Технология производства янтарной кислоты. Янтарная кислота
Физико-химические свойства.
Брутто-формула: C 4 H 6 O 4 .
Структурная формула:
H O O O O H
Внешний вид - бесцветные моноклинные кристаллы. Температура плавления 183°С. Температура разложения 235°С. Разлагается на янтарный ангидрид и воду. Плотность 1,563 г/см 3 .
Янтарная кислота содержится в крови и тканях человека. Концентрация янтарной кислоты в плазме крови составляет 0,04 ммоль/дм 3 , а в тканях 0,2-0,8 ммоль/кг. Янтарная кислота в органах и тканях является участником цикла трикарбоновых кислот цикла Кребса: синтез гемоглобина, белка, синтез гликогена в печени, усвоение глюкозы. Противопоказания: заболевания почек, язвы в период обострения (двенадцатиперстной кишки, желудка).
Применение.
Янтарная кислота применяется как биологически активное вещество, а также в синтезе различных полиэфирных соединений.
Янтарная кислота применяется в защите растений в качестве регулятора роста и стрессового адаптогена, а так же принимает участие в клеточном дыхании аэробных организмов, способствует увеличению содержания хлорофилла. Применение препаратов на основе янтарной кислоты стабилизирует жизнедеятельность естественной почвенной микрофлоры, обеспечивают интенсивную биологическую переработку минеральных веществ.
Янтарной кислотой обрабатывают семена перед посадкой. Это увеличивает всхожесть, рост и урожайность.
Внекорневая двухкратная обработка саженцев раствором янтарной кислоты от 1 до 10 мг/л увеличивает приживаемость растений примерно на 10%. Обработанные растения выше ростом на 4÷6,5 см.
Янтарную кислоту применяют для срезанных цветов с целью увеличения их стойкости.
Янтарная кислота является компонентом препарата для лечения головни ячменя.
Применение янтарной кислоты в птицеводстве, животноводстве и звероводстве.
Янтарная кислота улучшает адаптацию организма к стрессовым ситуациям. Такими ситуациями могут быть: изменение температуры среды обитания, переход на другой корм, заболевание, период размножения, беременость, кормление потомства и пр. Продолжительные стрессовые ситуации сопровождаются ухудшением общего состояния, потерей веса и иногда могут привести к смерти.
Причиной отставания цыплят в росте, а также растройства деятельности желудочно-кишечного тракта, повреждения слизистой оболочки ротовой полости и конъюктивит могут быть вызваны отравлениями митотоксинами из низкокачественного зараженного корма.
В результате снижается антиоксидантная защита организма (снижается активность ферментов: каталаза, пероксидаза, увеличивается расход антиоксиданта - витамина Е, увеличивается количество продуктов перекисного окисления липидов в крови).
Применение янтарной кислоты повышает уровень антиоксидантной защиты цыплят. Лечение цыплят производят при кормлении, путем добавки янтарной кислоты в корм в дозе 0,1 г/кг массы тела. Корм с добавкой янтарной кислоты скармливают один раз в сут. в течение 10 сут.
Практические результаты для заболевших 20-дневных цыплят бройлеров (относительно цыплят откормленных без янтарной кислоты): прибавка в весе 22,6%, увеличение сохранности поголовья на 17,5%.
Янтарную кислоту применяют для увеличения репродуктивной функции красных лисиц в виде добавки в корм из расчета 10 мг/кг живой массы. Корм, обогащенный янтарной кислотой дают по схеме: 5 дней скармливание, 2 дня перерыв. Периоды скармливания - за месяц до гона и вторая половина беремености. Такое кормление снижает число пропустовавших самок на 12,7%, снижает число мертворожденных щенков в 3 раза, увеличивает количество рожденных щенков на 15,9%.
Кроме увеличения репродуктивной функции добавка янтарной кислоты в корм молодняка лисиц увеличивает качественные показатели шкурок: площадь шкурки и дефекты шкурки. С этой целью добавка янтарной кислоты составляет 5÷15 мг/кг живого веса. Обогащенный корм применяют со 2 месяца жизни каждые 10 дней месяца по схеме: 5 дней скармливание, 2 дня перерыв. Такое кормление увеличивает число шкурок без дефектов, а также площадь одной шкурки на 0,5÷0,6 дм 2 .
Янтарная кислота оказывает стимулирующее влияние на физиологическое состояние супоросных свиноматок и родившихся от них поросят.
Янтарную кислоту применяют в дозировке 20 мг/кг живой массы супоросной свиноматки в виде добавки в корм за месяц до опороса 10 дней подряд. Это увеличивает привес поросенка при рождении примерно на 140 г. Вес поросенка при отъеме тоже увеличивается примерно на 157 г. Сохранность поросят улучшается на 6%.
Применение янтарной кислоты (Е363) в производстве продуктов питания.
Янтарная кислота и ее соли оказывают положительный эффект даже при весьма низких дозировках (10 мг/кг), что делает их весьма ценным компонентом при разработке функциональных продуктов питания.
В настоящее время янтарная кислота официально признана минорным компонентном пищи (парафармацевтиком), установлены ее адекватный и верхний допустимый уровни потребления: 200 и 500 мг/сут. соответственно. Рекомендуется обогащение
пищевых продуктов в количестве 30-50% от суточной нормы.
Добавка янтарной кислотых в виноградные столовые виноматериалы в количестве не более 100 мг/дм 3 благоприятно сказывается на вкусе виноматериалов и делает вкус вина мягким. Добавку производят в период начала брожения сусла.
Действие янтарной кислоты объясняется тем, что при брожении виноматериалов под действием ферментов происходят различные биохимические реакции с образованием различных соединений.
Добавка янтарной кислоты увеличивает концентрацию лимонной, яблочной, щавелево-уксусной, фумаровой, молочной, пальмитиновой, миристиновой, бегеновой, эруковой кислот. А также увеличивается концентрация самой янтарной кислоты (относительно периода начала брожения). В то же время происходит снижение концентрации стеариновой и архаиновой кислот.
Таким образом в виноделии янтарной кислотой производят направление протекания биохимических процессов.
Жирно-кислотный состав майонеза очень разнообразен. В нем присутствуют насыщенные, мононенасыщенные, полиненасыщенные жирные кислоты с числом углеродных атомов от 13 до 24. Наибольшую долю жирных кислот майонеза составляют ненасыщенные жирные кислоты, в т.ч. линолевая кислота семейства омега-6 - 63,2%, а также олеиновая - 24,77%. Линоленовая кислота семейства омега-3 находятся на относительно низком уровне - 0,12%. Полинасыщенные жирные кислоты семейства омега-3 и омега-6 играют важную роль в происходящих в организме человека обменных и строительных процессах и относятся к эссенциальным физиологически функциональным ингредиентам питания.
В небольшом количестве в майонезе содержатся насыщенные жирные кислоты, %: пальмитиновая - 6,19, стеариновая - 3,25, а также бегеновая - 0,38, лигноцериновая - 0,25, арахиновая - 0,24, миристиновая - 0,09. Присутствуют также мононенасыщенные жирные кислоты: пальмитолеиновая - 0,16%, гондоиновая - 0,15%.
Часть указанных кислот в процессе хранения образцов майонеза превращается в пероксидные и карбонильные соединения (формируют специфический неприятный запах и привкус).
Особенно важным является тот факт, что особенно склонны к окислению наиболее ценные кислоты омега-3 и омега-6.
В результате исследований хранения майонеза обычного качества марки "Провансаль" при температуре 40°С и относительной влажности воздуха 75% на 14-тые сутки хранения потери линолевой составляют 2,5% и линоленовой 25%.
После добавки янтарной кислоты в количестве 100 мг/100 г продукта (50% от рекомендуемой суточной нормы) в аналогичных условиях хранения потери линолевой составляют 0,1% и линоленовой 8,3%. Таким образом, добавка янтарной кислоты увеличивает сроки хранения майонеза.
Жарка во фритюрных маслах популярна в фаст-фудах. Это относится к картошке-фри и другим блюдам, например, картофельным чипсам, чебурекам, беляшам, мучным продуктаи типа чак-чак. В основном, производством таких продуктов занимаются предприятия малого бизнеса. Особенно, такое производство актуально в курортный период. Производители таких товаров встречаются с проблемой быстрого окисления фритюрного масла. Т.е. с точки зрения экономической эффективности - фритюрное масло требует частой его замены.
Установлено, что добавка янтарной кислоты во фритюрное масло увеличивает срок жизни фритюрного масла, а, соответственно и сниженеие себестоимости блюд приготовленных во фритюрном масле.
В качестве фритюрного масла принято применять подсолнечное масло, рапсовое масло, пальмовый стеарин.
Дабавка янтарной кислоты фо фритюр увеличивает срок эксплуатации масла. Оптимальная концентрация янтарной кислоты во фритюре составляет 0,075% к массе муки. В этом случае жарение осуществляется в теченеие 4 часов без подлива масла. При этом в зависимости от режима жарки наименее стойким является подсолнечное масло. Особенно важно, что добавка янтарной кислоты улучшает вкус готовой продукции и продлевает срок годности готовых изделий.
Наиболее оптимальная величина добавки янтарной кислоты (Е363) составляет 1г/кг готового мармелада. В технологии производства мармелада янтарная кислота имеет почти 100% сохраняемость. Так как янтарная кислота имеет плохую растворимость в воде при нормальных условиях, то её растворяют в концентрированном растворе лимонной или аскорбиновой кислот при температуре 50°С.
Применение янтарной кислоты в биотехнологии для культивирования микроорганизмов.
Добавка янтарной кислоты в питательную смесь увеличивает жизнеспособность микроорганизмов и их численность.
Янтарную кислоту применяют для накопления биомассы дрожжей при аэробном культивировании дрожжевых разводок.
Ниже приводится информация по культивированию дрожжей вида Saccharomycess vini . Этот вид дрожжей содержится в количестве до 80% от всех дрожжей в виноматериалах. Он сбраживает глюкозу, галактозу, сахарозу, мальтозу и частично рафинозу. Применяется в виноделии.
Для хлебопекарных дрожжей вида Saccharomycess cerevisiae добавка янтарной кислоты также является стимулятором роста. Оптимальной является концентрация 0,001 г/л. Увеличение накопления биомассы для Saccharomycess cerevisiae составляет 15-26%. Кроме этого янтарная кислота улучшает физиологическую активность дрожжей: подъемная сила дрожжей увеличивается на 10,3%, мальтазная активность увеличивается на 8,8%, зимазная активность увеличивается на 12,9%.
Хлебопекарные дрожжи Saccharomycess cerevisiae выращенные на средах с добавкой янтарной кислоты сокращают продолжительность брожения опары. Готовые хлебные изделия имеют более мягкий и эластичный хлебный мякиш.
Применение янтарной кислоты при культивировании бактерий Pseudomonas fluorescens .
Бактерии Pseudomonas fluorescens культивируют с целью получения препаратов применяемых в сельском хозяйстве для протравливания семенного материала и вегетационных обработок растений. Препараты на основе этих бактерии применяются в биологической защите растений от болезней, вызываемых грибами на стадиях роста их мицелия и споруляции (бурая ржавчина, темно-бурая и сетчатая пятнистости, септориоз, ризоктониоз, гельминтоспориозная корневая гниль и т.д.). Применение эффективно для защиты пшеницы, подсолнечника, кукурузы, люцерны, овощей.
Особенностью поведения бактерий Pseudomonas fluorescens является то, что они заселяя ризосферную зону растения, продуцируют ферменты, антибиотики, в том числе вещества фунгицидного действия.
Бактерии Pseudomonas fluorescens - сапрофиты, поэтому нуждаются в готовых органических соединениях могут расти в интервале температур от +4°С до +41°, способны к окислению глюкозы, относятся к каталазаположительным грамотрицательным палочкам, развиваются в интервале рН 5,0-7,2. Культивирование бактерий производят на жидкой питательной среде на основе пшеничных отрубей и сахара в течение 4-7 сут глубинным способом.
Применение янтарной кислоты для синтеза сукцинатов.
Сукцинаты - соли янтарной кислоты, которые применяют в тех же случаях, что и янтарную кислоту. Однако, в ряде случаев, применение сукцинатов более эффективно, чем янтарной кислоты.
Янтарная кислота попадая в биологический организм человека, животного или микроорганизм бактерии образует соли (сукцинаты) с веществами, которые содержатся в организме. Сукцинаты в чистом виде более усвояемые, а соответственно и более эффективные.
Синтез сукцината аммония.
Сукцинат моноаммония NC 4 H 9 O 4 получают следующим способом:
Cмешивают 0,65 кг (8,23 моль) аммония бикарбоната с 1 л воды. Затем в эту суспензию при перемешивании вносят в течение 1 часа 0,971 кг (8,23 моль) янтарной кислоты. Поддерживают температуру 38÷40°С. В результате реакции происходит бурное выделение углекислого газа, с образованием пены. Затем в раствор при температуре 38°С вносят 1,157 кг (9,81 моль) янтарной кислоты и порциями вносят 0,775 кг (9,81 моль) аммония бикарбоната в течение 1 часа при температуре 35÷40°С. Смесь выдерживают 1 час, а затем охлаждают до 16°С. Сукцинат моноаммония кристаллизуется и выпадает в осадок. Кристаллы сукцината моноаммония фильтруют. Фильтрат возращают на повторное использование. Сушку производят при температуре 70°С. Выход сукцината моноаммония составляет 98,5% (1,3 кг). Фактическое содержание основного вещества в этом продукте составляет 99,5%.
Сукцинат диаммония N 2 C 4 H 12 O 4 получают следующим способом:
Cмешивают 1,296 кг (16,41 моль) аммония бикарбоната с 1,06 л воды. Затем в эту суспензию при перемешивании вносят в течение 2 часов 0,96 кг (8,14 моль) янтарной кислоты. Поддерживают температуру 32÷38°С. В результате реакции происходит бурное выделение углекислого газа, с образованием пены. Затем в раствор при температуре 28÷30°С вносят 1,55 кг (19,62 моль) аммония бикарбоната. Смесь нагревают до температуры 34÷40°С и порциями вносят 1,15 кг (9,75 моль) янтарной кислоты в течение 2 часов. Смесь выдерживают 2,5 часа при температуре 38÷40°С, а затем охлаждают до 16°С. Сукцинат диаммония кристаллизуется и выпадает густым осадоком. Кристаллы сукцината диаммония фильтруют. Фильтрат возращают на повторное использование. Сушку производят при температуре 70°С. Выход сукцината диаммония составляет 98% (1,45 кг). Фактическое содержание основного вещества в этом продукте составляет 100%.
Синтез сукцината железа.
Сукцинат железа (II) двухводный FeC 4 H 4 O 4 x2H 2 O получают следующим способом:
11,8 г (0,1 моль) янтарной кислоты смешивают с 81 мл (4,5 моль) воды. Затем в этой суспензии растворяют гидроксид натрия 8 г (0,2 моль) при нагревании (рН=6,44; 80-85°С). В течение 20÷30 мин при интенсивном перемешивании вносят небольшими порциями 27,8 г (0,1 моль) сульфата железа (II) Fe 2 SO 4 x7H 2 O. Происходит снижение рН до 4,73. Смесь охлаждают до 10÷15°С. Сукцинат железа кристаллизуется и выпадает в осадок в виде белых кристаллов с желтым оттенком. Кристаллы сукцината железа фильтруют, промывают от сульфатов дистилированной водой (20÷23°С) и сушат при вакууме (2,7 кПа, 35÷40°С). Выход сукцината железа составляет 90,26% (15,91 г). Фактическое содержание железа (II) в этом продукте составляет 26,80%. Растворимость янтарнокислого железа (II) двухводного 0,36 г/100 г воды, температура дегидратации 125÷130°С, температура разложения 389÷394°С.
Синтез сукцината кальция.
Сукцинат кальция CaC 4 H 4 O 4 применяют в качестве биологической активной добавки. Эффективен для молодняка свиней (увеличивает интенсивность роста). Сукцинат кальция в технологии переработки рыбы применяется как дезодорант (удаляет запах рыбы).
Для синтеза сукцината кальция моногидрата применяются такие компоненты: янтарная кислота, гидроксид кальция, вода.
В начале из янтарной кислоты и воды готовят суспензию. Для этого 12 г (0,11 моль) янтарной кислоты смешивают с 60 мл воды (рН=2, 80°С). Затем в этой суспензии растворяют гидроксид кальция 3,7 г (0,05 моль) порциями в течение 20 мин. Полученную однородную смесь выдерживают 30 мин при 80°С, а затем охлаждают до 7÷10°С. Сукцинат кальция кристаллизуется и выпадает в осадок. Кристаллы сукцината кальция фильтруют, сушат, промывают от янтарной кислоты (ацетоном) и повторной сушат. Выход сукцината кальция моногидрата CaC 4 H 4 O 4 ×H 2 O составляет 80% (6,16 г).
Синтез сукцината кобальта.
Сукцинат кобальта (II) двухводный CoC 4 H 4 O 4 x2H 2 O получают следующим способом:
11,8 г (0,1 моль) янтарной кислоты смешивают с 81 мл (4,5 моль) воды. Затем в этой суспензии растворяют гидроксид натрия 8 г (0,2 моль) при нагревании (рН=6,44; 80÷85°С). В течение 20-30 мин при интенсивном перемешивании вносят небольшими порциями 28,1 г (0,1 моль) сульфата кобальта (II) CoSO 4 x7H 2 O. Происходит снижение рН до 4,42. Смесь охлаждают до 10÷15°С. Сукцинат кобальта кристаллизуется и выпадает в осадок в виде бледно розовых кристаллов. Кристаллы сукцината кобальта фильтруют, промывают от сульфатов холодной водой (5÷7°С) и сушат при вакууме (2,7 кПа, 35÷40 °С). Выход сукцината кобальта составляет 94,20% (21,94 г). Фактическое содержание кобальта (II) в этом продукте составляет 26,05%. Растворимость янтарнокислого кобальта (II) двухводного 0,38 г/100 г воды, температура дегидратации 125÷130°С.
Синтез сукцината марганца.
Сукцинат марганца (II) четырехводный MnC 4 H 4 O 4 x4H 2 O получают следующим способом:
11,8 г (0,1 моль) янтарной кислоты смешивают с 81 мл (4,5 моль) воды. Затем в этой суспензии растворяют гидроксид натрия 8 г (0,2 моль) при нагревании (рН=6,44; 75÷80°С). В течение 20÷30 мин при интенсивном перемешивании вносят небольшими порциями 24,01 г (0,1 моль) сульфата марганца (II) MnSO 4 x7H 2 O. Происходит снижение рН до 5,08. Смесь охлаждают до 10÷15°С. Сукцинат марганца кристаллизуется и выпадает в осадок в виде белых кристаллов с розовым оттенком. Кристаллы сукцината марганца фильтруют, промывают от сульфатов холодной водой (5÷7°С) и сушат при вакууме (2,7 кПа, 35÷40 °С). Выход сукцината марганца составляет 89,25% (21,70 г). Фактическое содержание марганца (II) в этом продукте составляет 22,59%. Растворимость янтарнокислого марганца (II) четырехводного 1,92 г/100 г воды, температура дегидратации 125÷130°С.
Синтез сукцината меди.
Сукцинат меди (II) двухводный CuC 4 H 4 O 4 x2H 2 O получают следующим способом:
11,8 г (0,1 моль) янтарной кислоты смешивают с 81 мл (4,5 моль) воды. Затем в этой суспензии растворяют гидроксид натрия 8 г (0,2 моль) при нагревании (рН=6,44; 80÷85°С). В течение 20-30 мин при интенсивном перемешивании вносят небольшими порциями 25 г (0,1 моль) сульфата меди (II) CuSO 4 x5H 2 O. Происходит снижение рН до 3,51. Смесь охлаждают до 10÷15°С. Сукцинат меди кристаллизуется и выпадает в осадок в виде бирюзовых кристаллов. Кристаллы сукцината меди фильтруют, промывают от сульфатов холодной водой (5÷7°С) и сушат при вакууме (2,7 кПа, 35÷40 °С). Выход сукцината меди составляет 87% (18,8 г). Фактическое содержание меди (II) в этом продукте составляет 29,56%. Растворимость янтарнокислой меди (II) двухводной 0,04 г/100 г воды, температура дегидратации 125÷130°С.
Синтез сукцината цинка.
Сукцинат цинка двухводный ZnC 4 H 4 O 4 x2H 2 O получают следующим способом:
11,8 г (0,1 моль) янтарной кислоты смешивают с 81 мл (4,5 моль) воды. Затем в этой суспензии растворяют гидроксид натрия 8 г (0,2 моль) при нагревании (рН=6,44; 80÷85°С). В течение 20-30 мин при интенсивном перемешивании вносят небольшими порциями 28,76 г (0,1 моль) сульфата цинка ZnSO 4 x7H 2 O. Происходит снижение рН до 4,93. Смесь охлаждают до 10÷15°С. Сукцинат цинка кристаллизуется и выпадает в осадок в виде белых кристаллов. Кристаллы сукцината цинка фильтруют, промывают от сульфатов холодной водой (5÷7°С) и сушат. Выход сукцината цинка составляет 85,1% (17,8 г). Фактическое содержание цинка в этом продукте составляет 30,16%. Растворимость янтарнокислого цинка двухводного 0,53 г/100 г воды, температура дегидратации 125÷130°С.
Применение янтарной кислоты для синтеза различных веществ в промышленности.
Янтарную кислоты применяют для синтеза активных фармацевтических ингридиентов (API): N-метил-пирролидон, 2-пирролидон сукцинат, 1,4-бутандиол, тетрагидрофуран и гамма-бутиролактон.
В фармацевтике янтарная кислота применяется в производстве витамина А. Кроме того янтарную кислоту применяют для получения различных янтарнокислых солей металлов, которыми устраняют дефецит микроэлементов в рационах питания.
Янтарная кислота применяется в различных продуктах полиэфирного синтеза: создание эпоксидных смол, красителей, модифицированные полиэфирные смолы (для улучшения красящей способности), модифицированный капролактам (повышение стабильности вязкости и огнестойкости), модифицированные арамидные волокна с включениями УФ-поглотителей.
Применение янтарной кислоты в качестве добавки, улучшающей свойства основного продукта.
Янтарная кислота входит в состав различных фармацевтических композиций в качестве инсулинотропного агента, противовоспалительных средств, противоядий для токсических веществ, средств борьбы с раком и препаратов лечения наркотической зависимости. В водку плохого качества добавляют для исключения синдрома похмелья.
Янтарная кислота является компонентом электролитов гальванических ванн для никеля, серебра, хрома, железа, золота.
В косметических средствах янтарная кислота является компонентом кремов для депиляции, а также кислотным компонентом зубной пасты и пасты для чистки зубных протезов.
Янтарная кислота входит в состав биоразлагаемых: смазок, растворителей, полимеров, моющих средств.
Получение янтарной кислоты.
Существует два источника сырья для получения янтарной кислоты: нефть и органические отходы.
Получение из нефти в настоящее время преобладает. Цепочка превращений в самом общем виде выглядит так: нефть - н-бутан - малеиновый ангидрид - янтарная кислота.
Из органических отходов янтарную кислоту получают микробиологическим синтезом. Из 1000 кг органических отходов в зависимости от технологии может быть получено 100÷240 кг янтарной кислоты.
Genetika carries out scientific research in microbial and cell culture biotechnology mainly in the form of research projects requested by industry. Our results are available as patents, license and know-how. Since its foundation (1968) Genetika has been one of the most significant Russian research centers in microbial genetics and molecular biology and at the same time served as the main source of new strains and processes for Russian biotechnological industry.
Technologies developed in Genetika (threonine — 1979, riboflavin — 1991, acrylamide — 2000, phytase — 2008) are used all over the world by leading biotechnology companies. Governmental granted basic research as well as collaboration with other Russian and international research organizations helps to bridge the gap between applied and basic research. A range of interdisciplinary research projects is driving the innovative development forward. Now Genetika is ready to pursue the implementation of innovative research in industrial and social applications all around the world.more
|
New article in CELL by Genetika researchers Alex Mironov and Svetlana Eremina. Bacterial Nitric Oxide Extends the Lifespan of C. elegans (download the article) Ivan Gusarov, Laurent Gautier, Olga Smolentseva, Ilya Shamovsky, Svetlana Eremina, Alexander Mironov, Evgeny Nudler., ABSTRACT Nitric oxide (NO) is an important signaling molecule in multicellular organisms. Most animals produce NO from L-arginine via a family of dedicated enzymes known as NO synthases (NOSes). A rare exception is the roundworm Caenorhabditis elegans, which lacks its own NOS. However, in its natural environment, C. elegans feeds on Bacilli that possess functional NOS. Here, we demonstrate that bacterially derived NO enhances C. elegans longevity and stress resistance via a defined group of genes that function under the dual control of HSF-1 and DAF-16 transcription factors. Our work provides an example of interspecies signaling by a small molecule and illustrates the lifelong value of commensal bacteria to their host. |
 |
|
New review article "Microbial Producers of Butanol" (Download the article) O. V. Berezina, N. V. Zakharova, C. V. Yarotsky, and V. V. Zverlov Abstract—This review is written due to an increased interest in the production of energy carriers and basic substrates of the chemical industry from renewable natural resources. In this review, the microbiological aspects of biobutanol production are reflected and the microbial producers of butanol (both natural, i.e., members of the Clostridium genus, and recombinant), obtained by genetic modification of Clostridia and other microorganisms, are characterised. |
 |
Янтарная кислота — двухосновная предельная карбоновая кислота. Она имеет вид кристаллов прозрачного цвета, которые отлично растворяются в любом спирте. Как известно, данное вещество имеется в составе большинства деревьев и цветов, а также в янтаре. Оно является усилителем роста, а также кардинально повышает урожай растений, ускоряет развитие кукурузы. На данный момент в промышленных целях этот компонент получают при помощи такого способа, как гидрирование малеинового ангидрида. В первый раз он был получен при помощи перегонки янтаря. Солевые соединения и эфиры рассматриваемого вещества имеют название — сукцинаты.
Важно обратить внимание, что температурный режим плавления данного вещества составляет 183 градуса по Цельсию. Если нагреть янтарную кислоту до температуры в 236 градусов, то отщепляется очищенная вода и вещество переходит в так называемый ангидрид. Рассматриваемый компонент без проблем возгоняется при 135 градусах по Цельсию.
Как известно, метиленовые группы этого ингредиента отличаются поразительной реакционной способностью, что обусловлено воздействием карбоксильных групп.
Использование янтарной кислоты
Этот удивительный ингредиент используют для разных целей. Ниже можно ознакомиться с наиболее востребованными областями применения янтарной кислоты.
Применение в медицинских целях
Средства на основе данного компонента активно используются для лечебной терапии внушительного количества заболеваний сердца и сосудов. Еще янтарная кислота применяется для эффективного устранения нежелательных нарушений кровообращения в головном мозгу. Также она считается незаменимым помощником при опасных отравлениях. Она показана к использованию для лечения малокровия, радикулита и улучшения процессов продуцирования пищеварительных соков. Благотворное влияние медикамент оказывает на лиц с нездоровой щитовидной железой. Янтарная кислота помогает быстро и эффективно снять болезненное воспаление с этого органа эндокринной системы.
Важно обратить внимание, что внушительную пользу принесет втирание янтарного масла в область, где расположена данная железа. Оно считается продуктом переработки янтаря. Но, сразу стоит отметить, что этот продукт обладает не самым приятным ароматом. Именно по данной причине лучше всего носить на шее ожерелье из этого камня. А одновременно с этим рекомендуется принимать внутрь раствор данной кислоты.
Представители обоих полов, обладающие особой чувствительностью к перепадам давления в атмосфере и изменениям погодных условий, чувствуют особую усталость, а также страдают нарушениями памяти. Это все обусловлено недостатком янтарной кислоты в организме. Медикаментозные средства, которые содержат ее в составе в достаточном количестве, воспрепятствуют окислению жиров, улучшают память, повышают трудоспособность, а также приводят в норму метаболизм. Данные препараты часто задействуют для того, чтобы поддерживать активный образ жизни в любом возрасте.
Лекарства на основе данной составляющей отличаются высокой эффективностью при терапии и предупреждении гриппа, а также иных простудных недугов. Во время постоянного приема этих медикаментов организм получает стойкий иммунитет. Употребление кислоты показано при болезнях, которые разрушают суставы. Это уникальное вещество оказывает сильный стимулирующий эффект на кровообращение в организме. Кислота, полученная из янтаря, помогает процессам вымывания солей, а также подавляет дальнейшее распространение воспалительного процесса. Ее рекомендуют употреблять внутрь при варикозе и проблемах с сосудами. Она способна быстро снять воспаление, привести в норму местное кровообращение, а также восстановить работоспособность крупных вен.
Поскольку она имеет в составе определенные вещества, отличающиеся противовоспалительным действием, то ее назначают при циррозе, заболеваниях органов дыхательной системы, а также различных воспалениях и жировой дистрофии. Доктора еще советуют использовать кислоту для лечения желчнокаменной болезни. Это объясняется тем, что кислота способна стимулировать выведение солей, очищать печень и измельчать камни.
Постоянное использование лекарственных средств на основе янтарной кислоты считается прекрасным профилактическим средством ишемической болезни внутренних органов. Еще вещество оказывает стимулирующий эффект на восстановление работоспособности систем организма вследствие ишемического повреждения. Кислота эффективно воздействует при склерозе кровеносных сосудов, заболеваниях органов выделительной системы, а также при недугах, связанных с функциональностью органов дыхательной системы.
Нередко беременным женщинам назначаются определенные медикаментозные средства на основе этой кислоты в качестве профилактического средства против возникновения осложнений развития плода, а также для нормального вынашивания.
Еще это уникальное соединение показано к использованию людям престарелого возраста для предотвращения и терапии такого заболевания, как диабет второго типа. Вещество обладает способностью регулировать продуцирование гормона поджелудочной железы.
Стоит заметить, что оно является поистине уникальным средством, которое способно помочь в устранении множества распространенных недугов. Она также используется для избавления от неприятного похмельного синдрома, а также от алкоголизма. Соединение выводит токсические компоненты из человеческого организма.
Получение янтарной кислоты
Вещество получают путем электрохимического восстановления малеиновой кислоты из высококачественной стали в периодическом режиме в специальной дистиллированной водной среде. Конечный продукт выделяют при помощи кристаллизации. Еще существует способ получения данного соединения при помощи каталитического гидрирования малеиновой кислоты на специальном катализаторе. Но, важно обратить внимание, что у этого метода существуют определенные недостатки. Главным из них считается высокая стоимость палладиевого катализатора, что существенно угрожает себестоимости получаемого продукта. Важно отметить, что эту кислоту еще можно получить при помощи окисления фурфурола пероксидом водорода в воде.
Она появилась на Земле 50 миллионов лет назад. Это начало Третичного периода. Он отмечен потеплением.
В условиях жары стало больше вредителей, болезней. Чтобы противостоять им растения начали выработку .
Не сложно догадаться, что она названа в честь . Он считается минералом, но имеет биогенное происхождение.
Янтарь – это окаменевшая смола, то есть, растений, источенный ими тысячи и миллионы лет назад.
Как отдельное вещество янтарная кислота выделена из минерала Георгом Агриколой.
Немецкий ученый сделал открытие в 15-ом веке, но внимание мировой общественности заслужила лишь в 19-ом.
Исследования стали поводом для реплики французского химика Луи Пастера: — «Ей нельзя пренебрегать, невзирая на ее небольшие запасы». Чем вещество так поразило ученых, расскажем далее.
Свойства янтарной кислоты
Физическое состояние вещества кристаллическое. Это порошок без запаха. Он хорошо растворим в воде.
С одним литром смешиваются 58 граммов . Реакция проходит при комнатной температуре.
Чтобы порошок расплавился, нужен нагрев до 188-ми градусов. Закипает вещество при 255-ти по Цельсия.
Плотность равна 1,56 граммов на кубический сантиметр. Это на 0,66 единицы больше, чем у воды.
Химическая формула янтарной кислоты : — HOOC(CH 2) 2 COOH. Получается, соединение дикарбоновое, то есть, имеет две карбоксильные группы COOH.
Между ними располагается двухвалентный органический радикал, выдающий биогенное происхождение вещества. Если упрощать его формулу, получится C 4 H 6 O 4 .
Пять тысячных процента порошка янтарной могут приходиться на примеси. Это хлориды и сульфиды .
Однако, их малое количество не влияет на химические свойства сукцината. Так иначе называют янтарную .
Ее параметры общие для всех дикарбоновых соединений своего . Кроме диссоциации в воде, вещество образует , даже кислые, на что не способны, к примеру, монокарбоновые .
Склонна янтарная и к образованию галогенангидридов. В них гидроксильные группы ОН замещены атомами галогенов, то есть, 17-ой группы таблицы .
Еще одна производная от янтарной – хелаты. Название соединений переводится, как «клешня» и связано со строением веществ группы.
Они циклические. Химическая запись с указанием связей между ионами имеет клешневидные «отростки».
По составу хелаты – смесь органической составляющей с . Последний удерживается в растворимом состоянии.
Во взаимодействие героиня вступает и с рядом других . Эта реакция тоже типична для дикарбоновых реагентов.
Образуются ангидриды – солеподобные оксиды, перенявшие часть свойств.
Отзыв янтарная кислота дает, так же, на полифункциональные соединения.
Так именуют вещества, в которых есть разные функциональные группы. В глюкозе, к примеру, гидроксогруппы уживаются с карбонильными.
Последние характерны для альдегидов, а первые – для спиртов. Итогом реакции янтарной кислоты с полифункциональными соединениями становятся полимеры.
Последние отличаются макроразмерами молекул. В них могут быть сотни и тысячи атомов.
Для человека героиня статьи стабильна, нетоксична и безвредна. Речь не о нейтральности вещества, а его полезности и широком спектре применения. Его и изучим.
Применение янтарной кислоты
Янтарная кислота применение нашла, как отвердитель. Древесная смола, кстати, каменеет именно благодаря сукцинату.
Поэтому, его добавляют в эпоксидную смолу. Ей пропитывают стекловидные ткани и , покрывают гидроизоляцию, добавляют в стеклопластик.
К тому же, эпоксидка используется для скрепления деталей, применяется, к примеру, .
Пригождается янтарное соединение и в парфюмерии. Хоть сама не имеет запаха, она усиливает аромат композиций.
Добавляют янтарное вещество, так же, в отдушки косметики. Хотя, в средствах по уходу за героиня статьи выполняет больше ухаживающую, лечебную роль.
Осветляет пигментные пятна, снимает отечность, устраняет сосудистые сетки, омолаживает.
Свойства вещества связаны с его ролью энергетической базы для клеток. Кислота способствует выработке аденозинтрифосфата, который и дает силы организму, становясь итогом взаимодействия сахаридов и протеинов.
Говоря иначе, янтарная кислота показана клеткам, как топливо . Дашь горючее, и организм расцветет, пройдет еще тысячи миль.
Героиня статьи существует, так же, в виде медицинского препарата «Янтарная кислота». Инструкция к нему гласит, что соединение помогает при сердечнососудистых заболеваниях, анемии, радикулите, нарушениях кровообращения мозга.
Активность клеток, к которой приводит порция аденозинтрифосфата, позволяет, так же, применять в качестве противоядия.
Нежелательные компоненты быстрее выводятся из организма, а ткани обновляются.
Показания к применению янтарная кислота имеет и при воспалительных процессах в щитовидке.
Таблетки принимают внутрь, а снаружи втирают масло. Его тоже зовут янтарным, получая из солнечного минерала.
Правда, масло, в отличие от , неприятно пахнет. Поэтому, если проблемы со щитовидной железой имеют женщины, как правило, предпочитают на янтарные .
Применение в медицине находит не только чистая , но и ее соединения. Так, в виде вещество помогает пробудиться после наркоза.
Польза янтарной кислоты очевидна и при восстановлении тех, кто пережил вмешательства.
В качестве восстанавливающего агента соединение, так же, пригождается сидящим на диетах. дает клеткам энергию, чтобы пережить ее нехватку в продуктах питания.
Параллельно, сбросу кило способствует активная работа тканей, получивших аденозинтрифосфат.
Однако, стоит учесть, что янтарная ускоряет выработку желудочного сока.
С одной стороны, это хорошо. Пища быстрее переваривается, улучшается обмен веществ.
С другой стороны, перебор с препаратом может привести к развитию гастрита. Обилие сока разъест стенки желудка.
На риске возникновения гастрита вред янтарной кислоты заканчивается. Плюсы продукта перевешивают.
Так, героиня статьи способствует выработке инсулина, а посему, прописывается больным диабетом второго типа.
Янтарная кислота таблетки , необходимые большинству из тех, кто чувствует постоянную усталость, забывчив, реагирует на резкую смену погоды.
Как правило, это симптомы недостатка в организме героини статьи. Правда, недостаток этот – явление редкое. Вещество вырабатывается не только растениями, но и человеческим организмом.
В итоге, есть собственные запасы и резерв, поступающий с пищей. Многие производители намеренно добавляют янтарное соединение в свою продукцию, дабы сделать ее полезнее и привлекательнее для покупателей. В качестве пищевой добавки героиня статьи зарегистрирована, как Е363.
Производство янтарной кислоты
Поскольку вещество образуется растениями, янтарная кислота для промышленности может добываться из них.
Однако, метод экономически невыгоден. Из ягод, алое, свеклы, крапивы, земляники и боярышника реагент добывают лишь в небольших количествах, как правило, в качестве эксперимента.
Переводить на дорогостоящий янтарь тоже нелогично. Поэтому, сукцинат получают путем химического синтеза.
Главный источник – малиновый ангидрид. До янтарного соединения его восстанавливают электрохимическим способом. Для него требуется катализатор. Используют .
Цена янтарной кислоты
Цена янтарной кислоты зависит от формы выпуска. 50 граммов порошка, к примеру, стоят 150-200 .
При этом, оптовики покупают на 100 рублей дороже уже кило продукта. В таблетках берут 20-40 рублей за 150 миллиграммов янтарной кислоты .
В лекарствах, как и прочих товарах, героиня статьи соединяется с другими компонентами, поэтому, ценник может сильно варьироваться.
Так, удобрения с янтарной , улучшающие прорастание семян и урожайность, стоят от 50-ти до 800-от рублей за килограмм.
Разброс на косметику, и вовсе, равен тысячам рублей. Дело не только в себестоимости компонентов, но и затратах на их грамотное соединение, направленное на наибольшую эффективность средств.
