Izovaleriánsav3-metil-vajsavként is ismert. Molekulaképlet C5H10O2, CAS 503-74-2, relatív molekulatömeg 102,13. A relatív sűrűség 0,9286. Olvadáspont -29,3 fok. Forráspont 176,7 fok. A törésmutató 1,4033. Lobbanáspont 70 fok. Oldjuk fel vízben (1/24), etanolban, éterben, kloroformban. Az egereket szubkután injektáltuk LD501150 mg/kg-mal. A természetes termékek olyan illóolajokban találhatók, mint a macskaolaj, a vaníliaolaj, a komlóolaj, a babérlevélolaj és az orchideaolaj, valamint a citromlevélben és a dohányban. Kellemetlen savanyú szag, valamint szúrós izzadságszag és színtelen viszkózus folyadék van. A macskaolajban és a komlóolajban előforduló észterek előállításának fontos alapanyaga.
A hagyományos ipari termelés gyakran fázistranszfer katalízist és lépcsőzetes oxidációs eljárásokat alkalmaz a termék előállításához, de mindkét módszer nehézfémsók alkalmazását igényli, ami környezetszennyezést okozhat. Ezért a zöld alkohol oxidációs szintézis útjának kiválasztása nagy jelentőséggel bír. Az O2 oxidálószerként történő felhasználása alkohol oxidációjához katalizátor hatására azzal az előnnyel jár, hogy nagy az atomhasznosítási hatékonyság és környezetbarát. Homogén katalizátorokról, például Pd-ről és Ru-ról beszámoltak alkoholoxidációra, de ez a folyamat magas termelési körülményeket igényel szerves oldószerek és nagy nyomású körülmények között. Ugyanakkor a homogén katalizátoroknak vannak olyan hátrányai is, mint például a nehéz elválasztás és visszanyerés.
|
|
|
|
Kémiai képlet |
C5H10O2 |
|
Pontos mise |
102 |
|
Molekulatömeg |
102 |
|
m/z |
102 (100.0%), 103 (5.4%) |
|
Elemelemzés |
C, 58.80; H, 9.87; O, 31.33 |
Izovaleriánsav(kémiai neve 3-metil-vajsav), mint rövid szénláncú zsírsav, egyedülálló kémiai és érzékszervi tulajdonságainak köszönhetően széles körben alkalmazható a pékáruk területén. Használata nem korlátozódik az ízszabályozásra, hanem több dimenzióra is kiterjed, mint például a termékstabilitás javítása, a folyamatok optimalizálása és a funkcionális innováció.
Alapvető felhasználás: ízfokozás és érzékszervi optimalizálás
1. Sajt- és tejszínesszencia sarokköve
A sajtesszencia készítésének egyik alapvető alapanyaga. Természetesen megtalálható a növényi illóolajokban, például a macskaolajban és a komlóolajban. Pontosan képes szimulálni az érett sajt erjedési aromáját vajsavval, kapronsavval és más összetevőkkel együttműködve. A krémesszenciában észtervegyületekkel (például etil-izovaleráttal) keverik, hogy erős tejalapot képezzenek, miközben enyhe avas érzetet adnak a terméknek, és fokozzák az ízszintet. Például, ha ezt az anyagot tartalmazó sajt-esszenciát adunk a francia kenyérhez, akkor a kenyérmag lágy sajtízt ad, míg a kéreg vonzó, karamellizált aromát képez az esszencia illékony összetevőinek köszönhetően.
2. Gyümölcsesszencia mikrodíszítése
Bár serkentő és avas illata van, hígítva (14 mg/kg alatti koncentrációban) a gyümölcsök, például az alma és a banán édes és frissítő aromáját képes felmutatni. A sült ételekben gyakran használják segédesszenciaként, amelyet vanillinnel, limonénnel és más összetevőkkel kevernek össze, hogy fokozzák a gyümölcs ízének eredetiségét. Például az eper ízű tortában az izovalerián semlegesítheti a mesterséges esszencia édes és zsíros érzetét, így az eper aromája közelebb kerül a természetes gyümölcsaromához; A banán ízű macaronokban az izoamil-izovaleráttal szinergikusan együttműködve fokozza a banán érett aromáját.
3. Az alkoholos italok íze a sütésre is kiterjed
Az alkoholos italok, így a sör és a bor erjesztési folyamatának mellékterméke, és tartalma közvetlenül befolyásolja a bor ízegyensúlyát. A sütés területén ezt a jellemzőt megfordítják nyomokban izovalerián hozzáadásával (0,5-2mg/kg), amely szimulálhatja az alkoholos erjedés összetett aromáját, és innovatív termékeket fejleszthet ki, mint például söröskenyér, vörösboros csokitorta stb. Például a hagyományos német sörkenyérben a malátakivonattal együtt egyedülálló maláta aromát hoz létre; A francia vörösboros csokitorta az izovalerián és a kakaóvaj észterezési reakciója révén fokozza a vörösbor gyümölcsös aromáját és a csokoládé gazdagságát.
Hatásmechanizmus: A kémiai tulajdonságok által vezérelt funkcionális megvalósítás
1. Állítsa be a pH-értéket a sav-bázis reakcióval
A pKa értéke 4,82, ami közepes erősségű szerves savra utal. A sütési folyamat során a tészta lúgos komponenseivel, például nátrium-hidrogén-karbonáttal semlegesítő reakcióba léphet, így nátrium-izovalerát keletkezik. Ez a reakció nem csak a tészta pH-értékét állítja be, elősegíti a fehérjehálózat kialakulását, hanem szén-dioxidot is felszabadít, ami elősegíti a tészta bővülését. Ha például izovaleriánsavat adunk a szódabikarbónához, az javíthatja a tészta nyújthatóságát, és ropogósabbá teheti a keksz textúráját.
2. Az észterezési reakció íz-prekurzorokat hoz létre
Az észterezési reakció alkoholokkal (például etanollal és propanollal) hevítési körülmények között megy végbe, izovalerát-észter-vegyületeket (például etil-izovalerátot és propil-izovalerátot) termelve. Ezeknek az észtereknek alacsonyabb az illékonysága és hosszabb az aromájuk, így kulcsfontosságúak a pékáruk illatának megőrzésében. Például süteménysütés közben reakcióba lép a tésztában lévő nyomokban lévő etanollal, így etil-izovalerát keletkezik, így a sütemény még lehűlés után is megőrzi gazdag gyümölcsös aromáját.
3. A mikrobiális gátlás meghosszabbítja az eltarthatóságot
A savas környezet gátolhatja a mikroorganizmusok, például a penészgombák és az élesztőgombák növekedését. 0,1-0,5% izovalerián hozzáadásával a kenyér 3-5 nappal meghosszabbítható az eltarthatósága, különösen alkalmas magas hőmérsékletű és magas páratartalmú környezetben való tárolásra. Például Délkelet-Ázsia éghajlati viszonyai között a hagyományos kenyér gyakran megromlik a mikrobiális szennyeződés miatt. Hozzáadása után tartósító hatása lényegesen jobb, mint a hagyományos tartósítószereké (például kalcium-propionát).
Alkalmazási eset: Gyakorlati felfedezés a hagyománytól az innovációig
1. Hagyományos sütés: Francia bagett fejlesztése
A hagyományos francia baguette búzalisztből, vízből, élesztőből és sóból készül, egyetlen ízzel. A modern, továbbfejlesztett változatban a pékek 0,2%-ot adnak hozzáizovaleriánsava tésztához, hogy szimulálja a természetes erjedés során keletkezett savanyú aromát, miközben csökkenti az alkohol ízének csökkentésére használt élesztő mennyiségét. A kísérleti adatok azt mutatják, hogy a kenyér savassága (pH) 5,8-ról 5,2-re csökkent az adagolás után, az aromapontszám 40%-kal nőtt, és jelentősen javult a fogyasztói elfogadottság.
2. Egészséges sütés: alacsony cukortartalmú teljes kiőrlésű kenyér kifejlesztése
A teljes kiőrlésű kenyér magas rosttartalma miatt gyakran érdes állagú és nyájas ízű. Az izovalerián (0,3%) és izoamil-izovalerát (0,1%) összetett esszenciájának hozzáadásával a kutatók sikeresen elfedték a teljes kiőrlésű liszt keserű ízét, és szimulálták a vaj aromáját. A vaktesztben az esszenciával ellátott teljes kiőrlésű kenyér ízértéke megegyezett a normál fehér kenyérével, míg a cukortartalom 30%-kal csökkent.
3. Funkcionális sütés: Innováció a probiotikus kenyérben
A probiotikus kenyérnek fenn kell tartania a baktériumok aktivitását a magas{0}}hőmérsékletű sütés során, de a hagyományos technikák könnyen baktériumok halálához vezethetnek. A legújabb kutatások az izovaleriánt (0,5%) probiotikumokkal (például tejsavbaktériumokkal) együtt mikrokapszulákba kapszulázzák, savas környezetét felhasználva a baktériumsejtek anyagcseréjének gátlására szobahőmérsékleten. Ugyanakkor észterezési reakciótermékei (például etil-izovalerát) védőfóliát képezhetnek, csökkentve a magas hőmérséklet okozta károsodást a baktériumsejtekben. A kísérletek kimutatták, hogy ez a technológia 30%-ról 85%-ra növelheti a probiotikumok túlélési arányát.
Izoamil-alkohol vagy izoamil-aldehid oxidációjával nyerik. Adjunk hozzá kálium-permanganátot, nátrium-karbonátot és izoamil-alkoholt a vízhez, keverjük össze és emeljük a hőmérsékletet 50-70 fokra, reagáltatjuk 3 órán át, leszűrjük, és a mangánsazapot forró vízzel mossuk. A Chemicalbook oldatot egyesítjük és szűrjük, mossuk és koncentráljuk. Hűtsük le 40 fokra, adjunk hozzá lassan kénsavat 2-3 pH-ra, hagyjuk állni, válasszuk le az olajos réteget, frakcionáljuk, gyűjtsük össze a 173-176 fokos frakciót, és 48%-os hozammal izovalerisavat kapunk.
1. A reakcióelvek és lépések áttekintése
A szintetizálás folyamataizovaleriánsavA (3-metil-vajsav) izoamil-alkoholból (3-metil-1-butanol) főként oxidációs reakció, amelyben az izoamil-alkohol hidroxilcsoportja (-OH) karboxilcsoporttá (-COOH) oxidálódik. Ez a reakció általában kálium-permanganátot (KMnO4) használ oxidálószerként, mert megfelelő körülmények között hatékonyan oxidálja az alkoholvegyületeket. Ezenkívül nátrium-karbonát (Na2CO3) vagy más pufferelőszerek adhatók hozzá a reakciórendszer savasságának és lúgosságának szabályozására és a reakció előrehaladásának elősegítésére.
A teljes szintézis folyamat nagyjából a következő lépésekre osztható:
Reagensek előkészítése és keverése:Adjunk a reakcióedénybe bizonyos arányban izoamil-alkoholt, kálium-permanganátot és nátrium-karbonátot (vagy megfelelő puffert), majd adjunk hozzá megfelelő mennyiségű vizet oldószerként.
A reakció előrehaladása:A reakcióelegyet keverés közben 50-70 °C-ra melegítjük, és ezen a hőmérsékleten tartjuk 3 órán át. A folyamat során az izoamil-alkoholt fokozatosan izovalerisavvá oxidálja a kálium-permanganát.
Reakció utáni kezelés:A reakció lezajlása után a keletkezett mangániszapot (főleg mangán-oxid kiválás) szűréssel eltávolítják, és a szűrőpogácsát forró vízzel mossák, hogy eltávolítsák a reaktánsokat vagy a hozzá kapcsolódó termékeket.
A termék extrakciója és tisztítása:A szűrlet egyesítése után mosási és koncentrálási műveleteket hajtunk végre az oldószer eltávolítása és a termék dúsítása érdekében. Ezután az oldat pH-értékének beállításával izovalerisavat csaptak ki, majd a terméket folyadékleválasztási és desztillációs műveletekkel tovább tisztították.
2. Részletes lépések és kémiai egyenletek
(1) Reagensek előkészítése és keverése
Nyersanyag előkészítés:
Mérjen le megfelelő mennyiségű izoamil-alkoholt, kálium-permanganátot és nátrium-karbonátot (vagy válasszon más pufferolószert a kísérleti igényeknek megfelelően). Felhívjuk figyelmét, hogy a kálium-permanganát erős oxidálószer, ezért óvatosan kell kezelni, és kerülni kell a gyúlékony anyagokkal való érintkezést.
Keverés:
Adjon egymás után izoamil-alkoholt, kálium-permanganátot és nátrium-karbonátot (vagy pufferanyagot) egy megfelelő mennyiségű vizet tartalmazó reakcióedénybe, és kapcsolja be a keverőt, hogy az összetevők teljesen összekeveredjenek.
(2) A reakció folytatódik
felírhatjuk a fő reakcióegyenletet:
CH3CH2CH (CH3) CH2OH+KMnO4 → CH3CH2CH (CH3) COOH+Mn2++egyéb termékek
Fűtés:
A reakcióelegyet keverés közben 50-70 fokra melegítjük. Ezt a hőmérsékleti tartományt a kísérleti körülmények és a reagensek tulajdonságai alapján választják ki, a zökkenőmentes reakció biztosítására és a szükségtelen mellékreakciók elkerülésére.
Reakció egyenlet:
Melegítési körülmények között az izoamil-alkoholt izovalerisavvá oxidálja a kálium-permanganát. Ez a reakció egy összetett oxidációs folyamat, amely több közbenső lépést és terméket foglal magában, de a leírás egyszerűsítése érdekében.
Meg kell jegyezni, hogy ez az egyenlet nem jeleníti meg teljes mértékben a reakciófolyamat során keletkező összes intermediert és mellékterméket-. Valójában a kálium-permanganát több redukciós lépésen megy keresztül az alkoholvegyületek oxidációja során, így végül olyan termékek képződnek, mint a mangánionok (például Mn{2}}) és oxigén. Ugyanakkor a reakciórendszerben előfordulhatnak nem teljesen elreagált izopentanol, kálium-permanganát bomlástermékei (például mangán-dioxid) és sóvegyületek is, amelyek a nátrium-karbonát pH-jának beállításával keletkeznek.
(3) Reakció utáni feldolgozás
Szűrés:
A reakció befejeződése után a reakcióelegyet szobahőmérsékletre hűtjük, és szűréssel távolítsuk el a képződött mangániszapot. A mangániszap elsősorban mangán-oxidok kiválása, amely szűréssel választható el az oldattól.
Mosás:
Mossa le a szűrőpogácsát forró vízzel, hogy eltávolítsa a hozzátapadt reagenseket vagy termékeket. Ez a lépés segít javítani a termék tisztaságát és csökkenteni a későbbi feldolgozás nehézségeit.
(4) A termék extrakciója és tisztítása
Szűrlet egyesítése:
A leszűrt szűrletet egy tiszta edénybe öntjük.
Elválasztás:Válasszuk el az olajréteget a vízrétegtől egy választótölcséren keresztül. Az olajtartály főként izovalerisavat és egyéb, vízben oldhatatlan szerves szennyeződéseket tartalmaz.
Mosás és koncentrálás:
Mossa meg az egyesített szűrletet a maradék szennyeződések és sóvegyületek eltávolítására. Ezután az oldószert (például a vizet) eltávolítjuk bepárlási betöményítési művelettel, hogy a terméket izovalerisavban dúsítsuk.
Állítsa be a pH-értéket:
Adjon a tömény oldathoz megfelelő mennyiségű kénsavat (vagy más savas anyagot), hogy az oldat pH-értékét 2-3-ra állítsa. Ez a lépés az izovalerisav olajréteg formájában történő kicsapása. Savas körülmények között vízben való oldhatatlansága miatt az izovalerisav olajréteg formájában lebeg az oldat felett.
Desztillációs tisztítás:
Az elválasztott olajos réteget desztillációnak vetjük alá az izovalerisav további tisztítására. Az izovalerisav specifikus forráspontja miatt (körülbelül 173-176 fok), tisztaizovaleriánsavezen a hőmérsékleti tartományon belüli frakciók desztillálásával és összegyűjtésével nyerhető.
GYIK
Milyen illata van az izovalersavnak?
Az IVA-t gyakran úgy írják le, hogy az aromája vansajt, izzadt zokni, halszósz vagy testszag.
Mire használható az izovalersav?
Az izovaleriánsavat, más néven 3-metil-butánsavat általában használjákészterszintézis és szerves reakciók építőköve.
Mi az izovalersav másik neve?
Izovaleriánsav, más néven3-metil-butánsav vagy -metil-vajsav, egy elágazó láncú -láncú alkil-karbonsav, amelynek kémiai képlete (CH3)2CHCH2CO2H.
Mi az izovalersav eredete?
Az izovaleriánsav aza vastagbélben a bélbaktériumok termelik aminosavak fermentációjával (leucin). Diétás forrásból is felszívódhat.
Népszerű tags: izovalersav cas 503-74-2, beszállítók, gyártók, gyár, nagykereskedelem, vétel, ár, ömlesztve, eladó