Органические кислоты характеристика их свойств. Органические кислоты. Функциональная группа органических кислот. Классификация карбоновых кислот

Карбоновые кислоты – это органические соединения, содержащие в молекуле карбоксильную группу –СООН, являющуюся функциональной группой.

Кислоты бывают одно- и многоосновные, предельные, непре­дельные, ароматические и др.

Гомологический ряд одноосновных органических кислот: му­равьиная НСООН, уксусная СН 3 СООН, масляная С 3 Н 7 СООН паль­митиновая С 15 Н 31 СООН, стеариноваяC 17 H 35 COOH.

Гомологический ряд двухосновных кислот: щавелевая СООН–СООН, малоновая СООН–СН 2 –СООН, янтарная СООН–(СН 2) 2 –СООН.

Непредельные кислоты содержат в радикале одну или несколько кратных связей: СН 2 =СН–СООН – акриловая; С 17 Н 33 СООН – олеиновая; С 17 Н 31 СООН – линолевая и т.д.

Ароматические кислоты начинают свой гомологический ряд с бензойной кислоты, а затем идёт наращивание боковой цепи либо присоединение метильных радикалов к бензольному кольцу.

Физические свойства. Низшие монокарбоновые кислоты (С 1 –C 9) представляют собой бесцветные жидкости со специфическим запахом, растворимые в воде. Высшие алифатические и ароматические кислоты – твёрдые вещества, в воде нерастворимы.

Химические свойства. Все органические кислоты обладают кислотными свойствами, на которые оказывают влияние многие факторы, например строение радикала (размер и наличие заместителей). Органические кислоты легко образуют соли:

2СН 3 СООН +Zn(CH 3 COO) 2 Zn+ Н 2 ;

СН 3 СООН +NaOHCH 3 COONa+ Н 2 О;

2СН 3 СООН + СuО(СН 3 СОО) 2 Сu+ Н 2 О,

сложные эфиры (реакция этерификации):

бензойная кислота метилбензоат

ангидриды кислот:

уксусный ангидрид

Используются ангидриды для получения искусственных волокон, лекарств.

Получение амидов кислот:

ацетамид

Насыщенные углеводородные радикалы кислот могут вступать в реакции радикального замещения с галогенами:

2-хлорэтановая кислота (хлоруксусная кислота)

Группа –СООН как ориентант второго рода оказывает метаориентирующее действие:

м-бромбензойная кислота

м-сульфобензойная кислота

Двухосновные органические кислоты.

Дикарбоновые кислоты – кристаллические вещества, раство­римые в воде. Представители кислот: НООС–СООН – щавелевая кислота, НООС–(СН 2) 2 –СООН – янтарная кислота, С 6 Н 4 (СООН) 2 –терефталевая кислота.

Щавелевая кислота содержится в листьях щавеля, кислицы, ревеня. Янтарная кислота является промежуточным продуктом биологического расщепления белков, углеводов и жиров, содержится в янтаре, буром угле, во многих растениях, особенно в недозрелых фруктах, является полезным компонентом для жизнедеятельности организма.

Химические свойства дикарбоновых кислот сходны с монокарбоновыми кислотами, но реакции могут идти с участием одной или одновременно двух карбоксильных групп:

НООС–СООН + 2NaOHNaOOC–COONa+ 2Н 2 О.

оксалат натрия

Эфиры двухосновных кислот термически неустойчивы. Реакция декарбоксилирования идёт при нагревании:

щавелевая кислота муравьиная кислота

Двухосновные ароматические кислоты – фталевая и терефталевая широко применяются в органическом синтезе.

Фталевая кислота в промышленности получается из о-ксилола или нафталина окислением:

Производные фталевой кислоты идут на получение пластифи­каторов к поливинилхлориду и как репелленты; являются исходным веществом для технического синтеза индигокрасителей, фенолфталеина, флуоресцеина и других веществ.

Терефталевая кислота получается в основном изомеризацией калиевой соли фталевой кислоты при 400°С. Может получаться и окислением п-ксилола кислородом воздуха.

катализатор

Терефталевая кислота идёт в больших количествах для синтеза лавсана путём конденсации с этиленгликолем.

остаток остаток

терефталевой кислоты этиленгликоля

При конденсации фталевого ангидрида с фенолом образуется фенолфталеин (индикатор и слабительное средство).

фталевый ангидрид фенолфталеин

Непредельные карбоновые кислоты. Для непредельных ки­слот характерны общие свойства карбоновых кислот и свойства непредельных углеводородов – образование солей, сложных эфиров, полимеров и реакции присоединения и др.

Простейшим представителем непредельных одноосновных кар­боновых кислот является акриловая кислота, обладающая способностью легко полимеризоваться:

Представители непредельных карбоновых кислот входят в состав жиров, например олеиновая, линолевая и линоленовая.

Муравьиная кислота (HCOOH) бесцветная жидкость с резким запахом и жгучим вкусом.

Муравьиная (метановая) кислота в свободном состоянии встре­чается в организме муравьев, крапиве и в небольших количествах в моче и поте животных.

Спиртовые растворы кислоты (1,25%) применяются при лечении ревматизма. Кислота используется в текстильной промышленности.

Муравьиная кислота – хороший консервант для сочных и влаж­ных кормов.

Получают муравьиную кислоту в промышленности действием оксида углерода (II) на горячий раствор гидроксида натрия под давлением.

Уксусная (этановая) кислота СН 3 СООН получается различ­ными способами:

а) уксусно-кислым брожением сахаров,

б) сухой перегонкой древесины,

в) из ацетилена (по реакции Кучерова).

Чистая уксусная кислота – бесцветная жидкость с резким запа­хом. Безводная уксусная кислота может существовать в твёрдом состоянии (tпл. 16,6°С) – её называют ледяной уксусной кислотой.

Уксусная кислота применяется в быту, пищевой, химической, кожевенной, текстильной промышленности, идёт для синтеза ряда лекарств и искусственных волокон.

Соли этой кислоты используются для протравного крашения в текстильной промышленности. Некоторые соли (меди и других ме­таллов) применяются для борьбы с вредителями сельского хозяйства. Эфиры уксусной кислоты используются как растворители лаков и красок.

Основной ацетат меди (СН 3 СОО) 2 Сu-Сu(ОН) 2 – парижская зе­лень – ядовита и употребляется для борьбы с вредителями растений и как краситель.

Масляная (бутановая) кислота С 3 Н 7 СООН входит в состав коровьего масла как сложный триглицерид, в свободном состоянии содержится в прогорклом масле и в поте, имеет неприятный запах.

Пальмитиновая и стеариновая кислоты (С 15 Н 31 СООН,C 17 H 35 COOH) – твёрдые вещества без вкуса и запаха. Их смесь называется стеарином. Пальмитиновая кислота входит в состав спермацета и пчелиного воска. Их глицериновые эфиры являются главными составными частями жиров.

Бензойная кислота С 6 Н 5 СООН получается окислением толуо­ла. Это твёрдое кристаллическое вещество легко возгоняется, почти без запаха, применяется для приготовления красителей, обладает антисептическими свойствами, поэтому используется в медицине и при консервировании продуктов, является исходным веществом при получении сахарина.

Акриловая кислота – непредельная кислота СН 2 =СНСООН получается синтетически. Это жидкость с резким запахом, легко полимеризуется. Эфиры полиакриловой кислоты применяются в производстве пластмасс, они прозрачны. Лучшим оргстеклом считается плексиглас–метиловый эфир полиметакриловой кислоты:

Олеиновая кислота С 17 Н 33 СООН входит в состав почти всех природных жиров (в оливковом масле до 80%). Чистая олеиновая кислота – маслообразная жидкость без вкуса и запаха.

Органические кислоты относятся к обязательным компонентам химического состава растительного сырья. Они содержатся во всех тканях и органах растений: для запасающих органов – плодов, корневищ и др. – характерно преобладание свободных органических кислот, в вегетативных органах – траве, почках, листьях – они встречаются, как правило, в виде кислых солей.

В обмене веществ растительной клетки кислотам принадлежит исключительно важная роль: будучи в основном продуктами превращения сахаров, они участвуют в синтезе аминокислот, алкалоидов и многих других соединений. Ряд растений обладает способностью к синтезу и накоплению органических кислот и может служить сырьем для их промышленного получения.

Перечень органических кислот, входящих в состав растительного сырья, достаточно широк, при этом наиболее распространёнными являются уксусная кислота, участвующая в обмене веществ всех без исключения растений в виде ацетил-КоА , а также яблочная, лимонная, щавелевая и янтарная кислоты, относящиеся к первичным продуктам фотосинтеза и принимающие участие в метаболизме растительной клетки.

Яблочная кислота (COOH–CH 2 –CH(OH)–COOH)) является наиболее лабильной, она участвует в процессах фотосинтеза, подвергаясь быстрым изменениям и являясь промежуточным продуктом при биосинтезе многих соединений. Эта кислота известна в трёх стереоизомерных формах, но в растениях встречается только L-изомер.

Яблочная кислота является преобладающей в яблоках (0,4…0,7 г/100 г продукта), большинстве видов косточковых; ею богаты красноплодная рябина, садовая земляника (1,2 г/100 г), клюква и крыжовник (1,0 г/100 г), малина (1,4 г/100 г) и облепиха (2,0 г/100 г), зеленые ягоды винограда (0,7…1,5 г/100 г), достаточно высокое содержание отмечается в сливе (3,5 % от а.с.в.) и ягодах барбариса (до
6 % от а.с.в.), выявлено присутствие яблочной кислоты в составе кислот айвы (0,5 г/100 г) и персиков (0,2 г/100 г), плодов цитрусовых, шиповника, ягод лимонника и черники, цветков календулы.

В виде малатов яблочная кислота накапливается в листьях мать-и-мачехи, чёрной смородины и подорожника (в последнем 0,2…0,5 %), траве хвоща и других видах сырья; особенно значительно в листьях сем. Толстянковых. Свободная кислота и её соли входят и в состав сопутствующих веществ ФАВ большинства видов сырья, заготавливаемого корневищами и корнями.

На примере винограда показано, что растения, произрастающие в северных районах, накапливают бóльшие количества яблочной кислоты, чем те же культуры, выращиваемые южнее. Данный факт находит объяснение в том, что при более высоких среднесуточных температурах яблочная кислота в плодах и зелёной массе растений расходуется на окисление быстрее винной, вследствие чего её доля в составе кислот снижается.

Лимонная кислота и ее соли цитраты :

Встречаются в растительном сырье не менее часто. Ими наиболее богаты плоды цитрусовых (лимон – 5,5…5,7 г/100 г), из которых преимущественно лимонную кислоту выделяли в промышленных масштабах до 1922 г.; гранаты, ягоды смородины (2,0…10,0 г/100 г), лимонника, малины, клюквы (1,1…3,0 г/100 г), в меньшем количестве лимонная кислота содержится в ягодах крыжовника (0,3 г/100 г) и земляники (0,1 г/100 г), айве (0,3 г/100 г), персиках (0,1…0,2 г/100 г) и яблоках (0,1 г/100 г), плодах шиповника, красноплодной рябины и боярышника; из травянистого сырья лимонная кислота идентифицирована в листьях черники, чёрной смородины, чистотела, подорожника (1,2…1,5 %) и некоторых других.

Щавелевая кислота (HOOC–COOH) является одним из побочных продуктов жизнедеятельности растительной клетки, поэтому химически наименее активна и накапливается в растительном сырье в основном в виде кальциевой соли (оксалаты – кристаллы различной, специфичной для вида растения, формы; этот признак используется при идентификации лекарственно-технического сырья), накапливаясь преимущественно в сочном травянистом сырье: листьях щавеля (оксалата кальция 0,56…0,93 г/100 г) и ревеня (2,37 г/100 г), траве хвоща, сочных чешуях луковичных растений, коре деревьев и т.п. Плодово-ягодная продукция щавелевой кислотой не богата (до 0,01…0,02 г/100 г), незначительные количества обнаружены в ягодах лимонника (0,06 г/100 г) и ягодах сем. Брусничных.

Физиологически значимое содержание янтарной кислоты (HOOC–CH 2 –CH 2 –COOH) является характерным для ягод крыжовника, лимонника, красной смородины, черники и куманики, черешков ревеня. В достаточно высоких количествах (0,01…0,02 г/100 г) эта кислота и её соли сукцинаты содержатся в незрелых плодах и ягодах, например, вишне, черешне, сливе, яблоках, винограде. В числе других видов сырья, в кислотном комплексе которых выделены свободная янтарная кислота и её соли, можно отметить ягоды боярышника, корневища и корни родиолы, листья подорожника (0,2…0,5 %), горькой полыни, беладонны, мака, кукурузы.

Реже в растительном сырье встречается винная кислота (COOH–CH(OH)–CH(OH)–COOH, D-изомер): в ягодах (зелёные – 0,8…1,3 г/100 г, вызревшие – от 0,2 до 1,0 г/100 г), стеблях и листьях винограда (до 3,7 % на сухую массу), красноплодной рябине, плодах боярышника, сливы и граната; ягодах малины, крыжовника, смородины, лимонника и брусники. В винограде наряду с D-кислотой содержатся пировиноградная кислота (следы) и неактивный DL-изомер винной кислоты – виноградная кислота. Кроме названных видов сырья, винная кислота входит в состав кислот листьев брусники, мать-и-мачехи, подорожника и т.д.

От содержания и состава органических кислот зависит не только вкус растительного сырья, но в какой-то степени и его ароматические свойства, что определяется наличием в летучей фракции свободных муравьиной, уксусной, пропионовой, масляной, каприловой и валериановой кислот и их эфиров. Названные кислоты обуславливают специфические оттенки аромата лекарственно-технического сырья, преимущественно растений-эфироносов, все они обладают резким, острым запахом. Так, муравьиная кислота (HCOOH) входит в состав органических кислот яблок, толокнянки, калины, шишкоягод можжевельника, ягод малины (1,76 мг/100 г), стеблей и листьев крапивы, травы тысячелистника и многих других видов сырья; в свободном состоянии она чаще встречается в зелёных листьях, считается, что она относится к промежуточным продуктам фотосинтеза. Уксусная кислота (CH 3 –COOH) как в свободном состоянии, так и в составе сложных эфиров со спиртами, участвует в формировании вкусоароматических характеристик тех же калины и можжевельника, ягод брусники
(следы), листьев мяты перечной, травы полыни и лесной земля-
ники, тысячелистника, корневищ и корней валерианы, девясила и
дягиля и т.д. Наличие валериановой и/или изовалериановой кислот ((CH 3) 2 CH–CH 2 –COOH) установлено для листьев мяты и лавра благородного, травы иссопа, полыни и тысячелистника, лесной земляники, плодов калины, персиков и плодов какао, корневищ и корней валерианы и дягиля. В химический состав валерианы, кроме уже упомянутых органических кислот, входит масляная (CH 3 –CH 2 –CH 2 –COOH); масляная кислота входит также в состав цветков ромашки аптечной.

Каприловая кислота обуславливает аромат персиков:

Пропионовая кислота (CH 3 –CH 2 –COOH) из всего многообразия растительного сырья найдена только в цветочных корзинках тысячелистника. Как видно из вышесказанного, для многих видов растительного сырья – источников эфирных масел – является характерным присутствие сразу всех летучих кислот.

Сложные эфиры органических кислот обуславливают характерный аромат растительного сырья: октилацетат – апельсина, метилбутират – абрикоса, изоамиловый эфир изовалериановой кислоты – яблок, себацинацетат – шишкоягод можжевельника обыкновенного, эфир борнеола с валериановой кислотой – корневищ и корней валерианы лекарственной и т.д.

Некоторые из органических кислот встречаются в заготавливаемом сырье значительно реже, в ряде случаев представляя определённый интерес как идентификационный признак. К таким кислотам следует отнести ангеликовую – корневища и корни дягеля; аконитовую (COOH–CH=C(COOH)–CH 2 –COOH) – трава хвоща, дельфиниума, горицвета и тысячелистника; малоновую (COOH–СH 2 –COOH) – лист подорожника, сок клёна, ткани растений сем. Бобовых; фумаровую (COOH–CH=CH–COOH), считающуюся генетически связанной с янтарной и яблочной кислотами и из числа высших растений вы-явленную только в составе растений сем. Макоцветных, в ягодах
барбариса, клюквы и эрики сизой, плодах айвы; сорбиновую
(CH 3 –CH=CH–CH=CH–COOH), несомненно связанную со спиртом, сорбитом и обнаруженную в ягодах красноплодной рябины, брусничных; DL-молочную (CH 3 –CH(OH)–COOH) – листья малины и агавы, ягоды черники и куманики; глиоксалевую (CHO–COOH) – зелёные листья и невызревшие ягоды винограда, ягоды клюквы, плоды кизила
и т.д.

Особо необходимо сказать о кетокислотах, являющихся связующим звеном в обмене углеводов и белков и обладающих высокой физиологической активностью. Для растений является не характерным накопление кетокислот в значительных количествах, суммарное содержание пировиноградной (CH 3 –CO–OOH), α-кетоглутаровой (COOH–CH 2 –CH 2 –CO–COOH), щавелевоуксусной (COOH–CH 2 –CO–COOH) и щавелевоянтарной (COOH–CH 2 –CH(COOH)–CO–COOH) кислот обычно не превышает нескольких мг на 100 г сырья. Максимальное содержание кетокислот обнаружено в листьях и ягодах брусники (0,13 мг/100 г пировиноградной; 0,22 мг/100 г α-кетоглутаровой; 0,025 мг/100 г щавелевоуксусной), листьях земляники (0,87 мг/100 г пировиноградной; 28,4 мг/100 г α-кетоглутаровой; 0,65 мг/100 г
щавелевоуксусной) и листьях мяты (0,11 мг/100 г пировиноградной и 1,9 мг/100 г кетоглутаровой).

Кислоты ряда циклогексана – хинная (кофе, плоды айвы, ирги, сливы и персиков, ягоды актинидии, клюквы и черники, листья брусники и т.д.) и шикимовая , обнаруженная в плодах аниса звёздчатого и ягодах клюквы, не только являются специфичными, но и их принято выделять в отдельную подгруппу ФАВ, как играющие особо важную роль в биосинтезе ароматических аминокислот (шикимовая – предшественник фенилаланина и тирозина), коричных кислот и некоторых других веществ.

Кислоты участвуют в формировании индивидуального вкуса отдельных видов растительного сырья. Каждая кислота имеет свой специфический вкус и порог ощущения: у яблочной и лимонной кислот вкус чистый, невяжущий; для винной кислоты характерен кислый вяжущий вкус; у янтарной кислоты вкус неприятный и т.д. Интенсивность кислого вкуса сырья определяется составом и количественным соотношением индивидуальных кислот, соотношением свободных и связанных кислот, составом сопутствующих веществ (сахара маскируют кислый вкус, дубильные вещества усиливают и делают вяжущим).

Для объективной оценки вкуса растительного сырья принят так называемый сахарокислотный коэффициент, расчет которого основан на соотношении кислот и сахаров (с учетом сладости последних):

,

где – содержание глюкозы, %;

– содержание фруктозы, %;

– содержание сахарозы, %;

– содержание кислоты, %.

Кислотность выражают в процентах на доминирующую кислоту.

Физиологически органические кислоты благоприятно влияют на процессы пищеварения, снижая рН среды и способствуя созданию определенного состава микрофлоры, тормозя процессы гниения в желудочно-кишечном тракте. Кислоты фенольной природы обладают бактерицидным действием. Усвояемые органические кислоты принимают участие и в формировании энергетической ценности продуктов питания и напитков с их участием: яблочная кислота – 2,4 ккал/г, лимонная – 2,5 ккал/г, молочная – 3,6 ккал/г и т.д. Винная кислота организмом человека не усваивается.

Некоторые органические кислоты участвуют в механизмах обменных процессов, отвечающих за контроль массы тела (например, гидроксилимонная кислота, ингибирующая цитрат лиазу в ферментной системе синтеза жирных кислот) – на этом свойстве базируется разработка БАД из лекарственно-технического растительного сырья, действие которых основано на угнетении синтеза жирных кислот из углеводов de novo . Янтарная кислота способствует улучшению энергетического обеспечения клеток головного мозга, миокарда, печени, почек; оказывает антиоксидантное и антигипоксическое действие (механизм действия связан с увеличением синтеза АТФ, торможением гликолиза и активацией аэробных процессов в клетках, усилением глюконеогенеза). Кроме того, янтарная кислота способствует стабилизации клеточных мембран, что предотвращает потерю ферментов и обеспечивает функционирование механизмов дезинтоксикации в клетках. На фоне флавоноидов и сапонинов (солодки, например) янтарная кислота проявляет противовоспалительное, дезинтоксикационное и спазмолитическое действие.

С гигиенических и токсикологических позиций отмечается способность органических кислот влиять на минеральный обмен. Так, щавелевая кислота интенсивно связывает кальций, а лимонная – напротив, способствует его усвоению организмом человека. Названные свойства органических кислот необходимо учитывать при составлении рецептур продуктов питания и напитков с ориентацией последних на определенные категории потребителей.

На основании обобщённых данных, полученных с помощью эпидемиологических методов, органические кислоты введены в перечень обязательных компонентов оптимального рациона питания. Адекватный уровень потребления суммы органических кислот (ангеликовой, винной, гликолевой, глиоксалевой, лимонной, изолимонной, яблочной, фумаровой, коричной и пара -кумаровой) для современного человека, жизнедеятельность которого характеризуется пониженными энергозатратами (на уровне 2300 ккал в сутки), составляет 500 мг/сут; верхний допустимый уровень потребления – 1500 мг/сут. Особо оговаривается адекватный уровень потребления валериановой кислоты –
2 мг/сут – и янтарной кислоты – 200 мг/сут (верхние допустимые уровни потребления 5 мг и 500 мг соответственно).

Основное пищевое применение находят лимонная, винная и молочная кислоты, преимущественно в производстве кондитерских изделий, безалкогольных напитков, консервов и пищевых концентратов. Свободные органические кислоты и их соли находят и медицинское применение: уксусная кислота широко применяется в производстве фармацевтической продукции (многие препараты являются более растворимыми, а соответственно, и более усвояемыми в виде ацетатов); янтарная кислота находит самостоятельное применение в качестве фармпрепарата; соли яблочной кислоты (например, яблочнокислое железо) используются в лечении малокровия; натриевая соль лимонной кислоты находит применение в качестве консерванта при переливании крови, лимоннокислая медь иногда используется в лечении заболеваний глаз; отходы производства виноградных вин – кислый виннокислый калий, «винный камень» (кремотартар) – находят применение в медицине и пищевой промышленности для получения кристаллической винной кислоты.

Список литературы к разделу 3

1. Гребинский, С. Биохимия растений / С. Гребинский. – Львов: Изд-во Львовского ун-та, 1967. – 272 с.

2. Щербаков, В.Г. Биохимия: учебник / В.Г. Щербаков, В.Г. Лобанов, Т.Н. Прудникова, А.Д. Минакова. – СПб.: ГИОРД, 2003. – 440 с.

3. Марх, А.Т. Биохимия консервирования плодов и овощей / А.Т. Марх. – М.: Пищевая промышленность, 1973. – 372 с.

4. Цапалова, И.Э. Экспертиза дикорастущих плодов, ягод и травянистых растений: учебно-справочное пособие / И.Э. Цапалова, М.Д. Губина, В.М. Позняковский. – Новосибирск: Изд-во Новосибирского ун-та, 2000. – 180 с.

5. Плотникова, Т.В. Экспертиза свежих плодов и овощей / Т.В. Плотникова, В.М. Позняковский, Т.В. Ларина. – Новосибирск: Сиб. универ. изд-во, 2001. – 302 с.

6. Химический состав пищевых продуктов / под ред. И.М. Скурихина и М.Н. Волгарева. – М.: Агропромиздат, 1987. – 223 с.

7. Муравьёва, Д.А. Фармакогнозия / Д.А. Муравьёва. – М.: Медицина, 1981. – 656 с.

8. Родопуло, А.К. Биохимия виноделия / А.К. Родопуло. – М.: Пищевая промышленность, 1971. – 374 с.

9. Карклиньш, Р.Л. Биосинтез органических кислот / Р.Л. Карклиньш, А.К. Пробок. – Рига: Зинатне, 1972. – 200 с.

10. Домарецкий, В.А. Производство концентратов, экстрактов и безалкогольных напитков: справочник / В.А. Домарецкий. – Киев: Урожай, 1990. – 245 с.

11. Челнакова, Н.Г. Пищевые продукты для коррекции массы тела: новые технологии, оценка качества и эффективности: монография / Н.Г. Челнакова, Е.О. Ермолаева. – М.; Кемерово: ИО «Российские университеты»; Кузбассвузиздат – АСТИ, 2006. – 214 с.

12. Позняковский, В.М. Гигиенические основы питания, качество и безопасность пищевых продуктов: учебник / В.М. Поз-няковский. – Нсб.: Сиб. унив. изд-во, 2004. – 556 с.

13. Производство пищевых кислот / под общ. ред. Е.И. Жу-равлевой. – М.: Пищепромиздат, 1953. – 236 с.

14. Смирнов, В.А. Пищевые кислоты / В.А. Смирнов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. – 264 с.

Органические кислоты - соединения алифатического или ароматического ряда, характеризующиеся наличием в молекуле одной или нескольких карбоксильных групп.

Алифатические кислоты:

летучие (муравьиная, уксусная, масляная и др.);

нелетучие (гликолевая, яблочная, лимонная, щавелевая, молочная, пировиноградная, малоновая, янтарная, винная, фумаровая, изовалериановая и др.)

Ароматические кислоты: бензойная, салициловая, галлоновая, коричная, кофейная, кумаровая, хлорогеновая и др.)

органический кислота углеродный окисление

Название	Структурная формула
Яблочная кислота
Винная кислота
Лимонная кислота
Щавелевая кислота
Изовалериановая кислота
Бензойная кислота
Салициловая кислота
Коричная кислота
Галловая кислота
о - кумаровая кислота
Кофейная кислота

Органические кислоты находятся в растениях главным образом в виде солей, эфиров, димеров и т.п., а так же в свободном виде, образуя буферные системы в клеточном соке растений.

Уроновые кислоты образуются при окислении спиртовой группы у 6-го углеродного атома гексоз; принимают участие в синтезе полиуронидов - высокомолекулярных соединений, построенных из остатков уроновых кислот (глюкуроновой, галактуроновой, маннуроновой и др.), так же к ним относятся пектиновые вещества, альгиновая кислота, камеди, некоторые слизи.

Количественное содержание органических кислот в растениях зависит от:

суточных и сезонных изменений;

видовой и сортовой принадлежности;

широты местности произрастания;

удобрений, поливов;

температуры;

степени зрелости;

условий хранения и др.

Органические кислоты и их соли хорошо растворимы в воде, спирте или эфире. Для выделения из растительного сырья проводят экстракцию эфиром при подкислении минеральными кислотами с последующим титриметрическим определением.

Применение органических кислот:

Фармакологически активные вещества (лимонная кислота, аскорбиновая кислота, никотиновая кислота);

биологически активные вещества (фитогормоны, ауксины, гетероауксины и др.);

пищевая промышленность (лимонная кислота, яблочная кислота);

в медицине, текстильной промышленности.

Fructus Oxycocci - плоды клюквы

Клюква болотная - вечнозелёный кустарничек.

Плод - сочная, темно-красная ягода разнообразной формы с сизоватым налетом, на вкус кислая.

Цветет в июне-июле, плоды созревают с конца августа до середины октября, сохраняясь на растениях до весны.

Клюква растет в лесной и тундровой зонах европейской части России, Сибири, Дальнего Востока, на Камчатке и Сахалине.

В России основные заготовки клюквы проводят в Ленинградской, Псковской, Новгородской, Тверской, Вологодской, Нижегородской, Кировской областях и республике Марий Эл, в Сибире по всей лесной зоне, на Дальнем Востоке - в Хабаровском крае и Амурской области.

Химический состав:

Органические кислоты 2-5 % (преобладают хинная и лимонная кислоты);

Хинная кислота

сахара (глюкоза, фруктоза, сахароза);

пектиновые вещества до 15 %, эфирные масла, витамин С, витамины группы В, каротиноиды, флавоноиды, дубильные вещества, свободные катехины, антоцианы и др.

Заготовка, первичная обработка и хранение

Собирают вручную с конца августа до снегопада, а так же ранней весной после схода снега.

Не допускаются незрелые плоды, которые снижают качество и влияют на сроки хранения.

Хранят в корзинках из прутьев или дранки при температуре меньше 10 оС в сухих, хорошо проветриваемых помещениях. Ягоды осеннего сбора можно хранить всю зиму.

Стандартизация: ГОСТ 19215-73

Внешние признаки

Ягоды могут быть свежими или примороженными без плодоножек, блестящие, сочные; могут быть влажными, но не выделять сок; запах слабый, вкус кислый.

Числовые показатели:

Недозрелые ягоды

для осеннего сбора < 5%

для весеннего сбора < 8%

для осеннего сбора < 5%

для весеннего сбора < 10%

органические примеси (съедобные плоды других растений) < 1%

плодоножки, веточки, мох листья

для осеннего сбора < 0,5%

для весеннего сбора < 1%

не допускаются примеси зеленых ягод клюквы, несъедобные и ядовитые плоды других растений, минеральные примеси.

Использование

Ягоды клюквы используют в свежем виде как лечебное средство и в пищевой промышленности. Как витаминные средства используют экстракты, отвары, морсы, кисели, сиропы.

Плоды клюквы усиливают действие антибиотиков и сульфаниламидных препаратов; проявляют антибактериальную и антимикробную активность.

Fructus Rubi idaei - плоды малины

Малина обыкновенная - колючий кустарник с двулетними надземными побегами. Плоды - малиново-красные шаровидно-конические многокостянки, состоящие из 30-60 плодиков.

Цветет в июне-июле, плоды созревают в июле-августе.

Малина обыкновенна имеет разорванный ареал, основной участок которого расположен в лесной и лесостепной зоне европейской части России и Западной Сибири. Предпочитает богатые влажные почвы.

Основные заготовки плодов проводят во всех областях лесной зоны европейской части России, на Украине, в Белоруссии, в Сибири по всей равнинной и лесостепной зоне, в горах Южной Сибири.

Наряду с малиной обыкновенной заготавливают плоды близких видой и разновидностей.

Химический состав:

Сахар до 7,5%

органические кислоты до 2% (яблочная, лимонная, салициловая, винная, сорбиновая кислота)

пектиновые вещества 0,45-0,73%

кислота аскорбиновая, витамины В2 , Р, Е

каротиноиды, антоцианы, флавоноиды, катехины, тритерпеновые кислоты, бензальдегид, дубильные вещества и др.

Сорбиновая кислота

Заготовка сырья, первичная обработка, сушка

Плоды собирают только в сухую погоду, вполне зрелыми, без цветоножек и цветоложа.

Собранные плоды очищают от листьев и веточек, а так же от непригодных плодов.

Сушат сырье после предварительного провяливания в сушилках при постепенном повышении температуры (30 -50-60 оС), разложив тонким слоем на ткани или бумаге и осторожно переворачивая.

Стандартизация: ГОСТ 3525-75

Числовые показатели:

Влаги не более 15%;

золы общей не более 3,5 %;

Хранение

Хранят в сухом, проветриваемом помещении. Срок хранения 2 года.

Использование

Применяются в виде настоев и сиропов как потогонное, жаропонижающее и отхаркивающее средство.

Во фруктах, овощах, некоторых травах и других веществах растительного и животного происхождения содержатся вещества, придающие им специфический вкус и аромат. Большинство органических кислот содержатся в различных фруктах, еще их называют еще фруктовыми.

Остальные органические кислоты содержатся в овощах, листьях и других частях растений, в кефире, а также во всевозможных маринадах.

Основная функция органических кислот – обеспечение оптимальных условий для полноценного процесса пищеварения.

Продукты богатые органическими кислотами:

Общая характеристика органических кислот

Уксусная, янтарная, муравьиная , валериановая, аскорбиновая, масляная, салициловая… Органических кислот в природе содержится множество! Они присутствуют в плодах можжевельника, малине, листьях крапивы , калине, яблоках, винограде, щавеле, сыре и моллюсках.

Основная роль кислот состоит в ощелачивании организма, что поддерживает кислотно-щелочное равновесие в организме на необходимом уровне в пределах рН 7,4.

Суточная потребность в органических кислотах

Для того чтобы ответить на вопрос, сколько в сутки следует употреблять органических кислот, нужно разобраться с вопросом их влияния на организм. При этом каждая из вышеперечисленных кислот обладает своим особым воздействием. Многие из них употребляются в количестве от десятых долей грамма и могут достигать 70 грамм в сутки.

Потребность в органических кислотах возрастает:

• при хронической усталости;
• при пониженной кислотности желудка.

Потребность в органических кислотах снижается:

• при заболеваниях связанных с нарушением водно-солевого баланса;
• при повышенной кислотности желудочного сока;
• при заболеваниях печени и почек.

Усваиваемость органических кислот

Лучше всего органические кислоты усваиваются при правильном образе жизни. Гимнастика и рациональное питание приводят к наиболее полной и качественной переработке кислот.

Все органические кислоты, которые мы употребляем во время завтрака, обеда и ужина, очень хорошо сочетаются с хлебобулочными изделиями, изготовленными из твердых сортов пшеницы. Кроме этого, употребление растительного масла первого холодного отжима, способно существенно повысить качество усвоения кислот.

Курение же способно преобразовывать кислоты в никотиновые соединения, оказывающие негативное влияние на организм.

Полезные свойства органических кислот, их влияние на организм

Все органические кислоты, присутствующие в продуктах, оказывают благотворное влияние на органы и системы нашего организма. При этом салициловая кислота, входящая в состав малины и некоторых других ягод, избавляет нас от температуры, обладая жаропонижающими свойствами.

Янтарная кислота, присутствующая в яблоках, вишне, винограде и крыжовнике, стимулирует регенеративную функцию нашего организма. О воздействии аскорбиновой кислоты рассказать может почти каждый! Именно такое название носит знаменитый витамин С. Он повышает иммунные силы организма, помогая нам справиться с простудными и воспалительными заболеваниями.

Тартроновая кислота противодействует образования жиров при расщеплении углеводов, предотвращая ожирение и проблемы с сосудами. Содержится в капусте, кабачках, баклажанах и айве. Молочная кислота оказывает антимикробное и противовоспалительное воздействие на организм. В большом количестве содержится в простокваше. Имеется в пиве и вине.

Избавиться от грибка и некоторых вирусов вам поможет галловая кислота, которая содержится в чайных листьях, а также в коре дуба. Кофейная кислота содержится в листьях мать-и-мачехи , подорожника, в побегах артишока и топинамбура. Она оказывает на организм противовоспалительное и желчегонное воздействие.

Взаимодействие с эссенциальными элементами

Органические кислоты взаимодействуют с некоторыми витаминами, жирными кислотами, водой и аминокислотами.

Признаки нехватки органических кислот в организме

• авитаминоз;
• нарушение усвоения пищи;
• проблемы с кожей и волосами;
• проблемы с пищеварением.

Признаки избытка органических кислот в организме

• сгущение крови;
• проблемы с пищеварением;
• нарушения работы почек;
• проблемы с суставами.

Органические кислоты для красоты и здоровья

Органические кислоты, употребляемые с пищей, оказывают свое благотворное воздействие не только на внутренние системы организма, но и на кожу, волосы, ногти. При этом каждая из кислот, оказывает свое особенное воздействие. Янтарная кислота улучшает структуру волос, ногтей и тургор кожи. А витамин С обладает способностью улучшать кровоснабжение верхних слоев кожных покровов. Что придает коже здоровый вид и сияние.

Органические кислоты это - важные детали биологических машин. Они действуют в процессах, которые связаны с использованием энергии пищевых веществ; с участием кислот в системах ферментов протекают стадии постепенной перестройки и окисления молекул углеводов, жиров и аминокислот. Некоторые из карбоновых кислот получаются и расходуются в процессах обмена веществ (метаболизм) в очень внушительных количествах. Так, в течение суток в организме человека образуется 400 г уксусной кислоты. Этого количества хватило бы для изготовления 8 л обычного уксуса. Возникновение и распад любого в столь больших масштабах, конечно, означает, что это вещество необходимо для выполнения каких-то ответственных функций. Анализ обнаруживает в клетках организмов и целый ряд других кислот, причем большинство из них является соединениями со смешанной функцией, т. е., помимо группы СООН, эти кислоты содержат другие группы, например СО, ОН и т. п.

Разнообразие неорганических кислот не так велико: лишь фосфорная, угольная и соляная кислоты (и отчасти кремниевая) встречаются в большинстве организмов как в виде солей, так и в свободном состоянии (например, желудочного сока).

Карбоновые кислоты важны прежде всего потому, что, действуя совместно со специальными ферментами, они образуют замкнутую систему реакций (цикл Кребса), осуществляющую окисление пировиноградной кислоты. Пировиноградная кислота сама по себе является продуктом перестройки молекул пищевых веществ, например углеводов.

При изучении цикла Кребса встретятся следующие кислоты: пировиноградная, уксусная, лимонная, цис -аконитовая, изолимонная, щавелевоянтарная, α-кетоглутаровая, янтарная, фумаровая, яблочная, щавелевоуксусная.

В клетках различных микроорганизмов (плесневые грибы) наблюдались ферментные реакции, показывающие, как легко эти кислоты превращаются друг в друга. Так, из оксида углерода (IV) и пировиноградной кислоты образуется щавелевоуксусная кислота:

СН 3 -СО-СООН + СО 2 → НООС-СН 2 -СО-СООН

Из уксусной кислоты путем отнятия водорода может получиться янтарная и фумаровая кислоты.

Из уксусной кислоты образуется также гликолевая кислота СН 2 ОНСООН, глиоксиловая кислота СНО-СООН и щавелевая кислота СООН-СООН. Фумаровая кислота может быть превращена и яблочную, в щавелевоуксусную и т. д.

Благодаря такой химической гибкости - способности под влиянием ферментов превращаться друг в друга, присоединяя или отдавая низкомолекулярные (СО 2 , Н 2 О, Н), органические кислоты (особенно ди- и трикарбоновые) стали биологически ценными соединениями - постоянными деталями биологических машин.

Есть еще одна группа органических кислот, без которых нельзя обойтись в создании биологических структур - это жирные кислоты. Молекулы жирных кислот представляют собой относительно длинные цепи, на одном конце которых находится полярная группа - карбоксил СООН. В природе встречаются чаще всего жирные кислоты с неразветвленной цепью и четным числом углеродных атомов; в растениях обнаружены жирные кислоты, содержащие циклы (в частности, хаульмугровая кислота имеет в молекуле циклопентеновое кольцо).

К насыщенным жирным кислотам относятся: масляная, капроновая, каприловая, пальмитиновая, стеариновая и др. К ненасыщенным - кротоновая, олеиновая, линолевая, линоленовая.

Ненасыщенные кислоты, по-видимому, необходимы для нормальной жизнедеятельности организма, хотя их специфические функции не вполне ясны. Обычно в пищевых веществах жирные кислоты присутствуют в виде эфиров глицерина (жиры и масла), называемых триглицеридами. В этих эфирах три гидроксила глицерина образуют эфирные связи с тремя остатками кислот R 1 , R 2 , R3.

Некоторые жиры связаны с белками клетки; большая часть жиров образует отложения, являющиеся топливным запасом организма. Жиры (триглицериды) содержатся и в крови, куда они попадают из слизистой оболочки кишечника через лимфатические пути. В крови жиры с небольшой примесью белка и некоторых липидов образуют мелкие частицы (хиломикроны), размер которых около 50 мк. При окислении жиров выделяется много теплоты (вдвое больше, чем при окислении такого же количества углеводов), так что жир - энергетическое вещество.

Окисление жиров происходит главным образом в почках, печени и , по может протекать и в тканях других органов.

В процессе окисления, катализируемом рядом ферментов, от длинной молекулы жирной кислоты последовательно отщепляются «фрагменты», содержащие всего два атома углерода. Для того чтобы эта реакция началась, повторилась нужное число раз и превратила бы жирную кислоту в воду, оксид углерода (IV), ацетоуксусную кислоту, оказалось необходимым участие особого - кофермента А (КоА) и аденозин-трифосфорной кислоты (АТФ). В дальнейшем мы еще вернемся к этому вопросу.

Жиры нерастворимы в воде, но могут быть получены в виде тонких эмульсий. Эмульгирование жира облегчается солями желчных кислот (гликохолевой и таурохолевой).

Статья на тему Органические кислоты