SİTRİK ASİT

Sitrik Asit (Anhidrat Monohidrat)
Fiziksel özellikler: beyaz kristal madde
Kimyasal formül: C6H807
Molekül ağırlığı: 192,12 g / mol
Genellikle limon tuzu (tartarik asit) olarak bilinir. Organik bileşikler grubundan karboksilik asitler. Madde doğada yaygındır: meyveler, saplar vb.
Sitrik asit, C6H8O7 moleküler formülüne sahip zayıf bir organik asittir. Turunçgillerde doğal olarak bulunur. Biyokimyada, tüm aerobik organizmaların metabolizmasında ortaya çıkan sitrik asit döngüsünde bir ara maddedir.
Her yıl iki milyon tondan fazla sitrik asit üretilmektedir. Yaygın olarak bir asitleştirici, bir tatlandırıcı ve bir kenetleme maddesi olarak kullanılır.
Bir sitrat, sitrik asidin bir türevidir; yani çözeltide bulunan tuzlar, esterler ve çok atomlu anyon. İlkine bir örnek, bir tuz trisodyum sitrattır; bir ester, trietil sitrattır. Bir tuz parçası olduğunda sitrat anyonunun formülü C olarak yazılır.
6H5O3−7 veya C3H5O (COO) 3−3.

Kullanım alanları:
-Gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Metal yüzey temizleme işlemi odasında.
-İlaç endüstrisinde.
-Tekstil sektöründe yardımcı kimyasallar olarak.

Doğal oluşum ve endüstriyel üretim
Limon, portakal, misket limonu ve diğer turunçgiller yüksek konsantrasyonlarda sitrik asit içerir.
Sitrik asit, başta turunçgiller olmak üzere çeşitli meyve ve sebzelerde bulunur. Limon ve misket limonu özellikle yüksek konsantrasyonlarda asit içerir; Bu meyvelerin kuru ağırlığının% 8'ini oluşturabilir (meyve sularında yaklaşık 47 g / l). [a] Turunçgillerdeki sitrik asit konsantrasyonları portakal ve greyfurt için 0,005 mol / L ile 0,30 mol arasındadır. / L limon ve misket limonu; bu değerler, kültüre ve meyvenin yetiştirildiği koşullara bağlı olarak tür içinde değişir.

Endüstriyel ölçekte sitrik asit üretimi ilk olarak 1890'da İtalyan narenciye endüstrisine dayalı olarak başladı; burada meyve suyu, kalsiyum sitratı çökeltmek için sulu kireç (kalsiyum hidroksit) ile işlendi, bu da izole edildi ve seyreltilmiş sülfürik asit kullanılarak aside geri dönüştürüldü. 1893, C. Wehmer, Penicillium küfünün şekerden sitrik asit üretebileceğini keşfetti. Bununla birlikte, sitrik asidin mikrobiyal üretimi, Birinci Dünya Savaşı İtalyan narenciye ihracatını kesintiye uğratana kadar endüstriyel olarak önemli hale gelmedi.

1917'de Amerikalı gıda kimyacısı James Currie, Aspergillus niger kalıbının belirli türlerinin verimli sitrik asit üreticileri olabileceğini keşfetti ve ilaç şirketi Pfizer, iki yıl sonra bu tekniği kullanarak endüstriyel düzeyde üretime başladı ve bunu 1929'da Citrique Belge izledi. Bu üretimde Günümüzde kullanılan sitrik aside giden başlıca endüstriyel yol olan teknikte, A. niger kültürleri sitrik asit üretmek için sukroz veya glikoz içeren bir ortamda beslenir. Şeker kaynağı
 ıslatma mısır likörü, melas, hidrolize mısır nişastası veya diğer ucuz, şekerli solüsyondur.
 Küf, elde edilen çözeltiden süzüldükten sonra, sitrik asit, sitrik asit, narenciye suyundan doğrudan ekstraksiyonda olduğu gibi, sitrik asitin sülfürik asit ile işlenerek yeniden oluşturulduğu kalsiyum sitrat tuzu elde etmek için kalsiyum hidroksit ile çökeltilerek izole edilir.

1977'de, Lever Brothers'a sitrik asidin yüksek basınç koşulları altında akonitik veya izositrat / alloizositrat kalsiyum tuzlarından başlayarak kimyasal sentezi için bir patent verildi; bu, ters, enzimatik olmayan bir Krebs döngüsü reaksiyonu gibi görünen şey altında neredeyse niceliksel dönüşümde sitrik asit üretti.

Küresel üretim 2018'de 2.000.000 tonu aştı. Bu hacmin% 50'den fazlası Çin'de üretildi. İçeceklerde asitlik düzenleyici olarak% 50'den fazlası, diğerlerinde% 20'den fazlası kullanılmıştır.
 gıda uygulamaları, deterjan uygulamaları için% 20 ve kozmetik, ilaç ve kimya endüstrisi gibi gıda dışındaki uygulamalar için% 10

Sitrik asit ilk olarak 1784 yılında onu limon suyundan kristalleştiren kimyager Carl Wilhelm Scheele tarafından izole edildi. [15] [11] [16] Susuz (susuz) formda veya monohidrat olarak mevcut olabilir. Susuz form sıcak sudan kristalleşirken, monohidrat sitrik asit soğuk sudan kristalize edildiğinde oluşur. Monohidrat, yaklaşık 78 ° C'de susuz forma dönüştürülebilir. Sitrik asit ayrıca 15 ° C'de mutlak (susuz) etanol (100 kısım etanol başına 76 kısım sitrik asit) içinde çözünür. Yaklaşık 175 ° C'nin üzerinde karbondioksit kaybıyla ayrışır.

Sitrik asit normalde, 25 ° C'de 2.92, 4.28 ve 5.21'lik sıfır iyonik kuvvete ekstrapole edilmiş pKa değerlerine sahip bir tribazik asit olarak kabul edilir. 13C NMR spektroskopisi ile hidroksil grubunun pKa'sı bulunmuştur, 14.4 olacak. [18] Türleşme diyagramı sitrik asit çözeltilerinin yaklaşık pH 2 ile pH 8 arasında tampon çözeltiler olduğunu göstermektedir. PH 7 civarındaki biyolojik sistemlerde, mevcut iki tür sitrat iyonu ve mono-hidrojen sitrat iyonudur. SSC 20X hibridizasyon tamponu, yaygın kullanıma bir örnektir. [19] Biyokimyasal çalışmalar [20] için derlenmiş tablolar mevcuttur.

Öte yandan, 1 mM sitrik asit çözeltisinin pH'ı yaklaşık 3,2 olacaktır. Portakal ve limon gibi turunçgillerden elde edilen meyve sularının pH'ı sitrik asit konsantrasyonuna bağlıdır, daha yüksek asit konsantrasyonu için daha düşüktür ve tersine.

Sitrik asidin asit tuzları, bileşiğin kristalleştirilmesinden önce pH'ın dikkatlice ayarlanmasıyla hazırlanabilir. Örneğin, sodyum sitrat bakınız.

Sitrat iyonu, metalik katyonlarla kompleksler oluşturur. Bu komplekslerin oluşumu için stabilite sabitleri, şelat etkisinden dolayı oldukça büyüktür. Sonuç olarak,
alkali metal katyonlarla bile kompleksler oluşturur. Bununla birlikte, üç karboksilat grubunun tamamı kullanılarak bir şelat kompleksi oluşturulduğunda, şelat halkaları, 7 ve 8 üyeye sahiptir;
 genellikle termodinamik olarak daha küçük şelat halkalarından daha az kararlıdır. Sonuç olarak, hidroksil grubu protonsuzlaştırılarak daha kararlı 5 üyeli bir halkanın bir parçasını oluşturabilir.
amonyum ferrik sitrat, (NH4) 5Fe (C6H4O7) 2 · 2H2O.

Sitrik asit, çeşitli mono-, di-, tri- ve karışık esterlerden herhangi birini oluşturmak için molekül üzerindeki karboksilik asit fonksiyonel gruplarından (çeşitli alkoller kullanılarak) bir veya daha fazlasında esterlenebilir. [Kaynak belirtilmeli]

Biyokimya
Sitrik asit döngüsü
Ana madde: Sitrik asit döngüsü
Sitrat, hayvanlar, bitkiler ve bakteriler için merkezi bir metabolik yol olan TCA döngüsünde (diğer adıyla TriCarboxylic Acid döngüsü veya Krebs döngüsü, Szent-Györgyi) bir ara maddedir. Sitrat
 sentaz, sitrat oluşturmak için oksaloasetatın asetil CoA ile yoğunlaşmasını katalize eder. Sitrat daha sonra aconitase için substrat görevi görür ve akonitik aside dönüştürülür.
Döngü, oksaloasetat rejenerasyonu ile sona erer. Bu kimyasal reaksiyonlar dizisi, daha yüksek organizmalarda gıdalardan elde edilen enerjinin üçte ikisinin kaynağıdır. Hans Adolf Krebs
 keşif için 1953 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü aldı.

Bazı bakteriler (özellikle E. coli), TCA döngüsünün bir parçası olarak dahili olarak sitrat üretebilir ve tüketebilir, ancak gerekli enzimlere sahip olmadıkları için bunu yiyecek olarak kullanamazlar.
hücreye aktarın. Richard Lenski'nin Uzun Süreli Evrim Deneyi sırasında sitrat da içeren minimal bir glikoz ortamında onbinlerce evrimden sonra, bir varyant
 E. coli, sitrat üzerinde aerobik olarak büyüme yeteneği ile gelişti. Lenski'nin öğrencisi Zachary Blount ve meslektaşları, bu "Cit +" E. coli [22] [23]
özellikler gelişir. Bu durumda, yeniliğin, önceki birkaç "güçlendirici" mutasyonun birikmesinden kaynaklanan nadir bir yineleme mutasyonundan kaynaklandığına dair kanıt buldular,
kimliği ve etkileri halen incelenmektedir. Cit + özelliğinin evrimi, evrimdeki tarihsel olumsallığın rolünün dikkate değer bir örneği olarak kabul edildi.

Diğer biyolojik roller
Sitrat, mitokondrinin dışına ve sitoplazmaya taşınabilir, daha sonra yağ asidi sentezi için asetil-CoA'ya ve oksaloasetata parçalanabilir. Sitrat pozitiftir
bu dönüşümün modülatörü ve asetil-CoA'nın malonil-CoA'ya dönüşümünde düzenleyici enzim olan asetil-CoA karboksilaz enzimini allosterik olarak düzenler.
(yağlı asit sentezinde taahhüt adımı). Kısacası sitrat, sitoplazmaya taşınır, asetil CoA'ya dönüştürülür ve daha sonra asetil tarafından malonil CoA'ya dönüştürülür.
Allosterik olarak sitrat tarafından modüle edilen CoA karboksilaz.

Yüksek sitozolik sitrat konsantrasyonları, glikolizin hız sınırlayıcı bir aşamasının katalizörü olan fosfofruktokinazı inhibe edebilir. Bu etki avantajlıdır: yüksek konsantrasyonlarda
sitrat, büyük miktarda biyosentetik öncü molekül kaynağı olduğunu gösterir, bu nedenle fosfofruktokinazın substratından molekülleri göndermeye devam etmesine gerek yoktur,
fruktoz 6-fosfat, glikolize. Sitrat, yüksek ATP konsantrasyonlarının inhibe edici etkisini artırarak etki eder, bu da glikoliz yapmaya gerek olmadığının bir başka işaretidir.

Sitrat, kemiğin hayati bir bileşenidir ve apatit kristallerinin boyutunu düzenlemeye yardımcı olur.

Uygulamalar
Yiyecek ve içecek
Limon biberi baharatları hazırlamak için kullanılan toz sitrik asit
Daha kuvvetli yenilebilir asitlerden biri olduğu için sitrik asidin baskın kullanımı yiyecek ve içeceklerde, özellikle alkolsüz içecekler ve şekerlemelerde aroma ve koruyucu olarak kullanılır.
Avrupa Birliği içinde E330 E numarasıyla gösterilir. Çeşitli metallerin sitrat tuzları, bu mineralleri birçok diyet takviyesinde biyolojik olarak mevcut formda vermek için kullanılır.
Sitrik asit, 100 g'da 247 kcal'ye sahiptir. Amerika Birleşik Devletleri'nde, bir gıda katkı maddesi olarak sitrik asit için saflık gereksinimleri, Amerika Birleşik Devletleri Farmakopesi (USP) tarafından yayınlanan Gıda Kimyasalları Kodeksi tarafından tanımlanmaktadır.

Sitrik asit, yağların ayrışmasını önlemek için emülsifiye edici bir madde olarak dondurmaya, sükroz kristalleşmesini önlemek için karamele veya taze limon suyu yerine tariflerde eklenebilir.
Sitrik asit, çok çeşitli efervesan formüllerde sodyum bikarbonat ile birlikte, hem sindirim (ör., Tozlar ve tabletler) hem de kişisel bakım (ör., Banyo tuzları, banyo bombaları ve gres temizliği) için kullanılır. Kuru toz halinde satılan sitrik asit, sofra tuzuna fiziksel benzerliği nedeniyle genellikle marketlerde ve marketlerde "ekşi tuz" olarak satılır. Saf aside ihtiyaç duyulan sirke veya limon suyuna alternatif olarak mutfak uygulamalarında kullanılır. Sitrik asit, normalde bazik bir boyanın pH seviyesini dengelemek için gıda boyamasında kullanılabilir. [Kaynak belirtilmeli]

Temizleme ve kenetleme maddesi
Sitrik asit, metalleri çözünür hale getirerek bağlayan mükemmel bir kenetleme maddesidir. Kazanlardan ve buharlaştırıcılardan kireç oluşumunu gidermek ve caydırmak için kullanılır.
Sabunların ve çamaşır deterjanlarının etkinliğini artırmada faydalı kılan suyu arıtmak için kullanılabilir. Metalleri sert suda şelatlayarak, bu temizleyicilerin
 köpük üretir ve su yumuşatmaya ihtiyaç duymadan daha iyi çalışır. Sitrik asit, bazı banyo ve mutfak temizleme solüsyonlarında aktif maddedir. Yüzde altılık bir çözüm
sitrik asit konsantrasyonu camdan sert su lekelerini ovalamadan çıkaracaktır. Sitrik asit şampuanda saçtaki balmumu ve boyayı temizlemek için kullanılabilir. Açıklayıcı
Şelatlama yeteneklerinden sitrik asit, 1940'larda Manhattan Projesi sırasında lantanitlerin tamamen iyon değişimiyle ayrılması için kullanılan ilk başarılı eluanttı. İçinde
1950'lerde yerini çok daha verimli EDTA aldı.

Endüstride, çelikten pası çözmek ve paslanmaz çelikleri pasifleştirmek için kullanılır.

Kozmetikler, ilaçlar, diyet takviyeleri ve yiyecekler
Sitrik asit kremlerde, jellerde ve sıvılarda asitleştirici olarak kullanılır. Gıdalarda ve diyet takviyelerinde kullanılır, teknik veya gıda takviyeleri için eklenmişse işleme yardımcısı olarak sınıflandırılabilir.
 fonksiyonel etki (örn. asitleştirici, şelatör, viskozlaştırıcı, vb.). Hala önemsiz miktarlarda mevcutsa ve teknik veya işlevsel etkisi artık mevcut değilse,
 <21 CFR §101.100 (c)> etiketlemesinden muaf olun.

Sitrik asit, bir alfa hidroksi asittir ve kimyasal cilt soyma işlemlerinde aktif bir bileşendir.

Sitrik asit, antiviral özelliklere sahip yüz dokularının üretiminde aktif bileşenlerden biri olarak kullanılmaktadır.

Diğer kullanımlar
Sitratların tamponlama özellikleri, ev tipi temizleyicilerde ve ilaçlarda pH'ı kontrol etmek için kullanılır.

Sitrik asit, asit boyalarla evde boyamada beyaz sirkeye kokusuz bir alternatif olarak kullanılır.

Sodyum sitrat, indirgen şekerlerin hem kalitatif hem de kantitatif olarak tanımlanmasında kullanılan Benedict reaktifinin bir bileşenidir.

Paslanmaz çeliğin pasivasyonunda nitrik aside alternatif olarak sitrik asit kullanılabilir.

Sitrik asit, fotoğraf filmi geliştirme sürecinin bir parçası olarak daha az kokulu bir durdurma banyosu olarak kullanılabilir. Fotoğraf geliştiricileri alkalindir, bu nedenle eylemlerini hızla nötralize etmek ve durdurmak için hafif bir asit kullanılır,
ancak yaygın olarak kullanılan asetik asit karanlık odada güçlü bir sirke kokusu bırakır.

Sitrik asit / potasyum-sodyum sitrat, kan asidi düzenleyici olarak kullanılabilir.

Lehim akı. Sitrik asit, kuru veya suda konsantre çözelti olarak mükemmel bir lehimleme flaksıdır. Lehimlemeden sonra özellikle ince tellerle olduğu gibi çıkarılmalıdır.
hafif aşındırıcı. Sıcak suda çabuk çözülür ve durulanır.

Küçük moleküllerden katı malzemeleri sentezleyin
Malzeme biliminde Sitrat-jel yöntemi, küçük moleküllerden katı maddeler üretmek için bir yöntem olan sol-jel yöntemine benzer bir süreçtir. Sentetik sırasında
işlem, metal tuzları veya alkoksitler bir sitrik asit çözeltisine dahil edilir. Sitrik komplekslerin oluşumunun iyonların bireysel davranışlarındaki farklılığı dengelediğine inanılıyor.
 daha iyi bir iyon dağılımı sağlar ve daha sonraki işlem aşamalarında bileşenlerin ayrılmasını önler. Etilen glikol ve sitrik asidin polikondensasyonu
100 ° C'nin üzerinde başlar ve polimer sitrat jel oluşumu ile sonuçlanır.

Emniyet
Zayıf bir asit olmasına rağmen, saf sitrik aside maruz kalmak, olumsuz etkilere neden olabilir. Solunması öksürüğe, nefes darlığına veya boğaz ağrısına neden olabilir. Aşırı yutulması karın ağrısına neden olabilir
ve boğaz ağrısı. Konsantre solüsyonların cilde ve gözlere maruz kalması kızarıklık ve ağrıya neden olabilir. Uzun süreli veya tekrarlayan tüketim diş minesinin aşınmasına neden olabilir.