Citromsav

Citromsav
A citromsav cikk illusztráló képe
A citromsav vázképlete és 3D-s ábrázolása.
Azonosítás
IUPAC név 2-hidroxi-propán-1,2,3-trikarbonsav
Szinonimák

3-karboxi-3-hidroxi-pentándisav

N o CAS Vizmentes 77-92-9 (vízmentes)
5949-29-1 (monohidrát)
N o ECHA 100 000 973
N o EC 201-069-1
N o RTECS GE7350000
DrugBank DB04272
PubChem 311
ChEBI 30769
N o E E330
FEMA 2306
Mosoly OC (= O) CC (O) (CC (O) = O) C (= O) O
PubChem , 3D nézet
InChI InChI: 3D nézet
InChI = 1 / C6H8O7 / c7-3 (8) 1-6 (13,5 (11) 12) 2-4 (9) 10 / h13H, 1-2H2, (H, 7,8) (H, 9,10) (H, 11,12)
Std. InChI: 3D nézet
InChI = 1S / C6H8O7 / c7-3 (8) 1-6 (13,5 (11) 12) 2-4 (9) 10 / h13H, 1-2H2, (H, 7,8) (H, 9,10) (H, 11,12)
Std. InChIKey:
KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N
Megjelenés színtelen kristályok. (vízmentes).
fehér, gyengén csillogó kristályok. (monohidrát)
Kémiai tulajdonságok
Képlet C 6 H 8 O 7   [izomerek]
Moláris tömeg 192,1235 ± 0,0075  g / mol
C 37,51%, H 4,2%, O 58,29%,
pKa 3,13
4,76
6,40
Fizikai tulajdonságok
T ° fúzió 426 K ( 153  ° C )
T ° forráspontú Forráspont alatt 175  ° C-on bomlik
Oldékonyság Oldódik vízben 592  g · l -1 át 20  ° C-on ).

Éterben oldódik , etil-acetát ; benzolban oldhatatlan , kloroform .
Oldható etanolban ( 383  g · l -1 át 25  ° C-on ).

Térfogat 1.665  g · cm -3 ( 20  ° C )
Öngyulladási hőmérséklet 1010  ° C
Lobbanáspont 100  ° C
Robbanási határok a levegőben 0,28 - 2,29  térfogat%
Termokémia
C o

egyenlet:
A gáz hőkapacitása J · mol -1 · K -1 -ben és a hőmérséklet Kelvinben, 298–1 500 K.
Számított értékek:
211,684 J · mol -1 · K -1 25 ° C-on.

T
(K)
T
(° C)
C o
C o
298 24.85 211,614 1,101
378 104,85 245,808 1,279
418 144,85 260,804 1,357
458 184.85 274,541 1429
498 224.85 287,121 1494
538 264.85 298,637 1,554
578 304.85 309,181 1,609
618 344.85 318,837 1,660
658 384,85 327 685 1,706
698 424.85 335,799 1,748
738 464.85 343,250 1787
778 504.85 350 102 1,822
818 544.85 356,413 1 855
858 584.85 362 239 1 885
899 625,85 367,757 1,914
T
(K)
T
(° C)
C o
C o
939 665,85 372 744 1,940
979 705,85 377,378 1,964
1,019 745,85 381,692 1 987
1,059 785,85 385,716 2,008
1,099 825,85 389,471 2,027
1,139 865,85 392,977 2,045
1,179 905,85 396,247 2,062
1 219 945,85 399,288 2,078
1,259 985,85 402 103 2,093
1,299 1025,85 404,691 2 106
1339 1065.85 407,043 2 119
1,379 1 105,85 409,146 2 130
1,419 1 145,85 410,984 2 139
1,459 1,185,85 412,534 2 147
1500 1 226,85 413 794 2 154
Kristályográfia
Kristályosztály vagy űrcsoport P 2 1 / a
Hálóparaméterek a = 12,817  Å

b = 5,628  Å
c = 11,465  Å
α = 90,00  °
β = 111,22  °
γ = 90,00  °
Z = 4

Hangerő 770,94  Å 3
Óvintézkedések
SGH
SGH07: Mérgező, irritáló, szenzibilizáló, narkotikus
Figyelem H319, P305 + P351 + P338, H319  : Súlyos szemirritációt okoz
P305 + P351 + P338  : Ha a szembe kerül: Óvatosan öblítse le vízzel néhány percig. Távolítsa el a kontaktlencséket, ha az áldozat viseli őket, és könnyen eltávolíthatók. Öblítse tovább.
WHMIS
Citromsav: E,
E: Maró anyag
E  :
Erősen savas maró anyag (3 M telített oldat pH-ja = 1,2)

Közzététel 1,0% -nál az összetevők közzétételi listája szerint

Citromsav-monohidrát: E,
E: Maró anyag
E  :
Erősen savas maró anyag (telített oldat pH-értéke = 1,2 3 M oldat)

Kiszerelés 1,0% -ban az osztályozási kritériumok szerint
Belélegzés Köhögés. Légszomj. Torokfájás.
Bőr Vörösség.
Szemek Vörösség. Fájdalom.
Lenyelés Hasi fájdalom. Torokfájás.
Egyéb Éghető. A finoman diszpergált részecskék robbanékony keverékeket képeznek a levegőben.
Ökotoxikológia
LogP -1.7
Egység SI és STP hiányában.

A citromsav egy trikarbonsav- a-hidroxi, amely bőségesen jelen van a citromban , ezért neve. Ez egy gyenge sav , amely fontos szerepet játszik a biokémia , mint egy metabolitja a Krebs ciklus , a fő metabolikus út minden aerob organizmusok . Bizonyos növények gyökerei által kibocsátott citrátok szintén fontos szerepet játszanak az ökológiában és az agroökológiában , mivel ezek megkönnyítik a foszfor biológiai asszimilációját a növények által.

Évente több mint egymillió tonna szintetikus citromsavat állítanak elő iparilag. Széles körben használják ízfokozóként , élelmiszer pH-szabályozóként és kelátképzőként .

Tulajdonságok

Citromsav először izolált 1784 által svéd kémikus Carl Wilhelm Scheele a citromlé . Lehet vízmentes vagy monohidrát formában . A vízmentes forma kristályosodik forró vízben, míg a monohidrát formában által kristályosítással egy hideg vizes oldatban . A monohidrát vízmentes formává alakulhat körülbelül 78  ° C-on . A citromsav vízmentes etanolban is oldódik , 76 rész citromsav / 100 rész etanol 15  ° C-on . Ez fölött bomlik 175  ° C- felszabadító szén-dioxid (CO 2), Víz (H 2 O), valamint az akonit- , citrakonsav- és itakon-savak . A oxidációt az oxidáló szerekkel , mint például peroxidok , a hipokloritok , a perszulfátok , a permanganátok , a perjodátok , a kromátok , a mangán-dioxid és a salétromsav , a termék az aceton-dikarbonsav , a oxálsav ,-dioxid és víz.

A citromsav egy trikarbonsav és pKs át 25  ° C-on a 3,13, 4,76 és 6,40. A pKa-értéke a csoport hidroxil mértük NMR-spektroszkópiával a 13 C- 14,4. A specifikációs diagram azt mutatja, hogy a citromsavoldatok pufferoldatok, amelyek pH-ja 2 és 8 között van. Erre a célra publikált értéktáblázatok találhatók. A biológiai rendszerekben 7 körüli pH mellett a két faj a citrátion és a monohidrogén-citrátion.

A citromsav vizes oldatának pH-ja 1 mmol L- 1 értéken  körülbelül 3,2 . A gyümölcslevek, például a narancslé és a citromlé pH-ja a citromsav koncentrációjától függ: a sav koncentrációjának növekedésével a pH csökken.

Citromsav-sókat a pH finomhangolásával állíthatunk elő a vegyület kristályosítása előtt, például a nátrium-citrát esetében .

A citrát- ion képez komplexeket a fém kationokkal . A stabilitási állandót (en) Ezen komplexek miatt magas a kelátképzés hatást . A citrátion ezért alkálifém- kationokkal is komplexeket képez . Ha azonban a kelát mindhárom karboxilátcsoporttal képződik , a kelátgyűrűk hét és nyolc atomot tartalmaznak, ami termodinamikailag kevésbé stabil, mint a kisebb kelátok. Ezért amikor a hidroxilcsoportot deprotonálják , stabilabb kelátot képez csak öt atomú gyűrűvel, mint például a vas ( III)-ammónium-citrát (NH 4 ) 5 Fe (C 6 H 4 O 7 ) 2 2H 2 O esetében. .

Természetes bőség és ipari termelés

A citromsav jelentősen megtalálható a különféle gyümölcsökben és zöldségekben , különösen a citrusfélékben . A citromsav koncentrációja a citromban és a mészben (mész) különösen magas, és elérheti ezeknek a gyümölcsöknek a száraz tömegének 8% -át, vagy gyümölcslében mintegy 47  g · L -1 értéket . A citromsav koncentrációja az citrusfélék jellemzően változnak a 50  mmol · L -1 a narancs , hogy 300  mmol · L -1 a citrom és lime. Ezek a koncentrációk a fajtáktól és a gyümölcs termesztésének körülményeitől függően változnak .

A citromsav ipari termelése Olaszországban kezdődött az 1890-es években, ahol a gyümölcslevet oltott mészzel ( kalcium-hidroxid Ca (OH) 2 -val kezelték ).) a kalcium-citrát (en) kicsapása céljából , majd az utóbbit kénsav H 2 SO 4 híg oldatával kezeltük. a citromsav helyreállításához. 1917-ben James Currie amerikai vegyész felfedezte, hogy a fekete spárga bizonyos törzsei hatékonyan képesek citromsavat előállítani, és a Pfizer gyógyszergyár két évvel később ezzel a módszerrel kezdte meg az ipari termelést, majd 1929-ben a Citrique Belge  (in) társaság következett .

Ebben a termelési módban, amely ma is a citromsav ipari előállításának fő módszere, a penészgombákat szacharózt vagy glükózt tartalmazó hordozón tenyésztik . A szénhidrátforrás általában az élelmiszeripar magas cukortartalmú mellékterméke . A penészt ezután az előállított oldatból leszűrjük, és a citromsavat ugyanúgy izoláljuk, mint a citromlét  : kalcium-hidroxiddal (oltott mész) kicsapva kalcium-citrát formájában, amely hígított kénsavval történő kezeléssel helyreállítja a citromsavat. sav.

A citromsav világtermelése 2007-ben körülbelül 1 600 000  t volt . Ennek a térfogatnak több mint 50% -át Kínában állították elő , és több mint 50% -ot használtak pH-szabályozóként italokhoz , 20% -ot más élelmiszeripari alkalmazásokhoz, 20% -ot mosószerekhez és 10% -ot különféle alkalmazásokhoz, például kozmetikumokhoz , gyógyszerekhez és vegyi anyagokhoz ipar .

Biokémia

Krebs ciklus

A citromsav egy metabolitja a Krebs ciklus , az úgynevezett „citrátciklus” az angol és a német nyelv. Ez elő az első szakaszban a ciklus által kondenzációs az acetil- maradékot a acetil-CoA a oxálacetát , hogy formában citrát felengedésével koenzim-A hatása alatt citrát-szintáz  :

Oxalacetat.svg   + Acetil-CoA  +  H 2 O  →  CoA +   Citrat.svg
Oxalacetát   Citrát
Citrát-szintáz - EC 2.3.1.1

A citrát ezután fokozatosan lebomlik a ciklus helyreállítása oxálacetát oldásával két molekula CO 2és csökkenti a koenzim Q 10a Q 10 H 2 -benés három NAD + a NADH-hoz  ; ezek a csökkentett koenzimek ezután oxidáljuk a légzési lánc termelni ATP által oxidatív foszforiláció .

Egyes baktériumok, különösen az Escherichia coli , képesek citromsavat termelni és fogyasztani a Krebs-ciklus részeként, de nem képesek táplálkozni vele, mert hiányzik a sejtbe történő felszívódásához szükséges enzimatikus mechanizmus . Ezeknek a baktériumoknak a citráttal való táplálkozási képességének megszerzését kísérletileg tanulmányozták olyan táptalajba helyezésével, amely bőséges citrátot, de kevés más tápanyagot tartalmaz.

Egyéb biokémiai szerepek

A citrát a mitokondriumokból a citoszolba szállítható, ahol oxalacetáttá és acetil-CoA -vá bomlik, hogy lehetővé tegye a zsírsavak bioszintézisét . Ez egyben egy alloszterikus effektor az acetil-CoA-karboxiláz , amely az szabályozási enzim történő átalakítására acetil-CoA a malonil-CoA , egy lépést, amelyben a bioszintézisét zsírsavak indítjuk.

A citoszol magas citrátszintje gátolhatja a foszfofruktokinázt 1 , amely a glikolízis kulcsszabályozó enzime . Ez lehetővé teszi a metabolitok túltermelésének elkerülését, amikor a sejt energiaterhelése már magas. A citrát további hatással van az ATP magas koncentrációinak gátló hatásának fokozására .

A citrát szintén a csontok egyik kulcsfontosságú alkotóeleme , ahol segít szabályozni az apatit nanokristályok méretét .

Citrát által kibocsátott gyökerei egyes növények megkönnyítik bioassimilation foszfor a növények által (a jelenség különösen megfigyelhető csillagfürt és néhány búzák (pl Carazinho korábbi búzafajta ( Triticum aestivum ) a Brazíliából , a csúcsa gyökér természetesen titkos, váladék gazdag citrát, ami lehetővé teszi, több biomasszát termelni olyan talajokon, ahol a foszfor nem túl biohasznosítható).

Használ

Étel

A citromsav olyan élelmiszer-adalékanyag (E330 szám), amelyet gombás erjesztéssel iparilag készítenek, és amelyet az élelmiszeriparban savasítószerként (szóda, savanyú cukorkák), savasságszabályozóként , élesztőszerként , aromakompozícióként (FEMA / GRAS 2306) használnak.

Az E330-at olyan mikroorganizmusok (penészgombák, mint az Aspergillus niger ) bioszintetizálják, amelyeket általában melaszt és / vagy glükózt tartalmazó szubsztráton növesztenek . Lehet, hogy a mikroorganizmusokat genetikailag módosították a hozam növelése érdekében. A glükóz kukoricakeményítőből állítható elő, ezért transzgén eredetű is lehet. A Food, Inc. dokumentumfilm feltárta a transzgénikus kukorica lehetséges felhasználását az E330 élelmiszer-adalékanyagok gyártásában anélkül, hogy a végtermékről beszámoltak volna róla .

Szénsavas italokban felhasználható Mg 3 (C 6 H 5 O 7 ) 2 , 4 H 2 O magnézium-citrát formájában.

Az 1970-es évek óta hamis információk keringtek és periodikusan megjelennek az elutasítások ellenére: a Gustave Roussy Intézetnek hamisan tulajdonított röpcédula (más néven "  Villejuif röplap  ") tévesen vádolja az E330 (citromsav) adalékot veszélyes és rákkeltő hatásúnak.

Gyógyszer

Egyéb

Fizikai-kémiai tulajdonságok

Vízben oldhatóság:

Hőfok Oldékonyság moláris% -ban
10  ° C 54,0  % m
20  ° C 59,2  % m
30  ° C 64,3  % m
40  ° C 68,6  % m
50  ° C 70,9  % m
60  ° C 73,5  % m
70  ° C 76,2  % m
80  ° C 78,8  % m
90  ° C 81,4  % m
100  ° C 84,0  % m

Történelem és gyártás

Kereskedelmi

2014-ben Franciaország a citromsav nettó importőre volt a francia szokások szerint. Az átlagos importár tonnánként 1100 euró volt.

Citromsav és bor

A citromsav van jelen szőlő összes szőlőfajták és nagyobb mennyiségben a must koncentráljuk rothadó vagy passerillage a szőlő. A borok citromsavtartalma nagyon változó. Sok vörösborban nincs. Tény, ugyanabban az időben, mint a maioiaktikus fermentáció okoznak, sok tejsav baktériumok fermentálni citromsav, aminek mindenekelőtt a képződését ecetsav . Citromsav van a magas fokú tulajdonát folytató ferri vas egy kettős komplex anion . Emiatt rutinszerűen használják a törött vas kezelésében. Még mindig használják a fix savasság emelésére és ezáltal a bor ízlési savasságának javítására, különösen a száraz fehérborokban. Vörösborokban való használata bizonyos fenntartásokat igényel, mivel ott nem túl stabil, és fennáll annak a veszélye, hogy a tejsavbaktériumok megemésztik az illékony savtartalmat.

Megjegyzések és hivatkozások

  1. CITRIC ACID, a Vegyi Anyagok Biztonságáról Nemzetközi Program biztonsági lapja (i) , konzultáció 2009. május 9-én
  2. CITRINSAV, MONOHIDRÁT , a Kémiai Biztonság Nemzetközi Programjának biztonsági adatlapja (i) , konzultálva 2009. május 9-én
  3. számított molekulatömege a „  atomsúlya a Elements 2007  ” on www.chem.qmul.ac.uk .
  4. (en) Citromsav RN: 77-92-9 a ChemIDplus-  on (de)
  5. „  CITRIC ACID  ” , a veszélyes anyagok adatbankjáról (hozzáférés : 2010. január 18. )
  6. (a) Carl L. yaws, Handbook of Termodinamikai diagramok , Vol.  2, Huston, Texas, Gulf Pub. Co.,1996( ISBN  978-0-88415-858-5 és 0-88415-858-6 , LCCN  96036328 )
  7. „  Citromsav  ” , www.reciprocalnet.org (hozzáférés : 2009. december 12. )
  8. Entry „citromsav” a kémiai adatbázis GESTIS az IFA (német szervezet felelős a munkahelyi biztonsági és egészségvédelmi) ( német , angol ), elérhető 14 július 2016 (JavaScript szükséges)
  9. Citromsav  " a vegyi termékek adatbázisában Reptox of the CSST (quebeci munkavédelemért felelős szervezet), hozzáférés: 2009. április 25.
  10. Citromsav-monohidrát  " a vegyi anyagok adatbázisában Reptox of the CSST (quebeci munkavédelemért felelős szervezet), hozzáférés: 2009. április 25.
  11. Nemzetközi kémiai biztonsági adatlapok: CITRIC ACID - ICSC: 0855 on NIOSH
  12. (in) Gary Blair és Philip Staal , Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology , vol.  6, John Wiley & Sons.,1991, 4 th  ed. , 25 kötet ( ISBN  978-0-471-52673-5 , OCLC  23650978 ) , "Citromsav"
  13. (a) Robert N. Goldberg, Nand Kishore és Rebecca M. Lennen , termodinamikai mennyiségek az ionizációs reakciói Pufferek  " , Journal of Physical and Chemical Referencia adatok , Vol.  31, n o  2 2002. június, P.  231-370 ( DOI  10.1063 / 1.1416902 , Bibcode  2002JPCRD..31..231G , online olvasás )
  14. (a) Andre N. Silva Xiaole Kong és Robert C. Hider , „  meghatározása a pK-értéke a hidroxil-csoport az α-hidroxi-karboxilátok citrát, malát és laktát 13 C-NMR-spektrum: következmények fém koordinációs biológiai rendszerekben  ” , Biometals , vol.  22, n o  5, 2009. október, P.  771-778 ( PMID  19288211 , DOI  10.1007 / s10534-009-9224-5 , online olvasás )
  15. (in) G. Gomori , Pufferek előállítása enzimvizsgálatokhoz  " , Methods in Enzymology , Vol.  1, 1955, P.  138-146 ( DOI  10.1016 / 0076-6879 (55) 01020-3 , online olvasás )
  16. (in) Kristina L. Penniston, Stephen Y. Nakada, Ross P. Holmes és Dean G. Assimos , Citromsav mennyiségi értékelése citromlében , lime-lében és kereskedelemben kapható gyümölcslé-termékekben  " , Journal of Endourology , repülési.  22, n o  3, 2006. március, P.  567-570 ( PMID  18290732 , PMCID  2637791 , DOI  10.1089 / 2007.0304 vége , online olvasható )
  17. (in) Walid A. Lotfy Khaled Ghanem és Ehab A. El-Helow , Citromsav egy új Aspergillus Niger izolátum előállításával II. Folyamatparaméterek optimalizálása statisztikai kísérleti tervekkel  ” , Bioresource Technology , vol.  98, n o  18, 2007. december, P.  3470-3477 ( PMID  17317159 , DOI  10.1016 / j.biortech.2006.11.032 , online olvasás )
  18. (in) Marin Berovic és Legisa Matic , citromsav generáció  " , Biotechnology Annual Review , vol.  13, 2007, P.  303-343 ( PMID  17875481 , DOI  10.1016 / S1387-2656 (07) 13011-8 , online olvasás )
  19. (in) Zachary D. Blount, Christina Z. Borland és Richard E. Lenski , Történelmi kontingencia és egy kulcsfontosságú innováció alakulása az Escherichia coli kísérleti populációjában  " , az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiájának folyóirata Amerika , vol.  105, n o  23, 2008. június 10, P.  7899-7906 ( PMID  18524956 , PMCID  2430337 , DOI  10.1073 / pnas.0803151105 , JSTOR  25462703 , Bibcode  2008PNAS..105.7899B , online olvasás )
  20. (en) Y.-Y. Hu, A. Rawal és K. Schmidt-Rohr , „Az  erősen kötött citrát stabilizálja az apatit nanokristályokat a csontokban  ” , Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America , vol.  107, n o  52, 2010. december 28, P.  22425-22429 ( PMID  21127269 , PMCID  3012505 , DOI  10.1073 / pnas.1009219107 , online olvasás )
  21. Ryan, PR, James, RA, Weligama, C., Delhaize, E., Rattey, A., Lewis, DC, ... és Fettell, NA (2014). Javíthatja-e a gyökerekből származó citrátfolyás a növények foszforfelvételét? A hipotézis tesztelése búza közeli izogén vonalaival. Physiologia Plantarum, 151 (3), 230-242. absztrakt
  22. Az Európai Parlament és az Európa Tanács "  irányelv 95/2 / EK egyéb élelmiszer-adalékanyagok édesítőszerekről  " Hivatalos Lapjában az Európai Unió , n o  L 61.,1995. február 20, P.  1–56 ( online [PDF] olvasható ).
  23. http://www.gmo-compass.org/eng/database/e-numbers/206.citric_acid.html
  24. "  A" Villejuif szórólap "visszatérése az interneten  " az INC 60 millió fogyasztójának ,2011. február 25
  25. (in) Maryadele J. O'Neil , Ann Smith , Patricia E. Heckelman és Susan Budavári , The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs and Biologicals, 13. kiadás , Amerikai Egyesült Államok, a Merck & Co. Inc.2001, 13 th  ed. , 2564  p. ( ISBN  978-0-911910-13-1 ), 2350
  26. Maria Papagianni , „  Aspergillus niger citromsav-fermentációjának előrehaladásai: biokémiai szempontok, membrántranszport és modellezés  ”, Biotechnology Advances , vol.  25, n o  3,2007. május, P.  244–263 ( ISSN  0734-9750 , DOI  10.1016 / j.biotechadv.2007.01.002 , online olvasás , hozzáférés : 2014. január 31. )
  27. "  Az import / export kereskedelem mutatója  " , a Vámigazgatóságon. Adja meg NC8 = 29181400 (hozzáférés : 2015. augusztus 7. )

Függelékek

Kapcsolódó cikkek

Külső linkek