اسید سیتریک

نگاه کلی

اسید سیتریک یا جوهر لیمو یکی از اسیدهای آلی است در لیموترش و پرتقال وجود دارد. یکی از عمده‌ترین کشورهای تولیدکننده آن کشور چین می‌باشد. اسید سیتریک در صنایع نوشابه، آبمیوه، آرایشی و بهداشتی و داروئی استفاده می‌گردد و علاوه بر طعم دهندگی باعث تنظیم PH نیز می‌شود. یکی از ساده‌ترین روش‌هایی که برای تولید آن بکار می‌رود استفاده از قارچ آسپرژیلوس نایجر است. اسید سیتریک در دو نوع ” مونوهیدرات (آبدار) ” و ” آن هیدروز (خشک یا بدون آب) ” به صورت پودر کریستال تولید شده و عموماً در کیسه‌های کاغذی و چند لایه بسته بندی می‌گردد و به فروش می‌رسد.

ویژگی های شیمیایی

این ماده می تواند در یک فرم بدون آب یا به عنوان یک مونوهیدرات وجود داشته باشد.

شکل بی آب کریستال از آب گرم به دست می آید، در حالی که مونوهیدرات زمانی ایجاد می شود که اسید سیتریک از آب سرد کریستال شود.

مونوهیدرات میتواند در حدود ۷۸ درجه سانتی گراد به شکل بی آب تبدیل شود. اسید سیتریک در اتانول مطلق (بدون آب) (۷۶ قسمت اسید سیتریک در هر ۱۰۰ قسمت اتانول) در دمای ۱۵ درجه سانتیگراد حل می شود. با تخریب دی اکسید کربن در بالای ۱۷۵ درجه سانتیگراد تجزیه می شود. از سوی دیگر، pH محلول ۱ میلی متری این ماده حدود ۳٫۲ است. pH آب میوه های مرکباتی مانند پرتقال و لیمو بستگی به غلظت اسید سیتریک دارد، به طوری که برای غلظت اسیدی بالاتر بیشتر می شود و برعکس.

نمک این ماده را می توان با تنظیم دقیق pH قبل از کریستالیزاسیون ترکیب آماده کرد. به عنوان مثال، سدیم سیترات را ببینید

یون سیترات با کمپلکس های فلزی تشکیل می شود. ثابت های پایدار برای تشکیل این مجتمع ها به دلیل اثرکلات بسیار زیاد است. در نتیجه، حتی با کاتدی فلز قلیایی تشکیل می دهد. با این حال، هنگامی که یک مجموعه کلات با تمام سه گروه کربوکسیلات تشکیل می شود، حلقه های کلات دارای ۷ و ۸ عضو هستند که عموماً از نظر ترمودینامیکی پایدارتر از حلقه های کوچکتر کلات است. اسید سیتریک را می توان در یک یا چند گروه کارکردی اسید کربوکسیلیک بر روی مولکول (با استفاده از انواع مختلف الکل ها) استرید کرد تا هر یک از انواع استرهای mono، di، tri و mixed را تشکیل دهند.

کاربرد ها

تولیدات پنیر:

در صنعت پنیر سازی از اسیدسیتریک استفاده می‌شود، به‌ویژه در پنیر موزارلا اسید سیتریک بعنوان کاتالیست جهت تخمیر سریع شیر استفاده می‌شود. تخمیر سریع به این منظور است که در مقادیر زیاد می‌توان پنیر بیشتری را در مدت کمتری تولید کرد.

افزایش عمرمفید:

باکتری برای زنده ماندن به (pH) پایدار نیاز دارد. اسید سیتریک با کاهشPH  محیط از رشد باکتری جلوگیری می کند در نتیجه باعث افزایش عمر مفید غذاهای فراوری شده به‌طور چشمگیری می شود. به‌عنوان مثال مرباها و ژله‌ها، غذاهای کنسروی، محصولات گوشتی و دیگر غذاها.

طعم:

اسید سیتریک علاوه بر افزایش ماندگاری نوشیدنی‌های گازدار و آبمیوه‌ها، طعم ترش خوشایندی را نیز به آن ها می‌دهد.

امولسیفایر:

اسید سیتریک مثل امولسیفایر چربی گیاهی عمل می‌کند. چون چربی‌ها لخته نمی‌شوند، این امر باعث می‌شود که بستنی و لیموناد بافت و طعم همگن و مطلوبی داشته باشند.

نوشیدنی های گازدار:

زمانی‌که اسید سیتریک با سدیم بی‌کربنات مخلوط شود، گازدار می‌شود. در واقع تقریبا 50% تولیدات اسید سیتریک در این نوع نوشیدنی­ ها استفاده می‌شود. مثل نوشیدنی‌های گازدار و پودری و قرص‌های برطرف کننده اسید معده.

آب جو:

چون اسیدسیتریک یک اسید ضعیف است گاهی اوقات برای ایجاد یک محیط اسیدی در تولیدات آبجو استفاده می‌شود.

تسریع جذب:

بسیاری از ویتامین‌ها و مواد معدنی رایج در یک محیط اسیدی بهتر کار می‌کنند. اسید سیتریک در مکمل‌های غذایی برای تسریع جذب استفاده می‌شود. همچنین بدون اسید سیتریک، قرص ویتامین C کاملاً تلخ است.

تفاوت بین اسید سیتریک خشک و آبدار

فرم آبدار در ساختار بلوری خود به ازای هر مولکول C₆H₈O₇ یک مولکول آب نیز دارد که فرمول آن به صورت C₆H₈O₇.H₂O است و به آن مونوهیدرات گفته می شود. . اما فرم خشک در ساختار بلوری خود آب نداشته و فرمول آن به صورت C₆H₈O₇ است که به آن آنهیدروز می گویند.

روش تولید

با وجود آن که می توان این محصول را در گرید خوراکی در غلظت های بالا در بسیاری از مرکبات یافت, اما استحصال آن در مقیاس تجاری و صنعتی به صرفه نیست. به علاوه در حال حاضر حجم تقاضایی که برای این ماده وجود دارد، بسیار دور از میزانی است که می توان از مرکبات بدست آورد. توانایی تولید محصول فوق از تخمیر گیاهان به عنوان یک محصول جانبی این متابولیسم برای اولین بار در سال 1917 توسط یک شیمی دان آمریکایی به نام James Currie کشف شد.

در آن سال ها این روش راهی بود که می توانست با کمک آن به میزان تقاضای بی پایانی که برای محصول فوق وجود داشت, پاسخ داد. شرکت های  Pfizerو Citrique Belge جزء شرکت هایی بودند که با استفاده از این تکنیک شروع به تولید این ماده در مقیاس تجاری کردند. روش دکتر Currie هنوز در گوشه کنار دنیا به منظور تولید citric acid مورد استفاده قرار می گیرد.

مضرات

بر اساس مطالعاتی که در این زمینه صورت گرفته است نشانه ای از ایجاد عوارض در مصرف طولانی مدت این ترکیب مشاهده نشده است.

در یک گزارش چهار نفر پس از مصرف غذاهای حاوی این اسید دچار درد مفاصل همراه با تورم و سفتی، درد عضلانی ، درد معده و تنگی نفس شده اند. با این حال این افراد نسبت به اشکال طبیعی که در لیمو وجود دارد حساسیتی نشان نداده اند. با وجود اینکه محققان تاکید کردند که نمی توان ثابت کرد اسید سیتریک تولید شده به روش شیمیایی مسئول این آلرژی است، اما توصیه نموده اند که در این زمینه مطالعات بیشتری صورت گیرد.