Citronska kislina (kemijska formula C6H8O7) je naravno prisotna organska kislina, ki jo najdemo v različnih živalskih in rastlinskih tkivih. Je šibka organska kislina, po sestavi podobna vitaminu C. Pri sobni temperaturi je bel kristalen prah, brez vonja in z močnim kiselkastim okusom. Vodotopna, brezbarvna in biološko razgradljiva. V živilskih trgovinah jo pogosto prodajajo pod imenom "citronka" ali "kisla sol", saj je po videzu zelo podobna jedilni soli. V klasifikaciji aditivov hrani je označena z E330.
Zavedanje o okolju prijaznejšem načinu življenja je spodbudilo tudi uporabo citronske kisline kot preizkušenega in univerzalnega gospodinjskega sredstva za najrazličnejše aplikacije, saj je biološko razgradljiva in neškodljiva za okolje.
Naravna prisotnost
Citronska kislina je v naravi široko razširjena, predvsem v sadju in zelenjavi. Največ je je v agrumih, kot so limone (do 7.3 g na 100 g svežega sadja oziroma 4% do 8%) in limete (do 8% suhe teže sadežev, približno 47 g/L v sokovih). Pomaranče in grenivke vsebujejo okoli 0,005 mol/L, limone in limete pa do 0,30 mol/L citronske kisline. Najdemo jo tudi v jabolkih, hruškah, jagodičevju, v nekaterih iglavcih in gobah, pa tudi v kosteh, mišicah in krvi živali.
Odkritje in industrijska proizvodnja
Odkritje citronske kisline sega v 8. stoletje, ko jo je odkrili perzijski alkimist Jabir Ibn Hayyan (Geber). Srednjeveški učenjaki v Evropi so bili seznanjeni s kislostjo soka limone in limete, kar je zabeleženo v enciklopediji iz 13. stoletja Spekulum Maius (Veliko ogledalo), ki jo je zbral Vincent od Beauvais. Pred več kot 200 leti jo je Carl Wilhelm Scheele izoliral iz limone, po kateri je tudi dobila ime.
Industrijsko proizvodnjo citronske kisline je omogočilo odkritje plesni Penicillium leta 1893 s strani C. Wehmerja, ki je lahko proizvajala citronsko kislino iz sladkorja. Kljub temu proizvodnja citronske kisline ni postala industrijsko pomembna vse do prve svetovne vojne, ko je bil moten italijanski izvoz citrusov. Danes se sintetična citronska kislina pridobiva s fermentacijo snovi, ki vsebujejo sladkor, kot so sladkor, melasa, škrob, grozdje, hidroliziran koruzni škrob ali druge poceni sladke raztopine.
Pri postopku pridobivanja citronske kisline se kvasovke le malo uporabljajo, predvsem zaradi dveh razlogov: prvi je nastanek nezaželenega stranskega produkta izocitronske kisline (tudi do 50% vse kisline), drugi pa je, da večina kvasovk kot vir ogljika uporablja n-alkane, ki so dražji od ogljikovih hidratov. Za fermentacijo se najpogosteje uporablja amonijev nitrat v koncentracijah od 1,6 do 3,0 g na liter substrata. Najprimernejša temperatura za vodenje procesa naj bi bila 28 do 32 stopinj Celzija; višje temperature sicer omogočajo hitrejšo rast, vendar hkrati povzročijo večjo porabo ogljika in kisika ter povečano izločanje ogljikovega dioksida, kar zniža dobitke citronske kisline.
Leta 2007 je po vsem svetu letna proizvodnja citronske kisline znašala približno 1.600.000 ton, kar priča o njeni izjemni razširjenosti.
Vrste citronske kisline
Citronska kislina obstaja v dveh glavnih oblikah:
- Brezvodna citronska kislina (C6H8O7): Kristalizira iz vroče vode in se uporablja v velikih količinah v trdnih pijačah. Ima brezbarven kristalni videz, je brez vonja, ima močan kisel okus in je lahko topna v vodi.
- Citronska kislina monohidrat (C6H10O8): Kristalizira iz hladne vode. Monohidrat lahko pretvorimo v brezvodno obliko s segrevanjem nad 78 °C. Uporablja se predvsem kot kislo sredstvo za aromatiziranje osvežilnih pijač, sadnih sokov, marmelad, sadnih kapljic in pločevink, lahko pa tudi kot antioksidant za jedilno olje.
Biokemijska vloga
Citronska kislina je pomembna v biokemiji kot vmesni člen v Krebsovem ciklu (imenovanem tudi cikel citronske kisline ali cikel trikarboksilnih kislin, po Hansu Adolfu Krebsu), ki je zaporedje kemičnih reakcij, ki potekajo v živih celicah in uporabljajo kisik kot del celičnega metabolizma. Je drugi od treh metabolnih poti, ki so vključene v katabolizem energijskih molekul in nastanek ATP, poleg glikolize in oksidativne fosforilacije. Citronska kislina se sintetizira iz acetil-CoA in oksaloocetne kisline v ciklu trikarboksilne kisline v telesu in sodeluje pri presnovi sladkorja, maščob in beljakovin.
Široka uporaba citronske kisline
Citronska kislina je cenjena ne le zaradi prijetnega okusa, pač pa tudi zaradi dobre topnosti v vodi, acidulantnega in sinergističnega učinka, zato je ena izmed najširše uporabljenih organskih kislin.
1. Živilska industrija
V živilski industriji citronska kislina obsega več kot 60% vse kislinske porabe. Uporablja se predvsem kot sredstvo za spiranje, solubilizator, pufer, antioksidant, deodorant, ojačevalec okusa, želirno sredstvo in tonik. Izboljšuje senzorične lastnosti hrane, povečuje apetit ter pospešuje prebavo in absorpcijo kalcija in fosforja v telesu.
- Pijače: Dodaja se brezalkoholnim pijačam, gaziranim vodam, vinom, sadnim sokovom in ledenim čajem, kjer dopolnjuje sadni okus, prispeva k sveži kislosti in uravnava pH.
- Sladice in deserti: Uporabljajo jo v sladicah in desertih za prijeten kiselkast okus. Dodatek v stopljeno maso po kuhanju preprečuje inverzijo saharoze in s tem porjavenje. V želatinaste deserte jo dodajajo, ker zaradi kislosti deluje kot odbojna sila in povečuje pH za optimalno gelsko učinkovitost. V sladoledu deluje kot emulgator, ki preprečuje ločevanje maščob.
- Marmelade in želeji: Pri izdelavi džemov in želejev iz želeja lahko učinkovito zmanjša negativni naboj pektina, kar omogoča združevanje medmolekularnih vodikovih vezi pektina v gel in s tem boljše želiranje. Jožica Ostrožnik, ambasadorka portala MojaLeta.si, priporoča dodajanje citronske kisline k marmeladam po občutku, saj meni, da kislina zaokroži okus in pripomore k boljšemu želiranju.
- Konzervirana hrana: Dodajanje konzerviranemu sadju ohranja ali izboljšuje okus, povečuje kislost nekaterih vrst sadja z nižjo kislostjo, oslabi odpornost mikroorganizmov na vročino in zavira njihovo rast. V predelavi konzervirane zelenjave, ki lahko kaže alkalno reakcijo, služi kot regulator pH.
- Mesni izdelki: Majhne količine (0,001% do 0,01%) citronske kisline sodelujejo z antioksidanti in zavirajo oksidativno žarkost v suhih klobasah, svežih svinjskih klobasah in suhem mesu. V proizvodnji hrenovk se 3% do 5% raztopina citronske kisline razprši kot obloga po nadevu in pred dimljenjem.
- Soli citronske kisline: Kalcijev citrat in železov citrat so utrjevalci, ki se dodajajo nekaterim živilom za obogatitev s kalcijevimi in železovimi ioni.
2. Gospodinjstvo in čiščenje
Citronska kislina je odlično in okolju prijazno čistilno sredstvo, ki se pogosto uporablja za razne aplikacije v gospodinjstvu:
- Odstranjevanje vodnega kamna: Zelo učinkovita je pri odstranjevanju vodnega kamna z glav tušev, pip, kotličkov, straniščnih školjk in aparatov za kavo. Priporočljivo je zmešati 3 žlice citronske kisline z 1 litrom vode in segreti na največ mlačno temperaturo, saj višja toplota zmanjša moč čiščenja. Za trdovraten vodni kamen lahko površino navlažimo z vodo, posipamo citronsko kislino, pustimo delovati nekaj minut in nato podrgnemo.
- Lesk za pomivalni stroj: Skupaj z alkoholom in vodo tvori odlično sredstvo za lesk, ki hkrati preprečuje nabiranje vodnega kamna. Raztopi se 40 g citronske kisline v 100 ml tople vode in doda 150 ml alkohola.
- Čiščenje površin: Pomaga odstraniti madeže iz stekla brez nadležnega drgnjenja (6% koncentracija). Učinkovita je tudi za lesk kozarcev in steklenih izdelkov - žličko citronske kisline raztopimo v vroči vodi in s tem operemo kozarce. Prav tako pomaga pri čiščenju zažgane hrane v pečici ali razlitih tekočin v mikrovalovni pečici.
- Odstranjevanje madežev na oblačilih: Pomaga odstraniti rumenkaste madeže na ovratnikih ali pod pazduho, ki jih povzročajo deodoranti z aluminijem.
3. Industrija finih kemikalij in kozmetika
V kemični tehnologiji se citronska kislina uporablja kot reagent za kemično analizo, eksperimentalni reagent, reagent za kromatografsko analizo in biokemijski reagent. V kozmetiki je vrsta sadne kisline, katere glavna funkcija je pospešiti obnovo keratina. Pogosto se uporablja v losjonih, kremah, šamponih, izdelkih za beljenje, izdelkih proti staranju in izdelkih proti aknam. V tekstilni industriji se lahko uporablja kot sredstvo za barvanje in končno obdelavo brez formaldehida, ki učinkovito zavira rumenenje tkanin.
4. Medicinska in farmacevtska uporaba
Citronska kislina in njene soli imajo več medicinskih in farmacevtskih aplikacij:
- Antikoagulant: Citratni ioni in kalcijevi ioni lahko tvorijo topen kompleks, ki ga je težko disociirati, s čimer se zmanjša koncentracija kalcijevih ionov v krvi in ovira strjevanje krvi. Je sestavina raztopin z antikoagulantnim delovanjem.
- Ledvični kamni: Uporablja se v pripravkih, ki se uporabljajo za raztapljanje ledvičnih kamnov.
- Šumeči praški: Skupaj z natrijevim hidrogenkarbonatom se uporablja za izdelavo šumečih praškov, tablet in zrnc.
- Povečanje topnosti: Citronska kislina se pogosto uporablja za povečanje topnosti rjavega heroina. Citronske kislinske vrečke so bile uporabljene kot spodbuda za uporabnike heroina, da zamenjajo umazane igle za čiste v poskusu zmanjšanja širjenja AIDS-a in hepatitisa.
- Sterilizacija: Kombinirano delovanje citronske kisline in temperature 80 °C ima dober učinek na uničevanje bakterijskih spor in lahko učinkovito uniči bakterijske spore, onesnažene v cevovodu hemodializnega aparata.
5. Druge industrijske aplikacije
- Čiščenje kovin: Kot organska kislina, nastala z mikrobno fermentacijo, se pogosto uporablja v proizvodnji detergentov. Njeno zaviranje korozije v detergentih je relativno pomembno. Pri dekapiranju je korozivnost citronske kisline relativno majhna v primerjavi z anorganskimi kislinami, kar zagotavlja večjo varnost. Uporablja se za čiščenje cevi, plinskih grelnikov vode in razpršilnikov vode.
- Pripomoček za pranje: Kot pripomoček za pranje lahko izboljša učinkovitost pralnih izdelkov, hitro obori kovinske ione, prepreči ponovno pritrjevanje onesnaževal na tkanino, vzdržuje potrebno alkalno pranje ter izboljša delovanje površinsko aktivnih snovi.
- Razžveplanje dimnih plinov: Citronska kislina - natrijev citratni pufer se uporablja za razžveplanje dimnih plinov, kar je ključno za zmanjšanje onesnaženja SO2 v ozračju.
- Zgodovinska uporaba: Uspešno so jo uporabljali za popolno ločevanje z ionsko izmenjavo z lantanoidi v času projekta Manhattan leta 1940.
- Fotografija: Lahko se uporablja kot del procesa za razvijanje fotografskih filmov.
Kako se proizvaja citronska kislina? Od fermentacije do čiščenja | Industrijska mikrobiologija
6. Živinoreja
Dodajanje citronske kisline krmnim mešanicam ima več pozitivnih učinkov:
- Dezinfekcija in preprečevanje okužb: Razkužuje, preprečuje plesen ter preprečuje okužbe s salmonelo in drugimi patogeni v živalski krmi. Zmanjšuje širjenje patogenov in zavira nastajanje strupenih metabolitov.
- Povečan vnos krme in prebava: Izboljšuje okusnost prehrane in povečuje apetit živali. Zmanjšuje pH prehrane in s tem spodbuja prebavo in absorpcijo hranil.
- Zdravje črevesne flore: Znižuje pH v prebavilih, kar zagotavlja dobre pogoje za rast probiotikov, kot so mlečnokislinske bakterije, s čimer se ohranja normalno ravnovesje mikrobne flore v prebavilih.
- Izboljšanje odpornosti in imunosti: Povečuje gostoto imunsko aktivnih celic in jih dela v boljšem imunskem stanju, kar lahko zavira razmnoževanje črevesnih patogenov in preprečuje nastanek nalezljivih bolezni.
- Protiglivično in antioksidativno delovanje: Je naravni konzervans, ki znižuje pH krme in zavira razmnoževanje škodljivih mikroorganizmov ter nastajanje toksinov. Kot sinergist antioksidantov izboljšuje antioksidativni učinek, preprečuje ali odlaša oksidacijo krme, izboljšuje stabilnost krmnih mešanic in podaljšuje obdobje skladiščenja.
Skladiščenje
Citronsko kislino je treba hraniti v temnem, nepredušno zaprtem, prezračenem, suhem in hladnem prostoru pri nizki sobni temperaturi.