El ácido ascórbico es un compuesto orgánico con fórmula C
6yo
8Oh
6, originalmente llamado ácido hexurónico . Es un sólido blanco, pero las muestras impuras pueden aparecer amarillentas. 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 " (por "levo") y " d " (por "dextro"). El isómero l es el que se encuentra con más frecuencia: se produce de forma natural en muchos alimentos y es una forma (" vitamer ") de la vitamina C , un nutriente esencial para los seres humanos y muchos animales. La deficiencia de vitamina C causa escorbuto , antiguamente una enfermedad importante de los marineros en los largos viajes por mar. Se utiliza como aditivo alimentario y suplemento dietético por sus propiedades antioxidantes . La forma " d " se puede producir mediante síntesis química , pero no tiene un papel biológico significativo.
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 a esta sustancia, a la 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 habían enviado el año anterior, dedujo la estructura correcta y la naturaleza óptico-isomérica del compuesto, y en 1934 informó de su primera síntesis. [2] [3] En referencia a las propiedades antiescorbúticas del compuesto, Haworth y Szent-Györgyi propusieron cambiarle el nombre de "ácido a-escórbico" al compuesto, y más tarde específicamente de ácido l -ascórbico. [4] Debido 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 de base furánica del ácido 2-cetoglucónico. 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 hidroxilo del enol . La base conjugada desprotonada es el anión ascorbato , que se estabiliza mediante la deslocalización electrónica 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 sólo contuviera grupos hidroxilo aislados.
El anión ascorbato forma sales , como el ascorbato de sodio , el ascorbato de calcio y el ascorbato de potasio .
El ácido ascórbico también puede reaccionar con ácidos orgánicos como alcohol formando ésteres como el palmitato de ascorbilo y el 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 biológicos 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 . Por lo general, reacciona con oxidantes de las especies reactivas del 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 los animales y las 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 radicalarias en cadena mediante transferencia de electrones . Las formas oxidadas del 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 habitualmente como aditivos alimentarios antioxidantes . Estos compuestos son solubles en agua y, por lo tanto, no pueden proteger las grasas de la oxidación: para este fin, los ésteres liposolubles del ácido ascórbico con ácidos grasos de cadena larga (palmitato de ascorbilo o estearato de ascorbilo) se pueden utilizar como aditivos alimentarios antioxidantes.
Crea compuestos volátiles cuando se mezcla con glucosa y aminoácidos a 90 °C. [7]
Es un cofactor en la oxidación de la tirosina . [8]
El principal uso del ácido l -ascórbico y sus sales es como aditivo alimentario, principalmente para combatir la oxidación. Está aprobado para este fin en la UE con el número E E300, [9] en EE. UU., [10] en Australia y Nueva Zelanda. [11]
Otro uso importante del ácido l -ascórbico es como suplemento dietético . Está incluido en la Lista de Medicamentos Esenciales de la Organización Mundial de la Salud . [12]
La biosíntesis natural de vitamina C ocurre a través de varios procesos en muchas plantas y animales.
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 en un método basado en el histórico proceso de Reichstein . En el primero de un proceso de cinco pasos, la glucosa se hidrogena catalíticamente a sorbitol , que luego es oxidado por el microorganismo Acetobacter suboxydans a sorbosa . Solo uno de los seis grupos hidroxilo se oxida por esta reacción enzimática. A partir de 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 por reacción con el oxidante catalítico TEMPO (regenerado por hipoclorito de sodio - solución blanqueadora ). Históricamente, la preparación industrial a través del proceso de Reichstein utilizaba permanganato de potasio como solución blanqueadora. La hidrólisis catalizada por ácido de este producto cumple la doble función de eliminar los dos grupos acetal y la lactonización de cierre de anillo . Este paso produce ácido ascórbico. Cada uno de los cinco pasos tiene un rendimiento superior al 90 %. [21]
Un proceso biotecnológico, desarrollado por primera vez en China en la década de 1960, pero desarrollado más en la década de 1990, que evita los grupos protectores de acetona. Una segunda especie de microbio modificado genéticamente , como la Erwinia mutante , entre otras, oxida la sorbosa en ácido 2-cetoglucónico (2-KGA), que luego puede experimentar lactonización por 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 mediante 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 se encuentra en exceso y forma un complejo azul-negro 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 titulación retroactiva con tiosulfato de sodio utilizando almidón como indicador. [24]
Este método yodométrico se ha 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 titulación potenciométrica como la titulación de Karl Fischer . La cantidad de ácido ascórbico se puede calcular mediante la ley de Faraday .
Otra alternativa es utilizar N -bromosuccinimida (NBS) como agente oxidante en presencia de yoduro de potasio y almidón. La NBS primero oxida el ácido ascórbico; cuando este último se agota, la NBS libera el yodo del yoduro de potasio, que luego forma el complejo azul-negro con el almidón.
