Zitronensäure. Berit Füllner Otto Mewes Frank Weymann

Transkript

1 Zitronensäure Berit Füllner Otto Mewes Frank Weymann

2 Gliederung 1. Definition 2. Vorkommen 3. Gewinnung 4. Eigenschaften 5. Anwendungen in der Lebensmittelindustrie 6. Beispiele

3 1. Definition 2-Hydroxypropan-1,2,3-tricarbonsäure farbloser, geruchloser Feststoff (wasserlöslich) Citrat C 6 H 8 O 7 GHS05 Carbonsäure Ätzwirkung Quelle:

4 2. Vorkommen (I) Stoffwechselprodukt aller Organismen Citratzyklus Zitronensaft 5-7% Äpfel, Birnen, Sauerkirschen, Johannisbeeren, Milch usw.

5 2. Vorkommen (II) Quelle:

6 3. Gewinnung von Zitronensäure (I) ursprüngliches Verfahren: Gewinnung aus Zitrusfrüchten Zitronensaft wird mit konzentrierter Ammoniaklösung versetzt eingedickt und filtriert leicht lösliche Ammoniumcitrat durch Fällung mit Calciumchlorid in schwerer lösliches Calciumcitrat umgewandelt Lösung wird erneut filtriert Filterkuchen wird in 25%-iger Schwefelsäure gelöst, wobei Calciumsulfat (Gips) ausfällt Filtration -> Zitronensäurelösung Kristallisation -> reine Zitronensäure

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8 3. Gewinnung von Zitronensäure (III) Biotechnische Gewinnung - Voraussetzungen hoher Glucose- und Sauerstoffgehalt im Nährmedium Niedriger ph-wert (ph < 3) im Nährmedium bewirkt, dass das Folgeenzym der Citratsynthetase im Citratzyklus die Aconitase hemmt Außenmembran der Pilzzellen wird instabil und die Zitronensäure wird in das Außenmedium abgegeben Kontaminationsgefahr durch unerwünschte Fremdorganismen sinkt niedrige Fe 2+ -Konzentration (< 5 mg/l) Aconitase fehlt der Cofaktor zur

9 4. Eigenschaften der Zitronensäure (I) im trockenen Zustand rhombische Kristalle leicht sauer im Geschmack in geringen Mengen -> fördert Zitronensäure indirekt das Knochenwachstum -> weil sie die Aufnahme von Calcium begünstigt größere Mengen wirken toxisch (bei Ratten: 3 g/kg)

10 4. Eigenschaften der Zitronensäure (II) wird aufgrund ihrer drei Carboxygruppen ( COOH) zu den organischen Tricarbonsäuren gezählt wässrige Lösung der Zitronensäure leitet elektrischen Strom Säuredissoziationskonstanten der Zitronensäure: pk s1 = 3,13, pk s2 = 4,76 und pk s3 = 6,4. vollständig dissoziierte Säurerest der Zitronensäure -> Citrat

11 4. Eigenschaften der Zitronensäure (III) onens%c3%a4ure_im_mikroskop_mit_polfilter_besser.j pg : Molare Masse: 192,13 g/mol Aggregatzustand: Fest Dichte: 1,67 g/cm 3 (18 C) Schmelzpunkt: 153 C Siedepunkt: Zersetzung: ab 175 C

12 5. Anwendungen LM-Industrie (I) Zitronensäure gilt als Lebensmittel und kann unbegrenzt anderen Lebensmittel zugesetzt werden Lebensmittelindustrie verbraucht circa 60-70% der Jahresproduktion von Zitronensäure

13 5. Anwendungen LM-Industrie (II) Säuerungsmittel Schmeckt nur sauer, kein Nebengeschmack Konservierungsmittel senkt den ph-wert, hemmt Wachstum von Mikroorganismen (v.a. Pilze)

14 5. Anwendungen LM-Industrie (III) Antioxidationsmittel Oxidationen mit Sauerstoff werden durch saures Milieu gehemmt Enzyme von Bräunungsreaktionen werden inaktiviert Bestandteil von Futtermitteln Wirkt appetitanregend

15 6. Beispiele (I) Erfrischungsgetränke Konservierungsmittel und Geschmack Süßwaren Erhält Farbe, Geschmackszusatz Sahne und Milchprodukte Fruchtsäfte und Fruchtnektare (max. 3 bzw. 5 g/l) geschnittenes verpacktes Gemüse, Obst und geschälte Kartoffeln Verhindert gerinnen des Eiweißes beim Herstellungsprozess Natürliches Konservierungsmittel Verhindert enzymatische Bräunung

16 6. Beispiele (II) Fleischprodukte Erhält Fettanteil, fördert rote Farbbildung Teigwaren Reinigung Verbessert Backeigenschaften Keimhemmung, Lösen von Kalkbestandteilen

17 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

18 Quellen Christian Beyer: Quantitative anorganische Analyse: ein Begleiter für Theorie und Praxis. Springer Science & Business, 1996 Peter Brandt: Die Hydrothermale Carbonisierung : eine bemerkenswerte Möglichkeit, um die Entstehung von CO 2 zu minimieren oder gar zu vermeiden?, in: Journal für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit, 2009, 4 (2), S Vollrath, Hopp: Citronensäure: Beispiel für ein biotechnisches Produkt, in: Grundlagen der Life Sciences, Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2000