Kwas cytrynowy | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Formuła szkieletowa i reprezentacja 3D kwasu cytrynowego. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Identyfikacja | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Nazwa IUPAC | Kwas 2-hydroksypropano-1,2,3-trikarboksylowy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Synonimy |
kwas 3-karboksy-3-hydroksypentanodiowyic |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N O CAS |
(monohydrat) |
(bezwodny)||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N O ECHA | 100 000 973 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N O WE | 201-069-1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N O RTECS | GE7350000 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DrugBank | DB04272 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PubChem | 311 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CZEBI | 30769 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N O E | E330 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
FEMA | 2306 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
UŚMIECH |
OC (= O) CC (O) (CC (O) = O) C (= O) O , |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
InChI |
InChI: 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) Stand. InChI: 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) Stand. InChIKey: KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Wygląd | bezbarwne kryształy. (bezwodny). białe, słabo rozpływające się kryształki. (monohydrat) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwości chemiczne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Formuła |
C 6 H 8 O 7 [Izomery] |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa cząsteczkowa | 192.1235 ± 0,0075 g / mol C 37,51%, H 4,2%, O 58,29%, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
pKa | 3,13 4,76 6,40 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwości fizyczne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T ° fuzja | 426 K ( 153 °C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T ° wrzenia | Rozkłada się poniżej temperatury wrzenia w 175 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rozpuszczalność | Rozpuszczalny w wodzie 592 g · l -1 w 20 ° C ). Rozpuszczalny w eterze , octanie etylu ; nierozpuszczalny w benzenie , chloroformie . |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa objętościowa | 1,665 g · cm -3 ( 20 ° C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura samozapłonu | 1010 °C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura zapłonu | 100 °C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Granice wybuchowości w powietrzu | 0,28 - 2,29 % obj. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Termochemia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
C p |
równanie:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Krystalografia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Klasa kryształowa lub grupa kosmiczna | P 2 1 / a | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Parametry siatki |
a = 12,817 Å b = 5,628 Å |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tom | 770,94 nm 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Środki ostrożności | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SGH | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() Ostrzeżenie H319, P305 + P351 + P338, H319 : Działa drażniąco na oczy P305 + P351 + P338 : W przypadku dostania się do oczu: Ostrożnie płukać wodą przez kilka minut. Usuń soczewki kontaktowe, jeśli poszkodowany je nosi i można je łatwo usunąć. Kontynuuj płukanie. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
WHMIS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
kwas cytrynowy: E,![]() E : Silnie kwasowy materiał żrący (pH 3M roztworu nasyconego = 1,2) Ujawnienie przy 1,0% zgodnie z listą ujawnień składników Monohydrat kwasu cytrynowego: E, ![]() E : Silnie kwaśny materiał żrący (pH roztworu nasyconego = 1,2 3 M roztworu) Ujawnienie przy 1,0% zgodnie z kryteriami klasyfikacji |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Inhalacja | Kaszel. Duszność. Ból gardła. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Skóra | Zaczerwienienie. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oczy | Zaczerwienienie. Ból. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Przyjmowanie pokarmu | Ból brzucha. Ból gardła. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
inny | Palny. Drobno rozproszone cząstki tworzą w powietrzu mieszaniny wybuchowe. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ekotoksykologia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
LogP | -1,7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jednostki SI i STP, chyba że zaznaczono inaczej. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kwas cytrynowy jest trikarboksylowy kwas α-hydroksy obecne w dużych ilościach w cytrynowy , stąd jego nazwa. Jest to słaby kwas , który odgrywa ważną rolę w biochemii jako metabolitu w cyklu Krebsa , w głównej szlaku metabolicznego u wszystkich tlenowych organizmów . Cytryniany emitowane przez korzenie niektórych roślin odgrywają również ważną rolę w ekologii i agroekologii , ponieważ ułatwiają bioprzyswajanie fosforu przez rośliny.
Ponad milion ton syntetycznego kwasu cytrynowego jest produkowanych każdego roku na skalę przemysłową. Jest szeroko stosowany jako wzmacniacz smaku , regulator pH żywności oraz jako chelator .
Kwas cytrynowy został po raz pierwszy wyizolowany w 1784 przez szwedzkiego chemika Carla Wilhelma Scheele z soku z cytryny . Może występować w postaci bezwodnej lub monohydratu . Forma bezwodna krystalizuje z gorącej wody, podczas gdy monohydrat tworzy się przez krystalizację z zimnego roztworu wodnego . Monohydrat można przekształcić w postać bezwodną w około 78 °C . Kwas cytrynowy jest również rozpuszczalny w bezwodnym etanolu w ilości 76 części kwasu cytrynowego na 100 części etanolu w temperaturze 15 °C . Rozkłada się powyżej 175 °C uwalniając dwutlenek węgla (CO 2), woda (H 2 O) oraz kwasy akonitowe , cytrakonowe i itakonowe . Jego utleniania ze środków utleniających takich jak nadtlenki , z podchloryny , z nadsiarczany , w nadmanganiany , w nadjodany , z chromianów The dwutlenek manganu i kwas azotowy , produkt kwasu acetonodwukarboksylowego The kwas szczawiowy , dwutlenek węgla i wodę.
Kwas cytrynowy jest kwasem trikarboksylowym o pKs w temperaturze 25 °C 3,13, 4,76 i 6,40. Wartość pKa grupy hydroksylowej zmierzono metodą spektroskopii NMR w 13 °C do 14,4. Z wykresu specjacji wynika, że roztwory kwasu cytrynowego są roztworami buforowymi o pH od 2 do 8. W tym celu publikowane są tabele wartości. W układach biologicznych, przy pH około 7, dwa obecne gatunki to jon cytrynianowy i jon monowodorocytrynianowy.
pH wodnego roztworu kwasu cytrynowego przy 1 mmol L- 1 wynosi około 3,2 . pH soków owocowych, takich jak sok pomarańczowy i sok z cytryny, zależy od stężenia kwasu cytrynowego: pH spada wraz ze wzrostem stężenia kwasu.
Sole kwasu cytrynowego można wytworzyć dostrajając pH przed krystalizacją związku, jak ma to miejsce na przykład w przypadku cytrynianu sodu .
Cytrynian jonów tworzy kompleksy z tych metali kationy . Stała stabilności (PL) dla tych kompleksów jest wysoka ze względu na chelatującej efektu . Jon cytrynianowy tworzy zatem kompleksy nawet z kationami metali alkalicznych . Jednakże, gdy tworzy się chelat ze wszystkimi trzema grupami karboksylanowymi , pierścienie chelatowe mają siedem i osiem atomów, co czyni je mniej stabilnymi termodynamicznie niż mniejsze chelaty. Dlatego też, gdy grupa hydroksylowa ulega deprotonowaniu , tworzy bardziej stabilny chelat z pierścieniem tylko pięciu atomów, tak jak ma to miejsce w przypadku cytrynianu żelazowo-amonowego (NH 4 ) 5 Fe (C 6 H 4 O 7 ) 2 2H 2 O .
Kwas cytrynowy znajduje się w wielu owocach i warzywach , zwłaszcza w owocach cytrusowych . Stężenie kwasu cytrynowego w cytrynie i limonce (limonce) jest szczególnie wysokie i może sięgać 8% suchej masy tych owoców, czyli około 47 g · L -1 w ich soku. Stężenie kwasu cytrynowego w owocach cytrusowych waha się zazwyczaj od 50 mmol · L -1 w pomarańczach do 300 mmol · L -1 w cytrynach i limonkach. Stężenia te różnią się w zależności od odmian i warunków, w jakich rosną owoce.
Przemysłowa produkcja kwasu cytrynowego rozpoczęła się we Włoszech w latach 90. XIX w. Sok owocowy był tam traktowany wapnem gaszonym ( wodorotlenek wapnia Ca (OH) 2), W celu wytrącenia z cytrynianem wapnia, (pl) , następnie ten ostatni traktuje się rozcieńczonym roztworem kwasu siarkowego H 2 SO 4przywrócić kwas cytrynowy. W 1917 roku amerykański chemik James Currie odkrył, że niektóre szczepy czarnych szparagów mogą wydajnie wytwarzać kwas cytrynowy, a firma farmaceutyczna Pfizer rozpoczęła produkcję przemysłową przy użyciu tej metody dwa lata później, a następnie firma Citrique Belge (in ) w 1929 roku.
W tym sposobie produkcji, który do dziś pozostaje główną metodą przemysłowej produkcji kwasu cytrynowego, pleśnie hoduje się na podłożu zawierającym sacharozę lub glukozę . Źródłem węglowodanów jest na ogół produktem ubocznym z przemysłu spożywczego Wysoka zawartość cukru . Następnie pleśń jest filtrowana z wytworzonego roztworu, a kwas cytrynowy jest izolowany w taki sam sposób jak z soku z cytryny : przez strącanie wodorotlenkiem wapnia (wapno gaszone) w postaci cytrynianu wapnia, który przywraca kwas cytrynowy przez traktowanie rozcieńczonym siarkowym kwas.
Światowa produkcja kwasu cytrynowego w 2007 roku wyniosła około 1 600 000 ton . Ponad 50% tej ilości zostało wyprodukowane w Chinach , a ponad 50% zostało użyte jako regulator pH do napojów , 20% do innych zastosowań spożywczych, 20% do detergentów i 10% do różnych zastosowań, takich jak kosmetyki , farmaceutyki i chemikalia. przemysł .
Kwas cytrynowy jest metabolit z cyklu Krebsa , zwany „cykl kwasu cytrynowego” w języku angielskim i językach germańskich. Jest on wytwarzany w pierwszym etapie cyklu przez kondensację z acetylo pozostałości w acetylo-CoA w szczawiooctanu do postaci cytrynianu zwalniając koenzymu A pod działaniem cytrynianu syntazy :
![]() |
+ Acetylo-CoA + H 2 O → CoA + |
![]() |
Szczawiooctan | Cytrynian | |
Syntaza cytrynianowa - EC |
Cytrynian jest następnie stopniowo degradowany przez cykl, aby przywrócić szczawiooctan poprzez uwolnienie dwóch cząsteczek CO 2i redukcję do koenzym Q 10w Q 10 H 2i trzy NAD + do NADH ; te zredukowane koenzymy są następnie utleniane przez łańcuch oddechowy z wytworzeniem ATP poprzez fosforylację oksydacyjną .
Niektóre bakterie, zwłaszcza Escherichia coli , są w stanie wytwarzać i spożywać kwas cytrynowy w ramach cyklu Krebsa, ale nie są w stanie się nim żywić, ponieważ brakuje im maszynerii enzymatycznej niezbędnej do wchłonięcia go do komórki . Nabywanie przez te bakterie zdolności żywienia się cytrynianem badano doświadczalnie, umieszczając je w pożywce zawierającej dużą ilość cytrynianu, ale niewiele innych składników odżywczych.
Cytrynian może być transportowany z mitochondriów do cytozolu i tam rozkładany na szczawiooctan i acetylo-CoA, co umożliwia biosyntezę kwasów tłuszczowych . Działa również w allosterycznym efektorowych do karboksylazy acetylo-CoA , który jest regulacyjny enzymów do konwersji acetylo-CoA w malonylo-CoA , na etapie, w którym biosynteza kwasów tłuszczowych jest inicjowany.
A wysoki poziom cytrynianu w cytoplazmie mogą hamować w fosfofruktokinaza 1 , kluczowego enzymu regulacyjnego glikolizy . Pozwala to uniknąć nadprodukcji metabolitów, gdy obciążenie energetyczne komórki jest już wysokie. Cytrynian dodatkowo działa poprzez nasilanie działania hamującego wysokich stężeń ATP .
Cytrynian jest również ważnym składnikiem kości , gdzie pomaga regulować wielkość nanokryształów apatytu .
Cytryniany wydzielane przez korzenie niektórych roślin ułatwiają bioasymilację fosforu przez rośliny (zjawisko szczególnie obserwowane u łubinu i niektórych pszenicy (np. Carazinho, dawna odmiana pszenicy ( Triticum aestivum ) z Brazylii , korzeń wierzchołkowy naturalnie wydziela wysięk bogaty w cytryniany) produkcji większej ilości biomasy na glebach, na których fosfor jest mało przyswajalny).
Kwas cytrynowy to dodatek do żywności (nr E330) otrzymywany przemysłowo w procesie fermentacji grzybowej i stosowany w przemyśle spożywczym jako zakwaszacz (soda, kwaśne cukierki), regulator kwasowości , środek drożdżowy , w kompozycji zapachowej (nr FEMA/ GRAS 2306).
E330 jest biosyntetyzowany przez mikroorganizmy (pleśnie takie jak Aspergillus niger ) hodowane na podłożu zwykle zawierającym melasę i/lub glukozę. Mikroorganizmy mogły zostać zmodyfikowane genetycznie w celu zwiększenia wydajności. Glukoza może być wytwarzana ze skrobi kukurydzianej, a zatem również może być pochodzenia transgenicznego. Możliwe zastosowanie transgenicznej kukurydzy w produkcji dodatków do żywności E330 bez zgłaszane na produkt końcowy został ujawniony w filmie dokumentalnym Food, Inc. .
Może być stosowany w napojach gazowanych w postaci cytrynianu magnezu Mg 3 (C 6 H 5 O 7 ) 2 , 4H 2 O.
Od lat 70. krążyły i powtarzają się okresowo fałszywe informacje pomimo zaprzeczeń: ulotka fałszywie przypisywana Instytutowi Gustave'a Roussy'ego (znana jako „ ulotka Villejuif ”) niesłusznie oskarża dodatek E330 (kwas cytrynowy) o to, że jest niebezpieczny i rakotwórczy.
Rozpuszczalność w wodzie:
Temperatura | Rozpuszczalność w % molowych |
---|---|
10 °C | 54,0 % mln |
20 °C | 59,2 % m² |
30 °C | 64,3 % m |
40 °C | 68,6 % m |
50 °C | 70,9 % m |
60 °C | 73,5 % m² |
70 ° C | 76,2 % m |
80 ° C | 78,8 % m |
90 °C | 81,4 % m |
100 °C | 84,0 % mln |
Według francuskich zwyczajów w 2014 roku Francja była importerem netto kwasu cytrynowego. Średnia cena importowa wyniosła 1100 euro za tonę.
Kwas cytrynowy jest obecny w winogronach wszystkich odmian winogron oraz w większych ilościach w moszczach zagęszczonych przez gnicie lub paserylację winogron. Zawartość kwasu cytrynowego w winach jest bardzo zmienna. Wiele czerwonych win tego nie ma. W rzeczywistości, w tym samym czasie, co wywołana przez nie fermentacja malomlekowa, wiele bakterii kwasu mlekowego fermentuje kwas cytrynowy, powodując przede wszystkim powstawanie kwasu octowego . Kwas cytrynowy ma w dużym stopniu właściwość wiązania żelaza żelazowego w podwójny anion kompleksowy. Z tego powodu jest rutynowo stosowany w leczeniu złamanego żelaza. Nadal jest używany do podniesienia stałej kwasowości, a tym samym poprawy kwasowości smakowej wina, zwłaszcza w wytrawnych białych winach. Jego stosowanie w czerwonych winach wymaga pewnych zastrzeżeń, ponieważ nie jest tam bardzo stabilne i może być fermentowane przez bakterie kwasu mlekowego o podwyższonej kwasowości lotnej.