Натрий цитрат (лимоннокислый) — пищевая добавка и компонент фармацевтических средств

Химические свойства

Цитрат Натрия, что это такое? Чтобы разобраться, что такое натриевая соль лимонной кислоты надо рассмотреть ее строение. Химическая формула вещества: Na3C6H5O7. Средство имеет вид белого мелкокристаллического порошка, обладает солено-кислым вкусом, не имеет запаха. Плавится при 310 градусах Цельсия. Молекулярная масса = 258 грамм на моль. 3-х замещенный Натрия Цитрат хорошо растворяется в воде, растворим в спиртах, не растворяется в органических р-лях.

Вред и польза

Химическое соединение активно применяется:

• в качестве приправы, специи, консерванта под кодом E331, при производстве газировки со вкусом лимона, энергетических напитков, десертов из желатина, в детском питании;
• в виде буферного средства для поддержания стабильного рН, в качестве антикоагулянта, в кофе-машинах;
• в фармацевтике, входит в состав растворимых форм препаратов, например, от изжоги;
• как слабительное средство, при лечении инфекций мочеполовой сферы;
• в аналитической химии, при определении СОЭ;
• в жидкостях стеклоочистителей.

Вреда Цитрата Натрия организму человека, как правило, не приносит. Вещество не токсично, не вызывает раздражения при попадании на кожу. Средство лучше не вдыхать. Не зафиксировано случаев отравления этим химическим соединением.

Воздействие на организм

В целом, продукты с повышенной кислотностью могут стать причиной возникновения внутренних очагов воспалении, тогда как щелочь действует прямо-противоположно – заглушая воспалительные процессы. Поэтому весьма важно учитывать уровень рН каждого продукта с целью заботы о собственном здоровье.

При нормальных условиях наша кровь обладает щелочной pН. Для поддержания оптимального баланса следует строить свой суточный рацион так, чтобы доля щелочных продуктов составляла 75%.

Цитрат натрия, попадая в организм, вступает в реакцию с лимфой, щелочью крови и желчью. При условии соблюдения кислотно-щелочного баланса организм справляется с переработкой веществ. Но в случае значительного превышения нормы кислотных компонентов, не все они могут быть нейтрализованы щелочью. В такой ситуации происходит нарушение обменных процессов в организме, которое может сопровождаться такими неприятными симптомами, как отек слизистой оболочки верхних дыхательных путей, головные боли, невралгические расстройства, потеря аппетита

Говоря о вопросе пользы и вреда цитрата натрия, следует помнить, что негативные последствия возникают исключительно в случае значительного превышения потребления вещества в сравнении с щелочными компонентами.

Особые указания

Нельзя часто повторять курсы лечения Натрия Цитратом. Если после терапии симптомы сохраняются, рекомендуется сменить тактику лечения.

Не рекомендуется назначать лекарство мужчинам и детям, в связи с тем, что заболевание часто носит бактериальную природу.

Особую осторожность рекомендуют соблюдать: при лечении больных сердечно-сосудистыми заболеваниями, с повышенным АД, с заболеваниями почек, сахарным диабетом, при соблюдении бессолевой диеты.

Рецепт десерта с использованием цитрата натрия — «Шоколадные сферы» (икра)

«Шоколадные сферы» (икра)

Ингредиенты:

• цитрат натрия — 0,5 г;
• сахар — 90 г;
• вода — 200 г;
• альгинат натрия — 3 г;
• лактат кальция — 3 г;
• какао порошок — 50 г.

Инструменты:

миски, пипетка, блендер

Приготовление:

1. Блендером размешать в воде цитрат натрия и альгинат натрия. 2. Добавить какао порошок и сахар. Размешать в режиме высокой скорости до однородного состояния. 3. Удалить пузырьки воздуха, аккуратно постучав миской по столу. 4. Отдельно подготовить кальциевую ванну. 5. Пипеткой набрать какао-смесь, капать в кальциевую ванну, оставить икру на 30 секунд. 6. С помощью шумовки вынуть и промыть в воде.

Очень хорошо подходит к мороженному.

Препараты, в которых содержится (Аналоги)

Совпадения по коду АТХ 4-го уровня: Натрия гидрокарбонат
Торговые названия средства: Блемарен, двузамещенный Натрия Цитрат, Натрия Цитрата дигидрат. Вещество содержится в составе следующих препаратов: Тригидрон, Глюгицир, Гидровит Форте, Регидрон, Фаглюцид, ЦФДА-1, Кафанол, Ионика, Микролакс, Ре-Соль, Электрал.

Производство цитрата натрия

Современные способы производства цитрата натрия зависят от необходимого количества готового вещества. Для небольших объемов производства цитрат натрия создают посредством лимоннокислого брожения, которым подвергаются отходы, образующиеся при производстве сахара.

Производство сахара и цитрата натрия часто располагают рядом, т. к. меласса и патока после производства сахара используются для получения натриевой соли лимонной кислоты.

Производство в крупных объемах является высокотехнологичным, требует высоких затрат энергии и воды. Основной путь промышленного производства — биосинтез из сахара или сахаристых веществ (меласса) промышленными штаммами плесневого гриба Aspergillus niger.

Раньше добавку производили из биомассы махорки и сока лимона.

Получение[ | ]

В промышленности[ | ]

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. 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[ | ]

В классическом 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[ | ]

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[ | ]

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[2].

Лимонная кислота участвует в цикле трикарбоновых кислот — основном процессе дыхания клетки, поэтому в некоторой заметной концентрации она содержится в организме всех животных и растениях[2]. Цикл трикарбоновых кислот или цикл лимонной кислоты или или цикл Кребса является основным химическим механизмом для получения универсального источника АТФ в митохондриях животных и человека.

Применение

Цитрат натрия Е331 широко применяется в пищевой промышленности. При производстве плавленого сыра в качестве соли-плавителя в количестве до 30 г/кг плавленого сыра. Цитраты придают плавленому сыру приятный, слегка кисловатый вкус и в меру плотную, эластичную консистенцию. Понижение значения рН создает неблагоприятные условия для жизнедеятельности газообразующих микроорганизмов, в результате чего плавленый сыр с применением цитратов более стоек при хранение.

В качестве стабилизатора рубленных мясных продуктов до 3 г/кг мяса или жира. Для восстановления солевого (ионного) равновесия, необходимого для термоустойчивости молока, подвергаемого нагреванию, к нему добавляют соли-стабилизаторы, в качестве которых могут выступать все цитраты, которые связывают ионы кальция. Соли используют в виде 10-25 % водных растворов. Натрий лимоннокислый 3-замещенный наиболее эффективно восстанавливает солевое равновесие. Доза соли-стабилизатора зависит от термоустойчивости конкретной партии молока, поэтому колеблется в пределах 0,05-04 % от массы нормализуемой смеси.

Цитрат натрия Е331 используется также в качестве регулятора кислотности и ретардатора в мармеладе, джемах, вареньях, желе на пектине, десертах, хлебобулочных, кондитерских изделиях и т.д. до 10 г/кг; синергиста антиоксидантов в соках, маргаринах, растительных маслах, лярде, свином жире 100 мг/кг. Ускорение растворения сухих смесей (например, для мороженого) достигается добавлением фосфатов или цитратов натрия.

Цитрат натрия

трехзамещенный внесен в перечень сырья в маргарин; консервы молочные; какао со сгущенным молоком и сахаром; молоко сгущенное стерилизованное; молоко цельное сгущенное.

Примечания[ | ]

1. Apelblat, 2014, p. 1.
2. ↑ 123
   NULLmann, 2014, p. 1.
3. ↑ 12
   NULLmann, 2014, p. 2.
4. ↑ 12
   NULLmann, 2014, p. 3.
5. CRC Handbook of Chemistry and Physics / W. M. Haynes, editor-in-chief. — CRC Press, 2016-2017. — С. 5-90.
6. ↑ 12345
   NULLmann, 2014, p. 4.
7. ↑ 12
   Apelblat, 2014, p. 2.
8. ↑ 1234
   NULLmann, 2014, p. 4–6.
9. Ullmann, 2014, p. 6–7.
10. Apelblat, 2014, p. 213.
11. Apelblat, 2014, p. 214–215.
12. Apelblat, 2014, p. 216.
13. Apelblat, 2014, p. 215.
14. 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.
15. ↑ 12
    Apelblat, 2014, p. 216–217.
16. 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.
17. 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.
18. 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.
19. РадиоКот :: Безопасный общедоступный состав для травления меди в домашних условиях
20. https://www.jstor.org/pss/2749354
21. Ullmann, 2014, p. 8.
22. Merck Safety Data Sheet — Citric acid (pdf)
23. Record of Zitronensäure
    in the GESTIS Substance Database of the IFA, accessed on 10. Januar 2021.

Чем можно заменить Е331

Производители рыбных и мясных консервов цитрат натрия заменяют трифосфатами (Е451) или ортофосфорной кислотой (Е452). Первое вещество регулирует кислотность, выполняет роль эмульгатора, второе — увеличивает срок годности продуктов.

В фарш и консервы добавляют пирофосфаты (Е450), чтобы они дольше оставались свежими.

В молоко, масло, хлеб часто вводят Е339 для сохранения свойства продукта. Аналогом Е331 является натрия карбонат, который считается консервантом для мясных изделий.

Добавка Е451.

Основные производители

Отечественный рынок пищевых цитратов натрия на 50% представлен продукцией китайских производителей. Среди них лидирует компания Anhui Fengyuan Biochemical Co. Ltd, разработавшая собственные высокоэффективные технологии получения добавки.

Более 1000 тонн добавки Е 331 в год выпускает российское предприятие «Цитробел» (город Белгород).

Большая доза употребления ацетата аммония может привести летальному исходу.

Если вы увидели в составе любимого продукта пищевую добавку под индексом Е151, то стоит отказаться от данного лакомства. Почему — читайте здесь.

Без оливок не приготовишь многие вкусные блюда. Как правильно их выбирать, читайте в этой статье.

Тип вещества

Пищевая добавка Е 331 по технологическим функциям включена в группу антиоксидантов. Обычно ее используют как синергист антиокислителей, эмульгатор, регулятор уровня pH.
Цитраты натрия — это группа веществ, отличающихся друг от друга химическим строением, молекулярной массой, уровнем кислотности.

Различают следующие виды:

• цитрат натрия 1-замещенный или мононатрийцитрат (водный и безводный), E331(i), формула NaC6H6O7;
• цитрат натрия 2-замещенный, динатрийцитрат, (водный), E331(ii), формула Na2C6H6O7∙1,5∙H2O;
• цитрат натрия 3-замещенный, тринатрийцитрат (водный и безводный), Е331(iii), формула Na3C6H6O7.

Пищевая промышленность обычно использует формы E331(ii) и Е331(iii). У них продолжительный срок хранения, повышенное содержание основного вещества, малое количество примесей.

Мононатрийцитрат применяют для нужд медицины.

Сырьем для получения пищевой добавки E 331 служит лимонная кислота. Ее нейтрализуют до слабощелочной реакции кальцинированной содой или едким натром.

Как определить добавку в продукте?

Поскольку цитрат натрия не является запрещенной пищевой добавкой, узнать о ее присутствии в продуктах можно по маркировке на этикетке. Производители, как правило, не утаивают наличие данной пищевой добавки в составе продукта.

Чаще всего обозначается как:

• натрий лимоннокислый;
• Monosodium Citrate;
• Натрия гидроцитрат;
• гидроцетрат натрия;
• Trisodium Citrate;
• Disodium Citrate;
• Sodium Citrates;
• цитрат натрия;
• E-331, Е331.

Интересные факты

С пищевой добавкой связано несколько интересных фактов:

1. Она устойчива к воздействию высокой температуры, поэтому применяется для изготовления молочной продукции, требующей длительной термической обработки.
2. Постоянное употребление продуктов с кислой солью приводит к нарушению работы рецепторов вкуса. Человек считает искусственную пищу аппетитнее натуральной.
3. Вещество используют в горнолыжном спорте. Лыжники его получают перед спуском, чтобы избежать закисления мышц.

Кислую соль применяют в молекулярной кухне. Она необходима поварам для создания десертов в виде сферы, поскольку помогает сохранить необычную форму.