Кіріспе
Аскорбин қышқылының молекулалық аспектілері
Аскорбин қышқылы – бастапқыда гексурон қышқылы деп аталған формуласы бар органикалық қосылыс. Бұл ақ түсті қатты зат, бірақ таза емес үлгілері сарғыш түсті болуы мүмкін. Ол суда оңай еріп, жеңіл қышқылды ерітінді береді. Аскорбин қышқылы – жұмсақ тотығуға төтеп беретін зат. Аскорбин қышқылы екі энантиомер (айналағы изомерлер) түрінде кездеседі, олар әдетте "" ("levo") және "" ("dextro") деп белгіленеді. "" изомері ең көп кездесетіні: ол көптеген тағамдарда табиғи түрде табылады және адамдар мен көптеген жануарлар үшін қажетті нутриенттердің ("витамер") бірі – С витаминінің бір түрі болып табылады. С витаминінің жетіспеуі бұрын теңіз саяхатындағы теңізшілердің басты ауруы болған скорбутты тудырады. Ол антиоксиданттық қасиеттері үшін тағамдық қоспа және диеталық қоспа ретінде қолданылады. "" түрін химиялық синтез арқылы жасауға болады, бірақ оның маңызды биологиялық рөлі жоқ.
Тарих
Кейбір азық-түліктердің антискорбутикалық қасиеттерін 18-ғасырда Джеймс Линд көрсетті. 1907 жылы Аксель Холст пен Теодор Фролих антискорбутикалық фактордың суда еритін химиялық зат екенін анықтады, ол бери-бериді болдырмайтын заттан ерекшеленеді. 1928-1932 жылдары Альберт Сент-Дьёрги осы заттың үміткерін оқшаулады, оны ол алдымен өсімдіктерден, кейін жануарлардың бүйрек үсті бездерінен алып, "гексурон қышқылы" деп атады. 1932 жылы Чарльз Глен Кинг оның шын мәнінде антискорбутикалық фактор екенін растады. 1933 жылы қант химиясының маманы Уолтер Норман Хаворт, Szent Györgyi паприкадан оқшаулап, өткен жылы оған жіберген "гексурон қышқылының" үлгілерімен жұмыс істеп, қосылыстың дұрыс құрылымын және оптикалық изомерлік сипатын анықтады, ал 1934 жылы оның алғашқы синтезі туралы хабарлады. Қосылыстың антискорбутикалық қасиеттерін ескере отырып, Хаворт пен Сент-Дьёрги оны "скорбин қышқылы" деп қайта атауды ұсынды, ал кейін нақтырақ айтқанда, аскорбин қышқылы деп атады. Олардың еңбегі үшін 1937 жылы екі Нобель сыйлығы – химия және физиология немесе медицина салалары бойынша, Хаворт пен Сент-Дьёргиге тиесілі болды.
Қышқылдық
Аскорбин қышқылы – 2-кетоглюкон қышқылының фуран негізіндегі лактоны. Оның құрамында карбонил тобына жақын орналасқан ендиол бар. Бұл –C(OH)=C(OH)–C(=O)– құрылымдық үлгісі редуктондарға тән және энол гидроксил тобының біреуінің қышқылдығын арттырады. Депротонталған конъюгат негіз – аскорбат анионы, ол екі форма арасындағы резонанс нәтижесінде туындаған электрондық делокализация арқылы тұрақтанады:
Осы себепті, аскорбин қышқылы, егер қосылыста тек жеке гидроксил топтары болса, күтілгеннен гөрі әлдеқайда қышқыл болады.
Тұздары
Аскорбат анионы натрий аскорбаты, кальций аскорбаты және калий аскорбаты сияқты тұздар құрайды.
Эстерлер
Аскорбин қышқылы спирт ретінде органикалық қышқылдармен әрекеттесіп, аскорбил пальмитаты және аскорбил стеараты сияқты эфирлерді де түзе алады.
Басқа реакциялар
90 °C температурада глюкоза және аминқышқылдарымен қосылғанда, ұшқыш заттар түзіледі. Тирозин тотығу реакциясында кофактор қызметін атқарады.
Тамақ қоспасы
Аскорбин қышқылы мен оның тұздарының басты қолданысы – тағамдық қоспа ретінде, көбінесе тотығу процесіне қарсы күресу үшін. Ол ЕО-да Е300 нөмірімен, АҚШ-та, Австралияда және Жаңа Зеландияда осы мақсатта бекітілген.
Тамақ қоспасы
Аскорбин қышқылының тағы бір маңызды қолданылуы – диеталық қосымша ретінде қолданылуы. Ол Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының қажетті медицина тізіміне енген.
Ниша, азық-түлік емес пайдалану
Аскорбин қышқылы оңай тотығады, сондықтан фотодамыту ерітінділерінде (басқаларымен қатар) және консервант ретінде тотықтырғыш ретінде қолданылады. Флуоресценттік микроскопияда және флуоресценцияға негізделген басқа да техникаларда аскорбин қышқылы флуоресценттік сигналды күшейту және бояғыштардың фотоағартуын химиялық тұрғыдан тежеу үшін антиоксидант ретінде қолданылуы мүмкін. Ол сондай-ақ шыны талшықты бассейн беттерінен темір сияқты еріген металлдың дақтарын кетіру үшін де қолданылады. Пластмасса өндірісінде аскорбин қышқылы молекулалық тізбектерді дәстүрлі синтез әдістеріне қарағанда жылдамдатып, аз қалдықпен құрастыруға мүмкіндік береді. Героин қолданушылары аскорбин қышқылын героин негізін суға ерігіш тұзға айналдырып, оны инъекциялау үшін пайдаланатыны белгілі. Оның йодпен реакциясы көрсеткендей, ол суды тазарту кезінде йод таблеткаларының әсерін жою үшін қолданылады. Ол стерильденген сумен әрекеттесіп, йодтың дәмін, түсін және иісін кетіреді. Осы себепті, ол көбінесе спорттық тауарлар дүкендерінде калий йодид таблеткаларымен бірге "Ішуге жарамды суды бейтараптандыру таблеткалары" ретінде екінші жиынтық ретінде сатылады. Көктамырға енгізілетін жоғары дозалы аскорбат химиотерапиялық және биологиялық жауапты өзгертуші агент ретінде қолданылуда. Ол қазіргі кезде клиникалық сынақтардан өтуде. Кейде метенаминнің антисептикалық әсерін күшейту үшін несепті қышқылдандырушы ретінде қолданылады.
Синтез
С витаминінің табиғи биосинтезі көптеген өсімдіктерде және жануарларда түрлі процестер арқылы өтеді.
Өнеркәсіптік дайындау
Әлемдегі аскорбин қышқылының 70 пайызы Қытайда өндіріледі. 1960 жылдары Қытайда алғаш рет пайда болған, бірақ 1990 жылдары одан әрі дамытылған, ацетон қорғаушы топтарын қолдануды қажет етпейтін биотехнологиялық процесс қолданылады. Сорбозаны 2-кетоглюконикалық қышқылға (2 KGA) окистендіретін, мысалы, мутант Erwinia сияқты екінші генетикалық модификацияланған микроб түрлері де бар, одан кейін сусыздану арқылы сақина жабылатын лактонизация процесі жүзеге асырылады. Бұл әдіс Қытайдағы аскорбин қышқылы өндірісінде басым қолданылады, ол әлемдегі аскорбин қышқылының 70 пайызын қамтамасыз етеді. Зерттеушілер бір қадамдық ферментация әдістерін табуда.
Тағайындау
Аскорбин қышқылының мөлшерін талдаудың дәстүрлі әдісі – тотықтырғыш затты титрлеу процесі, және бірнеше процедуралар әзірленген. Көп қолданылатын йодтау әдісі крахмал индикаторының қатысуында йодты пайдаланады. Аскорбин қышқылы йодты тотықсыздандырады, ал барлық аскорбин қышқылы реакцияға түскен кезде, йод артық болады, нәтижесінде крахмал индикаторымен көк-қара түсті кешен пайда болады. Бұл титрлеудің соңғы нүктесін көрсетеді. Балама ретінде, аскорбин қышқылын йодтың артық мөлшерімен өңдеуге болады, содан кейін крахмал индикаторын қолдана отырып, натрий тиосульфатымен кері титрлеу жүргізіледі. Бұл йодөлшеу әдісі аскорбин қышқылының йодат және йодидпен қышқыл ерітіндідегі реакциясын пайдалану үшін жаңартылды. Калий йодидінің ерітіндісін электролиздеу йодты бөліп шығарады, ол аскорбин қышқылымен әрекеттеседі. Процесс аяқталуы Карл Фишер титрлеуіне ұқсас әдіспен потенциометриялық титрлеу арқылы анықталады. Аскорбин қышқылының мөлшерін Фарадей заңы бойынша есептеуге болады. Тағы бір балама ретінде, калий йодиді және крахмалдың қатысуымен N-бромсукцинимид (NBS) тотықтырғыш ретінде қолданылады. NBS бірінші кезекте аскорбин қышқылын тотықтырады; ол тотықсызданған кезде, NBS калий йодидінен йодты босатады, ол крахмалмен көк-қара түсті кешен құрайды.