Izovalerična kiselina, također poznat kao 3-metilbuterna kiselina. Molekularna formula C5H10O2, CAS 503-74-2, relativna molekulska težina 102,13. Relativna gustina je 0,9286. Tačka topljenja -29,3 stepena. Tačka ključanja 176,7 stepeni. Indeks loma je 1,4033. Tačka paljenja 70 stepeni. Rastvoriti u vodi (1/24), etanolu, etru, hloroformu. Miševima je subkutano ubrizgan LD501150mg/kg. Prirodni proizvodi se nalaze u eteričnim uljima kao što su valerijansko ulje, ulje vanilije, ulje hmelja, ulje lovorovog lista i ulje orhideje, kao i u listovima limuna i duhanu. Postoji neprijatan kiseli miris, kao i oštar miris znoja i bezbojna viskozna tečnost. Važna je sirovina za proizvodnju estera, koji postoje u valerijanskom ulju 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, koje mogu uzrokovati zagađenje okoliša. Stoga je odabir puta sinteze oksidacije zelenog alkohola od velikog značaja. Upotreba O2 kao oksidansa za oksidaciju alkohola pod dejstvom katalizatora ima prednosti visoke efikasnosti iskorišćenja atoma i ekološke prihvatljivosti. Homogeni katalizatori kao što su Pd i Ru su prijavljeni za oksidaciju alkohola, ali ovaj proces zahtijeva visoke uslove proizvodnje u organskim rastvaračima i uslovima visokog{4}}pritiska. U isto vrijeme, homogeni katalizatori imaju nedostatke kao što su teško odvajanje i oporavak.
|
|
|
|
Hemijska formula |
C5H10O2 |
|
Tačna masa |
102 |
|
Molecular Weight |
102 |
|
m/z |
102 (100.0%), 103 (5.4%) |
|
Elementalna analiza |
C, 58.80; H, 9.87; O, 31.33 |
Izovalerična kiselina(hemijski naziv 3-metilbuterna kiselina), kao kratkolančana masna kiselina, pokazala je široku primenu u oblasti pekarskih proizvoda zbog svojih jedinstvenih hemijskih i senzornih svojstava. Njegova upotreba nije ograničena na regulaciju okusa, već se proteže na više dimenzija kao što su poboljšanje stabilnosti proizvoda, optimizacija procesa i funkcionalne inovacije.
Osnovna upotreba: poboljšanje okusa i senzorna optimizacija
1. Temeljni sastojci esencije sira i vrhnja
To je jedna od osnovnih sirovina za pripremu sirne esencije. Prirodno postoji u biljnim esencijalnim uljima kao što su ulje valerijane i ulje hmelja. Može precizno simulirati fermentacijsku aromu zrelog sira u suradnji s maslačnom kiselinom, kapronskom kiselinom i drugim komponentama. U kremastoj esenciji, pomešana je sa esterskim jedinjenjima (kao što je etil izovalerat) kako bi se formirala jaka mlečna baza, dok proizvodu daje blagi osećaj užeglosti i poboljšava nivo ukusa. Na primjer, dodavanje esencije sira koja sadrži ovu supstancu francuskom kruhu može učiniti da jezgra hljeba dobije mekani okus sira, dok će kora formirati atraktivnu karameliziranu aromu zbog isparljivih komponenti esencije.
2. Mikrouljepšavanje voćne esencije
Iako ima stimulirajući i užegao miris, kada se razrijedi (u koncentraciji ispod 14 mg/kg), može imati slatku i osvježavajuću aromu voća kao što su jabuke i banane. U pečenoj hrani često se koristi kao pomoćna esencija, koja je ukomponovana sa vanilinom, limonenom i drugim sastojcima kako bi se pojačala autentičnost voćnog ukusa. Na primjer, u kolaču s okusom jagode, izovalerijanac može neutralizirati slatki i masni osjećaj umjetne esencije, čineći aromu jagode bližom prirodnoj voćnoj aromi; U makaronima s okusom banane, djeluje sinergistički s izoamil izovaleratom kako bi poboljšao zrelu aromu banana.
3. Okus alkoholnih pića proteže se i do pečenja
To je nusprodukt procesa fermentacije alkoholnih pića kao što su pivo i vino, a njegov sadržaj direktno utiče na balans okusa vina. U oblasti pečenja, ova karakteristika se poništava dodavanjem izovalerijanske kiseline u tragovima (0,5-2 mg/kg), koja može simulirati složenu aromu alkoholne fermentacije i razviti inovativne proizvode kao što su kruh od piva, čokoladni kolač od crvenog vina, itd. Na primjer, u tradicionalnom njemačkom pivskom kruhu, djeluje zajedno sa sladnim ekstraktom. Francuski čokoladni kolač od crvenog vina pojačava voćnu aromu crnog vina i bogatstvo čokolade kroz reakciju esterifikacije izovalerijanskog i kakao putera.
Mehanizam djelovanja: Funkcionalna realizacija vođena hemijskim svojstvima
1. Podesite pH vrijednost kroz kiselo{1}}baznu reakciju
Njegova pKa vrijednost je 4,82, što ukazuje na umjerenu jačinu organske kiseline. Tokom procesa pečenja, može se podvrgnuti reakciji neutralizacije sa alkalnim komponentama u testu, kao što je natrijum bikarbonat, da bi se dobio natrijum izovalerat. Ova reakcija ne samo da prilagođava pH vrijednost tijesta, potiče stvaranje proteinske mreže, već također oslobađa ugljični dioksid koji pomaže u širenju tijesta. Na primjer, dodavanje izovalerijana u soda krekere može poboljšati rastegljivost tijesta i učiniti teksturu keksa hrskavijom.
2. Reakcija esterifikacije stvara prekursore okusa
Reakcija esterifikacije se dešava sa alkoholima (kao što su etanol i propanol) pod uslovima zagrevanja, proizvodeći jedinjenja estra izovalerata (kao što su etil izovalerat i propil izovalerat). Ovi estri imaju manju isparljivost i dugotrajniju aromu, što ih čini ključnim za očuvanje mirisa pečenih proizvoda. Na primjer, tokom pečenja kolača, on reaguje sa količinama etanola u tragovima u testu i proizvodi etil izovalerat, omogućavajući kolaču da zadrži svoju bogatu voćnu aromu čak i nakon hlađenja.
3. Mikrobna inhibicija produžava rok trajanja
Kiselo okruženje može inhibirati rast mikroorganizama kao što su plijesan i kvasac. Dodavanje 0,1-0,5% izovalerijana u kruh može produžiti njegov vijek trajanja za 3-5 dana, posebno pogodan za skladištenje na visokim temperaturama i visokoj vlažnosti. Na primjer, u klimatskim uvjetima u jugoistočnoj Aziji, tradicionalni kruh se često pokvari zbog mikrobne kontaminacije. Nakon dodavanja, njegov učinak konzerviranja je znatno bolji od tradicionalnih konzervansa (kao što je kalcijum propionat).
Slučaj primjene: Praktično istraživanje od tradicije do inovacije
1. Tradicionalno pečenje: poboljšanje francuskih bageta
Tradicionalni francuski baget se pravi od pšeničnog brašna, vode, kvasca i soli, sa jednim ukusom. U modernoj poboljšanoj verziji, pekari dodaju 0,2%izovalerinska kiselinana tijesto kako bi se simulirala kiselkasta aroma nastala prirodnom fermentacijom, uz smanjenje količine kvasca koji se koristi za smanjenje okusa alkohola. Eksperimentalni podaci pokazuju da je kiselost (pH) kruha nakon dodavanja smanjena sa 5,8 na 5,2, ocjena arome se povećala za 40%, a prihvaćenost od strane potrošača značajno se poboljšala.
2. Zdravo pečenje: razvoj integralnog pšeničnog hleba sa niskim sadržajem šećera
Hleb od punog pšenice često pati od grube teksture i bljutavog ukusa zbog visokog sadržaja vlakana. Dodavanjem složene esencije izovalerijana (0,3%) i izoamil izovalerata (0,1%), istraživači su uspješno prikrili gorak okus integralnog pšeničnog brašna i simulirali aromu putera. U slijepom testu ocjena okusa integralnog pšeničnog hljeba s esencijom bila je ista kao kod običnog bijelog kruha, dok je sadržaj šećera smanjen za 30%.
3. Funkcionalno pečenje: Inovacija u probiotskom kruhu
Probiotički hljeb mora održavati aktivnost bakterija tokom pečenja na visokim-temperaturama, ali tradicionalne tehnike mogu lako dovesti do smrti bakterija. Najnovije istraživanje inkapsulira izovalerijansku (0,5%) zajedno s probioticima (kao što su bakterije mliječne kiseline) u mikrokapsule, koristeći njegovu kiselu okolinu da inhibira metabolizam bakterijskih stanica na sobnoj temperaturi. U isto vrijeme, njegovi produkti reakcije esterifikacije (kao što je etil izovalerat) mogu formirati zaštitni film, smanjujući oštećenje bakterijskih stanica od visoke temperature. Eksperimenti su pokazali da ova tehnologija može povećati stopu preživljavanja probiotika sa 30% na 85%.
Dobiva se oksidacijom izoamil alkohola ili izoamil aldehida. U vodu dodati kalijum permanganat, natrijum karbonat i izoamil alkohol, promešati i podići temperaturu na 50-70 stepeni, reagovati 3 sata, filtrirati i isprati manganovo blato toplom vodom. Kombinirajte i filtrirajte otopinu Chemicalbook, operite i koncentrirajte. Ohladiti na 40 stepeni, polako dodati sumpornu kiselinu do pH 2-3, ostaviti da odstoji, odvojiti sloj ulja, frakcionisati, sakupiti frakciju od 173-176 stepeni i dobiti izovalernu kiselinu sa prinosom od 48%.
1. Pregled principa i koraka reakcije
Proces sintezeizovalerinska kiselina(3-metilmaslačna kiselina) iz izoamil alkohola (3-metil-1-butanol) je uglavnom reakcija oksidacije, u kojoj se hidroksilna grupa (-OH) izoamil alkohola oksidira u karboksilnu grupu (-COOH). Ova reakcija obično koristi kalijum permanganat (KMnO4) kao oksidans jer može efikasno oksidirati alkoholna jedinjenja pod odgovarajućim uslovima. Dodatno, natrijum karbonat (Na2CO3) ili drugi puferski agensi mogu se dodati da regulišu kiselost i alkalnost reakcionog sistema i podstiču napredak reakcije.
Cijeli proces sinteze može se grubo podijeliti u sljedeće korake:
Priprema i miješanje reaktanata:Dodajte izoamil alkohol, kalijum permanganat i natrijum karbonat (ili odgovarajući pufer) u određenom omjeru u reakcionu posudu i dodajte odgovarajuću količinu vode kao rastvarača.
Napredak reakcije:Zagrejati reakcionu smešu na 50-70 stepeni uz mešanje i održavati ovu temperaturu 3 sata. Tokom ovog procesa, izoamil alkohol se postepeno oksidira u izovalernu kiselinu pomoću kalijum permanganata.
Tretman nakon reakcije:Nakon što je reakcija završena, nastalo manganovo blato (uglavnom taloženje oksida mangana) se uklanja filtracijom, a filterski kolač se ispere vrućom vodom kako bi se uklonili reaktanti ili produkti vezani za njega.
Ekstrakcija i prečišćavanje proizvoda:Nakon spajanja filtrata, izvode se operacije ispiranja i koncentriranja kako bi se uklonio otapalo i obogatio proizvod. Zatim je isovalerina kiselina precipitirana podešavanjem pH vrijednosti otopine, a proizvod je dalje pročišćen operacijom odvajanja tekućine i destilacije.
2. Detaljni koraci i hemijske jednačine
(1) Priprema i miješanje reaktanata
Priprema sirovina:
Izvagajte odgovarajuću količinu izoamil alkohola, kalijum permanganata i natrijevog karbonata (ili odaberite druge puferske agense prema eksperimentalnim potrebama). Imajte na umu da je kalijum permanganat jak oksidans i da s njim treba postupati oprezno i izbjegavati kontakt sa zapaljivim materijalima.
miješanje:
Slijedom dodajte izoamil alkohol, kalijum permanganat i natrijum karbonat (ili puferski agens) u reakcionu posudu koja sadrži odgovarajuću količinu vode i uključite mešalicu da se komponente potpuno izmešaju.
(2) Reakcija se nastavlja
možemo napisati glavnu jednačinu reakcije:
CH3CH2CH (CH3) CH2OH+KMnO4 → CH3CH2CH (CH3) COOH+Mn2++ostali proizvodi
grijanje:
Zagrejati reakcionu smešu na 50-70 stepeni uz mešanje. Ovaj temperaturni opseg je odabran na osnovu eksperimentalnih uslova i svojstava reaktanata, sa ciljem da se obezbedi glatka reakcija i izbegnu nepotrebne nuspojave.
Jednačina reakcije:
U uslovima zagrevanja, izoamil alkohol se oksiduje u izovalernu kiselinu pomoću kalijum permanganata. Ova reakcija je složen proces oksidacije koji uključuje više međukoraka i proizvoda, ali da pojednostavimo opis.
Treba napomenuti da ova jednačina ne prikazuje u potpunosti sve međuproizvode i{0}}proizvode koji mogu nastati tokom procesa reakcije. U stvari, kalijum permanganat prolazi kroz višestruke korake redukcije kada oksidira jedinjenja alkohola, na kraju proizvodeći proizvode kao što su joni mangana (kao što je Mn2+) i kiseonik. Istovremeno, mogu postojati i nepotpuno izreagirani izopentanol, produkti raspadanja kalijum permanganata (kao što je mangan dioksid) i jedinjenja soli koja nastaju podešavanjem pH natrijum karbonata u reakcionom sistemu.
(3) Obrada nakon reakcije
Filtracija:
Nakon što je reakcija završena, ohladite reakcionu smjesu na sobnu temperaturu i uklonite nastali manganski mulj kroz operaciju filtracije. Manganovo blato je uglavnom taloženje oksida mangana, koji se može izdvojiti iz rastvora filtracijom.
pranje:
Operite filter kolač vrućom vodom kako biste uklonili sve reaktante ili proizvode koji su povezani s njim. Ovaj korak pomaže poboljšanju čistoće proizvoda i smanjenju poteškoća naknadne obrade.
(4) Ekstrakcija i prečišćavanje proizvoda
Spoji filtrat:
Pomiješajte filtrirani filtrat u čistu posudu.
odvajanje:Odvojite sloj ulja od sloja vode kroz lijevak za odvajanje. Rezervoar nafte uglavnom sadrži isovalerovu kiselinu i druge organske nečistoće koje su nerastvorljive u vodi.
Pranje i koncentracija:
Isperite kombinovani filtrat da biste uklonili zaostale nečistoće i jedinjenja soli. Zatim se otapalo (kao što je voda) uklanja operacijom koncentriranja isparavanja kako bi se obogatio proizvod izovalerne kiseline.
Podesite pH vrijednost:
Dodajte odgovarajuću količinu sumporne kiseline (ili drugih kiselih supstanci) u koncentriranu otopinu kako biste podesili pH vrijednost otopine na 2-3. Ovaj korak je taloženje izovaleri kiseline u obliku uljnog sloja. Zbog svoje nerastvorljivosti u vodi u kiselim uslovima, izovaleri kiselina će plutati iznad rastvora u obliku uljnog sloja.
Pročišćavanje destilacijom:
Odvojeni uljni sloj se podvrgava operaciji destilacije radi daljeg pročišćavanja izovaleri kiseline. Zbog specifične tačke ključanja isovalerije kiseline (približno 173-176 stepeni), čistaizovalerinska kiselinamogu se dobiti destilacijom i prikupljanjem frakcija unutar ovog temperaturnog raspona.
FAQ
Kako miriše izovalerinska kiselina?
IVA se često opisuje kao da ima aromusir, znojne čarape, riblji sos ili tjelesni miris.
Za šta se koristi izovalerinska kiselina?
Izovalerična kiselina, poznata i kao 3-metilbutanska kiselina, se obično koristi zasinteza estera i kao građevni blok u organskim reakcijama.
Koji je drugi naziv za izovalerinsku kiselinu?
Izovalerična kiselina, poznata i kao3-metilbutanska kiselina ili -metilmaslačna kiselina, je razgranati-lanac alkil karboksilne kiseline sa hemijskom formulom (CH3)2CHCH2CO2H.
Koje je porijeklo izovalerinske kiseline?
Izovalerična kiselina jeproizveden u debelom crijevu od crijevnih bakterija fermentacijom aminokiselina (tj. leucina). Takođe se može apsorbovati iz prehrambenih izvora.
Popularni tagovi: izovalerinska kiselina cas 503-74-2, dobavljači, proizvođači, fabrika, veleprodaja, kupovina, cijena, rasuti, prodaja