Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ПИЩЕВЫЕ КИСЛОТЫ
Пищевые кислоты-карбоновые кислоты, применяемые в пищевой промышленности в качестве консервирующих средств и для придания продуктам и блюдам приятного кисловатого вкуса. Например, лимонную кислоту, молочную кислоту
винную кислоту уксусную кислотуиспользуют при изготовлении кондитерских изделий, безалкогольных напитков, пищевых концентратов (желе, кисели), варенья, компотов, соусов и др.
Лимо́нная кислота́ (2-гидрокси-1,2,3-пропантрикарбоновая кислота, 3-гидрокси-3-карбоксипентандиовая) (C6H8O7) — кристаллическое вещество белого цвета, температура плавления 153 °C, хорошо растворима в воде, растворима в этиловом спирте, малорастворима в диэтиловом эфире. Слабая трёхосновная кислота. Соли и эфиры лимонной кислоты называют цитратами.
Свойства: Слабая трёхосновная кислота в растворе подвергается электролитической диссоциации. Константы диссоциации (в воде при 18 °C):
К1 = 8,4·10−4
K2 = 1,7·10−5
K3 = 4·10−7
Проявляет общие для всех карбоновых кислот свойства. При нагревании выше 175 °C разлагается на углекислый газ и воду. В водном растворе образует хелатные комплексы с ионами кальция, магния, меди, железа и др.
Лимонная кислота проявляет свойства многоосновных карбоновых кислот; образует три ряда солей и эфиров (цитратов) по карбоксильным группам. Ацилируется по группе ОН. Как гидроксикислота образует стабильные комплексы с многовалентными катионами. При нагр. до 175°С превращается в смесь аконитовой HOOCCH=С(COOH)CH2COOH и 3-кетоглутаровой HOOСCH2С(O)CH2COOH кислот, выше 175°С - в итаконовую кислоту. При окислении с помощью КMnО4 или Н2О2 образует 3-кетоглутаровую кислоту.
Получение: Лимонную кислоту раньше получали из сока лимона и биомассы махорки. В настоящее время основной путь промышленного производства — биосинтез из сахара или сахаристых веществ (меласса) промышленными штаммами плесневого гриба либо путём брожения сладких отходов сахарного производства – патоки. Кроме того лимонную кислоту выделяют из растительного сырья – лимона, листьев махорки, отходов ананасов. Основной промышленный способ получения лимонной кислоты - сбраживание сахара. патоки или мелассы штаммами грибков Aspergillus niger. Получают ее также извлечением из растит. сырья или взаимод. кетена с ангидридом щавелевоуксусной кислоты:
Области применения: Сама кислота, как и её соли (цитрат натрия, цитрат калия, цитрат кальция), широко используется как вкусовая добавка, регулятор кислотности и консервант в пищевой промышленности (пищевые добавки E330—Е333), для производства напитков, сухих шипучих напитков.Применяется в медицине, в том числе в составе средств, улучшающих энергетический обмен (в цикле Кребса).В косметике используется как регулятор кислотности, буфер, хелатирующий агент, для шипучих композиций (ванны).В нефтяной промышленности при бурении нефтяных и газовых скважин используется для нейтрализации цемента в растворе (например, после срезки с цементного моста). Лимонная кислота удаляет ионы кальция из бурового раствора.
При приёме внутрь в небольших дозах (например, при употреблении цитрусовых) активирует цикл Кребса, что способствует ускорению метаболизма. При похмелье рассматривается токсикологами как мера химической дезинтоксикации. Лимонная кислота и ее соли широко используют в пищевой промышленности как вкусовые вещества, в качестве компонентов буферных растворов, для предохранения жиров от порчи, в фармацевтич. промышленности как компоненты мн. лек. средств (лимоннокислый Na - антикоагулянт); лимонная кислота используется для снятия ржавчины и окалины с металлич. пов-стей, при электротравлении меди, в таннирующих растворах в ситцепечатании, при произ-ве диазобумаг.
Молочная кислота (лактат) — α-оксипропионовая (2-гидроксипропановая) кислота.Молочная кислота образуется при молочнокислом брожении сахаров, в частности в прокисшем молоке,брожении вина и пива.
Молочная кислота формируется при распаде глюкозы. Иногда называемая «кровяным сахаром», глюкоза является главным источником углеводов в нашем организме. Это основное топливо для мозга и нервной системы, так же как и для мышц во время физической нагрузки. Когда расщепляется глюкоза, клетки производят АТФ (аденозина трифосфат), который обеспечивает энергией большинство химических реакций в организме. Уровень АТФ определяет, как быстро и как долго наши мышцы смогут сокращаться при физической нагрузке.
Производство молочной кислоты не требует присутствия кислорода, поэтому этот процесс часто называют «анаэробным метаболизмом» (см. Анаэробная тренировка). Многие считают, что мышцы производят молочную кислоту, когда недополучают кислород из крови. Другими словами, вы находитесь в анаэробном состоянии. Однако, учёные[1] утверждают, что молочная кислота образуется и в мышцах, получающих достаточно кислорода. Увеличение количества молочной кислоты в кровотоке свидетельствует лишь о том, что уровень её поступления превышает уровень удаления. Кислород не играет здесь существенной роли.
Зависимое от лактата производство АТФ очень незначительно, но имеет большую скорость. Это обстоятельство делает идеальным его использование в качестве топлива, когда нагрузка превышает 50 % от максимальной. При отдыхе и умеренной нагрузке организм предпочитает расщеплять жиры для получения энергии. При нагрузках в 50 % от максимума (порог интенсивности для большинства тренировочных программ) организм перестраивается на преимущественное потребление углеводов. Чем больше углеводов вы используете в качестве топлива, тем больше производство молочной кислоты.
Получение:
C6H12O6 → 2CH3CH(OH)COOH + 21,8·104 Дж
В промышленности молочную кислоту (2-Гидроксипропионовая кислота) получают гидролизом 2-хлорпропионовой кислоты и ее солей (100 °C) или лактонитрила с последующим образованием эфиров, выделение и гидролиз которых приводит к продукту высокого качества. Известны другие способы получения молочной кислоты, например, окисление пропилена оксидами азота (15-20°C) с последующей обработкой H2SO4; взаимодействие CH3CHO с СО (200 °C, 20 МПа).
Применение: В Российской сельскохозяйственной промышленности на птицефабриках используется 80ти-процентный раствор для дезинфекции и чистки птичников. Молочная кислота применяют в пищевой промышленности, в протравном крашении, в кожевенном производстве, в бродильных цехах в качестве бактерицидного средства, для получения лекарственных средств, пластификаторов. Применение: В консервной, мясоперерабатывающей, рыбной, молокоперерабатывающей, масложировой и других отраслях пищевой промышленности. Молочная кислота находит применение в сельском хозяйстве для приготовления и консервирования кормов; в ветеринарии как препарат, обладающий антисептическим и противобродильным действием. Молочную кислоту применяют в пищевой промышленности, в протравном крашении, в кожевенном производстве, в бродильных цехах в качестве бактерицидного средства, для получения лекарственных средств, пластификаторов. Этил- и бутиллактаты применяют в качестве растворителей эфиров целлюлозы, олиф, растительных масел; бутиллактат - также как растворитель некоторых синтетических полимеров. В последнее время все большую актуальность приобретает использование молочной кислоты для синтеза полилактидов - биодеградируемых (разлагающихся в реальном времени в природе) полимеров, способных заменить синтетические полимеры (полиэтилен, полипропилен, ПЭТ и т.п.)
Янтарная кислота (бутандиовая кислота, этан-1,2-дикарбоновая кислота) — двухосновная предельная карбоновая кислота. Бесцветные кристаллы, растворимые в воде и спирте. Содержится в небольших количествах во многих растениях, янтаре. Стимулирует рост и повышает урожай растений, ускоряет развитие кукурузы. В промышленности янтарную кислоту получают главным образом гидрированием малеинового ангидрида.
Янтарная кислота способствует выработке энергии в клетках. С наступлением возрастных изменений организм теряет способность вырабатывать энергию в клетках. Результатом этого является возникший дефицит энергии для нормального функционирования систем организма, а как следствие, быстрое увядание и старение организма.
Янтарная кислота является эффективным, природным средством продления активной жизни до старости. Люди, регулярно употребляющие янтарную кислоту, не страдают бессонницей, всегда бодры, активны, с хорошим самочувствием.Янтарная кислота стимулирует клеточное дыхание, а также оказывает воздействие на усвоение клетками кислорода. Кроме того, она обезвреживает свободные радикалы, обладает мощным антитоксичным свойством. В течение жизни организма образуются агрессивные формы кислорода, окисляющие и разрушающие клетки, что приводит к различным болезням (рак, инфаркт), старению и смерти. Янтарная кислота в сочетании с глюкозой, а также средствами, выводящими шлаки, снижают последствия интоксикации организма, повышают его способность противостоять отравляющим действиям некоторых веществ и свободных радикалов.
Помимо этого янтарная кислота предотвращает появление, а также способствует торможению развития различных опухолей. Для лечения опухолей делают компрессы из смеси медицинской желчи с янтарной кислотой. Как правило, после непродолжительного лечения опухоли полностью рассасываются. Янтарная кислота укрепляет иммунитет, восстанавливает работу нервной системы, оказывает укрепляющее действие на работу почек и кишечника. Также янтарная кислота способствует выработке инсулина, тем самым, продлевая долголетие. Кроме того, данное вещество является отличным антистрессовым средством, обладает свойством нейтрализации алкоголя в крови (при похмелье развести 0,5 ч.л. янтарной кислоты в стакане воды и выпить), препятствует развитию воспалительных процессов, а также обладает свойством усиливать действие других лекарств. Поэтому янтарная кислота является важнейшим элементом, продлевающим жизнь, лечения и защиты от различных заболеваний.
Бензойная кислота C6H5СООН — простейшая одноосновная карбоновая кислота ароматического ряда. Бензойная кислота бесцветное кристаллическое вещество, нерастворим в воде, очень хорошо растворяется в этаноле, этиловом эфире.
Для организма человека бензойная кислота вредна. Она имеет свойство, резко переходить из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую стадию. Пары бензойной кислоты могут вызвать насморк, судорожный кашель, иногда тошноту и рвоту. Бензойная кислота обладает канцерогенным эффектом, может стать причиной развития астмы, проблем с психикой, оказать вредное воздействие на легкие. В пищевой промышленности применение бензойной кислоты разрешается, однако установлены строгие нормы предельной концентрации этой добавки в продуктах.
Е210 (бензойная кислота) — пищевая добавка, используемая в пищевой промышленности в качестве консерванта. Консервант Е210 проявляет антимикробное и антигрибковое действие, оказывает угнетающее воздействие на плесень, дрожжи и некоторые виды бактерий. В природе бензойная кислота содержится в таких продуктах, как брусника, клюква, черника, мед. Естественным путем образуется в сыре, простокваше, йогурте, в яблоках, а также содержится в выделениях некоторых животных. С точки зрения химии добавка Е210 - это карбоновая кислота, относящаяся к классу простейших одноосновных кислот ароматического ряда. Химическая формула бензойной кислоты: C7H6O2 (C6H5COOH).
Соли бензойной кислоты имеют высокую бактерицидную и антесептическую активность, сильновозрастающую с уменьшением рН. Бензойную кислоту из-за малой токсичности широко применяют в качестве консерванта в пищевой промышленности, как антисептическое вещество м медицине, в парфюмерной и косметической промышленности.Бензойную кислоту применяют в изготовлении фенола, бензилхлорида, капролактона, как присадка к лакам усиливающих блеск, адгезию стойкость к химии.Большое значение в практике имеюи эфиры и соли (бензоаты) бензойной кислоты. Бензоат натрия является хорошим консервантом для пищи, стабилизатор при полимеризации, ингибитором кислотной коррозии в теплообменных процессах, конденсирующее средство в медицине.Бензоат аммония- выступает в качестве антисептика в пищевой и перерабатывающей промышленности, стабилизирует клеи и лаки. Эфиры бензойной кислоты являются душистыми веществами, фруктовыми эссенциями, в парфюмерии как фиксаторы запахов, средство от моли.
Ви́нная кислота́ (диоксиянтарная кислота, 2,3-дигидроксибутандиовая кислота) НООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООН — двухосновная оксикислота.
Винная кислота (пищевая добавка E-334) – бесцветные кристаллы белого порошка, не имеющие запаха, но обладающие очень кислым вкусом, двухосновная соль калийной кислоты. Она широко распространена в природе, встречается во многих фруктах свободно, иногда в сочетании с магнием, кальцием или калием. Существует в трех стреоизомерных формах.Известны три стереоизомерные формы винной кислоты: D-(-)-энантиомер (слева вверху), L-(+)-энантиомер (справа вверху) и мезо-форма (мезовинная кислота):
в фармацевтической промышленности, для производства растворимых лекарств, шипучих таблеток и некоторых других препаратов;
в косметологической промышленности, для производства кремов и лосьонов для лица и тела;
в текстильной промышленности, для крашения тканей;
У́ксусная кислота (эта́новая кислота) — органическое вещество с формулой CH3COOH. Слабая, предельная одноосно́вная карбоновая кислота. Производные уксусной кислоты носят название «ацетаты».Уксус является продуктом брожения вина и известен человеку с незапамятных времен.
Первое упоминание о практическом применении уксусной кислоты относится к третьему веку до н. э. Греческий ученый Теофраст впервые описал действие уксуса на металлы, приводящее к образованию некоторых используемых в искусстве пигментов. Уксус применялся для получения «свинцовых белил», а также ярь-медянки (зелёной смеси солей меди, содержащей помимо всего ацетат меди).
В Древнем Риме готовили специально прокисшее вино в свинцовых горшках. В результате получался очень сладкий напиток, который называли «сапа». «Сапа» содержала большое количество ацетата свинца — очень сладкого вещества, которое также называют «свинцовым сахаром» или «сахаром Сатурна». Высокая популярность «сапы» была причиной хронического отравления свинцом, распространенного среди римской аристократии.
Свойства уксусной кислоты меняются в зависимости от содержания в ней воды. В связи с этим многие века химики ошибочно считали, что кислота из вина и кислота из ацетатов на самом деле являются двумя разными веществами. Идентичность веществ, полученных различными способами, была показана немецким алхимиком XVI века Андреа Либавиусом.
Уксусная кислота представляет собой бесцветную жидкость с характерным резким запахом и кислым вкусом. Гигроскопична. Неограниченно растворима в воде. Смешивается со многими растворителями; в уксусной кислоте хорошо растворимы органические соединения и газы, такие как HF, HCl, HBr, HI и другие. Существует в виде циклических и линейных димеров[4].
Абсолютная уксусная кислота называется ледяной, ибо при замерзании образует льдовидную массу.
Давление паров (в мм. рт. ст.):
Уксусная кислота образует двойные азеотропные смеси со следующими веществами.
|
Вещество |
tкип, °C |
массовая доля уксусной кислоты |
|
четыреххлористый углерод |
76,5 |
3 % |
|
циклогексан |
81,8 |
6,3 % |
|
бензол |
88,05 |
2 % |
|
толуол |
104,9 |
34 % |
|
гептан |
91,9 |
33 % |
|
трихлорэтилен |
86,5 |
4 % |
|
этилбензол |
114,65 |
66 % |
|
о-ксилол |
116 |
76 % |
|
п-ксилол |
115,25 |
72 % |
|
бромоформ |
118 |
83 % |
Уксусную кислоту можно получить окислением ацетальдегида кислородом воздуха. Процесс проводят в присутствии катализатора — ацетата марганца (II) Mn(CH3COO)2 при температуре 50-60 °С:
2 CH3CHO + O2 → 2 CH3COOH
Окислительные методы
Ранними промышленными методами получения уксусной кислоты были окисление ацетальдегида и бутана[5].Ацетальдегид окислялся в присутствии ацетата марганца (II) при повышенной температуре и давлении. Выход уксусной кислоты составлял около 95 %.
Окисление н-бутана проводилось при температуре 150—200 °C и давлении 150 атм. Катализатором этого процесса являлся ацетат кобальта.
Оба метода базировались на окислении продуктов крекинга нефти. В результате повышения цен на нефть оба метода стали экономически невыгодными, и были вытеснены более совершенными каталитическими процессами карбонилирования метанола.
Уксусную кислоту, концентрация которой близка к 100 %, называют ледяной. 70-80 % водный раствор уксусной кислоты называют уксусной эссенцией, а 3-15 % — уксусом[14]. Водные растворы уксусной кислоты широко используются в пищевой промышленности (пищевая добавка E260) и бытовой кулинарии, а также в консервировании.Уксусную кислоту применяют для получения лекарственных и душистых веществ, как растворитель (например, в производстве ацетилцеллюлозы, ацетона). Она используется в книгопечатании и крашении.Уксусная кислота используется как реакционная среда для проведения окисления различных органических веществ. В лабораторных условиях это, например, окисление органических сульфидов пероксидом водорода, в промышленности — окисление пара-ксилола кислородом воздуха в терефталевую кислоту.Поскольку пары уксусной кислоты обладают резким раздражающим запахом, возможно её применение в медицинских целях в качестве замены нашатырного спирта для выведения больного из обморочного состояния.
ЛИТЕРАТУРА:
Биотехнология/под ред. И. Хиггинса, Д. Беста, Дж. Джонса/перевод с английского/под ред. А. А. Баева. - М.: Мир, 1988. - 479 с.
Биотехнология микробного синтеза/под ред. М. Е. Бекера - Рига: Зинатне, 1980. - 350 с.
Воробьев Л. И. Техническая микробиология. - М.: Высшая школа, 1987. - 94 с.
Д е б а б о в В. Г., Лившиц В. А. Биотехнология. - М.: Высшая школа, 1988.
Кн. 2. Современные методы создания промышленных штаммов микроорганизмов. 1988. - 208 с.
Промышленная микробиология и успехи генетической инженерии. Сборник: перевод с английского под ред. Г. К- Скрябина. - М.: Мир, 1984. - 172 с.
Смирнов В. А. Пищевые кислоты. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 240 с.