Izovalerijanska kiselina, također poznata kao 3-metilmaslačna kiselina. Molekulska formula C5H10O2, CAS 503-74-2, relativna molekulska težina 102,13. Relativna gustoća je 0,9286. Talište -29,3 stupnja. Vrelište 176,7 stupnjeva. Indeks loma je 1,4033. Plamište 70 stupnjeva. Otopiti u vodi (1/24), etanolu, eteru, kloroformu. Miševima je subkutano ubrizgan LD501150 mg/kg. Prirodni proizvodi nalaze se u eteričnim uljima kao što su ulje valerijane, ulje vanilije, ulje hmelja, ulje lovorovog lista i ulje orhideje, kao iu lišću limuna i duhanu. Postoji neugodan kiseli miris, kao i oštar miris znoja i bezbojna viskozna tekućina. Važna je sirovina za proizvodnju estera koji se nalaze u ulju valerijane i ulju hmelja.
Tradicionalna industrijska proizvodnja često koristi katalizu faznog prijenosa i metode postupne oksidacije za pripremu proizvoda, ali obje metode zahtijevaju upotrebu soli teških metala, što može uzrokovati onečišćenje okoliša. Stoga je odabir puta sinteze oksidacije zelenog alkohola od velike važnosti. Upotreba O2 kao oksidansa za oksidaciju alkohola pod djelovanjem katalizatora ima prednosti visoke učinkovitosti iskorištavanja atoma i ekološke prihvatljivosti. Prijavljeni su homogeni katalizatori kao što su Pd i Ru za oksidaciju alkohola, ali ovaj proces zahtijeva visoke proizvodne uvjete pod organskim otapalima i visokim-tlačnim uvjetima. U isto vrijeme, homogeni katalizatori imaju nedostatke kao što su teško odvajanje i obnavljanje.
|
|
|
|
Kemijska formula |
C5H10O2 |
|
Točna misa |
102 |
|
Molekularna težina |
102 |
|
m/z |
102 (100.0%), 103 (5.4%) |
|
Elementarna analiza |
C, 58.80; H, 9.87; O, 31.33 |
Izovalerijanska kiselina(kemijski naziv 3-methylbutyric acid), kao kratkolančana masna kiselina, pokazala je široku primjenjivu vrijednost u području pekarskih proizvoda zbog svojih jedinstvenih kemijskih i senzorskih svojstava. Njegova upotreba nije ograničena na regulaciju okusa, već se proteže na više dimenzija kao što su poboljšanje stabilnosti proizvoda, optimizacija procesa i funkcionalna inovacija.
Osnovna upotreba: poboljšanje okusa i senzorna optimizacija
1. Temeljni sastojci sira i esencije vrhnja
Jedna je od osnovnih sirovina za pripremu sirne esencije. Prirodno se nalazi u biljnim eteričnim uljima kao što su ulje valerijane i ulje hmelja. Može točno simulirati aromu fermentacije zrelog sira u suradnji s maslačnom kiselinom, kapronskom kiselinom i drugim komponentama. U esenciji vrhnja, pomiješan je s esterskim spojevima (kao što je etil izovalerat) kako bi se stvorila snažna mliječna baza, dok proizvodu daje lagani osjećaj užeglosti i poboljšava razinu okusa. Na primjer, dodavanje esencije sira koja sadrži ovu tvar francuskom kruhu može učiniti da jezgra kruha ima mekani okus sira, dok će korica stvoriti privlačnu karameliziranu aromu zbog hlapljivih komponenti esencije.
2. Mikro ukrašavanje voćne esencije
Iako ima stimulirajući i užegli miris, kada se razrijedi (u koncentraciji ispod 14 mg/kg), može dati slatku i osvježavajuću aromu voća kao što su jabuke i banane. U pečenoj hrani često se koristi kao pomoćna esencija koja se pomiješa s vanilinom, limonenom i drugim sastojcima kako bi se pojačala autentičnost voćnog okusa. Na primjer, u kolaču s okusom jagode, izovalerijan može neutralizirati slatki i masni osjećaj umjetne esencije, čineći aromu jagode bližom prirodnoj aromi voća; U macaronima s okusom banane djeluje sinergistički s izoamil izovaleratom kako bi poboljšao zrelu aromu banane.
3. Okus alkoholnih pića proteže se i na pečenje
On je nusprodukt procesa fermentacije alkoholnih pića kao što su pivo i vino, a njegov sadržaj izravno utječe na ravnotežu okusa vina. U području pečenja, ova je karakteristika preokrenuta dodavanjem izovalerijanske kiseline u tragovima (0,5-2 mg/kg), koja može simulirati složenu aromu alkoholne fermentacije i razviti inovativne proizvode kao što su pivski kruh, čokoladni kolač od crnog vina, itd. Na primjer, u tradicionalnom njemačkom pivskom kruhu, djeluje zajedno s ekstraktom slada kako bi se stvorila jedinstvena aroma slada; Francuska čokoladna torta od crnog vina pojačava voćnu aromu crnog vina i bogatstvo čokolade reakcijom esterifikacije izovalerijanske kiseline i kakao maslaca.
Mehanizam djelovanja: Funkcionalna realizacija potaknuta kemijskim svojstvima
1. Podesite pH vrijednost pomoću kiselo-bazne reakcije
Njegova pKa vrijednost je 4,82, što ukazuje na organsku kiselinu srednje jakosti. Tijekom procesa pečenja može proći reakciju neutralizacije s alkalnim komponentama u tijestu, kao što je natrijev bikarbonat, kako bi se proizveo natrijev izovalerat. Ova reakcija ne samo da prilagođava pH vrijednost tijesta, potiče stvaranje mreže proteina, već također oslobađa ugljični dioksid koji pomaže u ekspanziji tijesta. Na primjer, dodavanje izovalerijanske kiseline u gazirane krekere može poboljšati rastezljivost tijesta i učiniti teksturu biskvita hrskavijom.
2. Reakcija esterifikacije stvara prekursore arome
Reakcija esterifikacije odvija se s alkoholima (kao što su etanol i propanol) u uvjetima zagrijavanja, proizvodeći izovalerat esterske spojeve (kao što su etil izovalerat i propil izovalerat). Ovi esteri imaju manju hlapljivost i dugotrajniju aromu, što ih čini ključnim za očuvanje mirisa pečenih proizvoda. Na primjer, tijekom pečenja kolača, reagira s količinama etanola u tragovima u tijestu i proizvodi etil izovalerat, omogućujući kolaču da zadrži svoju bogatu voćnu aromu čak i nakon hlađenja.
3. Mikrobna inhibicija produljuje vijek trajanja
Kiselo okruženje može spriječiti rast mikroorganizama poput plijesni i kvasca. Dodavanjem 0,1-0,5% izovalerijana u kruh može se produžiti rok trajanja za 3-5 dana, što je posebno pogodno za skladištenje na visokoj temperaturi i visokoj vlažnosti. Na primjer, u klimatskim uvjetima u jugoistočnoj Aziji, tradicionalni se kruh često kvari zbog mikrobne kontaminacije. Njegovim dodavanjem učinak konzervansa znatno je bolji od tradicionalnih konzervansa (kao što je kalcijev propionat).
Slučaj primjene: Praktično istraživanje od tradicije do inovacije
1. Tradicionalno pečenje: Poboljšanje francuskih bageta
Tradicionalni francuski baguette napravljen je od pšeničnog brašna, vode, kvasca i soli, s jednom aromom. U modernoj poboljšanoj verziji pekari dodaju 0,2%izovalerijanska kiselinau tijesto kako bi se simulirala kiselkasta aroma proizvedena prirodnom fermentacijom, dok se smanjuje količina kvasca koji se koristi za smanjenje okusa alkohola. Eksperimentalni podaci pokazuju da se kiselost (pH) kruha smanjila s 5,8 na 5,2 nakon dodavanja, ocjena arome porasla je za 40%, a prihvaćanje od potrošača značajno se poboljšalo.
2. Zdravo pečenje: Razvoj kruha od cjelovitog zrna pšenice s niskim sadržajem šećera
Kruh od cjelovitog zrna pšenice često ima grubu teksturu i bljutav okus zbog visokog sadržaja vlakana. Dodavanjem složene esencije izovalerijana (0,3%) i izoamil izovalerata (0,1%), istraživači su uspješno prikrili gorak okus cjelovitog pšeničnog brašna i simulirali aromu maslaca. U slijepom testu, ocjena okusa kruha od cjelovitog zrna s esencijom bila je ista kao kod običnog bijelog kruha, dok je udio šećera smanjen za 30%.
3. Funkcionalno pečenje: Inovacija u probiotičkom kruhu
Probiotički kruh treba održavati aktivnost bakterija tijekom-pečenja na visokoj temperaturi, ali tradicionalne tehnike mogu lako dovesti do smrti bakterija. Najnovija istraživanja inkapsuliraju izovalerijan (0,5%) zajedno s probioticima (kao što su bakterije mliječne kiseline) u mikrokapsule, koristeći njegovu kiselu okolinu za inhibiciju metabolizma bakterijskih stanica na sobnoj temperaturi. U isto vrijeme, njegovi produkti reakcije esterifikacije (kao što je etil izovalerat) mogu formirati zaštitni film, smanjujući štetu bakterijskih stanica uzrokovanu visokom temperaturom. Eksperimenti su pokazali da ova tehnologija može povećati stopu preživljavanja probiotika s 30% na 85%.
Dobiva se oksidacijom izoamil alkohola ili izoamil aldehida. Dodajte kalijev permanganat, natrijev karbonat i izoamilni alkohol u vodu, promiješajte i povisite temperaturu na 50-70 stupnjeva, reagirajte 3 sata, filtrirajte i isperite manganovo blato vrućom vodom. Pomiješajte i filtrirajte Chemicalbook otopinu, isperite i koncentrirajte. Ohladite na 40 stupnjeva, polagano dodajte sumpornu kiselinu do pH 2-3, pustite da odstoji, odvojite uljni sloj, frakcionirajte, prikupite frakciju 173-176 stupnjeva i dobijete izovalerijevu kiselinu s prinosom od 48%.
1. Pregled načela i koraka reakcije
Proces sintetiziranjaizovalerijanska kiselina(3-metilmaslačna kiselina) iz izoamil alkohola (3-metil-1-butanol) uglavnom je reakcija oksidacije, u kojoj se hidroksilna skupina (-OH) izoamilnog alkohola oksidira u karboksilnu skupinu (-COOH). Ova reakcija obično koristi kalijev permanganat (KMnO4) kao oksidans jer može učinkovito oksidirati alkoholne spojeve pod odgovarajućim uvjetima. Osim toga, može se dodati natrijev karbonat (Na2CO3) ili drugi puferski agensi za regulaciju kiselosti i lužnatosti reakcijskog sustava i poticanje napredovanja reakcije.
Cijeli proces sinteze može se grubo podijeliti u sljedeće korake:
Priprema i miješanje reaktanata:Dodajte izoamil alkohol, kalijev permanganat i natrijev karbonat (ili odgovarajući pufer) u određenom omjeru u reakcijsku posudu i dodajte odgovarajuću količinu vode kao otapala.
Napredak reakcije:Zagrijte reakcijsku smjesu na 50-70 stupnjeva uz miješanje i održavajte tu temperaturu 3 sata. Tijekom ovog procesa, izoamil alkohol se postupno oksidira u izovalerijevu kiselinu pomoću kalijevog permanganata.
Tretman nakon reakcije:Nakon dovršetka reakcije, stvoreni manganski mulj (uglavnom taloženje manganovog oksida) uklanja se filtracijom, a filtarski kolač se ispire vrućom vodom kako bi se uklonili reaktanti ili produkti vezani za njega.
Ekstrakcija i pročišćavanje proizvoda:Nakon spajanja filtrata, provode se operacije ispiranja i koncentracije kako bi se uklonilo otapalo i obogatio proizvod. Zatim je izovalerijska kiselina istaložena podešavanjem pH vrijednosti otopine, a produkt je dalje pročišćen postupcima odvajanja tekućine i destilacije.
2. Detaljni koraci i kemijske jednadžbe
(1) Priprema i miješanje reaktanata
Priprema sirovina:
Odvažite odgovarajuću količinu izoamilnog alkohola, kalijevog permanganata i natrijevog karbonata (ili odaberite druge puferske agense prema eksperimentalnim potrebama). Imajte na umu da je kalijev permanganat jak oksidans i da njime treba rukovati oprezno i izbjegavati kontakt sa zapaljivim materijalima.
Miješanje:
Redom dodajte izoamil alkohol, kalijev permanganat i natrijev karbonat (ili sredstvo za puferiranje) u reakcijsku posudu koja sadrži odgovarajuću količinu vode i uključite mješalicu da se komponente potpuno izmiješaju.
(2) Reakcija se nastavlja
možemo napisati glavnu jednadžbu reakcije:
CH3CH2CH (CH3) CH2OH+KMnO4 → CH3CH2CH (CH3) COOH+Mn2++ostali proizvodi
Grijanje:
Zagrijte reakcijsku smjesu na 50-70 stupnjeva uz miješanje. Ovaj raspon temperature odabran je na temelju eksperimentalnih uvjeta i svojstava reaktanata, s ciljem osiguravanja glatke reakcije i izbjegavanja nepotrebnih nuspojava.
Jednadžba reakcije:
U uvjetima zagrijavanja, izoamil alkohol se oksidira u izovalerijevu kiselinu pomoću kalijevog permanganata. Ova reakcija je složen proces oksidacije koji uključuje više međukoraka i proizvoda, ali radi pojednostavljenja opisa.
Treba napomenuti da ova jednadžba ne prikazuje u potpunosti sve međuproizvode i-nusproizvode koji mogu nastati tijekom procesa reakcije. Zapravo, kalijev permanganat prolazi kroz više koraka redukcije kada oksidira alkoholne spojeve, u konačnici proizvodeći proizvode kao što su ioni mangana (kao što je Mn 2+) i kisik. U isto vrijeme, mogu postojati i nepotpuno izreagirani izopentanol, proizvodi razgradnje kalijevog permanganata (kao što je mangan dioksid) i spojevi soli proizvedeni podešavanjem pH vrijednosti natrijevog karbonata u reakcijskom sustavu.
(3) Obrada naknadne reakcije
Filtriranje:
Nakon što je reakcija završena, ohladite reakcijsku smjesu na sobnu temperaturu i uklonite stvoreni manganski talog kroz postupak filtracije. Manganovo blato je uglavnom taloženje manganovih oksida, koji se mogu odvojiti od otopine filtracijom.
Pranje:
Operite filtarski kolač vrućom vodom kako biste uklonili sve reaktante ili proizvode vezane za njega. Ovaj korak pomaže poboljšati čistoću proizvoda i smanjiti poteškoće naknadne obrade.
(4) Ekstrakcija i pročišćavanje proizvoda
Spajanje filtrata:
Pomiješajte filtrirani filtrat u čistu posudu.
odvajanje:Odvojite sloj ulja od sloja vode kroz lijevak za odjeljivanje. Ležište nafte uglavnom sadrži izovalernu kiselinu i druge organske nečistoće koje su netopljive u vodi.
Pranje i koncentracija:
Isperite kombinirani filtrat kako biste uklonili zaostale nečistoće i spojeve soli. Zatim se otapalo (kao što je voda) ukloni kroz postupak koncentriranja isparavanjem kako bi se produkt obogatio izovalerijskom kiselinom.
Podesite pH vrijednost:
U koncentriranu otopinu dodajte odgovarajuću količinu sumporne kiseline (ili drugih kiselih tvari) kako biste namjestili pH vrijednost otopine na 2-3. Ovaj korak je taloženje izovalerijske kiseline u obliku uljnog sloja. Zbog svoje netopljivosti u vodi u kiselim uvjetima, izovalerijska kiselina će lebdjeti iznad otopine u obliku uljnog sloja.
Pročišćavanje destilacijom:
Odvojeni uljni sloj se podvrgava operaciji destilacije za daljnje pročišćavanje izovalerijske kiseline. Zbog specifičnog vrelišta izovalerijske kiseline (približno 173-176 stupnjeva), čistaizovalerijanska kiselinamože se dobiti destilacijom i prikupljanjem frakcija unutar ovog temperaturnog raspona.
FAQ
Kako miriše izovalerijanska kiselina?
IVA se često opisuje kao aromasir, znojne čarape, riblji umak ili tjelesni miris.
Za što se koristi izovalerijanska kiselina?
Izovalerijanska kiselina, također poznata kao 3-metilbutanska kiselina, obično se koristi zasintezi estera i kao građevni blok u organskim reakcijama.
Koji je drugi naziv za izovalerijansku kiselinu?
Izovalerijanska kiselina, također poznata kao3-metilbutanska kiselina ili -metilmaslačna kiselina, je razgranati-lanac alkil karboksilne kiseline s kemijskom formulom (CH3)2CHCH2CO2H.
Koje je podrijetlo izovalerijanske kiseline?
Izovalerijanska kiselina jeproizvode ga crijevne bakterije fermentacijom aminokiselina (tj. leucina) u debelom crijevu.. Također se može apsorbirati iz prehrambenih izvora.
Popularni tagovi: izovalerijanska kiselina cas 503-74-2, dobavljači, proizvođači, tvornica, veleprodaja, kupnja, cijena, rasuto, za prodaju