Zitronensäure

Zitronensäure ist eine in fast allen Lebewesen vorhandene Tricarboxyl -organische Säure und insbesondere in Zitrusfrüchten

Was ist Zitronensäure?

Er Zitronensäure Es ist eine organische Verbindung, die aus einer schwachen Säure besteht, deren chemische Formel C ist₆H₈ENTWEDER₇. Eine ihrer Hauptquellen sind Zitrusfrüchte und stammen auch aus dem Wort im Lateinischen Zitrusfrüchte, Was bedeutet Bittere.

Es ist nicht nur eine schwache Säure, sondern es ist auch polyprot, das heißt, es kann mehr als ein Wasserstoffionen freisetzen, h⁺. Genau, es ist eine Tricarbonsäure, also hat es drei Gruppen -Cooh⁺. Jeder von ihnen hat seine eigene Tendenz, sich in seiner Umgebung zu befreien.

Daher ist seine strukturelle Formel besser als C definiert₃H₅O (cooh)₃. Dies ist der chemische Grund, warum Ihr Beitrag den charakteristischen Geschmack von zum Beispiel einer Orange verdankt.

Wo ist Zitronensäure??

Zitronensäure findet sich in geringen Proportionen in allen Pflanzen und Tieren und ist ein Metaboliten von Lebewesen. Es handelt sich.

In der Biologie oder Biochemie ist dieser Zyklus auch als Krebszyklus bekannt, ein amphibolischer Stoffwechselweg.

Diese Säure ist nicht nur in Pflanzen und Tieren, sondern wird auch in großem Maßstab durch Fermentation synthetisch erhalten.

Es ist in der Lebensmittelindustrie, in der Pharmazeutikal und Chemie, häufig eingesetzt und verhält sich als natürliches Konservierungsmittel. Er und seine Derivate werden massiv auf industrieller Ebene hergestellt, um feste und flüssige Lebensmittel zu würzen.

Es findet als Additiv in Sorten von Haut Schönheitsprodukten verwendet, es wird auch als Chelat-, Geselligkeits- und Antioxidationsmittel verwendet. Es wird jedoch nicht empfohlen, die Verwendung in hohen oder reinen Konzentrationen, da es Reizungen, Allergien und sogar Krebs verursachen kann.

Zitronensäurestruktur

Chemische Struktur von Zitronensäure. Quelle: Wikimedia Commons

Im oberen Bild wird die Struktur von Zitronensäure mit einem Modell von Kugeln und Balken dargestellt. Wenn dies sorgfältig beobachtet wird, kann das Skelett von nur drei Kohlenstoffen gefunden werden: Propan.

Das Kohlenstoffatom des Zentrums ist mit einer Gruppe -OH verbunden, die in Gegenwart von Carboxylgruppen, -coh, die "Hidroxi" -Eterminologie übernimmt. Die drei CooH -Gruppen sind am linken und rechten Enden und oben in der Struktur leicht zu erkennen. Sie stammen aus diesen, wo H freigelassen wird⁺.

Andererseits kann die Gruppe -OH auch ein Säureproton verlieren, sodass sie insgesamt nicht drei h sein würde⁺, aber vier. Letzteres erfordert jedoch eine erheblich starke Basis, und folglich ist ihr Beitrag zur charakteristischen Säure von Zitronensäure im Vergleich zu den Gruppen viel niedriger.

Aus all dem oben genannten kann sich daraus ergeben, dass Zitronensäure auch: 2-Hydroxy-1,2,3-Tricarboxylverfahren genannt werden kann.

Es gibt eine -OH -Gruppe in C -2, die neben dem Gruppen -Cooh befindet (siehe die obere Mitte der Struktur). Aus diesem Grund tritt Zitronensäure auch in die Klassifizierung von Alpha -hydroxyaziden, bei denen Alpha „benachbart“ bedeutet, dh nur ein Kohlenstoffatom, das die -kooh und -Oh trennt.

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Physikalische und chemische Eigenschaften von Zitronensäure

Molekulargewicht

210.14 g/mol.

Aussehen

Farblose und geruchlose Säurekristalle.

Geschmack

Säure und Bitter.

Schmelzpunkt

153 ° C.

Siedepunkt

175 ° C.

Dichte

1,66 g/ml.

Löslichkeit

Es ist eine hochlösliche Verbindung im Wasser. Es ist auch sehr löslich in anderen polaren Lösungsmitteln wie Ethanol und Ethylacetat. In apolaren und aromatischen Lösungsmitteln wie Benzol, Toluol, Chloroform und Xylol ist es unlöslich.

PKA

-3.1

-4.7

-6.4

Dies sind die PKA -Werte für jede der drei Gruppen -kooh. Beachten Sie, dass der dritte PKA (6,4) kaum leicht sauer ist, so dass es wenig dissoziiert.

Zersetzung

Bei extremen Temperaturen oder höher als 175 ° C wird es durch Freisetzung von CO zersetzt₂ und Wasser. Daher kann die Flüssigkeit nicht wesentlich kochen, da sie zuerst zusammenbricht.

Derivate

Wie h verliert⁺, Andere Kationen nehmen ihren Platz ein, aber auf ionische Weise, dh die negativen Lasten der Gruppen -co -Co^- Sie ziehen andere Arten von positiven Anklagen an, wie z. B. NA⁺. Je ungleichter die Zitronensäure ist, desto mehr Kationen werden ihre Derivate Citrates haben.

Ein Beispiel ist Natriumcitrat, das einen sehr nützlichen Chelatwirkung als Koagulans hat. Diese Citrate können daher Komplexe mit Metallen in Lösung bilden.

Andererseits h⁺ der Gruppen -Cooh kann sogar durch andere kovalent verbundene Arten wie R -Nebenketten ersetzt werden, was zu Citratestern führt: C₃H₅O (Coor)₃.

Die Vielfalt ist sehr groß, da nicht alle H notwendigerweise durch R ersetzt werden müssen, sondern auch durch Kationen.

Produktion

Zitronensäure kann natürlich und kommerziell durch Kohlenhydratfermentation erzeugt werden. Die Produktion wurde auch durch chemische Prozesse synthetisch durchgeführt, die heute nicht sehr gültig sind.

Es wurden mehrere biotechnologische Prozesse für ihre Produktion verwendet, da diese Verbindung weltweit einen hohen Nachfrage hat.

Chemische oder synthetische Synthese

- Eines dieser chemischen Syntheseprozesse wird unter hohen Druckbedingungen durch Isokitrat -Calciumsalze durchgeführt. Der aus Zitrusfrüchten extrahierte Saft wird mit Calciumhydroxid behandelt und Calciumcitrat wird erhalten.

Dann wird dieses Salz extrahiert und reagiert mit einer verdünnten Lösung von Schwefelsäure, deren Funktion aus der Protonierung von Citrat an seine ursprüngliche Säureform besteht.

- Zitronensäure wurde auch aus Glycerin -Ersetzungskomponenten durch eine Carboxylgruppe synthetisiert. Wie erst erwähnt, sind diese Prozesse für die Herstellung von groß im Gewahlen von Zitronensäure nicht optimal.

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Natürlich

Im Körper tritt Zitronensäure auf natürliche Weise im aeroben Metabolismus auf: Zyklus von Tricarbonsäuren. Wenn Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA) in den Zyklus eintritt.

In den Katabolismusreaktionen von Fettsäuren, Kohlenhydraten unter anderem in Gegenwart von oder₂ Acetyl-CoA wird produziert. Dies wird als Produkt der Beta-Oxidation von Fettsäuren gebildet, wobei die in der Glykolyse erzeugte Transformation von Pyruvat erzeugt wird.

Zitronensäure, die im Krebszyklus oder im Zitronensäurezyklus gebildet werden, wird zu Alpha-Ketoglutarsäure oxidiert. Dieser Prozess repräsentiert einen amphibolischen Rost-Reduktionsroute, aus dem Äquivalente erzeugt werden, die dann Energie oder ATP erzeugen.

Die kommerzielle Produktion von Zitronensäure als Vermittler des aeroben Stoffwechsels hat jedoch weder profitabel noch zufriedenstellend. Nur unter Bedingungen des organischen Ungleichgewichts kann die Konzentration dieses Metaboliten erhoben werden, was für Mikroorganismen nicht lebensfähig ist.

Durch Fermentation

Mikroorganismen wie Pilze und Bakterien produzieren Zitronensäure durch Fermentieren von Zucker.

Die Produktion von Zitronensäure aus der mikrobiellen Fermentation hat bessere Früchte gegeben als durch chemische Synthese zu erhalten. Es wurden Forschungsgrenzen im Zusammenhang mit dieser Massenproduktionsmethode entwickelt, die große wirtschaftliche Vorteile bietet.

Industriekulturmetechniken haben sich im Laufe der Zeit variiert. Es wurden Kulturen für Oberflächen und untergetauchte Fermentation verwendet. Taucherpflanzen sind solche, in denen Mikroorganismen Fermentation aus Substraten produzieren, die in flüssigen Medien enthalten sind.

Die Produktionsprozesse von Zitronensäure durch untergetauchte Fermentation waren optimal, was unter anaeroben Bedingungen auftritt.

Einige Pilze wie Aspergillus niger, saccahromicopsis sp, und Bakterien mögen Bacillus licheniformis, haben mit dieser Art der Fermentation eine hohe Leistung erzielen.

Pilze mögen Aspergillus niger oder Candida sp, Sie produzieren Zitronensäure infolge der Fermentation von Melasse und Stärke. Der Zucker des Stocks, Mais, Rüben werden unter anderem auch als Fermentationssubstrate verwendet.

Zitronensäure verwendet

In der Lebensmittelindustrie

- Zitronensäure wird hauptsächlich in der Lebensmittelindustrie verwendet, da sie ihnen einen angenehmen Säuregeschmack verleiht. Es ist sehr löslich im Wasser, also wird es zu Getränken, Süßigkeiten, Süßigkeiten, Gelee und gefrorenen Früchten hinzugefügt. Es wird auch zur Vorbereitung von Weinen und Bieren verwendet, unter anderem Getränke.

- Zusätzlich zum Hinzufügen einer Säure, inaktives Geschmack, Spurenelemente, die Ascorbinsäure oder Vitamin C schützen. Es fungiert auch als Emulgator in Eis und Käse. Es trägt zur Inaktivierung von oxidativen Enzymen durch Verringerung des pH -Werts von Nahrungsmitteln bei.

- Erhöht die Wirksamkeit von Konservierungsstoffen, die zu Lebensmitteln zugestützt sind. Durch die Bereitstellung eines relativ niedrigen pH -Wert.

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- In Fetten und Ölen wird Zitronensäure verwendet, um den synergistischen Effekt (des Satzes von Fettkomponenten) Antioxidans zu stärken, die diese Art von Nährstoff haben kann.

In der Pharmaindustrie

- Zitronensäure wird auch häufig als Hilfsmittel in der pharmazeutischen Industrie verwendet, um den Geschmack und die Auflösung von Medikamenten zu verbessern.

- In Kombination mit Bicarbonat wird Zitronensäure zu pulverisierten Produkten und Tabletten hinzugefügt, damit sie als Sprudel fungiert.

- Zitronensäuresalze ermöglichen ihre Verwendung als Antikoagulans, da es die Fähigkeit hat, sich zu beruhigen. Zitronensäure wird in mineralischen Nahrungsergänzungsmitteln wie Citratsalzen verabreicht.

- Zitronensäure durch Ansäuern der Mittelwerte des Darmabsorptionsprozesses optimiert Vitamine und einige Medikamente. Die wasserfreie Form wird als Ergänzung anderer Arzneimittel bei der Auflösung der Berechnungen verabreicht.

- Es wird auch als Ansäuern, adstringierend als Mittel verwendet, das die Auflösung der Wirkstoffe verschiedener pharmazeutischer Produkte erleichtert.

In der kosmetischen Industrie und im Allgemeinen

- In Toiletten- und Kosmetikprodukten wird Zitronensäure als Metall -Ionen -Brustmittel verwendet.

- Es wird zum Reinigen und Polieren von Metallen im Allgemeinen verwendet, wobei das Oxid, das sie abdeckt.

- Bei niedrigen Konzentrationen dient es als Additiv in ökologischen Reinigungsprodukten, die für die Umwelt und die Natur gutartig sind.

- Es hat eine Vielzahl von Verwendungen: Es wird in fotografischen Reagenzien, Textilien, im Leder -Gerber verwendet.

- Es wird zu Drucktinten hinzugefügt.

Toxizität

Die Berichte über ihre Toxizität sind unter anderem mit einer hohen Konzentration an Zitronensäure, der Exposition, Verunreinigungen verbunden.

Zitronensäurelösungen, die verdünnt sind. Reine oder konzentrierte Zitronensäure sind jedoch eine Gefahr für die Sicherheit und sollte daher nicht konsumiert werden.

Rein oder konzentriert ist ätzend und reizend, um mit der Haut und der Schleimhaut, der Nase und des Hals kontaktiert zu werden. Es kann allergische Reaktionen auf die Haut und eine akute Toxizität bei Einnahme verursachen.

Das Einatmen von reinem Zitronensäurepulver kann auch die Schleimhaut des Atemwegs beeinflussen. Seine Inhalation kann beim Atmen, Allergien zu Schwierigkeiten führen, das Bewusstsein für die Atemschleimhaut verursacht und sogar Asthma auslösen kann.

Es werden toxische Wirkungen für die Fortpflanzung berichtet. Zitronensäure kann genetische Defekte verursachen und Mutationen in Keimzellen verursachen.

Und schließlich wird es für den Wasserlebensraum als gefährlich oder giftig angesehen, und im Allgemeinen ist konzentrierte Zitronensäure für Metalle korrosiv.

Verweise

1. Die Verwendung von Zitronensäure in der Lebensmittelindustrie. Von Bellchem ​​geborgen.com
2. Zitronensäure. Aus Pubchem geborgen.NCBI.NLM.NIH.Regierung
3. Zitronensäure. Abgerufen von.Wikipedia.Org