Tìm hiểu về axit citric
a) Giới thiệu
Axít citric là một axít hữu cơ thuộc loại yếu và nó
thường được tìm thấy trong các loại trái cây thuộc họ
cam quít. Nó là chất bảo quản thực phẩm tự nhiên và
thường được thêm vào thức ăn và đồ uống để làm vị
chua. Ở lĩnh vực hóa sinh thì axít citric đóng một vai
trò trung gian vô cùng quan trọng trong quá trình trao
đổi chất xảy ra trong các vật thể sống.
Ngoài ra axít citric còn đóng vai trò như là một chất tẩy
rửa, an toàn đối với môi trường và đồng thời là tác nhân
chống oxy hóa. Axít citric có mặt trong nhiều loại trái
cây và rau quả nhưng trong trái chanh thì hàm lượng
của nó được tìm thấy nhiều nhất, theo ước tính axít
citric chiếm khoảng 8% khối lượng khô của trái
chanh.
b) Thông tin tổng quát
- Tên theo IUPAC: 2-hydroxypropane-1,2,3-
tricarboxylic acid
- Tên thông thường: axit chanh
- Công thức phân tử: C6H8O7
- Công thức cấu tạo:
- Khối lượng phân tử: 192.13 g/mol
- Có dạng: tinh thể màu trắng
- Nhiệt độ nóng chảy: 153oC
- Nhiệt độ sôi: 175oC (phân hủy)
c) Tính chất
- Tính axít của axit citric là do ảnh hưởng của nhóm
carboxyl -COOH, mỗi nhóm carboxyl có thể cho đi
một proton để tạo thành ion citrat. Các muối citrat dùng
làm dung dịch đệm rất tốt để hạn chế sự thay đổi pH
của các dung dịch axít.
- Các ion citrat kết hợp với các ion kim loại để tạo
thành muối, phổ biến nhất là muối canxi citrat dùng làm
chất bảo quản và giữ vị cho thực phẩm. Bên cạnh đó
ion citrat có thể kết hợp với các ion kim loại tạo thành
các phức dùng làm chất bảo quản và làm mềm nước.
- Ở nhiệt độ phòng thì axít citric tồn tại ở dạng tinh
thể màu trắng dạng bột hoặc ở dạng khan hay là dạng
monohydrat có chứa một phân tử nước trong mỗi
phân tử của axít citric. Dạng khan thu được khi axít
citric kết tinh trong nước nóng, trái lại dạng
monohydrat lại kết tinh trong nước lạnh. Ở nhiệt
độ trên 74oC dạng monohydrat sẽ chuyển sang dạng
khan.
- Về mặt hóa học thì axít citric cũng có tính chất
tương tự như các axít carboxylic khác. Khi nhiệt độ
trên 175oC thì nó phân hủy tạo thành CO2 và nước.
d) Lịch sử tìm ra
- Vào thế kỷ thứ 8 nhà giả kim thuật Jabir Ibn Hayyan
người Iran đã phát hiện ra axít citric. Các học giả châu
Âu thời trung cổ cũng đã biết về axít tự nhiên trong
chanh, những kiến thức sơ bộ về axít này cũng đã
được ghi nhận vào thế kỷ XIII. Axít Citric được nhà
hóa học người Thụy Sĩ tách được vào năm 1784, ông
đã kết tinh được axít citric từ nước chanh ép. Năm
1860 ngành công nghiệp nước ép trái cây của Ý đã đưa
công trình sản xuất axít citric vào hoạt động.
- Năm 1893 C. Wehmer đã phát hiện ra rằng nấm
mốc (Penicillium) cũng có thể tạo nên axít citric từ
đường. Sản xuất axít citric theo kiểu vi sinh này đã
không được đưa vào sản xuất công nghiệp cho đến
thế chiến thứ I, do cục xuất khẩu nước hoa quả của
Ý bác bỏ. Vào năm 1917 nhà hóa học thực phẩm James
Currie người Mỹ đã phát hiện ra rằng nấm mốc hình
sợi (Aspergillus niger) có thể dùng để sản xuất axít
citric rất hiệu quả. Hai năm sau tập đoàn dược
phẩm Pfizer đã ứng dụng kỹ thuật này vào sản xuất
axít citric theo qui mô công nghiệp.
e) Sản xuất
- Kỹ thuật mà ngày nay người ta vẫn dùng trong công
nghiệp sản xuất axít citric là nuôi nấm sợi trên đường
ăn, sau đó lọc nấm mốc ra khỏi dung dịch và axít
citric được tách bằng cách cho kết tủa với nước vôi
tạo thành canxi citrat, sau đó kết tủa được xử lý bằng
axít sulfuric.
- Ngoài ra axít citric còn được tách từ sản phẩm lên
men của nước lèo bằng cách dùng một dung dịch