В состав каких продуктов входит лимонная кислота
Лимонная кислота − трикарбоновая оксикислота, используемая в качестве пищевой добавки для придания кислого вкуса блюду.
Кроме этого, она препятствует появлению дурного запаха, плесени, вредных микроорганизмов в готовых продуктах питания. «Лимонка» представляет собой кристаллическое вещество белого цвета, растворимое в этиловом спирте и воде. Как регулятор кислотности, соединение маркируется под кодами E330—Е333. Его эфиры и соли называются цитратами.
Лимонная кислота содержится в китайском лимоннике, лимоне (особенно незрелых плодах), цитрусовых, ягодах, хвое. Обладает противоопухолевым, омолаживающим и антибактериальным свойствами. Улучшает пищеварение, выводит шлаки, токсины, очищая организм. При умеренном потреблении возбуждает аппетит, стимулирует работу поджелудочной железы, улучшает усвоение пищи.
Химическая формула − C6H8O7.
Впервые лимонная кислота получена из незрелых плодов лимонника в 1874 году шведским химиком Карлом Шееле. В промышленных масштабах ее добывают путем синтеза штаммов плесневого гриба и сахара или сахаристых веществ.
Самые крупные производители лимонной кислоты в мире − Китай, Россия, которые выпускают четыреста тысяч тонн пищевой добавки в год.
Полезные свойства
Влияние лимонной кислоты на организм человека:
- Благотворно воздействует на работу пищеварительной системы: выводит шлаки, соли, ускоряет сжигание углеводов в анаэробных условиях и переваривание еды. Способствует планомерному снижению веса.
- Нормализует функционирование психо–, нейро− и эндокринной систем.
- Улучшает зрение.
- Укрепляет иммунитет.
- Увеличивает уровень кальция в организме.
- Придает упругость, эластичность коже, стимулирует обновление клеток, избавляет от морщинок. Для устранения пигментных пятен и выравнивания тона лица лимонную кислоту рекомендуется использовать как пиллинг. Лосьоны, маски и крема, содержащие органическое соединение эффективно выводят токсичные вещества из организма.
- Снижает пищевую интоксикацию организма. Поэтому ее рекомендуется принимать для снятия симптомов и последствий похмелья.
- Оказывает антисептические свойства. Для избавления от боли в горле каждый час полоскайте ротовую полость раствором лимонной кислоты 30 % до тех пор, пока не наступит облегчение.
Полезные свойства концентрата Е330 зависят от области его использования. Однако перед применением средства в лечебных целях проконсультируйтесь с врачом, поскольку кислота имеет строгие ограничения к использованию и может нанести вред здоровью человека.
Применение и противопоказания
Сферы использования лимонной кислоты:
- В пищевой промышленности. Она придает сбалансированный вкус блюдам, напиткам, начиная от малосольных огурцов, закачивая фруктовыми желе. Помимо этого, Е330 используется при изготовлении плавленных сортов сыра (для улучшения эластичности) и консервации фруктов, овощей (для сохранения упругости, «хруста» продуктов). Особую роль добавка играет при производстве хлебобулочных изделий, поскольку выполняет функцию разрыхлителя теста.Сочетание пищевой соды (Е500) и лимонного концентрата (Е330) вызывает бурную реакцию, сопровождающуюся выделением углекислого газа, что придает воздушность, пышность мучной продукции.
- В быту. Благодаря способности растворять кальций, лимонная кислота помогает легко удалить накипь, налет, ржавчину из поверхностей, поэтому входит в состав чистящих и моющих средств.
- В косметической промышленности для улучшения, осветления тона лица, выведения веснушек, стягивания расширенных пор. Однако, помните, высокая концентрация соединения в средствах по уходу за кожей вызывает химический ожог эпидермиса. Лимонная кислота делает гладкой, блестящей, крепкой ногтевую пластину, при этом слишком частое ее использование приводит к обратному эффекту: размягчению ногтя.
- В фармацевтике. Е330 входит в состав препаратов, улучшающих энергетический обмен. Помимо этого, натриевая соль лимонной кислоты (Е331) применяется в медицине для предотвращения свертывания крови, уменьшения кислотности при периферических почечных ацидозах, как слабительное. 5 % раствор цитрата натрия применяется для определения скорости оседания эритроцитов по средствам метода Паченкова, а 4 % − как антикоагулянт при аппаратной сдаче компонентов крови доноров.
Работая с концентрированным раствором лимонной кислоты, помните, избыточное поступление соединения с продуктами питания может повредить зубную эмаль, вызвать обострение гастрита, язвы, кровавую рвоту. При попадании в глаза, на кожу – покраснение, ожог, аллергию. Вдыхание сухого консерванта раздражает дыхательные пути, сопровождается приступом кашля. Поэтому в целях безопасности лимонную кислоту используйте с осторожностью только в разбавленном виде, придерживаясь концентрации, указанной в рецепте.
Пищевые добавки E330 − Е333 – это синтетический продукт, который агрессивно действует на эмаль зубов, слизистые оболочки ЖКТ, ротовой полости. Людям с нарушенной функцией почек, органов пищеварения запрещается употреблять лимонную кислоту. Иначе она подстегнет воспалительный процесс, вызовет болезненные ощущения.
Чтобы избежать появления микротрещин на поверхности зубной эмали, после каждого приема продуктов, напитков и изделий, содержащих «лимонку», нужно в обязательно порядке выполаскивать рот.
Принцип действия
Лимонная кислота обладает мочегонным эффектом. Принцип ее действия основан на выведении лишней жидкости из организма, за счет чего слюна становится вязкой, у человека изменяется вкусовое восприятие, подавляется желание перекусить, что приводит к уменьшению объемов тела.
Согласно заключению комитета организации здравоохранения, суточная норма потребления лимонной кислоты не должна превышать 120 миллиграмм на килограмм массы тела. Оптимально, чтобы данный показатель находился в диапазоне от 66 до 80 миллиграмм на килограмм веса.
В каких случаях увеличивается потребность организма в лимонной кислоте?
При повышенных физических нагрузках, проявлении последствий стресса, под влиянием экстремальных внешних факторов.
Когда ограничить поступление лимонной кислоты?
При эрозии зубной эмали, гиперсекреции желудочного сока, гастрите, язве желудка.
Признаки нехватки соединения в организме: желание съесть что-то кислое. Дефицит органических кислот вызывает защелачивание внутренней среды, что крайне редкое явление. Учитывая тот факт, что пищевая добавка Е330 используется в кулинарии для производства шипучих напитков, желе, конфет, соуса, консервации, майонеза, кетчупа, повидла, тонизирующих напитков и холодных чаев, у людей чаще развивается переизбыток соединения в организме, чем недостаток.
Симптомы передозировки: воспаление и обострение заболеваний пищеварительного тракта, кислый привкус во рту, кариес, боли в животе, кашель, рвота. Избыток лимонной кислоты повышает содержание ионов кальция в организме, вызывает ожог слизистой оболочки ЖКТ, ротовой полости.
Источники
Продукты, в которых содержится лимонная кислота:
- черная смородина;
- клюква;
- брусника;
- малина;
- лимоны;
- апельсины;
- грейпфрут;
- ананас;
- земляника;
- вишня;
- абрикос;
- персик;
- айва;
- рябина;
- соки цитрусовых;
- помидоры;
- слива;
- барбарис;
- крыжовник.
При выпекании кондитерских и хлебобулочных изделий лимонная кислота заменяется лимонным соком, а при консервировании уксусом.
Влияние лимонной кислоты на состояние волос
Добавка Е330 помогает устранить чрезмерную жирность кожи головы за счет сужения пор.
Из-за сильной жесткости водопроводной воды волосы после мытья теряют естественный блеск, становятся тусклыми, ломкими и безжизненными. Чтобы придать им здоровое сияние, шелковистость рекомендуется после смывания шампуня, ополоснуть шевелюру раствором с добавлением двух грамм лимонной кислоты на литр кипяченой жидкости. После этого волосы не промывайте под проточной водой. Дождитесь их естественного высыхания. Чтобы не пересушить кожу головы и кончики, не рекомендуется использовать фен для ускорения испарения влаги.
После ополаскивания шевелюры «лимонной водой» волосы станут мягкими, податливыми, приобретут здоровый ухоженный вид.
Для восстановления ослабленных и ломких после окрашивания локонов приготовьте укрепляющую маску на основе добавки Е330.
Принцип ее создания заключается в следующем:
- подготовьте 2 грамма порошка лимонной кислоты, 5 грамм меда, 30 миллилитров настоя алоэ, один яичный желток;
- смешайте все ингредиенты, кроме травяного экстракта, перемешивайте до однородного состояния;
- введите настой алоэ в полученную смесь.
Укрепляющую маску нанесите на пряди сразу после приготовления, иначе она утратит полезные свойства. Распределите «лимонную смесь» по длине волос, оставьте на 30 минут. По истечению указанного времени смойте маску теплой водой без использования бальзама или шампуня. Длительность курса зависит от состояния прядей. Витаминный состав можно наносить на волосы через день до тех пор, пока они не приобретут естественный блеск, силу.
Помимо укрепления волос, лимонная кислота используется для осветления шевелюры природным способом, без использования химических препаратов. Для этого закипятите, остудите воду, растворите 5 грамм Е330 в двух литрах жидкости. Средство регулярно наносить на вымытые волосы 3 – 4 раза в неделю. Эффект осветления станет заметен лишь в том случае, если выполнять данную процедуру систематически, как минимум, на протяжении месяца.
Вывод
Лимонная кислота – соединение, широко используемое в обиходе человека. В малых дозах (70 миллиграмм на килограмм массы тела) она не представляет вреда для здоровья человека, а наоборот, очищает организм от шлаков и улучшает состояние кожи.
Кроме этого, вещество убивает болезнетворные организмы, которые развиваются при инфекционных, простудных заболеваниях. Излишек вещества опасен для людей с проблемами ЖКТ, почек, поскольку провоцирует рецидив болезни.
Помимо использования в кулинарии, медицине, косметологии пищевая добавка Е330 способствует планомерному снижению веса. Чтобы избавиться от лишних килограмм на протяжении дня употребляйте подкисленную воду. Количество вводимой лимонной кислоты в жидкость зависит от фазы похудения. Напиток пейте перед каждым приемом пищи. На первой неделе в 250 миллилитрах воды нужно растворить 2 грамма порошка Е330, на второй – 5 грамм, на третьей – 10 грамм натощак и 5 грамм перед каждой трапезой, на четвертой – 5 грамм до завтрака и 2 грамма перед обедом, полдником, ужином.
Данный напиток активирует обменные процессы в организме, а в комбинации с медом, мятой, имбирем оказывает энергетический, омолаживающий эффект. Несмотря на результативность методики (минус 7 килограмм за 28 дней), врачи не рекомендуют использовать данный способ похудения, поскольку он небезопасен для здоровья человека и может усугубить течение хронических заболеваний.
Прежде, чем практиковать диету проконсультируйтесь с врачом.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Лимонная кислота — это порошок белого цвета, хорошо растворимый в воде. Лимонная кислота применяется в качестве добавки, регулирующей кислотность пищевого продукта и придающей ему нотки кислого вкуса. Кроме этого в пищевой промышленности лимонную кислоту используют как консервант, вещество препятствующее росту микроорганизмов в продукте, появлению плесени, неприятного запаха и протеканию других негативных процессов. В производстве лимонная кислота маркируется как пищевая добавка E330—Е333.
Химический состав лимонной кислоты:
Лимонная кислота — слабая трёхосновная кислота — 2-гидрокси-1,2,3-пропантрикарбоновая кислота, 3-гидрокси-3-карбоксипентандиовая — химическая формула C6H8O7. Эфиры и соли лимонной кислоты называются цитратами.
Получение лимонной кислоты:
Впервые лимонную кислоту получил шведский химик Карл Шееле в 1874 году из недозрелых плодов лимонного дерева. Лимонная кислота содержится в большинстве растений так как используется в их дыхательном цикле. В больших количествах лимонную кислоту можно получить из недозрелых лимонов и китайского лимонника, также лимонная кислота содержится в плодах цитрусовых растений, ягодах, хвойных породах дерева.
В промышленных масштабах лимонную кислоту получают путем синтеза сахаристых веществ или сахара и промышленных штаммов плесневого гриба.
Применение лимонной кислоты:
Лимонную кислоту используют не только в качестве пищевой добавки для придания кисловатого вкуса продуктам и их защиты от протекания деструктивных процессов, но и в качестве добавки в косметические средства в качестве регулятора кислотности и медицинские препараты, улучшающие энергетический обмен.
В кулинарии лимонная кислота активно применяется при приготовлении шипучих напитков, соков и кондитерских изделий.
Лимонную кислоту используют также при удалении накипи и ржавчины, так как она вступает в реакцию с солями в результате которых отложения растворяются и легко оттираются. Лимонная кислота способна придать металлическим поверхностям, подвергшимся воздействию накипи и ржавчины первозданный вид. Если лимонной кислоты нет под рукой, то для удаления ржавчины или накипи ее можно заменить столовым уксусом.
Чем можно заменить лимонную кислоту:
В кондитерской кулинарии лимонную кислоту можно заменить лимонным соком, так как он и есть природный источник лимонной кислоты. При консервировании лимонную кислоту можно заменить уксусом. Лимонная кислота — это пищевой продукт, доступный практически во всех магазинах в виде порошка, расфасованного в упаковки различного объема. Лимонная кислота продается по цене 20 — 30 рублей за 50 грамм продукта. Если в рецепте указана лимонная кислота, то заранее купите ее в любом магазине и в этом случае вам не придется ее чем-то заменять, а блюдо получится таким, каким должно быть по рецепту.
Польза лимонной кислоты:
Лимонная кислота обладает полезными свойствами для организма человека, благодаря которым из организма выводятся шлаки, токсины, соли и другие вредные вещества. Польза лимонной кислоты заключается еще и в том, что она оказывает положительное воздействие на работу пищеварительной системы, повышает иммунитет и улучшает зрение.
Лимонная кислота улучшает обмен веществ, чем может оказать положительное воздействие на снижение лишнего веса. Но целенаправленно принимать лимонную кислоту необходимо только в маленьких дозах и только с разрешения врача, в противном случае можно сильно навредить организму. Некоторым людям вообще лимонная кислота противопоказана, поэтому перед ее применением вам необходимо проконсультироваться с вашим лечащим врачом.
Вред лимонной кислоты:
Не смотря на все полезные свойства лимонная кислота может нанести и вред организму человека, особенно это касается людей с желудочными заболеваниями, им следует ограничить или исключить употребление лимонной кислоты, так как она может только ухудшить болезнь.
Употребление большой концентрации лимонной кислоты может привести к ожогам слизистых оболочек ротовой полости и желудочно-кишечного тракта, что может вызвать боль, кашель и рвоту. В виде порошка лимонная кислота еще опаснее и может нанести вред организму попав на слизистые оболочки человеческого организма. Поэтому в целях безопасности важно употреблять только разбавленную лимонную кислоту и только в слабых концентрациях, которые указаны в рецептах.
| Лимонная кислота | |
|---|---|
| Систематическое наименование | 2-гидроксипропан-1,2,3-трикарбоновая кислота |
| Традиционные названия | Лимонная кислота |
| Хим. формула | C6H8O7 |
| Молярная масса | 192,1 г/моль |
| Плотность | 1,665 г/см³ |
| Температура | |
| • плавления | 153 °C |
| • разложения | 175 °C |
| Константа диссоциации кислоты | 3,14[1] |
| Растворимость | |
| • в воде | 133 г/100 мл |
| Рег. номер CAS | 77-92-9 |
| PubChem | 311 |
| Рег. номер EINECS | 201-069-1 |
| SMILES | C(C(=O)O)C(CC(=O)O)(C(=O)O)O |
| 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) KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N |
| Кодекс Алиментариус | E330 |
| RTECS | GE7350000 |
| ChEBI | 30769 |
| Номер ООН | 1789 |
| ChemSpider | 305 |
| Краткие характер. опасности (H) | H319 |
| Меры предостор. (P) | P264, P280, P305+P351+P338, P337+P313 |
| Сигнальное слово | осторожно |
| Пиктограммы СГС | |
| NFPA 704 | 1 2 |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
| Медиафайлы на Викискладе | |
Лимо́нная кислота́ (систематическое название 2-гидроксипропан-1,2,3-трикарбоновая кислота или 3-гидрокси-3-карбоксипентандиовая) или — трёхосновная карбоновая кислота.
Кристаллическое вещество белого цвета, температура плавления 153 °C. Хорошо растворима в воде, растворима в этиловом спирте, малорастворима в диэтиловом эфире. Является слабой кислотой. Соли и сложные эфиры лимонной кислоты называют цитратами.
Открытие[править | править код]
Открытие лимонной кислоты приписывают арабскому алхимику Джабиру ибн Хайяну. Выделить её впервые удалось шведскому аптекарю Карлу Шееле. В 1784 году он осадил её в виде цитрата кальция из лимонного сока.
В 1838 году Юстус фон Либих установил, что в молекуле лимонной кислоты присутствует одна гидроксильная группа и три карбоксильные группы. Собственно лимонная кислота в чистом виде была получена из цитрата кальция в 1860 году в Англии[2][3].
Физические свойства[править | править код]
Кристаллы лимонной кислоты под микроскопом между скрещённых поляроидов. Радужные цвета обусловлены разным вращением плоскости поляризации света для различных длин волн. Увеличение 200х.
Лимонная кислота представляет собой кристаллическое вещество без цвета и запаха, имеющее сильный кислый вкус. Ниже 36,6 °С она кристаллизуется из водного раствора в виде моногидрата, который имеет плотность 1,542 г/см3 и плавится при 100 °С. Его кристаллы имеют орторомбическую сингонию. Безводная лимонная кислота имеет относительную плотность 1,665 г/см3 и плавится при 153 °С.
Моногидрат кристаллизуется в моноклинной сингонии. Перевести моногидрат в безводную форму можно в вакууме в присутствии серной кислоты. В безводном виде гигроскопична и поглощает влагу из воздуха[4].
Химические свойства[править | править код]
При нагревании выше 175 °C лимонная кислота переходит в аконитовую кислоту, а при сухой перегонке отщепляется вода и декарбоксилируется, одновременно образуя ацетон, и даёт ангидриды итаконовой и цитраконовой кислот. Окисление перманганатом калия при 35 °С приводит к ацетондикарбоновой кислоте, а при 85 °С — к щавелевой кислоте. При плавлении с гидроксидом калия лимонная кислота образует щавелевую кислоту и уксусную кислоту[5].
Концентрация ионов при электролитической диссоциации водных растворов лимонной кислоты при разных pH. A — остаток молекулы кислоты.
— недиссоциированная молекула;
— однозарядный ион;
— двухзарядный ион;
— трёхзарядный ион.
Лимонная кислота является слабой трёхосновной кислотой, образует три ряда солей, в растворе подвергается многоступенчатой электролитической диссоциации. Константы диссоциации (в воде при 18 °C) равны:
К1 = 8,2⋅10−4;
K2 = 1,8⋅10−5;
K3 = 4,0⋅10−6[4].
В водном растворе лимонная кислота образует хелатные комплексы с ионами кальция, магния, меди, железа и другими. Иногда в комплексообразовании участвует не одна молекула лимонной кислоты[5].
Лимонная кислота образует сложные эфиры со спиртами в присутствии обычных кислотных катализаторов (серная кислота, пара-толуолсульфокислота, ионообменные смолы) либо без катализатора (с высококипящими спиртами). Некоторые эфиры, например, Триметилцитрат, триэтилцитрат и трибутилцитрат используются в качестве пластификаторов. С двухатомными и многоатомными спиртами лимонная кислота образует полиэфиры[6].
Гидроксильная группа лимонной кислоты при обработке хлорангидридами органических кислот и ангидридами кислот может участвовать в образовании сложных эфиров, а также взаимодействует с эпоксидами[6].
Получение[править | править код]
В промышленности[править | править код]
С середины 1800-х гг. лимонную кислоту получали исключительно из сока недозревших лимонов, смешивая его с негашёной известью и осаждая таким образом плохорастворимый цитрат кальция. Обработка цитрата кальция серной кислотой приводит к образованию осадка сульфата кальция, а из надосадочной жидкости кристаллизацией выделяли лимонную кислоту. Выход такого процесса составлял 2—3 масс. % от сухой массы фруктов[6]. В литературе упоминается, что лимонную кислоту в виде кальциевой соли развозили из Сицилии и Южной Италии к местам потребления (преимущественно в Англию, Францию и США), а саму кислоту выделяли уже на месте[7].
В 1893 году был обнаружен первый ферментативный метод получения лимонной кислоты: немецкий химик и миколог Карл Вемер использовал для этого плесневые грибы рода пеницилл. Однако внедрить метод в промышленность не удавалось из-за проблем с очисткой продукта. Успех был достигнут лишь в 1919 году, когда ферментативный процесс был организован в Бельгии. Перевес в пользу ферментативного получения произошёл после Первой мировой войны, когда возникли проблемы с поставкой лимонной кислоты из Италии, а мировые потребности всё более нарастали. В 1923 году фирма Пфайзер коммерциализировала открытый ранее Джеймсом Карри и Чарлзом Том процесс превращения углеводов в лимонную кислоту под действием плесневых грибов вида Aspergillus niger в присутствии небольшого количества неорганических солей[7].
По состоянию на начало ХХІ в. весь объём промышленной лимонной кислоты производится биосинтезом. В качестве сырья используют гидролизат кукурузы (в Северной и Южной Америке и Европе), гидролизат маниока, батата и кукурузы (в Азии), кристаллическую сахарозу (в Южной Америке) и мелассу (в Азии и Европе). В некоторых случаях лимонную кислоту получают из сельскохозяйственных отходов[6].
Этот процесс используется с 1930-х гг. Теоретически, из 100 кг сахарозы можно получить 123 кг моногидрата лимонной кислоты либо 112 кг безводной лимонной кислоты. Фактически выход ниже так как грибки потребляют часть сахарозы для собственного роста и дыхания. Реальный выход составляет от 60 до 85 % от теоретического. Ферментативный процесс можно проводить в трёх типах:
- твердофазная ферментация;
- поверхностная ферментация;
- глубинная ферментация[8].
При твердофазной ферментации сырьё помещается в желоба́ и смачивается водой. При необходимости в воду добавляют питательные вещества, и затем туда помещают грибковую культуру. После окончания процесса лимонную кислоту вымывают водой, выделяют из раствора и очищают.
Поверхностную ферментацию проводят на специальных лотках, куда помещают субстрат и некоторые неорганические питательные вещества. pH среды регулируют в диапазоне 3—7 pH в зависимости от вида субстрата, затем проводят стерилизацию и устанавливают необходимую температуру. Затем на лотки наносят культуру грибков, которые размножается и покрывает всю поверхность субстрата, после чего начинается образование лимонной кислоты. По окончании процесса из жидкости выделяют лимонную кислоту.
Глубинная ферментация проводится в больших ёмкостях в два этапа. Сначала 10 % субстрата ферментируют в течение 1 дня в качестве затравки, после чего смесь добавляют в основную массу и ферментируют в течение 3—7 дней. Процесс проводится при постоянной продувки жидкости воздухом с помощью компрессора[8].
После ферментации жидкость фильтруют через мембрану и отделяют лимонную кислоту от белков и остаточных углеводов негашёной известью, экстракцией или хроматографией. По первому, наиболее распространённому способу, лимонная кислота осаждается в виде кальциевой соли, которую затем обрабатывают серной кислотой, получая нерастворимый гипс и раствор очищенной лимонной кислоты. Второй способ основан на использовании специфичного растворителя, в котором лимонная кислота растворяется лучше, чем примеси.
Хроматографическая очистка основана на использовании анионитов: лимонная кислота сорбируется на носителе, а затем вымывается из сорбента разбавленной серной кислотой[9].
После выделения проводят очистку. Для этого загрязнённую лимонную кислоту обрабатывают активированным углём для удаления окрашенных примесей, пропускают через слой ионообменных смол для удаления растворимых солей, фильтруют от нерастворимых примесей и кристаллизуют[8].
В 2012 году мировой объём производства лимонной кислоты составил приблизительно 1,6 млн тонн, из них примерно 0,8—0,9 млн тонн произведено в Китае. Около 70 % от общего производства используется в пищевой промышленности[8].
Лабораторный синтез[править | править код]
В классический лабораторном синтезе лимонной кислоты в качестве исходного вещества применяют ацетон, который бромируют по метильным группам, затем производят реакцию с циановодородом и гидролизуют[6].
Полный синтез[править | править код]
Впервые лимонную кислоту химическим синтезом получили Гримо (Grimaux) и Адам (Adam) в 1880 году. Исходным соединением в этом синтезе послужил глицерин. Первичные гидроксильные группы молекулы глицерина сначала замещали на атомы хлора, а затем на нитрильные группы, которые при гидролизе давали концевые карбоксильные группы. Вторичную же гидроксильную группу окисляли до кетогруппы, к которой затем присоединяли циановодород; полученный циангидрин также при гидролизе давал карбоксильную группу[10].
Другой подход был предложен в 1890 году. Он был основан на превращении ацетоуксусного эфира, который хлорировали, как предполагалось, по концевому α-положению, затем вводили в то же положение нитрильную группу, которую в итоге гидролизовали до карбоксильной группы. На последней стадии создавали заместители при атоме С2, получая циангидрин и гидролизуя его в кислой среде. Схема этого полного синтеза была подвергнута сомнению: некоторые химики, например, Шарль Прево, высказали предположение, что хлорируется не концевое α-положение ацетоуксусного эфира, а среднее, из-за чего образуется не сама лимонная кислота, а её изомер. Дискуссия, как предполагается, возникла из-за того, что в конце XIX в. ещё не существовало спектроскопических методов, которые позволили бы заметить эту разницу[11].
В 1891 году лимонную кислоту получили присоединением синильной кислоты к моноэтиловому эфиру ацетондикарбоновой кислоты с последующим гидролизом. Правда, само исходное вещество было изначально получено из лимонной кислоты[12].
В 1897 году был предложен подход к синтезу лимонной кислоты, основанный на недавно открытой реакции Реформатского (1895). Согласно этому методу, в реакцию вводились этилбромацетат и диэтилоксалоацетат в присутствии цинка[13].
Из более поздних подходов можно отметить предложенное в 1973 году превращение щавелевоуксусной кислоты, которая при самоконденсации с декарбоксилированием давала цитроилмуравьиную кислоту. Последнюю затем в присутствии пероксида водорода или трет-бутилгидропероксида превращали в лимонную кислоту[14][15].
В 1980 году лимонную кислоту получили по реакции конденсации 3-метилбутен-3-ола-1 и формальдегида с последующим окислением полученного продукта диоксидом азота[16][15].
Нахождение в природе[править | править код]
Лимонная кислота содержится в различных фруктах, в большом количестве — в цитрусовых (примерно до 5 % в плодах и до 9 % в соке). В 100 г лайма содержится 7 г лимонной кислоты; лимона — 5,6 г; малины — 2,5 г; чёрной смородины — 1,2 г; помидоров — 1,0 г; ананаса и клубники — 0,6 г; клюквы — 0,2 г; яблока — 14 мг[3].
Лимонная кислота участвует в цикле трикарбоновых кислот — основном процессе дыхания клетки, поэтому в некоторой заметной концентрации она содержится в организме всех животных и растениях[3].
Применение[править | править код]
Сама кислота, как и её соли (цитрат натрия, цитрат калия, цитрат кальция, дицитрат трикалия висмута), широко используется как вкусовая добавка, регулятор кислотности и консервант в пищевой промышленности (пищевые добавки E330—Е333), в производстве плавленых сыров, напитков, сухих смесей для приготовления шипучих напитков.
Применяется в медицине, в том числе в составе средств, улучшающих энергетический обмен в цикле Кребса. При приёме внутрь в небольших дозах, например, при употреблении плодов цитрусовых активирует цикл Кребса в организме, что способствует ускорению метаболизма.
В косметике используется как регулятор кислотности косметических средств, в качестве буферных растворов, хелатирующий агент, в смесях для приготовления «шипучих» ванн.
В нефтяной добыче при бурении нефтяных и газовых скважин используется для снижения pH бурового раствора после щелочных ванн.
В строительстве лимонную кислоту применяют в качестве добавки к цементному и гипсовому растворам для замедления схватывания[17][18].
Лимонная кислота может использоваться для травления слоя меди на печатных платах[19] в смеси с перекисью водорода.
Широко используется в бытовой химии в качестве очистительного средства нагревательных поверхностей, например, от накипи на дне чайника.
Влияние на здоровье[править | править код]
В конце 1970-х годов в Западной Европе получила распространение мистификация, известная как «вильжюифский список», в котором лимонная кислота была названа сильным канцерогеном[20]. В действительности же, при пищевом применении лимонная кислота считается безопасной добавкой.
Согласно европейскому законодательству, лимонную кислоту можно использовать в GMP без ограничений. Американская FDA определяет лимонную кислоту как GRAS (англ. generally recognized as safe и признаётся безопасной)[21].
Сухая лимонная кислота и её концентрированные растворы при попадании в глаза вызывают сильное раздражение, при контакте с кожей возможно слабое раздражение. При единовременном употреблении внутрь больших количеств лимонной кислоты возможны раздражение слизистой оболочки желудка, кашель, боль, кровавая рвота. При вдыхании пыли сухой лимонной кислоты — раздражение дыхательных путей[22].
LD50 для крыс перорально: 3 г/кг.
Примечания[править | править код]
- ↑ Weast R. C. CRC Handbook of Chemistry and Physics (1st student edition) (англ.) / R. C. Weast — 1 — CRC Press, 1988. — ISBN 978-0-8493-0740-9
- ↑ Apelblat, 2014, p. 1.
- ↑ 1 2 3 Ullmann, 2014, p. 1.
- ↑ 1 2 Ullmann, 2014, p. 2.
- ↑ 1 2 Ullmann, 2014, p. 3.
- ↑ 1 2 3 4 5 Ullmann, 2014, p. 4.
- ↑ 1 2 Apelblat, 2014, p. 2.
- ↑ 1 2 3 4 Ullmann, 2014, p. 4–6.
- ↑ Ullmann, 2014, p. 6–7.
- ↑ Apelblat, 2014, p. 213.
- ↑ Apelblat, 2014, p. 214–215.
- ↑ Apelblat, 2014, p. 216.
- ↑ Apelblat, 2014, p. 215.
- ↑ Wiley R. H., Kim K. S. Bimolecular decarboxylative self-condensation of oxaloacetic acid to citrolyformic acid and its conversion by oxidative decarboxylation to citric acid : [англ.] // J. Org. Chem.. — 1973. — Vol. 38, no. 20. — P. 3582–3585. — doi:10.1021/jo00960a030.
- ↑ 1 2 Apelblat, 2014, p. 216–217.
- ↑ Wilkes J. B., Wall R. G. Reaction of dinitrogen tetraoxide with hydrophilic olefins: synthesis of citric and 2-hydroxy-2-methylbutanedioic acids : [англ.] // J. Org. Chem.. — 1980. — Vol. 45, no. 2. — P. 247–250. — doi:10.1021/jo01290a008.
- ↑ Singh, N.B.; A.K. Singh, S. Prabha Singh. Effect of citric acid on the hydration of portland cement (англ.) // Cement and Concrete Research : journal. — 1986. — Vol. 16, no. 6. — P. 911—920. — ISSN 00088846. — doi:10.1016/0008-8846(86)90015-3.
- ↑ Козлова В. К., Карпова Ю. В., Вольф А. В. Оценка эффективности добавок, замедляющих схватывание цементного теста // Ползуновский вестник. — 2006. — Вып. №2—2. — С. 230—233.
- ↑ РадиоКот :: Безопасный общедоступный состав для травления меди в домашних условиях
- ↑ https://www.jstor.org/pss/2749354
- ↑ Ullmann, 2014, p. 8.
- ↑ Merck Safety Data Sheet — Citric acid (pdf)
Литература[править | править код]
- Apelblat A. Citric Acid. — Springer, 2014. — ISBN 978-3-319-11233-6. — doi:10.1007/978-3-319-11233-6.
- Verhoff F. H., Bauweleers H. Citric Acid (англ.) // Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. — Wiley, 2014. — doi:10.1002/14356007.a07_103.pub3.
Ссылки[править | править код]
- Лимонная кислота — обзор рынка, производство
- Лимонная кислота, как пищевая добавка
- Волков А. И., Жарский И. М. Большой химический справочник — Мн.: Современная школа
- ГОСТ 31726-2012. Добавки пищевые. Кислота лимонная безводная Е330. Технические условия