzoat dan garamnya lebih

banyak dimanfaatkan sebagai bahan pengawet makanan. Sebagai bahan

pengawet, asam benzoat dan natrium benzoat akan efektif apabila

digunakan pada kisaran pH 2,5 – 4 dan menjadi kurang efektif

apabila digunakan pada pH diatas 4,5 (Rahman, 2007). Di USA, asam

benzoat dan natrium benzoat merupakan salah satu senyawa yang

dikategorikan GRAS (Generally Recognized as Safe) dengan batasan

maksimal adalah 0,1%. Untuk masing-masing negara, batasan benzoat

yang diizinkan dalam tiap jenis bahan pangan sangat beragam.

Berikut tabel batasan benzoat yang diperbolehkan dalam beberapa

jenis bahan pangan yang digunakan di India :

Tabel 1. Kadar Maksimal Benzoat Pada Beberapa Produk Pangan

Jenis bahan pangan Kadarmaksimal

benzoat (ppm)




Anggur non-alkohol, jus buah,air barley (yang digunakansetelah adanya pengenceran)

600

Selai, jelly, buah kaleng 200Minuman-minuman manis yang siapsaji

120

Breewed ginger beer 120Acar dan chutney 250Tomat dan produk saus lainnya 750Caviar 50Pasta tomat dan puree tomat 750Sirup dan sharbat 600Fat spread 1000 (Mahindru, 2000)

Senyawa benzoat sebagai pengawet makanan diketahui dapat

mengendalikan pertumbuhan bakteri, khamir maupun kapang. Namun

demikian, efektivitas pengendaliannya cenderung lebih tinggi pada

khamir dan kapang dibandingkan bakteri (Frazier & Westhoff,

1988). Dalam hal ini, diketahui bahwa kebanyakan khamir dan

kapang dapat dihambat sebanyak 0,05% - 0,1% dari jumlah asam yang

tidak terdisosiasi, sedangkan bakteri hanya dihambat dalam jumlah

yang lebih kecil dibandingkan khamir dan kapang. Oleh karenanya,

senyawa benzoat cenderung kurang efektif dalam mengawetkan produk

pangan yang potensinya terhadap pertumbuhan bakteri sangat

tinggi. Untuk meningkatkan efektifitas dalam menghambat

pertumbuhan bakteri, umumnya senyawa benzoat ditambahkan bersama

dengan asam sorbat maupun SO2 (Mahindru, 2000)..




Efektivitas benzoat sebagai pengawet

sangat dipengaruhi oleh pH dimana

semakin rendah pH maka benzoat akan

semakin efektif peranannya sebagai

antimikroba karena semakin banyaknya

asam yang tidak terdisosiasi. Semakin

banyak asam yang tidak terdisosiasi

(tidak bermuatan) tersebut maka akan

membuat benzoat menjadi semakin mudah

terlarut dalam lipid dari membran sel

mikroba yang bersifat permeabel

terhadap molekul benzoat tersebut.

Ketika molekul asam benzoat masuk

kedalam sel mikroba tersebut, maka

molekul asam benzoat akan terdisosiasi

dan menghasilkan sejumlah ion hidrogen

(H+) yang menyebabkan penurunan pH pada

sel mikroba tersebut, dan sebagai

akibatnya aktivitas metabolisme sel

akan terganggu dan akhirnya sel mikroba

dalam bahan pangan tersebut akan mati

(Zentimer, 2007). Gambar 1 dan Gambar

2, menunjukan pengaruh pH terhadap

aktivitas benzoat dalam menghambat pertumbuhan Escherichia coli;

Stapylococcus aureus; dan Aspergillus niger


Gambar 1. Efek Asam BenzoatPada Escherichia coli ( :Bakteriostatik; :Aktivitas Bakterisidal) danStaphylococcus aureus ( :Bakteriostatik; :Aktivitas bakterisidal)



Tabel 2. Pengaruh pH Pada Disosiasi Asam Benzoat

pH Asam yang tidak

terdisosiasi (%)3 93,54 59,35 12,86 1,447 0,144(Cahyadi, 2006)

3.Benzoat Sebagai Senyawa Antioksidan dan Agen Anti-

BrowningAsam benzoat dan senyawa turunannya merupakan salah satu kelompok

gugusan senyawa fenolik. Hal tersebut tampak dari keberadaan

cincin fenil pada struktur kimia senyawa benzoat dan turunannya

(March, 1992; .Natella et al, 1999). Terlepas dari asalnya,

keberadaan dari gugusan tersebut menyebabkan senyawa benzoat

dapat berperan sebagai senyawa antioksidan, antiviral,

antibakterial, antifungal, antimutagenik, maupun insektisidal

(Castellano et al, 2012). Keberadaan gugusan hidroksil (OH-)

fenolik dalam struktur senyawa benzoat merupakan kunci dalam

peranannya sebagai antioksidan. Dalam mekanismenya sebagai anti-

radikal, gugus hidroksil (OH-) akan berperan sebagai pendonor

elektron terhadap senyawa radikal bebas. Donor elektron terhadap


Gambar 2. PenghambatanAspergillus niger oleh AsamBenzoat ( ); Asam p-hidroksibenzoat propilester ( ) dan Asam Sorbat( )



senyawa radikal bebas akan menyebabkan adanya kestabilan muatan

dari suatu senyawa radikal (Marcone, 2012).

Asam p-Hidroksibenzoat Asam 3,4-Dihidroksibenzoat Asam

Vanillat

Gambar 3. Struktur Benzoat dan Senyawa Turunannya

Sebagai senyawa flavonoid, posisi gugus hidroksil (OH-) dan

tingkat hidroksilasi merupakan aspek utama yang menentukan

aktivitas antioksidan terhadap suatu senyawa anti-radikal.

Pengaruh dari struktur molekul tersebut terhadap aktivitas

antioksidan diketahui dalam penelitian Cuvelier et al (1992) yang

menunjukan adanya hubungan yang sangat kuat. Dalam kaitannya

dengan senyawa benzoat, maka diketahui bahwa derivatif benzoat

menunjukan adanya aktivitas antioksidan yang lebih tinggi

dibandingkan senyawa asam benzoat itu sendiri. Oleh karenanya

dalam peranan sebagai antioksidan, derivatif benzoat lebih banyak

dimanfaatkan dibandingkan senyawa asam benzoat (Sroka, 2005).

Asam 3,4-dihidroksibenzoat (asam protokatekuat / protocatechuic acid)

merupakan salah satu derivatif benzoat yang memiliki peran

penting sebagai antioksidan.




Asam benzoat merupakan salah satu agen yang cukup efektif dalam

menghambat pencoklatan dalam kombinasinya dengan asam askorbat.

Seperti halnya pada sulfit, kombinasi keduanya menunjukan

kemampuan serupa dalam menghambat aktivitas enzim polifenol

oksidase (PPO). Enzim ini merupakan enzim yang bertanggung jawab

terhadap reaksi pencoklatan, yang muncul ketika senyawa

monofenolik dari tanaman ataupun bahan mengalami hidroksilasi

menjadi o-difenol dan kemudian menjadi o-quinon dengan adanya

pengaruh oksigen dilingkungan (Rahman, 2007).

Gambar 4. Reaksi Pencoklatan Enzimatis

4.Regulasi dan Metabolisme BenzoatDi Indonesia, penggunaan asam benzoat dan natrium benzoat diatur

dalam BPOM No 36 Tahun 2013 mengenai batas maksimal penggunaan

BTP pengawet. Untuk tiap negara, batas maksimal benzoat yang

diperbolehkan umumnya berbeda-beda. Dalam hal ini, batasan

maksimal benzoat yang boleh ditambahkan dalam bahan adalah

sekitar 2000 mg/kg bahan pangan (WHO, 2000). Asam benzoat dari

penelitian yang ada, menunjukan tingkat toksisitas akut dalam

tubuh yang relatif kecil. Namun, asam benzoat diketahui

menyebabkan pseudoallergi (Lahti & Maibach, 1984), menyebabkan

iritasi mata (Bayer, 1986), serta sedikit menyebabkan iritasi


R O

O

OH

OH

RMonophenol

R

OH

PPO + O2

Diphenol

PPO + O2

o-quinon

Polimer kompleks



pada kulit (Bayer, 1978). Sedang untuk natrium benzoat, tidak

menunjukan adanya dampak terhadap iritasi kulit dan hanya sedikit

menyebabkan iritiasi mata (Bayer, 1977). Namun demikian, dampak

asam benzoat dan natrium benzoat terhadap kulit secara umum

tergolong langka, karena dari percobaan Brasch et al (1993)

terhadap 2045 pasien, hanya 5 pasien saja yang menunjukan reaksi

positif dalam uji tempel (patch test).

Dalam beberapa kasus, asam benzoat dan natrium benzoat diketahui

menimbulkan beberapa gejala seperti asma dan urtikaria yang

diikuti adanya paparan benzoat baik secara oral, dermal maupun

melalui pernafasan. Gejala tersebut muncul sesaat setelah

terpapar, namun, akan hilang setelah beberapa jam meski terpapar

pada dosis yang rendah (Maibach & Johnson, 1975; Clemmensen &

Hjorth, 1982; Larmi et al, 1988; Ring, 1989; Gailhofer et al, 1990;

Aberer et al, 1992; Lahti et al, 1995; Anderson, 1996; Bindslev-

Jensen, 1998; Coverly et al, 1998). Dalam penelitian Wiley &

Bigelow (1908), menunjukan adanya dampak seperti sakit kepala,

mual, muntah, rasa terbakar dan iritasi pada eksofagus sebagai

hasil paparan jangka pendek senyawa benzoat. Sedangkan untuk

pengaruh paparan jangka panjang tampak menyebabkan kerusakan pada

sistem saraf dan beresiko menimbulkan kanker (Betaria, 2012).

Dalam sejumlah penelitian toksisitas, maka diketahui bahwa LD50

(tikus; oral) senyawa benzoat adalah sekitar 1,7 – 3,7 g/kg berat

badan. Sedangkan berdasarkan penelitian toksisitas pada babi,




kucing, anjing dan kelinci menunjukan nilai LD100 adalah 1,4 – 2

g/kg berat badan. 5 mg/kg berat badan merupakan ADI untuk senyawa

benzoat (Belitz et al, 2009; WHO, 2000). Dalam tubuh manusia,

tingkat toksisitas secara akut relatif rendah dan tidak

menunjukan adanya bahaya akumulasi yang muncul dalam tubuh hingga

penggunaan pada dosis 4 g/hari. (WHO, 2000; Lahti & Maibach,

1984). Rendahnya tingkat toksisitas senyawa benzoat dalam tubuh

dipengaruhi oleh adanya metabolisme senyawa tersebut didalam

tubuh. Dalam hal ini, ketika senyawa benzoat terasup dalam tubuh

baik secara oral maupun dermal, maka akan terjadi penyerapan

(absorbsi) senyawa benzoat yang sangat cepat dalam

gastrointestinal tract, yang kemudian akan dimetabolisme didalam

hati melalui adanya konjugasi dengan glisin dan menyebabkan

pembentukan asam hippurat yang kemudian akan diekskresikan secara

cepat melalui urin (Feldman & Maibach, 1970; US FDA, 1972a;

Feillet & Leonard, 1998; WHO, 1996).

Gambar 5. Mekanisme Metabolisme Benzoat Dalam Tubuh (Betaria,2012)


N

C N CH2 COOH +

CoA

O

CO CoA + AMP PICOCH + ATP + CoA

Benzil CoA + Glisin



5.Daftar Pustaka :

Anonim. (2012). Kandungan Fitokimia Dalam Herbal, Manfaat danCara Kerjanya Sebagai Antioksidan dan Perendaman Radikal Bebas(Flavonoid dan Non-Flavonoid Polifenol)http://mhanafi123.files.wordpress.com/2012/07/fitokimia-dalam-herbal-dan-cara-kerjanya-dalam-mencegah-atau-mengatasi-gangguan-kesehatan.pdf. Diakses pada 23 Juni 2014.

Aberer, W, Kager, B, Ziegler, V, Horak, F. (1992) Schnupfen durchSchneiderkreide — Allergie, Pseudoallergie, Rhinopathie oder Einbildung. Dermatosen Vol 40(6):231–234.

Andersen, K.E; Maibach, H.I; Anjo, M.D. (1980) The Guinea-Pig: anAnimal Model for Human Skin Absorption of Hydrocortisone,Testosterone and Benzoic Acid. British journal of dermatology Vol102:447–453.

Bayer, A.G. (1978). Untersuchung Zur Haut-und Schleimhautverträglichkeit. Wuppertal (Unpublisher Report).

Bayer, A.G. (1986). Benzoesaure DAB8. Prüfung auf primär reizende/ ätzende Wirkung am Kaninchenauge. Wuppertal (unpublished report).

Belitz, H.D; Grosch, W & P, Schieberle. (2009). Food Chemistry4th Revised and Extended Edition. Springer Science & BussinesMedia. Berlin.

Betaria, S. (2012). Pengembangan Sensor Spektrofotometri UntukPenentuan Natrium Benzoat didalam Minuman Soft Drink.Undergraduate Theses UNIMED. Medan.

Bindslev-Jensen, C (1998) ABC of allergies. Food allergy. Britishmedical journal Vol 316:1299 – 1302.

Brasch, J; Henseler, T; Frosch, P. (1993). Patch Test Reaction toa Preliminary Preservative Series. Dermatosen Vol 41(2):71-76




Cahyadi, S. (2006). Analisis dan Aspek Kesehatan Bahan TambahanPangan. PT Bumi Aksara. Jakarta.

Castellano, G; Tena, J & Torrens, F. (2012). Classification ofPhenolic Compound by Chemical Structural Indicators and itsRelation to Antioxidant Properties of Posidonia Oceania (L) Delile.MATCH Commun.Math.Comput.Chem Vol 67:231-250.

Clemmenson, O & N, Hjorth. (1982). Perioral Contact UrticariaFrom Sorbic and Benzoic Acid in Salad Dressing. ContactDermatitis Vol 8:1-6.

Coverly, J; Peters, L; Whittle, E, Basketter, D.A. (1998)Susceptibility to skin stinging, non-immunologic contacturticaria and acute skin irritation; is there a relationship?.Contact dermatitis Vol 38(2):90–95.

Cuvelier, M.E; Richard, H & C, Berset. (1992). Comparison of theAntioxidant Activity of Some Acid Phenols : Structure-ActivityRelationship. Biochi.Biotech.Biochem Vol 56:324-325.

Feillet, F; Leonard, J.V. (1998). Alternative Pathway Therapy forUrea Cycle Disorders. Jornal of Inherited Metabolic Desease SupplVol 21(1):101-111.

Feldman, R.J; Maibach, H.I. (1970). Absorption of Some OrganicCompound Through the Skin in Man. Journal of InvestigativeDermatology Vol 54:399-404.

Frazier, W.C & D.C, Westhoff. (1988). Food Microbiology 4th

Edition. McGraw Hill. New York.

Flood, P.F; Abrams, S.R; Muir, G.D & J.E, Rowell. (1989). Odor ofthe Muskox. A Preliminary Investigation. Journal of ChemicalEcology Vol 15 : 2207-2217




Hegnauer, R. (1966). Chemotaxonomie der Pflanzen. Basel.Birkhäuser Verlag.

Hegnauer, R. (1989). Chemotaxonomie der Pflanzen. Basel.Birkhäuser Verlag. Pp 415-416

Gailhofer, G; Soyer, H.P; Ludvan, M. (1990). Nahrungsmittelallergien und Pseudoallergien —Mechanismen, Klinik und Diagnostik. Wiener Medizinische Wochenschrift Vol 140:227–232

https://www.academia.edu/5630270/BPOM_No_36_Tahun_2013_Tentang_Batas_Maksimum_Penggunaan_BTP_Pengawet

Kirk & Othmer, 1989.Encyclopedia of chemical technology 4th Ed.Vol 21

Lahti, A & H.I, Maibach. (1948). An Animal Model for Non-Immunological Contact Urticaria. Toxicology and AppliedPharmacology Vol 76:219-224.

Lahti, A; Pylvanen, V; Hannuksela, M. (1995). Immediate IrritantReaction of Benzoic Acid are Enhanced in Washed Skin Areas.Contact Dermatitis Vol 33: 177-182

Larmi, E; Lahti, A; Hannuksela, M. (1988). Effect of SorbitanSesquioleata of Non-immunologic Immediate Contact Reactions toBenzoic Acid. Contact Dermatitis Vol 19:368-371.

Lin. H.H; Chen, J.H; Huang, C.C; Wang, C.J. (2007). Apoptoticeffect of 3,4-dihydroxybenzoic acid on human gastric carcinomacells involving JNK/p38 MAPK signaling activation. Int.J.CancerVol 120(11):2306-2316.

Maibach, H.I & H.L, Johnson. (1975). Contact Urticaria Syndrome.Archives of Dermatology Vol 111:726-730




March, J. (1992). Advanced Organic Chemistry 4th Edition. Wileyand Sons. New York.

Marcone, M. (2012). Analytical Technique in Food Biochemistry.Dalam Simpson, B.K; Leo, M.L; Nollet; Fidel, T; Benjakul, S;Paliyath G & Y.H, Hui. (2012). Food Biochemistry and FoodProcessing 2nd Edition. John Wiley & Sins. New York.

Mahindru, S.N. (2000). Food Additives : Characteristics,Detection and Estimation. Mc-Graw Hill. New Delhi.

M. Jones and S.A. Fleming in "Organic Chemistry", Norton, 4thed., 2010, Chapter 6, p. 227-230,Chapter 16, p. 797-802; Chapter 17 p. 840

Natella, F; Nardini, M; Felice, M.D & C. Scaccini. (1999).Benzoic and Cinnamic Acid Derivative as Antioxidant : Structure-Activity Relation. J.Agric.Food.Chem Vol 47:1453-1459.

Rahman, M.S. (2007). Handbook of Food Preservation 2nd Edition.CRC Press. New York.

Rasmussen LEL, Hess DL, Haight JD (1990) Chemical analysis oftemporal gland secretions collected from an Asian bull elephantduring a four-month musth episode. Journal of chemical ecology,16(7):2167–2181.

Ring J (1989) Arzneimittelunverträglichkeit durch pseudoallergische Reaktionen. Wiener Medizinische Wochenschrift Vol 139:130–134.

Sroka, Z. (2005). Antioxidative and Antiradical Properties ofPlant Phenolic. Z.Naturforsch Vol 60:833-843.

Srour, R. (1989). Benzoid Acid : Aromatic Intermediate andDerivatives. Paris.




US FDA. (1972a). GRAS (Generally Recognized as Safe) FoodIngredient : Benzoic Acid and Sodium Benzoate. US Food and DrugAdministration. USA.

WHO. (1996). Toxicological Evaluation of Certain Food Additives.World Health Organization. USA. WHO. (2000). Benzoic Acid and Sodium Benzoate. World HealtOrganization. USA.

Wiley HM, Bigelow WD (1908) Influence of benzoic acid andbenzoates on digestion and health. Bulletin 84, Part IV. Bureauof Chemistry, US Department of Agriculture [cited in US FDA,1972a].

Zentimer, S. (2007). Pengaruh Konsentrasi Natrium Benzoat danLama Penyimpanan Terhadap Mutu Minuman Sari Buah Sirsak (Annonamuricata L) Berkarbonasi. Departemen Teknologi PertanianUniversitas Sumatra Utara. Sumatra Utara.



asam benzoat dan natrium benzoat : sifat, karakteristik dan fungsional

Documents