El ácido ascórbico es un compuesto orgánico de fórmula C.
6h
8oh
6, originalmente llamado ácido hexurónico . Es un sólido blanco, pero las muestras impuras pueden tener un aspecto amarillento. Se disuelve libremente en agua para dar soluciones ligeramente ácidas. Es un agente reductor suave .
El ácido ascórbico existe como dos enantiómeros ( isómeros de imagen especular ), comúnmente denominados " l " (para "levo") y " d " (para "dextro"). El isómero l es el que se encuentra con más frecuencia: se encuentra naturalmente en muchos alimentos y es una forma (" vitámero ") de vitamina C , un nutriente esencial para los humanos y muchos animales. La deficiencia de vitamina C provoca el escorbuto , antiguamente una enfermedad importante entre los marineros en largos viajes por mar. Se utiliza como aditivo alimentario y complemento dietético por sus propiedades antioxidantes . La forma " d " se puede producir mediante síntesis química , pero no tiene una función biológica significativa.
Las propiedades antiescorbúticas de ciertos alimentos fueron demostradas en el siglo XVIII por James Lind . En 1907, Axel Holst y Theodor Frølich descubrieron que el factor antiescorbútico era una sustancia química soluble en agua, distinta de la que prevenía el beriberi . Entre 1928 y 1932, Albert Szent-Györgyi aisló un candidato para esta sustancia, al que llamó "ácido hexurónico", primero de plantas y más tarde de glándulas suprarrenales de animales. En 1932 Charles Glen King confirmó que efectivamente se trataba del factor antiescorbútico.
En 1933, el químico azucarero Walter Norman Haworth , trabajando con muestras de "ácido hexurónico" que Szent-Györgyi había aislado del pimentón y le había enviado el año anterior, dedujo la estructura correcta y la naturaleza óptico-isomérica del compuesto, y en 1934 informó su primera síntesis. [2] [3] En referencia a las propiedades antiescorbúticas del compuesto, Haworth y Szent-Györgyi propusieron cambiarle el nombre a "ácido a-escórbico" para el compuesto, y más tarde específicamente a ácido l -ascórbico. [4] Gracias a su trabajo, en 1937 se concedieron dos premios Nobel : en Química y en Fisiología o Medicina a Haworth y Szent-Györgyi, respectivamente.
El ácido ascórbico es una lactona del ácido 2-cetoglucónico a base de furano . Contiene un enediol adyacente al carbonilo . Este patrón estructural −C(OH)=C(OH)−C(=O)− es característico de las reductonas y aumenta la acidez de uno de los grupos enol hidroxilo . La base conjugada desprotonada es el anión ascorbato , que se estabiliza mediante la deslocalización de electrones que resulta de la resonancia entre dos formas:
Por esta razón, el ácido ascórbico es mucho más ácido de lo que se esperaría si el compuesto contuviera sólo grupos hidroxilo aislados.
El anión ascorbato forma sales , como ascorbato de sodio , ascorbato de calcio y ascorbato de potasio .
El ácido ascórbico también puede reaccionar con ácidos orgánicos como alcohol formando ésteres como palmitato de ascorbilo y estearato de ascorbilo .
El ataque nucleofílico del ácido ascórbico a un protón da como resultado una 1,3-dicetona:
El ion ascorbato es la especie predominante en valores de pH biológico típicos. Es un agente reductor suave y antioxidante . Se oxida con pérdida de un electrón para formar un catión radical y luego con pérdida de un segundo electrón para formar ácido deshidroascórbico . Normalmente reacciona con oxidantes de las especies reactivas de oxígeno , como el radical hidroxilo .
El ácido ascórbico es especial porque puede transferir un solo electrón, debido a la naturaleza estabilizada por resonancia de su propio ion radical , llamado semideshidroascorbato . La reacción neta es:
Al exponerse al oxígeno , el ácido ascórbico sufrirá una mayor descomposición oxidativa en varios productos, incluidos el ácido dicetogulónico, el ácido xilónico , el ácido treónico y el ácido oxálico . [6]
Las especies reactivas de oxígeno son dañinas para animales y plantas a nivel molecular debido a su posible interacción con ácidos nucleicos , proteínas y lípidos. A veces estos radicales inician reacciones en cadena. El ascorbato puede terminar estas reacciones radicales en cadena mediante transferencia de electrones . Las formas oxidadas de ascorbato son relativamente poco reactivas y no causan daño celular.
Sin embargo, al ser un buen donante de electrones, el exceso de ascorbato en presencia de iones metálicos libres no sólo puede promover sino también iniciar reacciones de radicales libres, lo que lo convierte en un compuesto prooxidativo potencialmente peligroso en ciertos contextos metabólicos.
El ácido ascórbico y sus sales de sodio, potasio y calcio se utilizan comúnmente como aditivos alimentarios antioxidantes . Estos compuestos son solubles en agua y, por tanto, no pueden proteger las grasas de la oxidación: para ello se pueden utilizar como aditivos alimentarios antioxidantes los ésteres liposolubles del ácido ascórbico con ácidos grasos de cadena larga (palmitato de ascorbilo o estearato de ascorbilo).
Crea compuestos volátiles cuando se mezcla con glucosa y aminoácidos a 90 °C. [7]
Es un cofactor en la oxidación de tirosina . [8]
El uso principal del ácido l -ascórbico y sus sales es como aditivos alimentarios, principalmente para combatir la oxidación. Está aprobado para este propósito en la UE con número E E300, [9] EE. UU., [10] Australia y Nueva Zelanda. [11]
Otro uso importante del ácido l -ascórbico es como suplemento dietético . Está en la Lista de Medicamentos Esenciales de la Organización Mundial de la Salud . [12]
La biosíntesis natural de vitamina C ocurre en muchas plantas y animales mediante una variedad de procesos.
El setenta por ciento del suministro mundial de ácido ascórbico se produce en China. [20] El ácido ascórbico se prepara en la industria a partir de glucosa mediante un método basado en el proceso histórico de Reichstein . En el primero de un proceso de cinco pasos, la glucosa se hidrogena catalíticamente a sorbitol , que luego es oxidada por el microorganismo Acetobacter suboxydans a sorbosa . Sólo uno de los seis grupos hidroxi se oxida mediante esta reacción enzimática. Desde este punto hay dos rutas disponibles. El tratamiento del producto con acetona en presencia de un catalizador ácido convierte cuatro de los grupos hidroxilo restantes en acetales . El grupo hidroxilo desprotegido se oxida al ácido carboxílico mediante reacción con el oxidante catalítico TEMPO (regenerado con hipoclorito de sodio – solución blanqueadora ). Históricamente, la preparación industrial mediante el proceso Reichstein utilizaba permanganato de potasio como solución blanqueadora. La hidrólisis catalizada por ácido de este producto realiza la doble función de eliminar los dos grupos acetal y lactonización de cierre del anillo . Este paso produce ácido ascórbico. Cada uno de los cinco pasos tiene un rendimiento superior al 90%. [21]
Un proceso más biotecnológico, desarrollado por primera vez en China en la década de 1960, pero desarrollado aún más en la década de 1990, evita el uso de grupos protectores de acetona. Una segunda especie de microbio genéticamente modificado , como la Erwinia mutante , entre otras, oxida la sorbosa en ácido 2-cetoglucónico (2-KGA), que luego puede sufrir una lactonización de cierre de anillo mediante deshidratación. Este método se utiliza en el proceso predominante utilizado por la industria del ácido ascórbico en China, que suministra el 70% del ácido ascórbico del mundo. [20] Los investigadores están explorando medios para la fermentación en un solo paso. [22] [23]
La forma tradicional de analizar el contenido de ácido ascórbico es el proceso de titulación con un agente oxidante , y se han desarrollado varios procedimientos.
El método popular de yodometría utiliza yodo en presencia de un indicador de almidón . El yodo se reduce con ácido ascórbico y, cuando todo el ácido ascórbico ha reaccionado, el yodo está en exceso, formando un complejo negro azulado con el indicador de almidón. Esto indica el punto final de la titulación.
Como alternativa, el ácido ascórbico se puede tratar con yodo en exceso, seguido de una valoración inversa con tiosulfato de sodio utilizando almidón como indicador. [24]
Este método yodométrico ha sido revisado para aprovechar la reacción del ácido ascórbico con yodato y yoduro en solución ácida . La electrolización de la solución de yoduro de potasio produce yodo, que reacciona con el ácido ascórbico. El final del proceso se determina mediante valoración potenciométrica de forma similar a la valoración de Karl Fischer . La cantidad de ácido ascórbico se puede calcular mediante la ley de Faraday .
Otra alternativa utiliza N -bromosuccinimida (NBS) como agente oxidante, en presencia de yoduro de potasio y almidón. El NBS primero oxida el ácido ascórbico; cuando este último se agota, el NBS libera el yodo del yoduro de potasio, que luego forma el complejo azul-negro con el almidón.
