Vanillin

Vanillin
Allmän
Systematiskt namn	4-hydroxi-3-metoxibensaldehyd
Traditionella namn	3-metoxi-4-hydroxibensaldehyd, 3-metoxi-4-hydroxibensaldehyd, vanillin, 3-metoxi-4-hydroxibensaldehyd, 4-formyl-2-metoxifenol, 4-hydroxi-3-metoxibensaldehyd, 4-hydroxi-m-anisaldehyd, Lioxin, metoxiprotokatekisk aldehyd, metylprotokatekisk aldehyd, p-hydroxi-m-metoxibensaldehyd, Rhovanil, Vainillina, Vaniliini, Vanilinas, Vanilj, Vanillaldehyd, vaniljaldehyd, Vanillinum, Wanilina, Zimco [1]
Chem. formel	C8H8O3 _ _ _ _ _
Fysikaliska egenskaper
Molar massa	152,15 g/ mol
Densitet	1,056 g/cm³
Termiska egenskaper
Temperatur
•  smältning	80-81°C
•  kokande	285°C
•  blinkar	147°C
Ångtryck	15 mmHg Konst. (vid 170 °C) [1]
Kemiska egenskaper
Löslighet
• i vatten	1 g/100 ml
Klassificering
Reg. CAS-nummer	121-33-5
PubChem	1183
Reg. EINECS-nummer	204-465-2
LEDER	COCl=C(C=CC(=Cl)C=O)O
InChI	InChI=1S/C8H8O3/c1-11-8-4-6(5-9)2-3-7(8)10/h2-5,10H,1H3MWOOGOJBHIARFG-UHFFFAOYSA-N
RTECS	YW5775000
CHEBI	18346
ChemSpider	13860434
Säkerhet
LD 50	2000 mg/kg (råtta, oral) [1]
NFPA 704	ett ett 0
Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges.
Mediafiler på Wikimedia Commons

Vanillin ( vanillal ) är ett organiskt ämne , färglösa nålliknande kristaller med vaniljdoft .

Kemisk formel för vanillin . Dess molekyl innehåller aldehyd , eter och fenoliska funktionella grupper .

Vanillin finns som en glykosid i frukterna och bladen av växter av släktet Vanilla ( Vanilla ) av familjen Orchidaceae ( Orchidaceae ) [2] [3] och är huvudkomponenten i vaniljextrakt . Naturligt vaniljextrakt är en filtrerad tinktur av vaniljbönor i etanol i vatten. Förutom vanillin innehåller den hundratals andra kemiska föreningar .

Nu används det huvudsakligen syntetiskt, som smakämne i livsmedels-, parfym- och läkemedelsindustrin.

Den dyrare men starkare lukten etylvanillin används också . Det skiljer sig från vanillin genom att metoxigruppen ( ) ersätts med etoxigruppen ( ) i molekylen.

På grund av bristen på och den höga kostnaden för naturligt vanillin hittades sätt att dess syntes från mer tillgängliga komponenter. Historiskt sett var den första syntesen från guaiacol . För närvarande syntetiseras vanillin från både guaiakol och lignin  , en komponent av trä som är en biprodukt från massa- och pappersindustrin.

Ligninbaserat vanillin har en rikare smak på grund av närvaron av en blandning av apocynin .

Historisk bakgrund

Vanilj odlades som ett smakämne av invånarna i det förcolumbianska Amerika ; Aztekerna använde det som smaksättning för choklad . Européer introducerades till både choklad och vanilj runt 1520.

Vanillin isolerades först i en relativt ren form 1858 av Théodore Nicolas Goblet , som fick det genom att indunsta vaniljextrakt och sedan omkristallisera det resulterande ämnet från varmt vatten.

År 1874 bestämde de tyska forskarna Ferdinand Tiemann och Wilhelm Haarmann dess kemiska struktur och hittade ett sätt att syntetisera vanillin från barrträd, en isoeugenolglykosid som finns i tallbark . Thimann och Haarmann grundade Haarmann & Reimer (nu en division av Symrise ) och började den första industriella produktionen av vanillin i Holzminden ( Tyskland ). År 1876. Karl Reimer syntetiserade vanillin ( 2 ) från guaiakol ( 1 ):

År 1874 publicerades den ursprungliga Timan-Haarmann syntesmetoden . Samtidigt fanns redan halvsyntetiskt vanillin, härlett från eugenol och som finns i kryddnejlikaolja . Den patenterade syntetiska vanillinformeln blev känd 1894.

Syntetiskt vanillin blev mycket mer tillgängligt på 1930-talet, när produktion från kryddnejlikaolja ersattes av produktion från ligninhaltigt avfall från papperstillverkning . 1987 levererade endast ett pappersbruk i Ontario 60 % av världsmarknaden för syntetiskt vanillin. Nu är den vanligaste metoden för framställning av vanillin syntesen från guaiakol och glykolsyra .

Sedan 2000 har Rhodia sålt biosyntetiskt vanillin, erhållet genom inverkan av mikroorganismer på ferulsyra , extraherat från riskli . Denna produkt säljs under varumärket Rhovanil Natural , men kan inte konkurrera på pris (700 USD/kg) med petrokemiskt vanillin, som säljs för cirka 15 USD/kg.

Att vara i naturen

Vanillin utgör 2% av torrvikten av bearbetade vaniljfrön och är det främsta smakämnet bland 200 andra aromatiska ämnen i denna växt. I torkade baljor av hög kvalitet kan relativt rent vanillin ses som vitt damm eller "rimfrost" på utsidan av baljan.

Vanillin finns i låga koncentrationer i livsmedel som olivolja , smör , hallon och litchi . Lagring på ekfat ger en vaniljsmak till vissa viner och sprit . I andra livsmedel frigörs vanillin under värmebehandling - till exempel bidrar vanillin till aromen av kaffe , lönnsirap och fullkornsrätter , inklusive tortilla och havregryn .

Får

Naturligt vanillin

Naturligt vanillin är isolerat från frukten av arten Vanilla planifolia , en orkidé som är infödd i Mexiko men som nu är vanlig i tropikerna runt om i världen. Huvudproducenten av naturligt vanillin är Madagaskar .

Under skörden innehåller gröna frukter vanillin i form av β-D- glykosid . Gröna frukter luktar inte vanillin.

Efter skörden hålls frukterna i flera månader; beredningsprocessen varierar i olika regioner, men i allmänhet ser det ut så här: fröna blancheras i varmt vatten för att undertrycka processer i växtens levande vävnader, och sedan värms de växelvis och ångas i 1-2 veckor: under dag fröna ligger i solen, och varje natt de inslagna i tyg och packade i lufttäta behållare. Under jäsningsprocessen får fröna en mörkbrun färg. Slutligen torkas fröna och förvaras sedan i flera månader, under vilka deras lukt förstärks alltmer.

Det finns flera accelererade metoder för isolering av vanillin, men de används inte i stor utsträckning i produktionen. För att minska produktionstiden kan frön krossas, frysas, värmas på andra sätt och behandlas med olika kemikalier.

Syntes

År 2002 var världens efterfrågan på vanillin 12 tusen ton, men endast 1800 ton producerades från naturliga källor. Resten producerades genom kemisk syntes . Vanillin syntetiserades först från eugenol (som härrör från kryddnejlikaolja ) 1874-1875, mindre än 20 år efter att det upptäcktes och dess kemiska struktur fastställdes.

Vanillin producerades från eugenol fram till 1920-talet (denna kemiska process kan enkelt utföras i laboratoriet med det förfarande som beskrivs av Gary Lampman [4] ). Det syntetiserades senare från den ligninhaltiga "bruna vätskan", en biprodukt från sulfitprocessen vid massaframställning .

"Lignin"-metoden har fallit i onåd av miljöskäl, och det mesta vanillin produceras nu från petrokemiska råvaror. Detta är en tvåstegsprocess där guaiakol ( 1 ) reagerar med glyoxylsyra (så kallad elektrofil aromatisk substitution ). Den resulterande vanillylmandelsyran ( 2 ) oxideras sedan i ett steg till 4-hydroxi-3-metoxifenylglykolsyra ( 3 ) och dekarboxyleras för att bilda vanillin ( 4 ):

Applikation

Mestadels används vanillin som smakämne i godis. Tillverkningen av glass och choklad förbrukar mer än 75 % av vanillinmarknaden. För konfektyr varierar doseringen från 0,03 g/kg till 0,5 g/kg. Det används också i parfymer och för att dämpa obehagliga lukter och smaker i mediciner och tvättmedel.

Taiwanesiska forskare fann också att vanillin kan användas i medicin för att behandla psoriasis [5] . De genomförde ett experiment med laboratoriemöss, där de orsakade uppkomsten av psoriasis på huden med hjälp av imiquimod, en immunmodulator som stimulerar produktionen av ett antal immunsystemproteiner . Sedan fick olika grupper av möss olika doser av vanillin dagligen, 1, 5, 10, 50 eller 100 milligram per kilogram kroppsvikt. Kontrollgruppen av möss fick inte vanillin.

Experimenten varade i 1 vecka. Som ett resultat visade det sig att vanillin förbättrade tillståndet hos möss avsevärt och lindrade deras hud från manifestationerna av psoriasis. Dessutom ökade behandlingens effektivitet med ökande dos av läkemedlet. En genetisk studie visade att gener som uppreglerades av imiquimod nedreglerades av vanillin. Bland dem var generna som var ansvariga för syntesen av interleukinerna 17 och 23 [6] .

Vanillin används som en kemisk mellanprodukt vid tillverkning av läkemedel och andra kemiska föreningar. 1970 användes mer än hälften av det producerade vanillinet vid tillverkning av andra kemikalier, men 2004 används endast 13 % för dessa ändamål.

Tillsatsen av vanillin till elektrolyten under elektrokemisk galvanisering bidrar till produktionen av släta, glänsande beläggningar med ökad hårdhet, och låter dig också utöka intervallet av driftströmtätheter .

Dessutom kan vanillin användas som en allmän framkallare vid tunnskiktskromatografi för att visualisera komponenterna i blandningen som separeras.

I vardagen används även vanillin (i form av vattenhaltiga eller oljiga lösningar eller blandningar med babykräm ) som ett medel mot myggor och myggor [7] . Anses vara det enda avstötande säkra för spädbarn .

Ekologi

Skalbaggar av arten splintved (lat. Scolytus multistriatus) Scolytus multistriatus ), en av bärarna av holländsk almsjuka , hittar värdträdet genom lukten av vanillin under äggläggning [8] .

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 Vanillin  (otillgänglig länk)
2. ↑ Vanilj (Vanilla planifolia) - Information om vanilj - Encyclopedia of Life . Hämtad 17 november 2019. Arkiverad från originalet 8 november 2018. (obestämd)
3. ↑ Vanilla planifolia Andrews. . Hämtad 17 november 2019. Arkiverad från originalet 17 november 2019. (obestämd)
4. ↑ Gary M. Lampman Collection (länk ej tillgänglig) . Datum för åtkomst: 21 maj 2011. Arkiverad från originalet den 3 november 2011. (obestämd) 
5. ↑ Hui-Man Cheng, Feng-Yuan Chen, Chia-Cheng Li, Hsin-Yi Lo, Yi-Fang Liao. Oral administrering av vanillin förbättrar Imiquimod-inducerad psoriatisk hudinflammation hos möss  // Journal of Agricultural and Food Chemistry. — 2017-11-29. - T. 65 , nej. 47 . - S. 10233-10242 . — ISSN 0021-8561 . - doi : 10.1021/acs.jafc.7b04259 .
6. ↑ Vanillin kan fungera som ett botemedel mot psoriasis - POLIT.RU . polit.ru. Hämtad 5 december 2017. Arkiverad från originalet 6 december 2017. (obestämd)
7. ↑ Vanillin från myggor . antivrediteli.ru. Hämtad 19 juli 2016. Arkiverad från originalet 3 juli 2016. (obestämd)
8. ↑ Meyer, HJ; Norris, D. M. (17 juli 1967). "Vanillin och syringaldehyd som attraherande medel för Scolytus multistriatus (Coleoptera: Scolytidae)". Annals of the Entomological Society of America . 60 (4): 858-859. DOI : 10.1093/aesa/60.4.858 .

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor norsk Stor ryss Britannica (online)
I bibliografiska kataloger	GND : 4572822-7