くえん酸

外観

白色～ほとんど白色, 結晶～結晶性粉末

性質

1. 物理的性質

クエン酸は、化学式C₃H₄ (OH) (COOH) ₃で表わされ、分子量192.13、白色無臭の結晶または結晶性粉末です。

引火点100℃、融点153℃、沸点がなく、分解温度175℃、発火点1010℃、爆発範囲下限1.9vol/%、上限4.8vol/%の可燃性物質です。密度は1.665g/cm3、2％水溶液のpHは約2.0です。

2. 化学的性質

溶解度59.2g/100g (20℃) であり、水に極めて溶けやすく吸湿性が高いです。また、エタノールに溶けやすい性質を持ちます。

通常の取扱条件においては安定ですが、強酸化剤や強アルカリ剤と接触すると、激しく反応することがあります。また、水溶液は酸性のため、金属を腐食する可能性も高いです。

175℃で分解し、アコニット酸に変化します。粉末状態で空気と一定割合で混合すると、粉塵爆発の恐れがあります。

定義

本品は、次の化学式で表される有機酸である。

溶解性

水に可溶。アルコールに可溶。水に極めて溶けやすく、エタノールに溶けやすく、ジエチルエーテルにやや溶けにくい。

解説

クエン酸はヒドロキシトリカルボン酸の一種です。未熟のシトロン，ダイダイ，ミカンなどの果実中に遊離の状態で存在している。糖みつをある種の微生物で発酵させてつくる。また，アセトンジカルボン酸のエステルをシアン化水素で処理し，塩酸で加水分解して合成される。

用途

医薬品、食品等の原料。

用途

酸味料、清涼飲料水原料、抗酸化剤

生理学的効果

ある種の微生物、とくにカビを、糖類を基質として培養したとき、培養液中にクエン酸が蓄積する現象がみられる。これがクエン酸発酵とよばれるもので、いろいろな培養方法がくふうされて、クエン酸の工業的生産の主要な方法となっている。クエン酸発酵を行う微生物としてはクロカビ（クロコウジカビ）が著名で、酸性側（pH2～3）で約30℃、7～10日間培養される。また、クエン酸はクエン酸回路（トリカルボン酸回路、TCA回路）を構成する一員として、高等動物の物質代謝において重要な役割を果たしている。さらに、体内のカルシウムの吸収をよくすることも知られている。

化粧品の成分用途

pH調整剤、キレート剤、香料

効能

緩衝剤, 矯味・矯臭剤

確認試験

本品を105℃で2時間乾燥し，赤外吸収スペクトル 測定法〈2.25〉の臭化カリウム錠剤法により試験を行い，本 品のスペクトルと本品の参照スペクトルを比較するとき，両 者のスペクトルは同一波数のところに同様の強度の吸収を認 める.

定量法

本品約0.55gを精密に量り，水50mLに溶かし， 1mol/L水酸化ナトリウム液で滴定〈2.50〉する(指示薬：フェ ノールフタレイン試液2滴)．

純度試験

(１) 溶状 本品2.0gを水に溶かして10mLとするとき，液 は澄明であり，その色は次の比較液(1)，比較液(2)又は比較 液(3)より濃くない．
比較液(1)：塩化コバルト(Ⅱ)の色の比較原液1.5mL及び塩 化鉄(Ⅲ)の色の比較原液6.0mLをとり，水を加えて 1000mLとする．
比較液(2)：塩化コバルト(Ⅱ)の色の比較原液0.15mL，塩 化鉄(Ⅲ)の色の比較原液7.2mL及び硫酸銅(Ⅱ)の色の比 較原液0.15mLをとり，水を加えて1000mLとする．
比較液(3)：塩化コバルト(Ⅱ)の色の比較原液2.5mL，塩化 鉄(Ⅲ)の色の比較原液6.0mL及び硫酸銅(Ⅱ)の色の比較 原液1.0mLをとり，水を加えて1000mLとする．
(２) 硫酸塩 本品2.0gを水に溶かして30mLとし，試料溶 液とする．別に硫酸カリウム0.181gを薄めたエタノール(3→ 10)に溶かし，正確に500mLとする．この液5mLを正確に量 り，薄めたエタノール(3→10)を加えて正確に100mLとする． この液4.5mLに塩化バリウム二水和物溶液(1→4)3mLを加え て振り混ぜ，1分間放置する．この液2.5mLに試料溶液 15mL及び酢酸(31)0.5mLを加えて5分間放置するとき，液の 混濁は次の比較液より濃くない．
比較液： 硫酸カリウム0.181gを水に溶かし，正確に 500mLとする．この液5mLを正確に量り，水を加えて 正確に100mLとする．この液を試料溶液の代わりに用 いて，同様に操作する．
(３) シュウ酸 本品0.80gを水4mLに溶かした液に塩酸 3mL及び亜鉛1gを加え，1分間煮沸する．2分間放置後，上 澄液をとり，これに塩酸フェニルヒドラジニウム溶液(1→100)0.25mLを加え，沸騰するまで加熱した後，急冷する．
この液に等容量の塩酸及びヘキサシアノ鉄(Ⅲ)酸カリウム溶 液(1→20)0.25mLを加えて振り混ぜた後，30分間放置すると き，液の色は同時に調製した次の比較液より濃くない．
比較液：シュウ酸二水和物溶液(1→10000)4mLに塩酸 3mL及び亜鉛1gを加え，以下同様に操作する．
(４) 重金属〈1.07〉 本品2.0gをとり，第2法により操作 し，試験を行う．比較液には鉛標準液2.0mLを加える (10ppm以下)．
(５) 硫酸呈色物〈1.15〉 本品0.5gをとり，試験を行う． ただし，90℃で1時間加熱し，直ちに急冷する．液の色は色 の比較液Kより濃くない．

貯法

容器 気密容器.

強熱残分

0.1％以下(1g)．

説明

Citric acid is a white, crystalline, weak organic acid present in most plants and many animals as an intermediate in cellular respiration. Citric acid contains three carboxyl groups making it a carboxylic, more specifically a tricarboxylic, acid.the name citrus originates from the Greek kedromelon meaning apple of melon for the fruit citron. Greek works mention kitron, kitrion, or kitreos for citron fruit, which is an oblong fruit several inches long from the scrublike tree Citrus medica. Lemons and limes have high citric acid content, which may account for up to 8% of the fruit's dry weight.

Citric acid is a weak acid and loses hydrogen ions from its three carboxyl groups (COOH) in solution.the loss of a hydrogen ion from each group in the molecule results in the citrate ion,C3H5O(COO)₃3. A citric acid molecule also forms intermediate ions when one or two hydrogen atoms in the carboxyl groups ionize.the citrate ion combines with metals to form salts, the most common of which is calcium citrate. Citric acid forms esters to produce various citrates, for example trimethyl citrate and triethyl citrate.

化学的特性

Citric acid is a weak organic acid with the formula C₆H₈O₇. It is a natural preservative / conservative and is also used to add an acidic, or sour, taste to foods and soft drinks. In biochemistry, the conjugate base of citric acid, citrate, is important as an intermediate in the citric acid cycle, which occurs in the metabolism of all aerobic organisms.
Citric acid is a commodity chemical, and more than a million tonnes are produced every year by fermentation. It is used mainly as an acidifier, as a flavoring, and as a chelating agent.

物理的性質

CITRIC ACID, white crystalline solid, decomposes at higher temperatures, sp gr 1.542. Citric acid is soluble in H2O or alcohol and slightly soluble in ether. The compound is a tribasic acid, forming mono-, di-, and tri- series of salts and esters.It occurs in large amounts is citrus fruits, and is used widely in industry as an acidifier, as a flavoring and chelating agent. pKa values are 5.21, 4.28 and 2.92 at 25 °C (extrapolated to zero ionic strength).
Citric acid is a good buffering agent for solutions between about pH 2 and pH 8. It is popular in many buffers in many techniques, electrophoresis (SSC Buffer #), to stop reactions, for biopurifications, crystallography... In biological systems around pH 7, the two species present are the citrate ion and mono-hydrogen citrate ion. the pH of a 1 mM solution of citric acid will be about 3.2.

天然物の起源

Citric acid exists in greater than trace amounts in a variety of fruits and vegetables, most notably citrus fruits. Lemons and limes have particularly high concentrations of the acid; it can constitute as much as 8 % of the dry weight of these fruits (about 47 g/L in the juices ) . The concentrations of citric acid in citrus fruits range from 0.005 mol/L for oranges and grapefruits to 0.30 mol/L in lemons and limes. Within species, these values vary depending on the cultivar and the circumstances in which the fruit was grown.

来歴

The discovery of citric acid is credited to Jabir ibn Hayyan (Latin name Geber, 721–815).
Citric acid was first isolated in 1784 by the Swedish chemist Carl Wilhelm Scheele (1742–1786), who crystallized it from lemon juice.
The crystalline structure of anhydrous citric acid, obtained by cooling hot concentrated solution of the monohydrate form, was first elucidated by Yuill and Bennett in 1934 by X-ray diffraction.
In 1960 Nordman and co-workers further suggested that in the anhydrous form two molecules of the acid are linked through hydrogen bonds between two –COOH groups of each monomer.

使用

Citric Acid is an acidulant and antioxidant produced by mold fermentation of sugar solutions and by extraction from lemon juice, lime juice, and pineapple canning residue. it is the predominant acid in oranges, lemons, and limes. it exists in anhydrous and monohydrate forms. the anhydrous form is crystallized in hot solutions and the monohydrate form is crystallized from cold (below 36.5°c) solutions. anhydrous citric acid has a solubility of 146 g and monohydrate citric acid has a solubility of 175 g/100 ml of distilled water at 20°c. a 1% solution has a ph of 2.3 at 25°c. it is a hygroscopic, strong acid of tart flavor. it is used as an acidulant in fruit drinks and carbonated beverages at 0.25-0.40%, in cheese at 3-4%, and in jellies. it is used as an antioxidant in instant potatoes, wheat chips, and potato sticks, where it prevents spoilage by trapping the metal ions. it is used in combination with antioxidants in the processing of fresh frozen fruits to prevent discoloration.

主な応用

Citric acid is a weak organic acid that is known as a commodity chemical, as more than a million tonnes are produced every year by mycological fermentation on an industrial scale using crude sugar sol utions, such as molasses and strains of Aspergillus niger. Citric acid is widely distributed in plants and in animal tissues and fluids and exist in greater than grace amounts in variety of fruits and vegetables, most notably in citrus fruits such as lemon and limes. Citric acid is mainly used as an acidifier, flavoring agent and chelating agent. It was also used as a chemical restrainer particularly in developers for the collodion process and in silver nitrate solutions used for sensitizing salted and albumen papers.

定義

ChEBI: Citric acid is a tricarboxylic acid that is propane-1,2,3-tricarboxylic acid bearing a hydroxy substituent at position 2. It is an important metabolite in the pathway of all aerobic organisms. It has a role as a food acidity regulator, a chelator, an antimicrobial agent and a fundamental metabolite. It is a conjugate acid of a citrate(1-) and a citrate anion.

製造方法

By mycological fermentation using molasses and strains of Aspergillus niger; from citrus juices and pineapple wastes

安全性

1. クエン酸の安全性

クエン酸は食用、化粧品用途にも利用されることから、非常に安全な化合物です。一方で、強い眼刺激性と多量の吸引による呼吸器への刺激性があるため、取扱いの際は、眼に入らないよう、また多量に吸引しないよう注意が必要です。

なお、労働安全衛生法、毒物及び劇物取締法、消防法、化学物質管理促進法 (PRTR法) には該当しません。

2. クエン酸の取扱方法

クエン酸を取り扱う際は、保護手袋、保護衣、保護眼鏡、保護面を着用し、換気設備のある場所で作業を行います。取扱後は、よく手を洗うことが重要です。

保管場所は、製品が汚染されないよう清潔に保ち、直射日光、高温多湿を避けて保管します。また、吸湿性が高いため、容器を密閉し乾燥した場所に保管し、吸湿を避けなければなりません。

強酸化剤、強アルカリ剤、金属は混色危険物質なので接触を避け、ポリエチレン、ポリプロピレン、ガラスなどで保管します。

一般的な説明

Citric acid appears as colorless, odorless crystals with an acid taste. Denser than water. (USCG, 1999)

空気と水の反応

The pure material is moisture sensitive (undergoes slow hydrolysis) Water soluble.

反応プロフィール

Citric acid reacts with oxidizing agents, bases, reducing agents and metal nitrates . Reactions with metal nitrates are potentially explosive. Heating to the point of decomposition causes emission of acrid smoke and fumes [Lewis].

健康ハザード

Inhalation of dust irritates nose and throat. Contact with eyes causes irritation.

使用用途

クエン酸は、その精製純度によって医薬用、食用、工業用、化粧品用などの用途に幅広く利用されています。

1. 医薬用

医薬用のクエン酸は、緩衝・矯味・発泡の目的で、調剤の原料として使用されます。クエン酸自体が、日本薬局方クエン酸水和物として薬用に使用されることも多いです。

2. 食用

食用のクエン酸は、フルーツ系の酸味を与える酸味料や、ビタミンCの安定化剤 (酸化防止剤) として、さまざまな食品に添加されています。また、疲労回復、筋肉痛の軽減、食欲増進、肝機能改善などの効果があるサプリメントとしても使われています。

3. 工業用

工業用のクエン酸は、カルシウムを吸収する性質から、水垢などの原因となるの清掃用に使用されています。アルカリ性の汚れを中和して落とす性質もあり、石鹸カスなどを溶解し、除去することが可能です。

4. 化粧品用

化粧品用のクエン酸は、酸性の性質を利用したpH調整剤、pH緩衝や、収れん作用を目的に利用されます。皮膚のpHは弱酸性 (pH4.5-6) であり、pHが変化すると肌への刺激が大きくなります。pH調整剤を製品に加えることで、pHを弱酸性に保つことが可能です。

生物学的応用

Citric acid cycle
Citrate, the conjugate base of citric acid is one of a series of compounds involved in the physiological oxidation of fats, proteins, and carbohydrates to carbon dioxide and water.
This series of chemical reactions is central to nearly all metabolic reactions, and is the source of two-thirds of the foodderived energy in higher organisms. Hans Adolf Krebs received the 1953 Nobel Prize in Physiology or Medicine for the discovery. The series of reactions is known by various names, including the "citric acid cycle", the "Krebs cycle" or "Szent-Gy?rgyi — Krebs cycle", and the "tricarboxylic acid (TCA) cycle".
Other biological roles
Citrate is a critical component of bone, helping to regulate the size of calcium crystals.

安全性プロファイル

Poison by intravenous route. Moderately toxic by subcutaneous and intraperitoneal routes. Mildly toxic byingestion. A severe eye and moderate skin irritant. An irritating organic acid, some allergenic properties. Combustible liquid. Potentially explosive reaction with metal nitrates. When heated to decomposition it emits acrid smoke and fumes.