Citroenzuur

Wat is citroenzuur?
Het citroenzuur behoort tot de fruitzuren als zogenaamd carbonzuur. Volgens de chemische nomenclatuur omvat de wetenschappelijke naam 2-hydroxypropaan-1,2,3-tricarboxylzuur. In de INCI-database voor cosmetische producten wordt citroenzuur ook vermeld als CITRIC ACID INCI. Het is een kleurloze kristallijne substantie die goed oplosbaar is in water en die zowel watervrij als waterhoudend (monohydraat) kan zijn. Het watervrije molecuul heeft de molecuulformule C6H8O7, waarin het monohydraat (C6H8O7 · H2O) nog steeds een watermolecuul bevat. Als zuur kan het citroenzuur ook zouten vormen. Dit worden citraten genoemd.

Geschiedenis
Het citroenzuur werd voor het eerst geïsoleerd in 1784 door de Duits-Zweedse chemicus en apotheker Carl Wilhelm Scheele uit het sap van de citroen, die tussen de vijf en zeven procent citroenzuur bevat. Echter, citroenzuur komt min of meer voor in alle organismen. Daar is het een belangrijk tussenproduct van de zogenaamde citroenzuurcyclus. De citroenzuurcyclus is een essentieel onderdeel van het energiemetabolisme van alle zuurstof-ademende organismen. Naast citroenen wordt citroenzuur echter ook in hoge concentraties gevonden in ander fruit zoals appels, peren of bessen.

Fabricage
Oorspronkelijk werd citroenzuur voornamelijk gewonnen uit citrusvruchten met ammoniak en calciumchloride. Eerst werd het enigszins oplosbare ammoniumcitraat toegevoegd met een calciumchlorideoplossing, waarbij calciumcitraat precipiteerde. Door zwavelzuur toe te voegen, kon citroenzuur worden vrijgemaakt onder gelijktijdige precipitatie van calciumsulfaat (gips).

Hoewel citroenzuur nu grotendeels industrieel wordt geproduceerd, is het nog steeds een biogebaseerde chemische stof. Hun industriële productie is gebaseerd op de vergisting van hernieuwbare grondstoffen zoals maïs of melasse. Voor fermentatie worden Aspergillus Niger-stammen gebruikt. Aangezien er geen synthetisch proces is voor het maken van het citroenzuur, is het altijd op de natuur gebaseerd.

In het biotechnologische productieproces moet aan drie voorwaarden worden voldaan:

• Hoge glucose- en zuurstofgehaltes zijn vereist.
• De pH moet zeer laag zijn om verder metabolisme van het citroenzuur te voorkomen.
• Divalente ijzerionen moeten worden ingevangen door complexerende middelen zoals kaliumhexacyanidoferraat (III) omdat deze citroenzuurafbrekende enzymen bevorderen.

Fysische en chemische eigenschappen
Het gebruik van citroenzuur wordt bepaald door zijn fysische en chemische eigenschappen.

Het citroenzuur bestaat uit witte rhombische kristallen die zeer oplosbaar zijn in water. Bovendien heeft het een lichtzure smaak.

Vanwege de chemische structuur behoort citroenzuur tot de tricarbonzuren. Dat wil zeggen, het heeft drie carboxygroepen (-COOH). Bij elke carboxygroep kunnen de typische reacties van organische zuren plaatsvinden. Deze omvatten zoutvorming, substitutiereacties, verestering, amidevorming, anhydridevorming of halogenering.

Gebruik van citroenzuur
Het gebruik van citroenzuur wordt bepaald door zijn fysische en chemische eigenschappen.

Citroenzuur wordt bijvoorbeeld gebruikt als een zuurteregelaar in voedsel. Bovendien wordt het ook gebruikt voor conservering. Omdat het de coagulatie van eiwitten kan omkeren, vindt het ook toepassing voor de bereiding van stabiele suspensies. In bloed conserveert het de bloedstolling, zodat het ook daar wordt gebruikt.

Een ander groot toepassingsgebied van citroenzuur zijn detergentia. Daar fungeert het voornamelijk als een kalkverwijderaar of weekmaker. Kalk bestaat uit calciumcarbonaat. Als ontkalkingsmiddel zet het citroenzuur koolzuur om in koolzuur, dat op zijn beurt weer uiteenvalt in koolstofdioxide en water. Omdat citroenzuur ook een complexerend middel is voor calcium, kan het ook als verzachter of alternatieve wasverzachter fungeren in bepaalde reinigingsmiddelen en reinigingsmiddelen.