اسید سیتریک از جمله اسیدهایی است که نه تنها در دنیای شیمی، بلکه در حوزه های مختلف مانند غذایی، دارویی، صنعتی و … کاربرد فراوانی دارد. Citric acid یا جوهر لیمو نوعی اسید ضعیف هیدروکسی با فرمول شیمیایی C6H8O7 است. هیدروکسی اسید گروهی از اسیدهای کربوکسیلیک میباشند که یک گروه عاملی هیدروکسیل (OH) به آن ها افزوده شده است. به طور طبیعی در مرکبات خصوصا در لیمو، لیموترش و پرتقال یافت میشود.
Citric acid از انواع اسیدهای ضعیف است به همین جهت عوارض خطرناک سایر اسیدها را ندارد. اسید سیتریک هم به صورت آبدار (سیتریک مونو هیدارات) و هم بدون آب (سیتریک آنهیدارت) وجود دارد. علاوه بر آن، این ترکیب شیمیایی به صورت دانه های گرانول کریستالی سفید رنگ یا بدون رنگ میباشد. از عمدهترین کشورهای تولید کننده جوهر لیمو، چین میباشد.
در سال 2018، بیش از 50 درصد از 2,000,000 تنی که در دنیا تولید شد، توسط این کشور بود. بیش از 50 درصد به عنوان تنظیم کننده اسیدیته در نوشیدنی ها، حدود 20 درصد در سایر کاربردهای غذایی، 20 درصد برای مواد شوینده و 10 درصد برای موارد دیگر استفاده میشود.
تاریخچه اسید سیتریک
شاید جالب باشد که بدانید، کشف اسید سیتریک به جابر بن حیان، دانشمند، کیمیاگر و فیلسوف ایرانی، نسبت داده شده است. این اسید نخستین بار در سال 1784 توسط یک محقق سوئدی، به نام کارل ویلهلم شیله، از آب لیمو استخراج شد. وی ابتدا کلسیم سیترات را از آب لیمو بدست آورد. سپس با افزودن اسید سولفوریک به آن به سیتریک اسید مایع رسید. همچنین در سال 1880 میلادی آدامز و گریموکس توانستند اسید را به روش سنتزی از گلیسرول تولید نمایند.
با توسعه فرآیندهای تخمیری که در آن از محلول های قندی ارزان قیمت بکار گرفته میشد، روش های رایج تولید اسید سیتریک اهمیت خود را از دست دادند. اما 13 سال بعد از آدامز و گریموکس، یعنی در 1893 میلدی، وهمر توانست برای نخستین بار از محیط پنی سیلیوم که حاوی قند و اسیدهای معدنی بود، به اسید سیتریک دست یابد.
جوهر لیمو تا دهه 1900 میلادی همچنان از آب لیمو بدست میآید. تا اینکه در سال 1913 فردی به نام زاهوراسکی توانست روش آسپرژیلوس نایژر را به ثبت برساند. البته در سال 1917، دانشمندی به نام کوری توانست برای نخستین بار اسید سیتریک را از قارچ سیاه و آسپرژیلوس نیگر تولید کند.
در سال 1923، تحقیقات کوری منجر به اساس احداث کارخانه ای بزرگ در نیویورک برای تولید جوهر لیمو شد. در سال 1940 نیز روش کشت غوطه ور توسعه یافت. با اینحال فرم سنتتیک این اسید با آنچه در مرکباتی نظیر پرتقال، لیموترش و … یافت میشود، متفاوت است. در سال 1977 نیز یک راه جدید برای تولید این اسید توسط برادران Lever با استفاده از نمک های آکانیوتیک یا ایزوسیترات آلوئیزوسیترات کلسیم تحت شرایط فشار بالا، ایجاد شد.
کاربرد اسید سیتریک
تا اینجا متوجه شدهایم که اسید سیتریک از انواع اسیدهای بسیار پرکاربرد در صنایع مختلف است. همانطور که اشاره شد این اسید به دو صورت آبدار و خشک وجود دارد که باتوجه به نوع مصرف، انتخاب هرکدام از آنها اهمیت دارد. از جمله کاربردهای این هیدروکسی اسید میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
کاربرد در صنایع غذایی
- بوسیله این اسید در رنگ های خوراکی میتوان میزان PH رنگ های قلیایی را کنترل نمود.
- به عنوان امولسیفایر (جلوگیری از جدا شدن چربی) و جایگزین آب لیمو تازه در بستنی و دسرها استفاده میشود.
- از نوع آبدار این اسید معمولا برای کنترل PH، طعم دهنده و نگهدارنده در محصولات غذایی نظیر انواع کلوچه و بیسکویت، آب نبات، مربا و ژله، سس ها و غذاهای فوری بکار برده میشد.
- به عنوان آنتی اکسیدان در محصولات لبنی و عامل اسیدیته انواع پنیرها از اسید سیتریک استفاده میشود.
- این اسید با کنترل PH محیط باعث فزایش فعالیت آنتی اکسیدان و کاهش فعالیت آنزیم ها در مواد غذایی منجمد میشود. در پی این عمل از ترش شدن آبزیان خوراکی از فساد ماهی و خرچنگ جلوگیری میکند.
- باعث جلوگیری از تغییر رنگ و طعم میوه های منجمد میشود. با توجه به اینکه در عملیات پوستگیری میوه ها از ترکیبات قلیایی استفاده میشود، با قرار دادن میوه ها در محلول بسیار رقیق اسید سیتریک PH محیط را خنثی کرده تا اسید آسکوربیک (ویتامین ث) موجود در میوه ها از بین نرود. به منظور کسب اطلاعات بیشتر از این دو اسید میتوانید به مقاله تفاوت اسید سیتریک و اسید اسکوربیک مراجعه نمایید.
- از این اسید باتوجه به خاصیت آنتی اکسیدانی که دارد در سوسیس ها یا بهتر ورقه شدن کالباس ها استفاده میشود. دستیابی به اطلاعات جامعتر میتوانید به مقاله های نقش اسید سیتریک در صنایع غذایی و استفاده از اسید سیتریک در نوشیدنی ها مراجعه نمایید.
کاربرد در صنایع دارویی
- از این اسید در داروسازی به عنوان ضدقارچ و بازدارنده ترومبین بکار گرفته میشود.
- براساس اینکه کلسیم باعق انعاقد خون میشود، با هدف جلوگیری از انعقاد خون و آماده سازی آن برای انتقال، از اسید سیتریک و سیترات سدیم در محلول های ضد انعقاد استفاده می شود.
- در پودرها و قرص های جوشان به منظور تولید دی اکسید کربن از ترکیب آب، بی کربنات سدیم (همان جوش شیرین) و Citric acid استفاده میشود.
- باعث تنظیم PH، پایدار نمودن اجزاء سازنده و افزایش فعالیت محافظ ها در داروهای خوراکی به صورت مایع میشود.
- به منظور ایجاد طعم میوه و ترش در بسیاری از داروهای تلخ مزه از آن استفاده میشود.
- این اسید را میتوان در دسته ترکیبات فعال در تولید دستمال های آنتی وایرال قرار داد.
- در انواع کرم، ژل و مایعات بهداشتی وجود دارد.
- باتوجه به آنکه اسید سیتریک با اسیدی کردن محیط مانع از فاسد شدن و تغییر رنگ محصولات آرایشی و بهداشتی میشود، از آن به طور گسترده در ادکلن ها، محصولات شستشوی پوست چرب و نیز محلول های فیکساتوری مو بکار گرفته میشود.
عامل تمیز کننده
- از عوامل کیلیت میباشد.
- با کمک اسید آهک سیتریک از اواپراتورها و دیگ های بخار حذف میشود.
- به دلیل نرم شدن آب توسط اسید، در صابون ها و مواد شوینده لباس استفاده میشود.
- پاک کننده های خانگی که در آشپزخانه و حمام استفاده می شود نیز مقداری حاوی این اسید میباشند.
- این ترکیب نه تنها به عنوان پاک کننده بلکه به عنوان بوگیر نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
کاربردهای صنعتی
- مصارف صنعتی Citric acid شامل مواد شوینده ، آبکاری و برنزه سازی چرم میباشد.
- به عنوان جایگزین مناسب برای اسید نیتریک مصرفی در غیرفعال کردن فولاد استفاده میشود.
- میتواند یک جایگزن بدون بو برای سرکه سفید در رنگ های اسیدی مصرفی در رنگ کردن ساختمان ها باشد.
فواید مصرف اسید سیتریک
اسید سیتریک دارای مزایای بسیاری برای سلامت بدن و افزایش عملکردهای آن میباشد. از جمله مهمترین واکنش های آن، تولید انرژی میباشد چراکه به صورت سیترات در چرخه کربس به عنوان اولین مولکول تشکیل میشود. این چرخه در نهایت در بدن باعث تولید مولکول های انرژی میشود.
این ترکیب باعث افزایش دسترسی پذیری زیستی مواد معدنی میشود و به بدن اجازه میدهد که مینرال ها را بهتر جذب نماید. برای مثال سیترات کلسیم نیازی به اسید معده برای جذب ندارد. علاوه بر آن عوارض جانبی کمتری نسبت به کربنات کلسیم موجب میشود. در نتیجه، سیترات کلسیم برای افرادی که اسید معده کمتری دارند مانند افراد مسن، گزینه مناسبی میباشد.
Citric acid میتواند فرد را در برابر سنگ کلیه محافظت نماید. این ماده به شکل سیترات پتاسیم از تشکیل سنگ کلیه جلوگیری کرده و باعث خرد شدن سنگ هایی میشود که از قبل شکل گرفتهاند. سنگ های کلیه معمولا با اسید سیتریک به شکل سیترات پتاسیم درمان میشود.
ایمنی و خطرات اسید سیتریک
با اینکه اسید سیتریک از انواع اسیدهای ضعیف میباشد اما قرار گرفتن در معرض گرید خالص میتواند عوارض جانبی ایجاد کند. استنشاق آن میتواند باعث سرفه، تنگی نفس یا گلو درد شود. مصرف بیش از حد آن نیز ممکن است موجب درد شکم و گلو درد گردد.
علاوه بر آن قرار گرفتن این اسید در معرض محلول های غلیظ میتواند باعث قرمزی و درد پوست و چشم شود. مصرف طولانی مدت یا مکرر آن باعث فرسایش مینای دندان میگردد. Citric acid توسط سازمان غذا و دارو (FDA) ایمن شناخته شده چراکه هیچ مطالعه علمی در مورد ایمنی آن هنگام مصرف در مقادیر بالا برای مدت طولانی وجود ندارد.
البته همچنان گزارش هایی در رابطه با بیماریزایی و واکنش های آلرژیک نسبت به این ماده افزودنی وجود دارد. برای نمونه درد مفاصل همراه با تورم و سفتی، درد عضلات، معده و همچنین تنگی نفس در برخی از افراد بعد از مصرف غذاهای حاوی اسید سیتریک مصنوعی مشاهده شده است. این نشانه ها در افرادی که اشکال طبیعی این اسید مانند لیموترش را مصرف می کنند، مشاهده نشده است.