Kwas cytrynowy  

                                    
Właściwości fizykochemiczne [1]

Kwas cytrynowy może występować zarówno w postaci bezwodnej jak i jednowodnego hydratu. Kwas bezwodny, krystalizuje z gorącej wody, w postaci monohydratu, otrzymuje się go poprzez krystalizację z zimnej wody. Kwas cytrynowy jednowodny, można z łatwością przeprowadzić w postać bezwodną poprzez ogrzewanie go powyżej temperatury 74°C.

                                                          Występowanie

                                                          Otrzymywanie

Izolacja kwasu cytrynowego bezpośrednio z owoców jest procesem kosztownym. Na skalę przemysłową otrzymywany jest on z cukrów – glukozy i maltozy, w wyniku procesu tzw. fermentacji cytrynowej z wykorzystaniem grzybów i pleśni z rodziny Aspergillus.

                                                              Działanie
Ogólne:
• ważny element cyklu Krebsa (cyklu kwasu cytrynowego) zachodzącego w każdym żywym organizmie, dostarczającego mu energii (schemat przedstawiono poniżej)
 
• przeciwutleniające
• stabilizujące
• konserwujące
• regulowanie kwasowości
• ochrona przed przebarwieniami

Na skórę:
• przeciwutleniające
• przeciwbakteryjne
• przeciwstarzeniowe
• złuszczające – normalizacja rogowacenia i złuszczania
• redukujące / rozjaśniające przebarwienia
• wyrównujące koloryt skóry
• rozświetlające skórę
• wygładzające zmarszczki i cienkie linie
• antyseptyczne (odkażające)
• regeneracyjne i odtwórcze
• ściągające
• oczyszczające
• silnie nawadniające
• zwiększające elastyczność skóry
• stymulujące wzrost skóry właściwej i żywych warstw naskórka
• usprawniające działanie innych hydroksykwasów
• korzystny wpływ na kolagen naczyń krwionośnych (stają się one mniej kruche, ścianki   cienkie i elastyczne)
• stymulujące produkcję protokolagenu (podstawowej struktury kolagenu)
• normalizujące proliferację (namnażanie) keratynocytów
• stymulujące wzrost zawartości w skórze GAG (glikozaminoglikanów): siarczanu chondroityny i kwasu hialuronowego
• zmniejszenie objawów „photoaging”
• efekt synergistyczny z kwasem migdałowym – lepsze działanie nawilżające (badania dr Roberto Pelliccia z Instytutu Medicina Estetica Rzym)

Ważne:
Kwas cytrynowy nie ma negatywnego wpływu na komórki Langerhansa występujące w warstwie podstawnej naskórka, które odpowiedzialne są za zwalczanie ciał obcych – toksyn i zarazków. 


                                                           Zastosowanie

W przemyśle spożywczym kwas cytrynowy ma symbol E330 i stosowany jest jako:

• przeciwutleniacz – dzięki właściwościom antyoksydacyjnym, dodawanie kwasu cytrynowego w niewielkich stężeniach wstrzymuje lub opóźnia procesy utleniania substancji przedłużając tym samym trwałość produktów.

• regulator kwasowości – reguluje pH różnego typu produktów np. napojów, galaretek, kremów, ciast; dodawany jest jako środek zakwaszający przy produkcji np. piwa
czy dżemów.

• stabilizator i składnik smakowy – zapobiega krystalizacji cukru w wyrobach cukierniczych; stabilizuje emulsje nadzień cukierniczych, koncentratów spożywczych, napojów orzeźwiających i alkoholowych; nadaje odpowiednią konsystencję i strukturę, oraz trwałość mikrobiologiczną serom pleśniowym i topionym.

• utrwalacz barwy – produktów mlecznych z owocami, produktów mięsnych, napojów bogatych we flawonoidy i antocyjany; przeciwdziała tworzeniu się związków kompleksowych z żelazem przez co zapobiega czernieniu np. wina.

• czynnik chelatujący – kwas cytrynowy tworzy kompleksy z metalami: żelazem, kobaltem, miedzią, niklem, wapniem, strontem, cynkiem i manganem; wiążąc wapń i wpływając na skład miceli kazeinowych w mleku, zapobiega żelowaniu mleka zagęszczonego.

• środek konserwujący - jony cytrynianowe tworzą sole z wieloma metalami o nazwie ogólnej - cytryniany. Jednym z ważniejszych jest cytrynian wapnia, zwany
też „kwaśną solą” konserwujący produkty spożywcze.

W przemyśle farmaceutycznym / medycznym:

• jako regulator kwasowości i pewien rodzaj środka konserwującego

• składnik mieszanin musujących (tabletki musujące, granulaty i proszki musujące):
10 części kwasu cytrynowego jednowodnego + 7,5 części wodorowęglanu amonowego + 7 części węglanu magnezowego + 14,5 części wodorowęglanu potasowego + 12 części wodorowęglanu sodowego.

• w XIX i na początku XX wieku w medycynie kwas cytrynowy stosowano do leczenia szkorbutu (2g), do saturacji i do roztworów orzeźwiających (4g/400 ml wody). Zewnętrznie używany był przy owrzodzeniach.

• dawniej używany do „zakwaszania” oparzeń i ran, do zobojętniania ługów (przy oparzeniach chemicznych, zażyciu związków zasadowych) oraz jako składnik napojów chłodzących (1% roztwory), zalecanych przy gorączce.

• ważny składnik Potio Riverii, czyli mikstury Rivera: wodorowęglan potasu 20g, woda destylowana 480g, kwas cytrynowy 20g. Lek przygotowywany i podawany był chorym bezpośrednio przed użyciem, jako środek ochładzający przy dyspepsji (niestrawności) i u gorączkujących.

• wchodził w skład zastrzyków podskórnych przeciw malarii: bromowodorek chininy 2g, kwas cytrynowy 600mg, woda destylowana 20g. 

• sole kwasu cytrynowego - cytryniany - są stosowane jako leki przy niedoborze określonego metalu w organizmie.

• spożywany w niedużych ilościach kwas cytrynowy rozpuszczony w wodzie wpływa dodatnio na tkankę kostną ponieważ pobudza przyswajanie wapnia przez organizm. Wzmaga wydzielanie soku żołądkowego, ułatwia resorpcję jonów wapniowych w jelitach. Hamuje nudności, działa przeciwwymiotnie. W dużych ilościach działa toksycznie.

• ułatwia przyswajanie biopierwiastków metalicznych, z drugiej jednak strony działa też odtruwająco. W organizmie wiąże się z metalami ciężkimi i ułatwia ich wydalanie z ustroju.

• środek pobudzający apetyt w bezsoczności lub małosoczności żołądka, oraz w zaburzeniach trawienia; w formie kilkuprocentowego roztworu wodnego kwasu cytrynowego, kropli złożonych (np. z  Tinctura Aurantii amara) lub mieszanek (np. z  Pepsinum) 

• substancja przeciwwymiotna w postaci 3-5 % roztworu doustnego – obecnie rzadziej stosowana

• jako jeden z elementów terapii wspomagającej w walce z nowotworami – CAAT (Controlled Amino Acid Therapy) stworzonej przez biologa molekularnego Angelo P. John’a polegającej na usunięciu z diety chorego niektórych aminokwasów a zastąpienie ich podawaną formułą złożoną z: innych aminokwasów, kwasu cytrynowego i niewielkich ilości benzoesanu sodu. Potwierdzone w badaniach in vitro i na zwierzętach - obniżenie ilości aminokwasów (tyrozyny, fenyloalaniny, metioniny) spowalnia rozwój komórek nowotworowych.

W przemyśle kosmetycznym kwas cytrynowy stosuje się:

• jako przeciwutleniacz – przedłużający trwałość preparatów kosmetycznych, wzmacniający właściwości innych antyutleniaczy, w produktach kosmetycznych jako substancja zabezpieczająca skórę przed wolnymi rodnikami, przyśpieszającymi procesy starzenia, minimalizująca niekorzystny wpływ na skórę promieni UV i zanieczyszczeń powietrza 

• jako substancję wspomagającą i polepszającą działanie innych hydroksykwasów

• w preparatach do peelingu – kwas cytrynowy dzięki swoim właściwościom złuszczającym znacznie poprawia stan skóry: suchej z zaburzeniami rogowacenia, zaburzeniami barwnikowymi (przebarwienia, dyschromia, tzw. skóra pstra), skóry tłustej, łojotokowej, w przebiegu trądziku pospolitego

• w terapii przeciw fotostarzeniowej – produkty z kwasem cytrynowym zmniejszają szorstkość skóry, redukują przebarwienia, wyrównują jej koloryt i rozświetlają skórę, ponadto wygładzają zmarszczki i cienkie linie na skórze

• przeciwbakteryjnie – aplikowany na skórę poprzez zwiększenie kwasowości chroni przed bakteriami 

• jako substancję rozświetlającą skórę, likwidującą przebarwienia, wyrównującą koloryt – przebarwienia pozapalne, zanieczyszczenia środowiska, fotostarzenie

• jako związek chelatujący – właściwości kompleksujące kwasu cytrynowego wobec jonów metali (tworzenie kompleksów kleszczowych), czynią go użytecznym w produkcji wszelakiego rodzaju mydeł i środków piorących. Usuwanie metali z wody na drodze ich kompleksowania, ułatwia pienienie się środków piorących i myjących; Kompleksując jony miedzi, żelaza, srebra czy złota kwas cytrynowy zawarty w preparatach kosmetycznych wpływa hamująco na proces melanogenezy. Melanina odpowiedzialna za koloryt skóry ulega równomiernemu rozproszeniu (wyrównanie kolorytu)

• ze względu na właściwości odkażające i ściągające oraz przywracające pH, kwas cytrynowy używany jest w płukankach do włosów, kremach wybielających, tonikach, szamponach, odżywkach do włosów, płynach przeciwpotnych, płukankach do ust.

• z solami kwas cytrynowy tworzy układ buforujący – właściwość ta jest wykorzystywana w kompozycjach środków czystości dla gospodarstw domowych oraz w przemyśle farmaceutycznym.

• w preparatach kosmetycznych przy zwalczaniu trądziku różowatego – wzmacnianie struktury naczyń krwionośnych (kolagenu naczyń krwionośnych) i zmniejszenie ich przepuszczalności, zmniejszenie rumienia po zabiegach zamykania naczyń (skleroterapii), po zabiegach laserowych, po zabiegach estetycznych

• jako składnik produktów kosmetycznych hamujący aktywność metaloproteinaz odpowiedzialnych za uszkodzenia włókien kolagenowych w skórze

• w preparatach kosmetycznych jako czynnik wzrostu skóry właściwej i żywych warstw naskórka [2,3] – w 1997r. przeprowadzono badania (Bernstein, Yu, Van Scott, i współ., Dermatologic Surgery, 23, 1997, 689-694) na grupie osób w wieku 70-83 lat, którzy przez 3 miesiące, dwa razy dziennie aplikowali na skórę 20% roztwór kwasu cytrynowego na skórę przedramienia; w porównaniu do podstawowego podłoża zaobserwowano wzrost skóry właściwej o 16,3%, a naskórka o 40%; w badaniach w których 25% kwas cytrynowy aplikowano dwa razy dziennie na skórę przedramienia w ciągu pół roku (Ditre, Griffin, Murphy, Sueki, Telegan, Johnson, Yu, Van Scott. J Am Acad Dermatol  1996;34:187-95) uzyskano wzrost grubości skóry o 25%.

 
Rys.A - Obraz naskórka przed zastosowaniem kwasu cytrynowego. Naskórek jest wyraźnie cienki, brak zróżnicowania; obserwuje się zatraconą granicę skórno-naskórkową.

Rys.B - Obraz naskórka po zastosowaniu kwasu cytrynowego. Naskórek wyraźnie grubszy, bardziej zróżnicowany, bardziej pofałdowany (wydłużenie sopli naskórkowych).

  





 • w preparatach kosmetycznych jako czynnik wzrostu ilości GAG [4]  (glukozaminoglikanów) o ok.57% (poster Ivy Laboratories, American Academy of Dermatology, Washington DC, marzec 2000; Ditre, Griffin, Murphy, Sueki, Telegan, Johnson, Yu, Van Scott. J Am Acad Dermatol  1996;34:187-95), siarczanu chondroityny (o ok.66%) i kwasu hialuronowego (o około 57%) w skórze (Bernstein, Yu, Van Scott, i współ., Dermatologic Surgery, 23, 1997, 689-694).

 
Rys.A - obraz mikroskopowy skóry przedramienia przed zastosowaniem kwasu cytrynowego
Rys.B - obraz mikroskopowy skóry przedramienia po zastosowaniu kwasu cytrynowego; zaobserwowany znaczy wzrost GAG zarówno w naskórku jaki i głębszych warstwach skóry.



Rysunki obrazują wzrost zawartości soli sodowej kwasu chondroitynosiarkowego po terapii kwasem cytrynowym.
 
Siarczan chondroityny                                                           Siarczan chondroityny
(czerwone wybarwienie)                                                       (czerwone wybarwienie)
przed leczeniem                                                                     po leczeniu



• w preparatach kosmetycznych jako czynnik polepszający jakość włókien elastycznych 
i zwiększający gęstość kolagenu [3] (Ditre, Griffin, Murphy, Sueki, Telegan, Johnson, Yu, 
Van Scott. J Am Acad Dermatol  1996;34:187-95).

Rys.1 Wykres przedstawiający % gęstość kolagenu na badanym obszarze skóry.
Cześć niebieska  - grupa kontrolna – przed zastosowaniem kwasu cytrynowego.
Cześć żółta – po aplikacji kwasu cytrynowego.

 

Rys.A - Obraz włókien elastycznych przed aplikacją kwasu cytrynowego. Włókna są  zwinięte, kuliste 
i zwyrodniałe.