Vanilin: složení, struktura, aplikace — RUVIKI

Vanilin (vanilka) je organická látka, bezbarvé jehlicovité krystaly s vůní vanilky.

Vanilin se nachází jako glykosid v plodech a listech rostlin rodu Vanilla ( Vanilla ) čeleď Orchidaceae ( Orchidaceae ) [2] [3] a je hlavní složkou vanilkového extraktu. Přírodní vanilkový extrakt je filtrovaný nálev z vanilkových lusků v roztoku etanolu ve vodě. Kromě vanilinu obsahuje stovky dalších chemických sloučenin.

V současnosti se používá hlavně synteticky jako ochucovadlo v potravinářském, parfémovém a farmaceutickém průmyslu.

Používá se také dražší, ale silněji vonící ethylvanilin. Od vanilinu se liší nahrazením methoxyskupiny v molekule ( − O − CH 3 >> ) na ethoxyskupinu ( − O − CH 2 − CH 3 >> ).

Vzhledem k nedostatku a vysoké ceně přírodního vanilinu byly nalezeny způsoby, jak jej syntetizovat z dostupnějších složek. Historicky první syntéza byla z guajakolu. Vanilin se v současné době syntetizuje jak z guajakolu, tak z ligninu, což je složka dřeva, která je vedlejším produktem průmyslu celulózy a papíru.

Vanilin na bázi ligninu má bohatší aroma díky přítomnosti apocyninové nečistoty.

Historické informace [upravit | upravit kód]

Vanilka byla pěstována jako příchuť předkolumbovskými Američany; Aztékové ho používali jako dochucovadlo čokolády. Evropané se s čokoládou i vanilkou seznámili kolem roku 1520.

Vanilin byl poprvé izolován v relativně čisté formě v roce 1858 Theodorem Nicolasem Gobletem, který jej získal odpařením vanilkového extraktu a následnou rekrystalizací vzniklé látky z horké vody.

V roce 1874 němečtí vědci Ferdinand Thiemann a Wilhelm Haarmann určili jeho chemickou strukturu a našli způsob, jak syntetizovat vanilin z koniferinu, glykosidu isoeugenolu, který se nachází v kůře borovice. Thiemann a Haarmann založili společnost Haarmann & Reimer (nyní divize Symrise) a zahájili první průmyslovou výrobu vanilinu v německém Holzmindenu. V roce 1876. Carl Reimer syntetizoval vanilin (2) z guajakolu (1):

V roce 1874 byla publikována původní metoda syntézy Timann-Haarmann. Ve stejné době byl již dostupný polosyntetický vanilin, vyráběný z eugenolu a nalezený v hřebíčkovém oleji. Patentovaný vzorec pro syntetický vanilin se stal známým v roce 1894.

Syntetický vanilin se stal mnohem dostupnějším ve 1930. letech 1987. století, kdy byla výroba z hřebíčkového oleje nahrazena výrobou z odpadu obsahujícího lignin vznikajícího při výrobě papíru. V roce 60 pouze jedna papírna v Ontariu zásobovala XNUMX % světového trhu syntetického vanilinu. V současné době je nejběžnějším způsobem výroby vanilinu syntéza z guajakolu a kyseliny glykolové.

Od roku 2000 uvádí Rhodia na trh biosyntetický vanilin, který se vyrábí působením mikroorganismů na kyselinu ferulovou extrahovanou z rýžových otrub. Tento produkt se prodává pod obchodním názvem Rhovanil Natural, ale nemůže konkurovat cenou (700 dolarů za kilogram) petrochemickému vanilinu, který se prodává za přibližně 15 dolarů za kilogram.

Být v přírodě [upravit | upravit kód]

Zelené plody rostliny Vanilka planifolia obsahují vanilin v jeho glykosidové formě a nemají charakteristický zápach vanilinu

Vanilin tvoří 2 % sušiny zpracovaných vanilkových semínek a je hlavním ochucovacím činidlem mezi 200 dalšími aromatickými sloučeninami v této rostlině. U vysoce kvalitních sušených lusků může být na vnější straně lusku viditelný relativně čistý vanilin jako bílý prach nebo „mráz“.

Vanilin se nachází v malých koncentracích v potravinách, jako je olivový olej, máslo, maliny a ovoce liči. Zrání v dubových sudech dodává některým vínům a lihovinám vanilkovou příchuť. V jiných potravinách se vanilin uvolňuje během vaření – například vanilin přispívá k chuti kávy, javorového sirupu a celozrnných pokrmů, včetně tortil a ovesných vloček.

Příjem [upravit | upravit kód]

Přírodní vanilin [ upravit | upravit kód]

Přírodní vanilin je izolován z plodů druhu Vanilka planifolia, orchidejová liána pocházející z Mexika, ale nyní běžná v tropických oblastech po celém světě. Hlavním výrobcem přírodního vanilinu je Madagaskar.

Při sklizni obsahují zelené plody vanilin ve formě β-D-glykosidu. Zelené plody nemají vanilkovou vůni.

Po sklizni se plody uchovávají několik měsíců; Proces přípravy se v různých oblastech liší, ale obecně to vypadá takto: semena se blanšírují v horké vodě, aby se potlačily procesy v živých tkáních rostliny, a poté se střídavě zahřívají a dusí po dobu 1-2 týdnů: přes den se semena leží na slunci a každou noc se zabalí do látky a balí do vzduchotěsných nádob. Během procesu fermentace získávají semena tmavě hnědou barvu. Nakonec se semena usuší a poté se nechají několik měsíců odstát, přičemž během této doby jejich vůně zesílí.

Existuje několik zrychlených metod pro izolaci vanilinu, ale ve výrobě se příliš nepoužívají. Aby se zkrátila doba výroby, semena mohou být rozemleta, zmražena, zahřátá jinými způsoby a ošetřena různými chemikáliemi.

Syntéza [ upravit | upravit kód]

V roce 2002 byla světová poptávka po vanilinu 12 tisíc tun, ale pouze 1800 tun bylo vyrobeno z přírodních zdrojů. Zbytek byl vyroben chemickou syntézou. Vanilin byl poprvé syntetizován z eugenolu (extrahovaného z hřebíčkového oleje) v letech 1874–1875, méně než 20 let poté, co byl objeven a ustavena jeho chemická struktura.

Vanilin se z eugenolu vyráběl až do 1920. let 4. století (tento chemický proces lze snadno provést v laboratoři pomocí postupu popsaného Garym Lampmanem [XNUMX]). Později byl syntetizován z „hnědé kapaliny“ obsahující lignin, vedlejšího produktu sulfitového procesu při výrobě buničiny.

Metoda „ligninu“ upadla z přízně ekologických důvodů a většina vanilinu se nyní vyrábí z petrochemických surovin. Jedná se o dvoustupňový proces, ve kterém guajakol (1) reaguje s kyselinou glyoxylovou (tzv. elektrofilní aromatická substituce). Výsledná kyselina vanilylmandlová (2) se poté v jednom kroku oxiduje na kyselinu 4-hydroxy-3-methoxyfenylglykolovou (3) a dekarboxyláty za vzniku vanilinu (4):

Aplikace [ upravit | upravit kód]

Vanilin se používá hlavně jako ochucovadlo do sladkostí. Výroba zmrzliny a čokolády spotřebuje více než 75 % trhu s vanilinem. U cukrářských výrobků je dávkování od 0,03 g/kg do 0,5 g/kg. Používá se také v parfumerii a k ​​potlačení nepříjemného zápachu a chuti léků a pracích prostředků.

Tchajwanští vědci také objevili, že vanilin lze použít v lékařství k léčbě lupénky [5]. U laboratorních myší provedli experiment, při kterém vyvolali projev lupénky na kůži pomocí imikvimodu, imunomodulátoru, který stimuluje tvorbu řady proteinů imunitního systému. Poté byly různým skupinám myší podávány různé dávky vanilinu denně: 1, 5, 10, 50 nebo 100 miligramů na kilogram tělesné hmotnosti. Kontrolní skupina myší nedostala vanilin.

Experimenty trvaly 1 týden. Ve výsledku se ukázalo, že vanilin výrazně zlepšil stav myší a zbavil jejich kůži projevů lupénky. Kromě toho se účinnost léčby zvýšila se zvýšením dávky léku. Genetické testování ukázalo, že geny, jejichž aktivita byla zvýšena imichimodem, byly sníženy vanilinem. Mezi nimi byly geny zodpovědné za syntézu interleukinů 17 a 23 [6].

Vanilin se používá jako chemický meziprodukt při výrobě léčiv a dalších chemických sloučenin. V roce 1970 byla více než polovina vyrobeného vanilinu použita při výrobě jiných chemikálií, ale v roce 2004 bylo pro tyto účely použito pouze 13 %.

Přidání vanilinu do elektrolytu během elektrochemického zinkování pomáhá získat hladké, lesklé povlaky se zvýšenou tvrdostí a také umožňuje rozšířit rozsah provozních proudových hustot.

Kromě toho může být vanilin použit jako univerzální vývojka v chromatografii na tenké vrstvě k vizualizaci složek směsi, které se oddělují.

V běžném životě se vanilin (ve formě vodných nebo olejových roztoků nebo směsi s dětským krémem) používá také jako repelent proti komárům a pakomárům [7]. Je považován za jediný repelent, který je bezpečný pro kojence.

Ekologie [upravit | upravit kód]

Brouci druhu Kůrovec (lat. Scolytus multistriatus) Scolytus multistriatus), jeden z přenašečů choroby holandského jilmu, využívá pach vanilinu k lokalizaci hostitelského stromu během kladení vajec [8].

Poznámky [upravit | upravit kód]

1. ↑ 123(nedostupný odkaz)
2. ↑Vanilka (Vanilla planifolia) — Informace o vanilce — Encyklopedie života(nespecifikováno) . Datum přístupu: 17. listopadu 2019.Archivováno z originálu 8. listopadu 2018.
3. ↑Vanilla planifolia Andrews.(nespecifikováno)Datum přístupu: 17. listopadu 2019.Archivováno z originálu 17. listopadu 2019.
4. ↑ Sbírka Garyho M. Lampmana(nespecifikováno) . Datum přístupu: 21. května 2011.Archivováno z originálu 3. listopadu 2011.
5. ↑Hui-Man Cheng, Feng-Yuan Chen, Chia-Cheng Li, Hsin-Yi Lo, Yi-Fang Liao.Orální podávání vanilinu zlepšuje psoriatický zánět kůže u myší vyvolaný imikvimodem // Journal of Agricultural and Food Chemistry. — 2017. 11. 29. — V. 65, vydání. 47. — S. 10233—10242 . — ISSN0021-8561. — doi:10.1021/acs.jafc.7b04259.
6. ↑Vanilin lze použít jako lék na psoriázu — POLIT.RU(nespecifikováno) . polit.ru. Datum přístupu: 5. prosince 2017.Archivováno z originálu 6. prosince 2017.
7. ↑(nespecifikováno) . antivrediteli.ru. Datum přístupu: 19. července 2016.Archivováno z originálu 3. července 2016.
8. ↑ Meyer, H.J.; Norris, D. M. (17. července 1967). „Vanilin a syringaldehyd jako atraktanty pro Scolytus multistriatus (Coleoptera: Scolytidae)“. Annals of the Entomological Society of America. 60 (4): 858—859. DOI:10.1093/aesa/60.4.858.