1 Lebensmittel
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„Saure Früchtchen – Säuren in Lebensmitteln“ Begegnungsphase: Material für Stoffsteckbriefe 1 Lebensmittel 1.1 Apfel Malus sylvestris MILL. (Rosaceae) (syn. Pyrus malus L.) Apfel, engl. Apple, frz. Pomme Äpfel sind im gemäßigten Klimabereich das wichtigste Fruchtobst. Die Urform unserer Kultursorten war der heute noch in Hecken und Wäldern Europas anzutreffende, mit Dornen besetzte Holzapfel, doch mag auch der asiatische strauchartige Paradiesapfel (var. paradisiaca [L.] BAILEY) und der in Süddeutschland vorkommende baumartige Süßapfel (ssp. mitis [WALLR.] MANSF.) an ihrem Erbgut beteiligt sein. Wie Funde aus Pfahlbaudörfern zeigen, wurde der Apfel schon in vorgeschichtlicher Zeit gesammelt. Durch Auslese und Züchtung entstanden aus den kleinen Wildäpfelchen unsere heutigen großen Früchte. Den Germanen konnten die Römer mit ihren Äpfeln keine Neuheit bringen, da sie ihnen schon bekannt waren. Die Kulturäpfel gehören fast alle der var. domestica (BORKH.) MANSF. an. Tabelle 1.1 Inhaltsstoffe von Kernobstarten in Abgesehen von der Quitte blüht der 100 g essbarem Anteil (Mittelwerte) Apfel Birne Quitte Apfelbaum als letzter unserer heimischen Bestandteile Wasser 85,3 g 84,3 g 83,1 g Obstbäume im Mai. An Kurztrieben erzeugt Eiweiß 0,34 g 0,47 g 0,42 g er doldentraubig stehende, kurzstielige Fett 0,4 g 0,29 g 0,50 g fünfzählige Blüten mit weißen, auf der Kohlenhydrate 12,6 g 12,8 g 15,5 g Unterseite meist rosa behauchten Rohfaser 1,0 g 1,8 g 1,86 g Blütenblättern. Der aufgewölbte Mineralstoffe 0,32 g 0,33 g 0,44 g Blütenboden umwächst die 5 apokarpen Vitamine Fruchtblätter vollständig und so weit, dass Vitamin B, 0,035 mg 0,033 mg 0,03 mg 0,032 mg 0,038 mg 0,03 mg nur ein kurzer Teil der Griffel mit den Vitamin B2 0,10 mg 0,22 mg 0,2 mg Narben herausragt. Jedes Fruchtblatt Nicotinamid * Vitamin G 12,0 mg 4,6 mg 13,0 mg enthält 2 Samenanlagen, von denen sich * große Schwankungen von Sorte zu Sorte oft nur eine weiterentwickelt. Nach der Bestäubung wächst der Blütenboden zu der fleischigen Frucht heran die Zucker und organische Säuren wie Apfel- und Zitronensäure enthält. Der Stiel und der ausdauernde Kelch kommen beim Dickenwachstum in trichterförmige Gruben zu liegen. Die Epidermis ist häufig von Wachs bedeckt oder erscheint durch lokale Korkbildung rau berostet. Infolge Selbststerilität der Sorten muss in Pflanzungen, ähnlich wie bei den Kirschen und Birnen, darauf geachtet werden, dass geeignete, wechselseitig bestäubungsfähige Sorten zusammengepflanzt werden. Die Sortenvielfalt kann hier nicht besprochen werden. Die Weltproduktion, hauptsächlich in den gemäßigten Zonen, beläuft sich auf ca. 23 Mill t, wobei, zuletzt 1975 erfasst, die USA, Frankreich, Italien, die BRD und Spanien die Hauptproduzenten waren. Neben dem Rohgenuss werden Äpfel zu Mus, Gelee, Saft, Most und Wein verarbeitet oder, in Ringe geschnitten, getrocknet. Quelle: Wolfgang Franke, Nutzpflanzenkunde (Thieme Stuttgart 21981) 292f. „Saure Früchtchen – Säuren in Lebensmitteln“ Begegnungsphase: Material für Stoffsteckbriefe 1.2 Zitrone Tabelle 70. Produktion von Zitronen und Limetten in Citrus limon (L.) BURM. f. 1000 t(nach FAO 1979). (syn. C. medica L. var. limon L.) Land 1969/71 1978 Land 1969/71 1978 Zitrone, engl. Lemon, frz. Citron, USA 572 916 Brasilien 55 90 Limon Italien 813 652 Libanon 72 82 Den Chinesen war die Zitrone Indien 450 453 Peru 90 80 schon 500 v. Chr. bekannt. Durch 440 Chile 37 69 die Araber kam sie um 1000-1200 Mexiko 326 330 China 55 65 n. Chr. nach Europa. Heute wird Türkei 130 sie im Mittelmeergebiet, in Asien, Argentinien 198 300 Sri Lanka 31 51 auch in Süd-, Mittel- und im Spanien 112 239 Ägypten 79 47 südlichen Nordamerika angebaut. Griechenland 135 169 Ihre rosa behauchten, Welt 3672 4645 wohlduftenden Blüten treten das ganze Jahr über an den 3-6 m hohen Bäumen neben unreifen und reifen Früchten auf, die durch eine kegelig vorspringende Spitze gekennzeichnet sind (Abb. 113 A). Das saftige Fruchtfleisch enthält die nach der Pflanze benannte Zitronensäure (3,5-7%) und viel Vitamin C (Tab. 67, S. 276). Die Erträge schwanken zwischen 40 und 50 t/ha. Über die Produktion von Zitronen, Limetten und ähnlichen sauren Citrusfrüchten, wobei die Zitronen überwiegen, berichtet Tab. 70. 1.3 Limette Anhangsweise sei Citrus limetta Risso, die Süße Zitrone, aus dem mittelamerikanischen Raum erwähnt. Sie besitzt mandarinengroße kuglige Früchte mit grüngelber, kleinporiger, sehr dünner Schale und grünlich-weißem Fleisch. Der süßsäuerliche, sehr würzig schmeckende Limettensaft dient für Erfrischungsgetränke. Quelle: Wolfgang Franke, Nutzpflanzenkunde (Thieme Stuttgart 21981) 278f. Abb. 113 Zitrusfrüchte: A Zitrone (Citrus limon); B Saure Limette (Citrus aurantüfolia); C Kumquat (Fortunella margarita), C, Ansicht, C2 quer; D Zitronatzitrone (Citrus medica); E Pomeranze (Citrus aurantium). „Saure Früchtchen – Säuren in Lebensmitteln“ Begegnungsphase: Material für Stoffsteckbriefe 1.4 Jogurt http://de.wikipedia.org/wiki/Jogurt 1.5 Essig vgl. Material aus Jgst. 11 “Essig – der saure Bruder des Weins”. 1.6 Vitamin-C Tabletten Zusammensetzung 1.7 Cola Es gibt OpenCola: ein frei verfügbares Cola-Rezept, aus dem sich die Zusammensetzung von Cola ableiten lässt. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/b/bf/OpenCola_soft_drink_recipe.pdf „Saure Früchtchen – Säuren in Lebensmitteln“ Begegnungsphase: Material für Stoffsteckbriefe 2 Säuren 2.1 Milchsäure (2-Hydroxypropansäure, E270). H3C–CH(OH)–COOH, C3H6O3, MG. 90,08, reine Enantiomere: farblose Krist., Schmp. 53°, Racemat: farbloses viskoses, sauer schmeckendes Öl, Schmp. 17°, Sdp. 122° (14–15 Torr), lösl. in Wasser u. Ethanol, Aceton, wenig lösl. in Ether, unlösl. in Chloroform. D-(–)Milchsäure: Linksdrehende M. entsteht z.B. bei der Fermentation von Glucose durch Lactobacillus leichmannii, sie bildet mit vielen Metall-Ionen vorwiegend linksdrehende Salze. L-(+)-Milchsäure: Die rechtsdrehende M. wird wegen ihres Vorkommens im Blut, im Muskelserum, der Galle, den Nieren u.a. Organen von Säugetieren auch Fleisch-M. genannt. Der Gehalt an M. im Muskelgewebe steigt nach starker Muskelaktivität an. Ein unphysiolog. hoher Gehalt im Blut ist mit der Lactatacidose (vgl. Alkalose) verbunden. Verschiedene Ester werden als Geschmacks- u. Würzstoffe verwendet. (±)-Milchsäure: Weit verbreitet in Sauermilchprod., in Molasse infolge der teilweisen Vergärung des Zuckergehaltes von Äpfeln u. anderen Früchten, Tomatensaft, Bier, Opium, Ergot, Fingerhut u.a. höheren Pflanzen, besonders während der Keimung, sowie den Sulfitablaugen der Zellstoffherstellung. Überläßt man unsterile, neben Zuckern auch komplexe Stickstoff-Quellen u. Suppline (verschiedene Wachstumsfaktoren) enthaltene Lsg. unter Luftabschluß sich selbst, setzen sich innerhalb kurzer Zeit M.-Bakterien durch. Sie erniedrigen den pH-Wert des Mediums auf Werte unter fünf u. hemmen dadurch das Wachstum von anaeroben Bakterien. Auf diese Weise können verschiedene Lebensmittel (Sauerkraut, saure Gurken u. Bohnen) u. Tierfutter (Silageherst.) haltbar gemacht werden. M. bewirkt die Ausflockung des Caseins aus saurer Milch. Man unterscheidet bei der M.Gärung: a) Die homofermentative M.-Gärung, die zur Bldg. von (fast) reiner M. führt. Glucose wird über den Fructosebisphosphat-Weg abgebaut. Die beteiligten M.-Bakterien verfügen über die notwendigen Enzyme u. übertragen den während der Dehydrogenierung von Glycerinaldehyd-3-phosphat anfallenden Wasserstoff auf Pyruvat (vgl. Brenztraubensäure): b) Den heterofermentativen M.-Bakterien fehlen die Hauptenzyme des FructosebisphosphatWeges. Der Glucose-Abbau erfolgt über den Pentosephosphat-Weg, so daß M., Ethanol u. Kohlendioxid entstehen: Ein weiteres heterofermentatives Bakterium, Bifidobakterium bifidum, herrscht in der Darmflora brusternährter Säuglinge vor. Es setzt Glucose in Milchsäure u. Ethanol um: Herst.: Techn. erfolgt die Herst. der M. durch M.-Gärung. Bes. reine M., wie sie für industrielle Zwecke u. als Nahrungsmittelzusatz benötigt wird, erhält man durch Vergärung von Milch od. Molke mit Lactobacillus casei u. Lactobacillus bulgaricus. Zur Vergärung von Glucose u. Maltose aus Melassen u. Malz werden Lactobacillus delbrückii, L. leichmannii od. Sporolactobacillus inulinus eingesetzt . Durch derartige Fermentations-Verf. werden heute weltweit ca. 15000 t M. hergestellt. Synthet. wird ca. die gleiche Menge aus Hydroxypropionitril gewonnen, das z.B. bei Acrylnitril-Synth. anfällt. Verw.: Als sog. Genußsäure in der Nahrungs- u. Genußmittel-Ind., Brauerei, Bäckerei, zum Entkalken u. Schwellen der Häute in der Gerberei, zur Fabrikation von Sirupen u. Brauselimonaden, in der Textil-Ind. zum Avivieren von Seide u. als Hilfsmittel in der Druck- „Saure Früchtchen – Säuren in Lebensmitteln“ Begegnungsphase: Material für Stoffsteckbriefe u. Färbereitechnik, in der Lebensmittel- u. Grünfutter-Ind. zum Ansäuern, zur Konservierung (Näheres s. dort), zur Inversion des Zuckers, in Keratolytika usw. sowie als chem. Zwischenprod. zur Herst. von Lactaten. Medizin. wird M. als Säuerungsmittel, Schleimhautantiseptikum u. verdauungsförderndes Mittel bei Kleinkindern eingesetzt. Geschichtl.: M. wurde von Scheele 1780 in saurer Milch entdeckt, die Fleisch-M. 1808 von Berzelius, die Stereochemie wurde von Wislicenus aufgeklärt (1873). In älteren Werken finden sich gelegentlich noch die Bez. Ethylidenmilchsäure für M. im Gegensatz zur Ethylenmilchsäure (Hydracrylsäure, s. 3-Hydroxypropionsäure). M. wirkt auf der Haut in konz. Form ätzend, in starker Verdünnung als Moskito-Lockstoff. Der Butylester von M. ist hochgiftig. Lit.: 1 Rehm, Industrielle Mikrobiologie, S. 244–252, Berlin: Springer 1980. 2 Negwer, S. 1316. Quelle: CD Römpp Chemie Lexikon – Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995 3 Citronensäure (2-Hydroxy-1,2,3-propantricarbonsäure). C6H8O7, MG. 192,12. Farblose Rhomben, als Monohydrat D. 1,542, Schmp. 100°, wasserfrei D. 1,665, Schmp. 153°, in Wasser sehr leicht mit saurem Geschmack u. saurer Reaktion, in Alkohol ebenfalls leicht, in Ether dagegen schwer u. in Benzol u. Chloroform nicht löslich. Beim Erhitzen über 175° erfolgt Zersetzung unter Bldg. von Methylmaleinsäureanhydrid, Einwirkung von H2SO4 gibt Aconitsäure. C. ist eine starke Tricarbonsäure u. bildet 3 Reihen von Salzen (s. Citrate) sowie Citronensäureester. Mit Metall-Ionen bildet sie – meist wasserlösl. – Komplexe, worauf ihre vielseitige techn. Verw. zur Inaktivierung von MetallIonen beruht. Die Best. erfolgt meist enzymat. mit Hilfe der Citrat-Lyase. Physiolog.: Im Citronensäure-Zyklus werden vom Erwachsenen tägl. ca. 2000 g C. als energiereiches Zwischenprod. gebildet u. wieder abgebaut. Demgegenüber fällt die normale exogene C.-Zufuhr kaum ins Gewicht. Ein relativ hoher C.-Gehalt findet sich im Knochensystem. Orale Zufuhr relativ geringer C.-Mengen soll das Knochenwachstum fördern, während eine starke C.-Zufuhr eine Demineralisation des Knochengewebes bewirken kann. Vork.: C. gehört zu den verbreitetsten Pflanzensäuren; sie wurde nachgewiesen in zahlreichen Früchten, im Zitronensaft (5–7%), Milch, Nadelhölzern, Orchideen, Rübensaft, Pilzen, Tabakblättern, Wein usw., vgl. Rudy (Lit.). Ein ebenfalls natürl. vorkommendes C.Derivat ist die Agaricinsäure. Da die C. regelmäßig im Citronensäure-Zyklus als Zwischenprod. bei der Oxidation von Fetten, Kohlenhydraten u. Aminosäuren auftritt, ist sie in allen Organismen in kleinen Mengen zu finden. Die in natürlichen Gewässern u. Abwasser vorhandene C. kann durch Chlorung bei der Trinkwasseraufbereitung in Chloroform umgewandelt werden . Herst.: Aus Zitronensaft durch Ausfällen mit Kalkmilch als Calciumcitrat, das durch Schwefelsäure in Calciumsulfat u. freie Citronensäure zerlegt wird. Techn. wird C. jedoch zu 90% durch Fermentation von Zucker-Lsg. (aus Kohlenhydrat-haltigen Abfällen wie Melasse, Sulfitablaugen usw.) gewonnen. Das frühere Oberflächenverfahren mit Aspergillus nigerKulturen ist dem Submersverfahren weitgehend gewichen. Näheres zu den Herstellungsverfahren s. bei Kirk-Othmer, McKetta u. Winnacker-Küchler; zum mikrobiellen „Saure Früchtchen – Säuren in Lebensmitteln“ Begegnungsphase: Material für Stoffsteckbriefe Herstellungsverfahren s. bes. Lit. . In jüngerer Zeit wurden auch Verfahren zur Fermentation von n-Alkanen mit best. C.-bildenden Hefe-Arten (Candida) entwickelt . Chem. Herstellungsverfahren, z.B. aus Oxalessigsäureanhydrid u. Keten sind gegenüber der fermentativen Erzeugung ohne Bedeutung. Z.Z. werden weltweit ca. 400000 t C. jährlich erzeugt. Verw.: In der Lebensmittelindustrie (keine mengenmäßige Begrenzung) als Zusatzstoff zu Backpulvern, Brauselimonaden, zur Geschmacksverbesserung u. zur Ansäuerung bzw. Pufferung von Süßigkeiten, Gelees, Getränken, Essenzen, als Synergist für Antioxidantien, in der Haut- u. Haarkosmetik, zum Entrosten u. zur Reinigung von Metallflächen, zur Komplexierung von Eisen in Lsg., zum Entkalken, als Hilfsmittel in der Galvano- u. Textiltechnik, zur Herst. von Citrat-Weichmachern, als Entfernungsmittel für Tintenflecke u. dgl., zum Entfärben von Olivenöl, gegen Verätzungen durch Ätzkalk, zur Verhinderung der Blutgerinnung bei der Herst. von Blutkonserven (ACD-Puffer). Ca. 60–70% der Jahresprod. von C. verbraucht die Lebensmittelindustrie, der Rest findet Verw. für pharmazeut. u. kosmet. Zwecke sowie technische Anwendungen u. in Reinigungsmitteln. C. wird als Ansäuerungsmittel für Getränke u. Backwaren immer mehr von Äpfel- u. Fumarsäure verdrängt. Geschichtl.: C. wurde 1784 erstmals von Scheele aus Zitronensaft isoliert, Liebig bestimmte die Struktur 1838. Quelle: CD Römpp Chemie Lexikon – Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995 „Saure Früchtchen – Säuren in Lebensmitteln“ Begegnungsphase: Material für Stoffsteckbriefe 4 Phosphorsäure Die wichtigste Oxosäure des Phosphors, von der sich die Di- u. die kondensierten Meta- u. Polyphosphorsäuren ableiten, ist die dreibas. sog. Ortho-Phosphorsäure, (HO)3P(O), MG. 98,00, die sich bei stufenweisem Ersatz der H-Atome zu prim. (sauren), sek. u. tert. Phosphaten umsetzen läßt (Näheres s. dort); die entsprechenden pK-Werte sind 2,15, 7,1 u. 12,4. Ortho-P. bildet in reinem Zustand wasserklare, harte, an der Luft zerfließliche, rhomb. Säulen, D. 1,88, Schmp. 42,3°, die in Wasser in jedem beliebigen Verhältnis lösl. sind. Geschmolzene P. läßt sich sehr leicht um 10–20° unter den Schmp. unterkühlen u. kann so lange Zeit gelagert werden. Gewöhnlich kommt P. als sirupartige, 83–90%ige, konz. wäss. Lsg. (D. 1,7–1,75) in den Handel. Sie ist eine mittelstarke Säure, ihr scheinbarer Dissoziationsgrad beträgt in 1 N Lsg. 6%. P. wirkt weniger ätzend als Schwefelsäure u. erst bei höheren Temp. oxidierend; beim Verdünnen mit Wasser erwärmt sie sich weniger als Schwefelsäure. Wasserfreie P. zeigt hohe elektr. Leitfähigkeit; zur Chemie s. Lit. . Abgesehen von der Ätzwirkung der konz. P. ist, bes. von verd. Lsg., keine gesundheitsschädigende Wirkung bekannt – der menschliche Körper enthält in Form von Phosphorsäureestern, Phospholipiden u. -proteinen sowie Nucleinsäuren große P.-Mengen. Die Nachw.-Reaktionen entsprechen denen der Phosphate; zur P.-Best. in Cola-Getränken s. Lit. . Herst.: Naß-P. erhält man durch Aufschließen von Rohphosphat-Mehl (meistens Apatite) mit Schwefelsäure, Salzsäure od. Salpetersäure, z.B. nach dem Central-Prayon-Verfahren. Zur Verwertung der dabei anfallenden Abfallprod. CaSO4 u. H2[SiF6] s. Lit. . Naß-P. u. hieraus hergestellte Phosphat-Düngemittel werden zunehmend von den Rohphosphat-Förderländern in Eigenverarbeitung produziert; so wurde Marokko 1983 zum größten Exporteur, vgl. Lit. u. Phosphate. Therm. P. wird durch Verbrennen von elementarem Phosphor mit Luftsauerstoff u. Hydratisieren gewonnen. – Im Dtsch. wird die Phosphorsäure üblicherweise nicht zu den Mineralsäuren gerechnet; im Engl. bezeichnet man Naß-P. mit 70% P2O5 als Superphosphorsäure. Verw.: Hauptsächlich zur Herst. von Phosphat-Düngemitteln (in den USA >90% der Produktion), von Phosphaten, Porzellankitten, Emaillen, in der Textil-Ind. zum Färben, Sauerstellen u. Krumpffreimachen von Wolle, zur Wasseraufbereitung, als Katalysator für Polymerisation u. Hydratisierung, zum Phosphatieren, als Ätzmittel für Offsetplatten u. Halbleiter, zum Abbeizen u. elektrolyt. Polieren von Metallen, zur Herst. von Aktivkohle, Klebstoffen, piezoelektr. Krist., Flammschutzmitteln, als P.-Lieferant bei der Gewinnung von Hefen, Antibiotika, Enzymen, Silofutter, Arzneimitteln u. Kosmetika, zu Speziallacken, für flüssige WC-Reiniger. Eine farblose, leicht wasserlösl. Additionsverb. aus Harnstoff u. P. wird als starker Säureträger u. Ersatz für flüssige P. verwendet. Als säuernder Zusatzstoff (E 338) ist P. in Coffein-haltigen Erfrischungsgetränken in Mengen bis 0,7 g/kg, als Träger für Antioxidantien in Mengen bis 0,05 g/kg Lebensmittel zugelassen. Quelle: CD Römpp Chemie Lexikon – Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995 „Saure Früchtchen – Säuren in Lebensmitteln“ Begegnungsphase: Material für Stoffsteckbriefe 5 L-Ascorbinsäure [(R)-5-[(S)-1,2-Dihydroxyethyl]-3,4-dihydroxy- 5H- furan- 2- on, Vitamin C]. C6H8O6, MG. 176,12. Farblose, rechtsdrehende, sauer schmeckende Krist., D. 1,65, Schmp. 192° (Zers.), Schmp. der (±)-A. 169°, leicht lösl. in Wasser, gut in Alkohol, unlösl. in Ether, Petrolether, Chloroform, Benzol sowie in Fetten u. fetten Ölen. L-A. ist ein Endiol u. wirkt als Redukton stark reduzierend. L-A. ist wärmeempfindlich u. wird insbes. in Ggw. von Schwermetall-Spuren (bes. Cu) sowie in alkal. Milieu durch Licht u. Luftsauerstoff zersetzt, in reinem, trockenem Zustand ist sie dagegen relativ beständig gegen Licht, Luft u. Wärme. Mit Metallen bildet L-A. stabile Salze, als vinyloge Säure mit Fettsäuren Ester, z.B. Ascorbylpalmitat (in Fetten, Ölen u. org. Lsgm. lösl., sintert bei 112°). Nachw.: Durch Redox-Titration, durch Polarographie, durch Dünnschichtchromatographie, durch Photometrie nach Dehydrierung zu Dehydro-L-ascorbinsäure [C6H6O6, MG. 174,12, Schmp. 225° (Zers.), liegt im Kristall als dimeres Kondensationsprodukt des inneren Hemiacetals vor] u. deren Überführung in das Osazon mittels 2,4-Dinitrophenylhydrazin od. nach Kupplung mit diazotiertem 2-Nitroanilin. Bestimmung in biologischen Flüssigkeiten mit HPLC s. Lit. . Vork.: In allen höheren Pflanzen u. Tieren, bes. reichlich in Acerola, Citrusfrüchten, Hagebutten, Sanddorn, Erdbeeren, Schwarzen Johannisbeeren, Spinat, Paprikaschoten, Meerrettich, Petersilie, Leber. In Kohlgemüse ist L-A. in Form von Ascorbigen [C15H15NO6, MG. 305,28, Schmp. 65° (Ascorbigen A) bzw. 70° (Ascorbigen B)] gebunden. Dieses zerfällt beim Erhitzen in Ggw. verdünnter Säuren in L-A. u. Indol, weshalb z.B. gekochter Kohl mehr L-A. enthalten kann als das Rohgemüse. Allerdings geht ein mitunter beträchtlicher Teil der in Nahrungsmitteln enthaltenen L-A. bei der Lagerung od. Zubereitung verloren. Im menschlichen Körper ist L-A. unterschiedlich konzentriert (jeweils in mg/kg): Gehirn 150, Hypophyse 150, Augenlinse 250, Nebenniere 400, Pankreas 150, Leber 150, Niere 50 u. Herzmuskel 50. Der Gehalt ist bei der Geburt am höchsten u. sinkt im Alter ab. Im Serum liegen ca. 20% der L-A. als Dehydro-L-ascorbinsäure vor. Das peroral verabreichte Vitamin C passiert den Magen unverändert; es wird durch die Darmwand aufgenommen u. im Körper durch Oxidation teilweise abgebaut. Der Abbau erfolgt über 2,3-Dioxo-L-gulonsäure zu Oxalsäure u. L-Threonsäure, die wiederum zu L-Weinsäure oxidiert wird. Die Halbwertszeit der Ausscheidung der L-A. u. ihrer Abbauprodukte, die bei niedrigen Dosen als Kohlendioxid, bei hohen aber zum größten Teil über den Harn u. nur zu 5% über die Lunge (als CO2) stattfindet, beträgt beim Menschen im Mittel 16 Tage. Der Umsatz ist bei Rauchern deutlich erhöht, u. die Körperreserven sind verringert. Für Menschen, Affen, Meerschweinchen, fliegende Säugetiere, Wanderheuschrecken u. andere Insekten ist L-A. aufgrund eines Defekts der L-Gulono-glacton-Oxidase (EC 1.1.3.8) essentiell, d.h. ein Vitamin, das nicht synthetisiert werden kann. Bei Tieren geht die Biosynthese von D-Glucose aus u. verläuft über D-Glucuronsäure, LGulonsäure-g-lacton u. 2-Oxo-L-gulonsäure-g-lacton. In Pflanzen finden zwei kompliziertere, miteinander konkurrierende Synthesefolgen statt, die von D-Glucose u. D-Galactose ausgehen. Im Organismus bilden L-A. u. Dehydro-L-A. mit Hilfe der Kupfer-haltigen Ascorbinsäure-Oxidase (EC 1.10.3.3) ein Redoxsystem, das für einige Sauerstoff-abhängige Hydroxylierungen benötigt wird, z.B. bei der des L-Prolins in Kollagen u. der des Dopamins zu L-Noradrenalin. L-A. wirkt im Serum als Antioxidans. Näheres zur Rolle der A. s. bei „Saure Früchtchen – Säuren in Lebensmitteln“ Begegnungsphase: Material für Stoffsteckbriefe Vitamin C, wo auch auf die A.-Mangelerscheinungen eingegangen wird; die typische CAvitaminose ist der Skorbut, von dem die A. ihren Namen hat. Herst.: Nach einem ursprünglich von Reichstein 1934 entwickelten mikrobiol. Verfahren wird D-Glucose zunächst zu Sorbit hydriert u. dieses bakteriell zu L-Sorbose oxidiert. Diese Ketose wird über ihr Bis-O-isopropyliden-Deriv. in das der 2-Oxo-L-gulonsäure u. dieses mit Säuren in L-A. überführt. Diese bis heute unübertroffene Synthese wird technisch mit Ausbeuten von 66% (über alle Stufen zusammen) angewendet. Verw.: Als Antioxidans für techn., vor allem aber für lebensmitteltechn. Zwecke. Die Nützlichkeit hoher A.-Dosen gegen Schnupfen u. gegen Krebs wird immer noch angezweifelt. Positive Auswirkungen auf Wundheilung u. Immunsystem sind vorhanden. Quelle: CD Römpp Chemie Lexikon – Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995 „Saure Früchtchen – Säuren in Lebensmitteln“ Begegnungsphase: Material für Stoffsteckbriefe 6 Äpfelsäure (Apfelsäure, Hydroxybernsteinsäure). C4H6O5, MG. 134,09; vgl. a. die Abb. bei Inversion. L-(–)-A. bildet zerfließende, zu Drusen vereinigte Nadeln, die sich in Wasser, Alkohol u. Ether leicht lösen, Schmp. ca. 100°; das Racemat schmilzt bei 131–132°. A. ist in freiem Zustand in Äpfeln, Berberitzenbeeren, Quitten, Stachelbeeren, Trauben u. Vogelbeeren enthalten; sie wurde von Scheele 1785 aus Apfelsaft isoliert, ihre Konstitution hat Liebig 1832 ermittelt. Im menschlichen Organismus tritt A. als Zwischenstufe im Citronensäure-Zyklus u. bei der Gluconeogenese (s. Glucose) auf. Herst.: Opt. akt. A. wird als Stoffwechselprod. von Pilzen u. Bakterien (zur industriellen Synth. s. Lit. ) gewonnen, die racemische Form durch Hydratisierung von Fumar- od. Maleinsäure. Zur kathod. Reduktion von CO2 zu A. an Hg-Elektroden s. Lit. . Die lebensmittelchem. Best. von A. kann enzymat. erfolgen. Verw.: Zum Imprägnieren der Verpackungsmaterialien von Käse u. anderen Lebensmitteln (gegen Schimmel), statt Citronensäure als Ansäuerungsmittel für Backwaren u. Getränke, im Laboratorium zur Racemattrennung. Quelle: CD Römpp Chemie Lexikon – Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995 „Saure Früchtchen – Säuren in Lebensmitteln“ Begegnungsphase: Material für Stoffsteckbriefe 7 Essigsäure (Ethansäure, lat.: Acidum aceticum). H3C–COOH, C2H4O2, MG. 60,05. Wichtigster Vertreter aus der Reihe der Fettsäuren. Wasserfreie E. (Eisessig) ist eine klare, farblose, stechend riechende Flüssigkeit, D. 1,0492, Sdp. 117,9°, die bei 16,5° zu eisartigen Kristallen erstarrt. E. wirkt auf Augen, Haut u. Schleimhäute stark ätzend, MAK 25 mg/m3 bzw. 10 ppm, WGK 1. Reine E. ist brennbar, FP. 37° c.c., Zündtemp. 500°, Explosionsgrenzen in Luft 4 bis 17%; die molare Verbrennungswärme beträgt 876,72 kJ (209,4 kcal). Mit Wasser, Alkohol, Ether, Tetrachlormethan, Chloroform, Glycerin u. ether. Ölen ist E. in jedem Verhältnis mischbar, nicht aber mit Schwefelkohlenstoff. Reine E. löst Schwefel, Phosphor u. viele org. Verb.; da ihre kryoskop. Konstante nicht unbeträchtlich ist (3,7°/kg mol), kann sie als Lsgm. zur Molmassen-Best. benutzt werden. Die D. von wäss. E.Lsg. steigen etwa bis zu 77–80%igen Lsg. regelmäßig an; von hier ab sinkt die D. bei Erhöhung der Konz., z.B. beträgt bei 20, 40, 60 u. 80 Gew.-% die D. 1,0284, 1,0523, 1,0663 u. 1,0742. Die Erstarrungstemp. wäss. E.-Lsg. sinken mit zunehmendem Gehalt an Wasser, sie betragen z.B. bei einer Säurekonz. von 99,9% 16,4°, 99% 14,7° u. 98% 13,2°. Infolge des hygr. Charakters ist E. nur schwer zu entwässern. E. ist eine schwache Säure; ihre 1normale wäss. Lsg. ist bei Zimmertemp. zu etwa 1% in Ionen gespalten (elektrolyt. Dissoziation). Kalk u. verschiedene Metalle (Fe, Mg, Zn) werden von verd. E.-Lsg. mehr oder weniger rasch unter Bldg. von Acetaten (Salze der E.) aufgelöst. Aluminium ist ziemlich widerstandsfähig; man kann daher E. in Aluminium-Tanks transportieren. Nachw.: Man erkennt E. an dem charakterist., bes. bei Verdünnung hervortretenden EssigGeruch. Nach Neutralisierung mit Natronlauge werden Lsg. von E. u. essigsauren Salzen durch Eisenchlorid-Lsg. tief rot gefärbt; die Färbung verschwindet nach Zusatz von Salzsäure. Acetate bilden beim Erhitzen mit Arsen(III)-oxid Kakodyloxid, das an seinem widerwärtigen Geruch erkannt wird; in der Raumluft kann E. mit Dräger-Prüfröhrchen, in Lebensmitteln auch enzymat. bestimmt werden. Vork.: In den Organismen scheint E. im wesentlichen die Rolle eines gegen weitere Oxidationen ziemlich beständigen Endprod. zu spielen; dafür spricht ihr häufiges Auftreten bei Gärungs- (s. Essig), Fäulnis- u. Oxidationsvorgängen. Bei normalen Stoffwechselprozessen ist E. in Form der sog. aktivierten Essigsäure beteiligt (s. Coenzym A u. Citronensäure-Zyklus). Herst.: (a) Die zur Herst. von Essig schon in der Antike bekannte Meth. beruht auf der aeroben Essiggärung alkohol. Flüssigkeiten unter dem enzymat. Einfluß von Essigbakterien (Acetobacter): Beim Schnellessig-Verf. nach Schützenbach fließt die alkohol. Lsg. von oben auf eine mit Bakterien beladene Füllstoffschicht (z.B. Buchenholzspäne), durch die von unten ein Luftstrom gedrückt wird. Eine method. Verbesserung ist das Generator- od. Rundpump-Verf. nach Frings, bei dem die Maische im Umlauf durch die Füllschicht (den sog. Essiggenerator) gepumpt wird; heute werden meist Submersverfahren angewandt. (b) Etwa um 1870 begann die Gewinnung von sog. Holzessig durch Trocken-Dest. von Holz bei 300–500°; das Destillat enthält nach Ausscheiden von 7–8% Teer noch etwa 12% E. u. Homologe, 3% Holzgeist, 10% gelösten Teer u. 75% Wasser. Nach Abtrennen aller bis 80° siedenden Bestandteile wird in E.-Extraktionsanlagen (z.B. mit Essigester) bzw. durch azeotrope Dest. aus der wäss. Lsg. E. erhalten. „Saure Früchtchen – Säuren in Lebensmitteln“ Begegnungsphase: Material für Stoffsteckbriefe (c) Bereits 1914 begann die E.-Synth. aus Acetylen, das in Acetaldehyd überführt wird; dieser wird mit Luft od. Sauerstoff u. Manganacetat als Katalysator zu einem 90–95%igen Rohessig oxidiert und zum Schluß gereinigt (rektifiziert). Damit war die E. sehr eng an die Herstellprozesse des Acetaldehyds gekoppelt, u. sie machte gleichzeitig mit ihm den Wandel der Rohstoffbasis von Acetylen zum Ethylen durch. (d) Ein anderes Verf. ist die Carbonylierung von Methanol in der Dampf- u. Flüssigphase an sauren Katalysatoren oberhalb 200 bar u. 150°: Das kontinuierliche Verf. der BASF verwendet Kohlenmonoxid, Methanol u. Dimethylether sowie Cobalt(II)-iodid; die Monsanto arbeitet mit Rhodium-Katalysatoren in Druckbereichen von 15–125 bar. Eine weitere techn. wichtige E.-Synth. ist die Flüssigphasen-Oxidation von Butan od. Naphtha. Näheres zu den einzelnen Verf. s. in Lit. . In der BRD wurden 1985 298000 t E. produziert. Beispielhaft für die Situation konkurrierender Ausgangsprodukte sei die Essigsäure-Produktion in Westeuropa genannt: so basierten 1979 noch etwa 62% der E. auf Acetaldehyd. Dieser Anteil verminderte sich z.B. 1985 schon auf 37% unter dem wirtschaftlichen Druck der Methanol-Carbonylierung, die etwa 47% der Produktion lieferte u. weiter im Steigen begriffen ist. Der Anteil durch Paraffin-Oxidation betrug im gleichen Jahr ca. 15%. Verw.: E. dient hauptsächlich zur Herst. verschiedener E-ester. Die Salze der E., wie z.B. Na-, Pb-, Al- u. Zn-Acetat, dienen als Hilfsmittel in der Textil- u. Lederindustrie, in der Färberei u. Medizin. In Form von Chloressigsäure findet E. Verw. für zahlreiche organische Synthesen. In der org. Chemie u. Technologie dient E. als Lsgm., sowie zur Herst. der techn. bedeutenden Folgeprodukte Acetanhydrid u. Keten. Handelssorten sind: 1. Techn. E.: 30–50%ig, enthält noch etwas Ameisensäure, Propionsäure usw., 2. Techn. Eisessig: Hochkonz., über 95%ige E., 3. Eisessig: 96–99,5%ige E., frei von Ameisensäure, Buttersäure, Aschenbestandteilen usw. . Die Bez. Eisessig rührt daher, daß diese Flüssigkeit in der Kälte zu festen, eisartigen Massen erstarrt. Geschichtl.: Essig u. seine Herst. waren bereits im Altertum bekannt, u. Holzessig wird schon von Glauber (1648) erwähnt. Konz. E. erhielt Stahl durch Zers. von Natrium-, Kupfer- u. Bleiacetaten mit Schwefelsäure u. den ersten Eisessig stellte Lowitz 1789 dar. Lavoisier erkannte, daß Alkohol bei Anwesenheit von Luftsauerstoff in E. übergeht, u. die Bruttoformel der E. wurde 1814 von Berzelius durch Elementaranalyse ermittelt. Quelle: CD Römpp Chemie Lexikon – Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995
