Diacetyl - Diacetyl

Diacetyl[1]
Strukturní vzorec
Model s kuličkou a hůlkou
Jména
Preferovaný název IUPAC
Butan-2,3-dion
Ostatní jména
Diacetyl
Biacetyl
Dimethyl diketon
2,3-diketobutan
Identifikátory
3D model (JSmol )
3DMet
605398
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Informační karta ECHA100.006.428 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 207-069-8
KEGG
Číslo RTECS
  • EK2625000
UNII
UN číslo2346
Vlastnosti
C4H6Ó2
Molární hmotnost86.090 g · mol−1
VzhledNažloutlá zelená kapalina
Hustota0,990 g / ml při 15 ° C
Bod tání −2 až −4 ° C (28 až 25 ° F; 271 až 269 K)
Bod varu 88 ° C (190 ° F; 361 K)
200 g / L (20 ° C)
Nebezpečí
Hlavní nebezpečíZdraví škodlivý, hořlavý
Bezpečnostní listExterní bezpečnostní list
Piktogramy GHSGHS02: HořlavýGHS05: ŽíravýGHS06: ToxickýGHS07: Zdraví škodlivýGHS08: Nebezpečí pro zdraví
Signální slovo GHSNebezpečí
H225, H302, H315, H317, H318, H331, H373
P210, P233, P240, P241, P242, P243, P260, P261, P264, P270, P271, P272, P280, P301 + 312, P302 + 352, P303 + 361 + 353, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P310, P311, P314, P321, P330, P332 + 313, P333 + 313
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
šekY ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Diacetyl (IUPAC systematické jméno: butandion nebo butan-2,3-dion) je organická sloučenina s chemickým vzorcem (CH3CO)2. Je to žlutá nebo zelená kapalina s intenzivně máslovou chutí. Je to vicinální diketon (dva C = O skupiny, vedle sebe) s molekulární vzorec C4H6Ó2. Diacetyl se přirozeně vyskytuje v alkoholických nápojích a přidává se do některých potravin, aby se získala jeho máslová chuť. Je známo, že diacetyl způsobuje onemocnění plic bronchiolitis obliterans u osob, které tomu byly vystaveny v pracovním prostředí.[2]

Chemická struktura

Charakteristickým rysem diacetylu (a dalších 1,2-diketonů) je dlouhá vazba C – C spojující karbonylová centra. Tato vzdálenost vazby je asi 1,54 Å, ve srovnání s 1,45 Å pro odpovídající vazbu C – C v 1,3-butadien. Prodloužení se připisuje odpuzování mezi polarizovanými karbonylovými uhlíkovými centry.[3]

Výskyt

Diacetyl vzniká přirozeně jako vedlejší produkt kvašení. V některých fermentačních bakteriích se tvoří prostřednictvím thiamin pyrofosfát zprostředkovaná kondenzace pyruvát a acetyl CoA.[4] Kyselá (pěstovaná) smetana, pěstované podmáslí a pěstované máslo se vyrábějí očkováním pasterizované smetany nebo mléka mléčnou startovací kulturou, stloukáním (mícháním) a udržováním mléka, dokud není dosaženo požadovaného poklesu pH (nebo zvýšení kyselosti). Kultivovaná smetana, kultivované máslo a pěstované podmáslí vděčí za svou koláčovou chuť bakteriím mléčného kvašení a za máslovou vůni a chuť diacetyl.[5]

Výroba

Diacetyl je průmyslově vyráběn společností dehydrogenace z 2,3-butandiol. Acetoin je meziprodukt.[6]

Aplikace

V potravinářských výrobcích

Diacetyl a acetoin jsou dvě sloučeniny, které dávají máslo jeho charakteristická chuť. Z tohoto důvodu výrobci umělá máslová příchuť, margaríny nebo podobné olej - produkty na bázi obvykle přidávají diacetyl a acetoin (spolu s beta-karoten pro žlutou barvu), aby byl konečný produkt s příchutí másla, protože by byl jinak relativně bez chuti.[7]

Elektronické cigarety

Diacetyl se u některých používá jako ochucovadlo kapaliny použito v elektronické cigarety.[8] a lidé v okolí mohou být vystaveni působení vydechovaného aerosolu v úrovních blízkých limitu stanovenému pro expozici na pracovišti.[9]

V alkoholických nápojích

Při nízkých úrovních diacetyl přispívá k pocitu kluzkosti alkoholický nápoj v ústech. Jak se hladiny zvyšují, uděluje a máslový nebo karamelová příchuť.

V některých stylech piva (např. V mnoha stylech piva vyráběných ve Spojeném království, jako jsou stouts, English bitters a Scottish ales), může být přítomnost diacetylu přijatelná nebo žádoucí na nízké nebo v některých případech střední úrovni. V jiných stylech je jeho přítomnost považována za vadu nebo nežádoucí.[10]

Diacetyl se produkuje během fermentace jako vedlejší produkt valin syntéza, když kvasinky produkují α-acetolaktát, který unikne z buňky a je spontánně dekarboxylovaný na diacetyl. Kvasinky pak absorbují diacetyl a redukují keton skupiny k vytvoření acetoin a 2,3-butandiol.

Pivo někdy prochází „diacetylovým odpočinkem“, při kterém se jeho teplota mírně zvýší dva nebo tři dny po dokončení fermentace, aby kvasinky mohly absorbovat diacetyl, který produkoval dříve ve fermentačním cyklu. Tvůrci některých vín, jako např chardonnay, záměrně podporují produkci diacetylu kvůli pocitu a chuti, kterou dodává.[11] Diacetyl je přítomen v některých chardonnays známých jako „máslové bomby“, ačkoli existuje trend zpět k tradičnějším francouzským stylům.[12]

Koncentrace od 0,005 mg / l do 1,7 mg / l byly měřeny ve vínech chardonnay a množství potřebné k zaznamenání chuti je nejméně 0,2 mg / l.[13][14]

Biochemická toxicita

Ukázalo se, že diacetyl mění aminokyselina arginin což by mohlo narušit strukturu a funkci bílkovin. Navíc se diacetyl může vázat DNA a forma guanosin adukty, které mohou způsobit DNA odvíjení a buněčná smrt. In vitro studie na lidských buňkách rovněž naznačují, že diacetyl mění strukturu a funkci extracelulární matrix a upravuje epiteliální buněčné reakce na růstové faktory.[15] Lidské buňky vystavené diacetylu také zvyšují sekreci látka P Který způsobuje sliz hypersekrece, kontrakce hladkého svalstva dýchacích cest a otok.[16] Studie na potkanech prokázaly významné dýchací cesty epiteliální poškození a nekróza po expozici diacetylu.[15]

Bezpečnost pracovníků

Spojené státy Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci navrhl, že diacetyl, pokud se používá v umělém máslovém aroma (jak se používá v mnoha konzumních potravinách), může být při dlouhodobém zahřívání a vdechování nebezpečný.[17] Pracovníci v několika továrnách, které vyrábějí umělá máslová příchuť byli diagnostikováni bronchiolitis obliterans, vzácné a závažné onemocnění plíce.[2] Stejně jako u jiných plicních onemocnění v konečném stadiu je v současnosti nejschodnější možností léčby transplantace.[18] Odmítnutí transplantace plic je však velmi časté a stává se dalším prostředím bronchiolitis obliterans je známo, že se vyskytuje.[19] Nemoc byla nazývána „plíce pracovníka popcornu“ nebo „plíce popcornu“, protože se poprvé objevila u bývalých pracovníků a mikrovlnná popcorn továrna v Missouri,[20] ale NIOSH označuje to obecnějším pojmem „plicní onemocnění související s příchutěmi“.[20] Bylo také nazýváno „bronchiolitis obliterans související s příchutěmi“[20] nebo diacetyl-indukovanou bronchiolitis obliterans.[21] Lidé, kteří pracují s příchutěmi, které zahrnují diacetyl, jsou ohroženi plicním onemocněním souvisejícím s příchutěmi, včetně těch, kteří pracují v továrnách na popcorn, v restauracích, v dalších továrnách na občerstvení, pekárny, cukrovinky, v továrnách na margarín a pomazánky na vaření a v zařízeních na zpracování kávy.[22]

V roce 2000 bylo 8 případů bronchiolitis obliterans byly zjištěny u bývalých zaměstnanců závodu na výrobu popcorn v mikrovlnné troubě. Mnoho z těchto jedinců bylo původně špatně diagnostikováno jako pacienti s jinými plicními chorobami, jako je CHOPN a astma. NIOSH prozkoumali pracoviště a navrhli, že umělá příchuť másla obsahující diacetyl je nejpravděpodobnějším původcem v případech bronchiolitis obliterans.[23] Následné vyšetřování v závodě odhalilo, že 25% zaměstnanců mělo abnormální hodnoty spirometrie zkoušky. V následujících letech elektrárna účinně provedla změny snižující koncentrace diacetylu ve vzduchu o 1 až 3 řády. Stabilizace respiračních příznaků byla po tomto bodě pozorována u těch, kteří byli vystaveni vysokým hladinám diacetylu. Poklesy plicních funkcí měřené pomocí spirometrie pokračoval.[24] Další studie také nalezly případy bronchiolitis obliterans u pracovníků ve 4 dalších výrobnách mikrovlnné popcorn.[23] Další studie navíc prokázaly velké zvýšení abnormality spirometrie hodnoty u pracovníků vystavených aromatickým chemikáliím s jasným vztah dávka-odpověď.[25][26]

V roce 2006 International Brotherhood of Teamsters a United Food and Commercial Workers požádal USA OSHA vyhlásit dočasný nouzový standard na ochranu pracovníků před škodlivými účinky vdechování par diacetylu na zdraví.[27] Po petici následoval dopis o podpoře podepsaný více než 30 významnými vědci.[28] Záležitost se zvažuje. 21. ledna 2009 vydala OSHA předběžné oznámení o navrhovaném vytváření pravidel pro regulaci expozice diacetylu.[29] Toto oznámení požaduje, aby respondenti poskytli informace týkající se nepříznivých účinků na zdraví, metod hodnocení a sledování expozice, školení pracovníků. Toto oznámení rovněž vyžadovalo vstup týkající se expozice a zdravotních účinků acetoin, acetaldehyd, octová kyselina a furfural.[30]

Dva účty v Kalifornská legislativa usilovat o zákaz používání diacetylu.[31][32][33]

Bulletin s informacemi o bezpečnosti a zdraví v USA z roku 2010 a doprovodná výstraha Worker Alert doporučují zaměstnavatelům používat bezpečnostní opatření, aby zaměstnanci nebyli vystaveni potenciálně smrtelným účinkům máslových příchutí a jiných aromatických látek obsahujících diacetyl nebo jeho náhražky.[34]

Předběžně in vitro Studie publikovaná v roce 2012 naznačuje, že diacetyl může zhoršit účinky beta-amyloid agregace, proces spojený s Alzheimerova choroba.[35]

Bezpečnost spotřebitele

V roce 2007 Sdružení výrobců příchutí a extraktů doporučeno snížit diacetyl v máslo příchutě.[36] Výrobci máku s příchutí másla včetně Pop Weaver, Trail's End, a Potraviny ConAgra (výrobce Orville Redenbacher a Zákon II ) začali z produktů odstraňovat diacetyl jako přísadu.[37][38]

V roce 2012 byl oceněn Wayne Watson, který je roky pravidelným spotřebitelem popcornu v mikrovlnné troubě AMERICKÉ DOLARY$ Odškodnění 7,27 milionu od federální poroty v roce 2006 Denver, který rozhodl, že jeho plicní nemoc byla způsobena chemikáliemi v mikrovlnné popcorn a že výrobce popcorn, Gilster-Mary Lee Corporation a obchod s potravinami, který jej prodával, ho měl varovat před jeho nebezpečím.[39][40][41]

The Evropská komise prohlásil, že diacetyl je legální pro použití jako aromatická látka ve všech státech EU.[42] Jako diketon je diacetyl zahrnut do klasifikace příchutí EU Flavouring Group Evaluation 11 (FGE.11). Vědecká skupina Evropské komise vyhodnotila v roce 2004 šest aromatických látek (bez diacetylu) z FGE.11.[43] V rámci této studie panel přezkoumal dostupné studie o několika dalších příchutích ve FGE.11, včetně diacetylu. Na základě dostupných údajů panel znovu zopakoval zjištění, že neexistují žádné obavy ohledně bezpečnosti použití diacetylu jako látky určené k aromatizaci.

V roce 2007 Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA), regulační orgán EU pro bezpečnost potravin, uvedl, že jeho vědecká skupina pro potravinářské přídatné látky a látky určené k aromatizaci (AFC) hodnotí diacetyl spolu s dalšími látkami určenými k aromatizaci jako součást rozsáhlejší studie.[44]

V roce 2016 byl diacetyl zakázán v eliquidách / e cigaretách v EU podle směrnice o tabákových výrobcích EU.[45]

Viz také

Reference

  1. ^ Index společnosti Merck (11. vydání). str. 2946.
  2. ^ A b Kreiss, Kathleen (srpen 2017). „Uznáváme profesní účinky diacetylu: Co se můžeme z této historie poučit?“. Toxikologie. 388: 48–54. doi:10.1016 / j.tox.2016.06.009. PMC  5323392. PMID  27326900.
  3. ^ Eriks K, Hayden TD, Yang SH, Chan IY (1983). „Krystal a molekulární struktura biacetylu (2,3-butandionu), (H3CCO)2, při -12 a -100 ° C ". J. Am. Chem. Soc. 105 (12): 3940–3942. doi:10.1021 / ja00350a032.
  4. ^ Speckman RA, Collins EB (leden 1968). "Diacetyl biosyntéza u Streptococcus diacetilactis a Leuconostoc citrovorum". Journal of Bacteriology. 95 (1): 174–80. doi:10.1128 / JB.95.1.174-180.1968. PMC  251989. PMID  5636815.
  5. ^ Jay, James M (2000). Moderní mikrobiologie potravin. Gaithersburg, Md: Aspen Publishers. str.120. ISBN  978-0834216716. OCLC  42692251.
  6. ^ "Ketony". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a15_077.
  7. ^ Pavia DL. Úvod do organických laboratorních technik (4. vydání). ISBN  978-0-495-28069-9.
  8. ^ Výbor pro hodnocení zdravotních účinků elektronických systémů pro podávání nikotinu, Národní akademie věd (2018). „Kapitola 5: Toxikologie složek elektronických cigaret“. In Eaton DL, Kwan LY, Stratton K (eds.). Důsledky e-cigaret pro veřejné zdraví. Národní akademie Press. str. 175. ISBN  9780309468343. PMID  29894118.
  9. ^ Výbor pro hodnocení zdravotních účinků elektronických systémů pro podávání nikotinu, Národní akademie věd (2018). „Kapitola 3: Zařízení, použití a expozice elektronickými cigaretami“. In Eaton DL, Kwan LY, Stratton K (eds.). Důsledky e-cigaret pro veřejné zdraví. Národní akademie Press. str. 82. ISBN  9780309468343. PMID  29894118.
  10. ^ Janson L (1996). Brew Chem 101. Poschoďové knihy. str.64–67. ISBN  978-0-88266-940-3.
  11. ^ "Diacetyl". Databáze metabolomu E. coli. ECMDB. Citováno 20. října 2013.
  12. ^ „Trendy v Chardonnay“. Vinice Sonoma-Cutrer. Citováno 2. prosince 2015.[mrtvý odkaz ]
  13. ^ Nielsen JC, Richelieu M (únor 1999). "Kontrola vývoje aroma ve víně během a po jablečno-mléčné fermentaci Oenococcus oeni". Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 65 (2): 740–5. doi:10.1128 / AEM.65.2.740-745.1999. PMC  91089. PMID  9925610.
  14. ^ Martineau B, Henick-Kling T, Acree T (1995). „Přehodnocení vlivu malolaktické fermentace na koncentraci diacetylu ve víně“. Dopoledne. Soc. Enol. Vitic. 46 (3): 385–8.
  15. ^ A b Brass DM, Palmer SM (srpen 2017). „Modely toxicity diacetylu a alternativních dionů“. Toxikologie. 388: 15–20. doi:10.1016 / j.tox.2017.02.011. PMC  5540796. PMID  28232124.
  16. ^ Holden VK, Hines SE (březen 2016). „Aktualizace o onemocnění plic vyvolaném příchutí“. Aktuální názor na plicní medicínu. 22 (2): 158–64. doi:10.1097 / MCP.0000000000000250. PMID  26761629.
  17. ^ „CDC - Plicní nemoc související s aromatickými látkami: expozice chemickým látkám určeným k aromatizaci - téma bezpečnosti a ochrany zdraví na pracovišti NIOSH“. www.cdc.gov. 2018-11-21. Citováno 2020-04-05.
  18. ^ Aguilar, Patrick R .; Michelson, Andrew P .; Isakow, Warren (únor 2016). „Obliterativní bronchiolitida“. Transplantace. 100 (2): 272–283. doi:10.1097 / TP.0000000000000892. ISSN  0041-1337. PMID  26335918.
  19. ^ Aguilar PR, Michelson AP, Isakow W (únor 2016). „Obliterativní bronchiolitida“. Transplantace. 100 (2): 272–83. doi:10.1097 / TP.0000000000000892. PMID  26335918.
  20. ^ A b C Levy BS, Wegman DH, Baron SL, Sokas RK, eds. (2011). Rozpoznávání a prevence nemocí a úrazů v oblasti zdraví a životního prostředí (6. vydání). New York: Oxford University Press. str. 414. ISBN  9780199750061. Citováno 23. června 2015.
  21. ^ Výbor pro přezkum programu výzkumu respiračních nemocí, výbor pro environmentální studia a toxikologii, oddělení pro studium Země a života, Národní rada pro výzkum a Lékařský ústav národních akademií (2008). Výzkum nemocí dýchacích cest na NIOSH: recenze výzkumných programů Národního ústavu pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci. Washington, D.C .: National Academies Press. str. 139. ISBN  9780309118736. Citováno 23. června 2015.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  22. ^ „CDC - Plicní nemoc související s aromatickými látkami: expozice chemickým látkám určeným k aromatizaci - téma bezpečnosti a ochrany zdraví na pracovišti NIOSH“. www.cdc.gov. Citováno 22. října 2015.
  23. ^ A b Kreiss K (srpen 2017). „Uznáváme profesní účinky diacetylu: Co se můžeme z této historie poučit?“. Toxikologie. 388: 48–54. doi:10.1016 / j.tox.2016.06.009. PMC  5323392. PMID  27326900.
  24. ^ Kanwal R, Kullman G, Fedan KB, Kreiss K (2011). „Riziko onemocnění plic z povolání a expozice chemikáliím s příchutí másla po zavedení kontrol v závodě na výrobu popcorn v mikrovlnné troubě“. Zprávy o veřejném zdraví. 126 (4): 480–94. doi:10.1177/003335491112600405. PMC  3115208. PMID  21800743.
  25. ^ Kreiss K (únor 2014). „Spirometrické omezení související s prací u pracovníků vyrábějících aromata“. American Journal of Industrial Medicine. 57 (2): 129–37. doi:10.1002 / ajim.22282. PMC  4586123. PMID  24265107.
  26. ^ Lockey JE, Hilbert TJ, Levin LP, Ryan PH, White KL, Borton EK a kol. (Červenec 2009). „Obstrukce dýchacích cest související s expozicí diacetylu v zařízeních na výrobu mikrovlnné popcorn“. European Respiratory Journal. 34 (1): 63–71. doi:10.1183/09031936.00050808. PMID  19567602.
  27. ^ „UFCW a petice řidičů OSHA“ (PDF). Obrana vědy. Archivovány od originál (PDF) dne 2007-09-27.
  28. ^ „Dopis vědců tajemníkovi Chaovi“ (PDF). Obrana vědy. Archivovány od originál (PDF) dne 2007-09-27.
  29. ^ Federální registr, Vydání z 21. ledna 2009
  30. ^ „OSHA začíná pravidlo o diacetylu“. Chemické a technické novinky. 87 (4): 24. ledna 2009.
  31. ^ McKinley J (6. května 2007). „Nemoci z továrny na aromatizaci zvyšují dotazy“. The New York Times.
  32. ^ „Bill Text - SB-456 Diacetyl“. Kalifornie Legislativní informace.
  33. ^ „Bill Text - AB-514 Workplace safety and health“. Kalifornie Legislativní informace.
  34. ^ OSHA doporučuje bezpečnostní opatření na ochranu pracovníků před expozicí diacetyl, EHS Dnes, 10. prosince 2010.
  35. ^ Více SS, Vartak AP, Vince R (říjen 2012). „Máslová příchuť, diacetyl, zhoršuje β-amyloidovou cytotoxicitu“. Chemický výzkum v toxikologii. 25 (10): 2083–91. doi:10.1021 / tx3001016. PMID  22731744.
  36. ^ „Připomínky Asociace výrobců příchutí a extraktů Spojených států k novým informacím o máslovém popcorn s příchutí másla“ (PDF) (tisková zpráva). FEMA. Archivovány od originál (PDF) dne 18. 10. 2015. Citováno 2012-07-25.
  37. ^ Společnost Weaver Popcorn. Tisková zpráva: Pop Weaver představuje první mikrovlnnou popcorn s příchutí neobsahující diacetyl Archivováno 28. Září 2007, na Wayback Machine
  38. ^ Tisková zpráva společnosti ConAgra Foods Tisková zpráva společnosti ConAgra Foods oznamující odstranění přidaného diacetylu
  39. ^ Zprávy ABC: Soudní spor „Popcorn Lung“ vynesl cenu 7,2 mil. USD
  40. ^ NewsFeed Researcher: „Popcorn Lung“ Law Nets Award 7,2 milionů $[trvalý mrtvý odkaz ]
  41. ^ Jaffe M (21. září 2012). „Stoletý muž s onemocněním„ popcorn plic “získal ocenění 7,3 milionu dolarů“. Denver Post. Archivovány od originál 21. září 2012. Citováno 22. září 2012.
  42. ^ „Přijetí rejstříku aromatických látek používaných v potravinách nebo na jejich povrchu vypracovaného podle nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 2232/96“ (PDF). 28. října 1996. Archivovány od originál (PDF) dne 19. listopadu 2007.
  43. ^ „Stanovisko Vědecké komise pro potravinářské přídatné látky, látky určené k aromatizaci, pomocné látky a materiály přicházející do styku s potravinami (AFC) na žádost Komise“ (PDF). Deník EFSA. 166: 1–44. 2004.
  44. ^ Evropa zaujímá postoj „diac-and-see“ k aromatizaci diacetylu. Říjen 2007
  45. ^ „Evropská komise - TISKOVÉ ZPRÁVY - Tisková zpráva - 10 klíčových změn u tabákových výrobků prodávaných v EU“.

Další čtení

externí odkazy