Глицерин: свойства и применение

Глицерин, также известный как глицерол и 1, 2, 3-пропантриол, представляет собой трехатомный сахарный спирт. Его формула может быть записана как C₃H₈O₃. Это бесцветная, без запаха, вязкая, сладкая на вкус, низкотоксичная жидкость, растворимая в воде. Глицерин встречается в природе в виде сложных эфиров, известных как глицериды. Они являются основными составляющими липидов.

Использование

Глицерин имеет множество применений. Например, он добавляется к фармацевтическим композициям в качестве вещества, обеспечивающего смазку и увлажнение. Является составной частью сиропов от кашля, эликсиров, отхаркивающих препаратов и суппозиториев. Входит в состав зубной пасты, мыла, кремов для бритья, средств для полоскания рта, ухода за кожей и волосами. Глицерин добавляется к различным продуктам в качестве растворителя ароматов, увлажнителя, смягчающего агента и консерванта. Используется в производстве бумаги, упаковочных материалов и нитроглицерина. Также применяется для смягчения пряжи и ткани и т. д.

Какие свойства у глицерина?

Молекула пропантриола-1, 2, 3 представляет собой цепь из 3-х атомов углерода с гидроксильной группой (ОН), присоединенной к каждому из них. Для обозначения этой схемы формулу вещества можно записать в виде HOCH₂CH(OH)CH₂OH.

Химические свойства глицерина подобны свойствам других многоатомных спиртов. Он реагирует с активными металлами и галогеноводородами. Гидроксильные группы ответственны за то, что вещество хорошо растворяется в воде и гигроскопично, т. е. привлекает молекулы воды из окружающей среды. Оно слабо растворимо в органических растворителях, таких как этилацетат и диэтиловый эфир, и не растворяется в углеводородах.

Некоторые физические свойства глицерина:

• молярная масса 92,1 г/моль;
• плотность 1,261 г/см³;
• температура плавления 18 °C;
• температура кипения 290 °C;
• давление пара 0,003 мм рт. ст.

Синтез

До недавнего времени синтетический глицерин производился в промышленных масштабах (главным образом из эпихлоргидрина), но этот процесс больше не является экономично выгодным. Двумя основными методами его получения из натуральных продуктов являются омыление и переэтерификация.

В первом случае щелочь (такая как гидроксид натрия или гидроксид калия) взаимодействует с жиром или маслом, образуя мыло (соль липида) и C₃H₈O₃.

Переэтерификация является процессом, при котором глицерид взаимодействует со спиртом в присутствии кислоты или основания в качестве катализатора. В результате образуется новый сложный эфир и дополнительно высвобождается глицерин. Он является побочным продуктом (10%) производства биодизеля при переэтерификации растительных масел. Это привело к избытку глицерина на рынке. Полученный таким образом продукт, обычно содержащий 20% воды и остаточный катализатор этерификации, можно подвергнуть очистке.

В настоящее время интенсивно проводятся исследования по получению из глицерина более ценных веществ. Одной из таких программ является британская инициатива под названием Glycerol Challenge. Некоторые потенциальные применения глицерина включают его превращение в пропиленгликоль, акролеин, этанол и эпихлоргидрин (сырье для получения эпоксидных смол). Его также можно использовать для производства газообразного водорода и лимонной кислоты.

Участие в метаболизме

Является прекурсором синтеза триацилглицеринов и фосфолипидов в печени и жировой ткани. Когда организм использует накопленный жир в качестве источника энергии, глицерин и жирные кислоты высвобождаются в кровоток. Он может быть превращен в глюкозу печенью и обеспечивает энергию для клеточного метаболизма. В зависимости от физиологических условий глицерин участвует в гликолизе (расщеплении глюкозы и других сахаров) или глюконеогенезе (синтезе глюкозы). Предварительно он превращается в промежуточное соединение, известное как 3-фосфат глицеральдегида.

Фермент глицерин-киназа присутствует только в печени. В жировой ткани 3-фосфат глицерина образуется из дигидроксиацетонфосфата (DHAP) с помощью фермента глицерол-3-фосфатдегидрогеназы.

Применение в медицине и фармацевтике

Свойства глицерина главным образом используются для улучшения эластичности препаратов, увлажнения и смазки. Также он может применяться для снижения внутричерепного и внутриглазного давления.

Действует как слабительное при введении в прямую кишку в форме суппозитория или жидкости (клизмы).

Глицерин используется в сиропах от кашля, эликсирах и отхаркивающих средствах.

В спиртовых настойках экстрактов растений (при концентрации 10%) предотвращает осаждение танинов.

Свойства глицерина позволяют ему заменять спирт в лечебных экстрактах трав, хотя он менее экстрактивный и примерно на 30% хуже усваивается организмом. Производители жидких экстрактов перед добавлением глицерина для получения глицеритов часто готовят отвар в горячей воде.

Личная гигиена

Глицерин служит смягчителем, увлажнителем, растворителем и смазывающим веществом в продуктах личной гигиены.

Он конкурирует с сорбитом и обладает лучшим вкусом и более высокой растворимостью.

Свойства глицерина обуславливают его использование в зубной пасте, средствах для полоскания рта, ухода за кожей и волосами, кремах для бритья и в мыле. В последнем случае сырьем служит денатурированный спирт, глицерин, касторат, кокосат, салатат натрия, сахароза, вода и ароматизаторы. Иногда добавляется лауретсульфат натрия. Глицериновое мыло используется людьми с чувствительной, легко раздражающейся кожей, потому что благодаря увлажняющим свойствам глицерина устраняется ее сухость. Такое мыло можно сделать в домашних условиях.

Когда-то считалось, что гигроскопичные свойства глицерина для кожи будут иметь пагубные последствия. Предполагалось, что так же, как эта жидкость вытягивает влагу из воздуха, она осушит кожу, если ее концентрация слишком высока. Эти страхи являются необоснованными.

Глицерин: свойства и применение в пищевой промышленности

Данное вещество используется в качестве увлажнителя, растворителя, подсластителя и консерванта. Глицерин растворяет ароматизаторы (такие как ваниль) и пищевые красители. Он является увлажняющим и смягчающим агентом в конфетах, тортах и ​​оболочках для мяса и сыров.

Используется в производстве моно- и диглицеридов, которые действуют как эмульгаторы. Применяется для получения сложных эфиров полиглицерина, участвующих в изготовлении жиров и маргарина. Используется в качестве наполнителя в пищевых продуктах с низким содержанием жиров (включая печенье). Глицерин применяется как загуститель в ликерах и стабилизатор в мороженом.

Его энергетическая ценность составляет приблизительно 27 калорий на чайную ложку, и он на 60% слаще сахарозы. Хотя глицерин имеет примерно такую ​​же табличную калорийность, как и сахар, он не повышает уровень сахара в крови и не питает бактерии, образующие кариес. Вещество нельзя употреблять в неразбавленном виде, так как в этом случае оно будет выводить воду из тканей, вызывая волдыри во рту и расстройство желудка. В качестве пищевой добавки глицерин также известен как E422.

Полиэфирполиолы

Глицерин служит одним из основных сырьевых материалов для производства полиолов для гибких пенопластов и в меньшей степени жестких пенополиуретанов.

Является инициатором, к которому добавляется оксид пропилена/этиленоксида.

Алкидные смолы (пластмассы) и целлофан

При взаимодействии с двухосновной кислотой (такой как фталевая) глицерин образует класс продуктов, называемых алкидными смолами, которые используются в поверхностных покрытиях и красках. Является смягчителем и пластификатором (например, целлофана), придающим гибкость, мягкость и прочность. Используется в оболочках для мяса, коллагеновых оболочках, применяемых в медицине и в других упаковочных материалах.

Другие применения

• Процесс получения чистого спирта включает обезвоживание алкоголя с использованием глицерина. C₃H₈O₃ является пластификатором, увлажнителем и смазочным материалом в производстве бумаги.
• Участвует в получении нитроглицерина, основного ингредиента бездымного пороха и различных боеприпасов. Производство синтетического глицерина являлось приоритетным для национальной обороны в дни, предшествовавшие Второй мировой войне.
• Глицерин используется для смазки, эмульгирования и размягчения пряжи и ткани.
• Водный раствор C₃H₈O₃ помогает сохранить листья. Часто используется при приготовлении лишайника для применения в декорациях и диорамах.
• При добавлении к мыльному раствору увеличивает его способность создавать долговременные мыльные пузыри.
• Химические свойства и реакции глицерина позволяют его использовать в качестве антифриза или криопротектора в криогенных процессах. Например, при застекловывании клеток крови, спермы, роговицы для хранения в жидком азоте или для сохранения бактерий при температурах ниже нуля.
• Используется в качестве рабочей жидкости в дымогенераторах и электронных сигаретах.
• Глицерин противодействует ожогам от фенола.
• Может использоваться для получения этанола через метаболическое действие E. coli.
• Глицерин применяется некоторыми спортсменами для повышения выносливости путем противодействия обезвоживанию.
• Используется для консервации намокших органических объектов (например, кожи и дерева) для их стабилизации перед сублимационной обработкой.
• C₃H₈O₃ является (прохиральным) строительным блоком в органическом синтезе.
• Полезные свойства глицерина позволяют применять его в чернилах для настольных принтеров в качестве регулятора вязкости и стабилизатора.

GMT

Text-to-speech function is limited to 200 characters