Kyselina citronová

Rozbalit box

Obsah boxu

Kyselina citronová je slabá trikarboxylová kyselina, která se přirozeně vyskytuje v citrusových plodech. Je to bílá krystalická látka, dobře rozpustná ve vodě, která hraje klíčovou roli v metabolismu téměř všech živých organismů. Pro své konzervační a kyselé vlastnosti je masivně využívána v potravinářství jako přídatná látka (aditivum) s označením E330. Kromě toho nachází široké uplatnění v chemickém průmyslu, farmacii, kosmetice a jako ekologický čisticí prostředek.

📜 Historie

Objev kyseliny citronové je připisován perskému alchymistovi a lékaři Džábiru ibn Hajjánovi v 8. století. Poprvé ji však v roce 1784 izoloval švédský chemik Carl Wilhelm Scheele, který ji vykrystalizoval z citronové šťávy.

Průmyslová výroba začala v Itálii v 90. letech 19. století, kde se kyselina získávala z nezralých citronů. Tento proces byl však nákladný a závislý na úrodě citrusů. Zásadní zlom přišel v roce 1917, kdy americký potravinářský chemik James Currie zjistil, že plíseň Aspergillus niger (kropidlák černý) je schopna produkovat kyselinu citronovou ve velkém množství při kultivaci na cukerném substrátu. Tento fermentační proces, který byl komerčně zaveden v roce 1919, dramaticky snížil výrobní náklady a učinil z kyseliny citronové masově dostupnou komoditu. Dnes je prakticky veškerá světová produkce založena na této biotechnologické metodě.

🧪 Chemické vlastnosti

Kyselina citronová je organická kyselina patřící mezi hydroxykyseliny a karboxylové kyseliny. Její molekula obsahuje tři karboxylové skupiny (-COOH) a jednu hydroxylovou skupinu (-OH). Právě přítomnost tří karboxylových skupin z ní činí trikarboxylovou kyselinu, která může ve vodném roztoku odštěpit až tři protony (iont H⁺).

Její chemický vzorec je C₆H₈O₇. Její soli a estery se nazývají citráty (nebo citronany).

Klíčovou vlastností kyseliny citronové je její schopnost tvořit chelátové komplexy s kovovými ionty, jako jsou vápník (Ca²⁺), hořčík (Mg²⁺) nebo železo (Fe³⁺). Působí jako chelatační činidlo, což znamená, že dokáže tyto ionty "uzamknout" do stabilní struktury a tím je deaktivovat. Tato vlastnost je základem jejího využití v čisticích prostředcích pro odstraňování vodního kamene a ve změkčovačích vody.

Při zahřátí nad 175 °C se rozkládá za vzniku oxidu uhličitého a vody.

🏭 Průmyslová výroba

Drtivá většina světové produkce kyseliny citronové (přes 2 miliony tun ročně) pochází z mikrobiální fermentace. Proces využívá specifické kmeny plísně Aspergillus niger.

Výrobní proces lze shrnout do několika kroků: 1. Příprava substrátu: Jako zdroj sacharidů se používají levné suroviny, jako je melasa, kukuřičný sirup nebo hydrolyzovaný kukuřičný škrob. Substrát se sterilizuje, aby se zabránilo kontaminaci jinými mikroorganismy. 2. Fermentace: Do substrátu se přidá kultura plísně Aspergillus niger. Fermentace probíhá ve velkých fermentorech za přísně kontrolovaných podmínek (teplota, pH, provzdušňování) po dobu několika dní. Plíseň metabolizuje cukry a jako hlavní produkt vylučuje kyselinu citronovou. 3. Separace a čištění: Po dokončení fermentace se z roztoku odfiltruje biomasa (mycelium plísně). 4. Izolace kyseliny: Do roztoku se přidá hydroxid vápenatý (hašené vápno), který s kyselinou citronovou reaguje za vzniku nerozpustného citrátu vápenatého. Ten se oddělí a následně se na něj působí zředěnou kyselinou sírovou. Tím se vysráží nerozpustný síran vápenatý (sádra) a do roztoku se uvolní čistá kyselina citronová. 5. Krystalizace: Roztok kyseliny citronové se zahušťuje a ochlazuje, čímž dochází ke krystalizaci. Krystaly se následně suší a balí.

🧬 Biologický význam (Citrátový cyklus)

Kyselina citronová, respektive její aniont citrát, je klíčovou molekulou v jednom z nejdůležitějších metabolických procesů v živých organismech – v Krebsově cyklu, který se často nazývá také citrátový cyklus.

Tento cyklus je centrální součástí buněčného dýchání a probíhá v mitochondriích eukaryotických buněk. Je to série chemických reakcí, které slouží k oxidaci acetylkoenzymu A, jenž vzniká rozkladem sacharidů, tuků a bílkovin.

Citrátový cyklus začíná reakcí acetylkoenzymu A s oxaloacetátem za vzniku citrátu. Během dalších kroků cyklu je citrát postupně přeměňován a oxidován, což vede k uvolnění energie ve formě ATP a redukovaných koenzymů (NADH a FADH₂). Tyto koenzymy pak vstupují do dýchacího řetězce, kde se jejich energie využívá k syntéze dalšího velkého množství ATP. Kyselina citronová je tedy nezbytným meziproduktem pro výrobu energie v téměř všech aerobních organismech, včetně člověka.

⚙️ Využití

Díky svým vlastnostem má kyselina citronová mimořádně široké spektrum využití.

🍲 Potravinářství

V potravinářském průmyslu je jednou z nejpoužívanějších přídatných látek (E330).

Regulátor kyselosti: Dodává potravinám a nápojům kyselou, osvěžující chuť. Používá se v limonádách, džusech, bonbonech, džemech a želé.
Konzervant: Snižuje pH potravin, čímž brání růstu bakterií a plísní a prodlužuje jejich trvanlivost.
Antioxidant: Zabraňuje oxidaci tuků a olejů (žluknutí) a hnědnutí ovoce a zeleniny (např. u nakrájených jablek).
Tavicí sůl: V tavených sýrech pomáhá emulgovat tuky a bílkoviny, čímž zajišťuje jejich hladkou texturu.
Stabilizátor: V kombinaci s hydrogenuhličitanem sodným (jedlou sodou) tvoří základ šumivých prášků do nápojů a šumivých vitamínových tablet.

🧼 Čisticí prostředky

Kyselina citronová je oblíbenou složkou ekologických čisticích prostředků.

Odstraňování vodního kamene: Díky své schopnosti vázat ionty vápníku a hořčíku účinně rozpouští vodní kámen v rychlovarných konvicích, kávovarech, pračkách, myčkách na nádobí a na vodovodních bateriích.
Čištění povrchů: Odstraňuje mýdlové usazeniny a skvrny od rzi.
Změkčování vody: Vázáním kovových iontů zvyšuje účinnost pracích a mycích prostředků.

💄 Kosmetika a farmacie

Regulace pH: Používá se k úpravě pH v krémech, gelech, šamponech a dalších kosmetických přípravcích, aby odpovídalo přirozenému pH pokožky.
Šumivé tablety: Je klíčovou složkou pro vytvoření šumivého efektu u léků a doplňků stravy.
Antikoagulant: Citrát sodný se používá ke konzervaci krve a krevních derivátů, protože váže ionty vápníku, které jsou nezbytné pro srážení krve.

⚠️ Bezpečnost a rizika

Kyselina citronová je považována za bezpečnou látku (status GRAS). Je přirozenou součástí lidského těla a je snadno metabolizována. Při běžné konzumaci v potravinách nepředstavuje žádné zdravotní riziko.

V koncentrované formě (jako prášek nebo roztok) může způsobit podráždění očí a kůže. Při požití většího množství může vyvolat podráždění žaludku.

Existuje rozšířený, ale nepravdivý mýtus, že E330 je karcinogenní. Tento mýtus vznikl nesprávnou interpretací Krebsova cyklu (slovo "Krebs" v němčině znamená "rakovina"). Žádná vědecká studie nikdy neprokázala souvislost mezi konzumací kyseliny citronové a vznikem rakoviny.

🧑‍🔬 Pro laiky: Jak funguje?

Proč je kyselá a chutná kysele?

Představte si molekulu kyseliny citronové jako malý balíček, který v sobě drží tři "kyselé částečky" (vodíkové ionty). Když kyselinu rozpustíte ve vodě (například v ústech se slinami), tyto částečky se uvolní. Naše chuťové pohárky na jazyku jsou velmi citlivé na přítomnost těchto volných kyselých částeček a hlásí mozku signál, který vnímáme jako kyselou chuť. Čím více částeček se uvolní, tím je chuť kyselejší.

Jak odstraňuje vodní kámen?

Vodní kámen je tvořen hlavně sloučeninami vápníku a hořčíku, které jsou ve vodě a usazují se na površích. Molekula kyseliny citronové funguje jako "magnet na kovy" nebo jako klepeta kraba. Když přijde do styku s vodním kamenem, její "klepeta" pevně uchopí částečky vápníku a hořčíku a vytáhnou je z pevné usazeniny do vody. Tím se vodní kámen rozpustí a lze ho snadno smýt. Tento proces "uchopení" kovových částic se odborně nazývá chelace.

Šablona:Aktualizováno