Диацетил - Diacetyl

Диацетил[1]
Структурная формула
Шариковая модель
Имена
Предпочтительное название IUPAC
Бутан-2,3-дион
Другие имена
Диацетил
Биацетил
Диметил дикетон
2,3-дикетобутан
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
3DMet
605398
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.006.428 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 207-069-8
КЕГГ
Номер RTECS
  • EK2625000
UNII
Номер ООН2346
Характеристики
C4ЧАС6О2
Молярная масса86.090 г · моль−1
ВнешностьЖелтовато-зеленая жидкость
Плотность0,990 г / мл при 15 ° C
Температура плавления От −2 до −4 ° C (от 28 до 25 ° F; от 271 до 269 K)
Точка кипения 88 ° С (190 ° F, 361 К)
200 г / л (20 ° С)
Опасности
Главный опасностиВреден, легко воспламеняется
Паспорт безопасностиВнешний паспорт безопасности материалов
Пиктограммы GHSGHS02: ЛегковоспламеняющийсяGHS05: КоррозийныйGHS06: ТоксичноGHS07: ВредноGHS08: Опасность для здоровья
Сигнальное слово GHSОпасность
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 (огненный алмаз)
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Диацетил (ИЮПАК систематическое название: бутандион или же бутан-2,3-дион) является органическое соединение с химической формулой (CH3CO)2. Это жидкость желтого или зеленого цвета с сильным маслянистым привкусом. Это вицинальный дикетон (два C = O группы, бок о бок) с молекулярная формула C4ЧАС6О2. Диацетил содержится в алкогольных напитках и добавляется в некоторые продукты для придания маслянистого вкуса. Известно, что диацетил вызывает заболевание легких. облитерирующий бронхиолит у тех людей, которые подверглись его воздействию на производстве.[2]

Химическая структура

Отличительной особенностью диацетила (и других 1,2-дикетонов) является длинная связь С – С, связывающая карбонильные центры. Это расстояние связи составляет около 1,54 Å по сравнению с 1,45 Å для соответствующей связи C – C в 1,3-бутадиен. Удлинение объясняется отталкиванием между центрами поляризованного карбонильного углерода.[3]

Вхождение

Диацетил возникает естественным образом как побочный продукт ферментация. У некоторых ферментативных бактерий он образуется через пирофосфат тиамина -опосредованная конденсация пируват и ацетил-КоА.[4] Кислые (кисломолочные) сливки, кисломолочная пахта и кисломолочное масло получают путем инокуляции пастеризованных сливок или молока молочной закваской, сбивания (взбалтывания) и выдерживания молока до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое падение pH (или повышение кислотности). Кислые сливки, сливочное масло и кисло-пахта обязаны своим терпким вкусом молочнокислым бактериям, а маслянистый аромат и вкус - диацетилу.[5]

Производство

Диацетил промышленно производится дегидрирование из 2,3-бутандиол. Ацетоин является промежуточным звеном.[6]

Приложения

В пищевых продуктах

Диацетил и ацетоин два соединения, которые дают масло сливочное его характерный вкус. Из-за этого производители искусственный масляный ароматизатор, маргарины или похожие масло -содержащие продукты обычно добавляют диацетил и ацетоин (вместе с бета-каротин для желтого цвета), чтобы сделать конечный продукт ароматизированным маслом, потому что в противном случае он был бы относительно безвкусным.[7]

Электронные сигареты

Диацетил используется в качестве ароматизатора в некоторых жидкости используется в электронные сигареты.[8] и люди, находящиеся поблизости, могут подвергнуться его воздействию в выдыхаемом аэрозоле на уровнях, близких к пределу, установленному для профессионального воздействия.[9]

В алкогольных напитках

При низком уровне диацетил придает ощущение скользкости. алкогольный напиток во рту. По мере повышения уровня он дает маслянистый или же ириска вкус.

В некоторых стилях пива (например, во многих стилях пива, производимых в Соединенном Королевстве, таких как стауты, английские биттеры и шотландские эли) присутствие диацетила может быть приемлемым или желательным при низких или, в некоторых случаях, умеренных уровнях. В других стилях его наличие считается недостатком или нежелательным.[10]

Диацетил образуется во время ферментации как побочный продукт валин синтез, когда дрожжи производят α-ацетолактат, который покидает клетку и самопроизвольно декарбоксилированный в диацетил. Затем дрожжи абсорбируют диацетил и уменьшают кетон группы для формирования ацетоин и 2,3-бутандиол.

Пиво иногда проходит «диацетиловый отдых», при котором его температура немного повышается в течение двух или трех дней после завершения ферментации, чтобы дрожжи могли абсорбировать диацетил, произведенный ранее в цикле ферментации. Производители некоторых вин, таких как шардоне, намеренно способствуют производству диацетила из-за ощущения и аромата, которые он придает.[11] Диацетил присутствует в некоторых шардоне, известных как «масляные бомбы», хотя наблюдается тенденция к возвращению к более традиционным французским стилям.[12]

Концентрации от 0,005 мг / л до 1,7 мг / л были измерены в винах Шардоне, и количество, необходимое для заметного аромата, составляет не менее 0,2 мг / л.[13][14]

Биохимическая токсичность

Было показано, что диацетил изменяет аминокислота аргинин которые могут влиять на структуру и функцию белка. Дополнительно диацетил может связываться с ДНК и форма гуанозин аддукты, которые могут вызывать ДНК разворачивание и гибель клеток. В пробирке исследования на клетках человека также предполагают, что диацетил изменяет структуру и функцию внеклеточный матрикс и изменяет эпителиальный клеточные реакции на факторы роста.[15] Клетки человека, подвергшиеся воздействию диацетила, также увеличивают секрецию вещество P что приводит к слизь гиперсекреция, сокращение гладких мышц дыхательных путей и отек.[16] Исследования на крысах показали, что дыхательные пути эпителиальный повреждение и некроз после воздействия диацетила.[15]

Безопасность труда

Соединенные Штаты Национальный институт охраны труда и здоровья предположил, что диацетил при использовании в искусственных ароматизаторах масла (которые используются во многих пищевых продуктах) может быть опасным при нагревании и вдыхании в течение длительного периода времени.[17] Рабочие нескольких заводов, производящих искусственный масляный ароматизатор были диагностированы облитерирующий бронхиолит, редкое и серьезное заболевание легкие.[2] Как и в случае с другими терминальными заболеваниями легких, трансплантация в настоящее время является наиболее эффективным методом лечения.[18] Однако отторжение трансплантата легкого очень распространено и является еще одним случаем, когда облитерирующий бронхиолит известно, что происходит.[19] Заболевание было названо «легкими попкорна» или «легкими попкорна», потому что впервые оно было обнаружено у бывших рабочих попкорн в микроволновке завод в Миссури,[20] но NIOSH относится к нему более общим термином «заболевание легких, связанное с ароматизаторами».[20] Его также называют «облитерирующим бронхиолитом, связанным с ароматизаторами».[20] или облитерирующий диацетил-индуцированный бронхиолит.[21] Люди, работающие с ароматизаторами, содержащими диацетил, подвержены риску заболеваний легких, связанных с ароматизаторами, в том числе те, кто работает на заводах по производству попкорна, ресторанах, других предприятиях по производству закусок, пекарнях, кондитерских фабриках, заводах по производству маргарина и кулинарных спредов, а также на предприятиях по переработке кофе.[22]

В 2000 году 8 случаев облитерирующий бронхиолит были обнаружены у бывших сотрудников завода по производству попкорна в микроволновой печи. Многие из этих людей изначально были ошибочно диагностированы как больные другими легочными заболеваниями, такими как ХОБЛ и астма. NIOSH исследовал рабочее место и предположил, что искусственный масляный ароматизатор, содержащий диацетил, был наиболее вероятным возбудителем случаев облитерирующий бронхиолит.[23] Последующие расследования на заводе показали, что 25% сотрудников имели аномальные спирометрия Экзамены. Завод эффективно внедрил изменения, снижающие концентрацию диацетила в воздухе на 1–3 порядка в последующие годы. После этого у тех, кто подвергался воздействию высоких уровней диацетила, наблюдалась стабилизация респираторных симптомов. Однако снижение функции легких по оценке спирометрия продолжение.[24] Другие исследования также обнаружили случаи облитерирующий бронхиолит у рабочих на 4 других предприятиях по производству попкорна в микроволновых печах.[23] Кроме того, дальнейшие исследования показали значительное увеличение аномальных спирометрия значения для рабочих, подвергающихся воздействию ароматизирующих химикатов с ясным доза-реакция.[25][26]

В 2006 г. Международное братство возчиков и United Food and Commercial Workers подал прошение в США OSHA обнародовать временный стандарт на случай чрезвычайных ситуаций для защиты рабочих от вредного воздействия на здоровье вдыхания паров диацетила.[27] За петицией последовало письмо поддержки, подписанное более 30 видными учеными.[28] Вопрос находится на рассмотрении. 21 января 2009 года OSHA опубликовало предварительное уведомление о предлагаемом нормотворчестве для регулирования воздействия диацетила.[29] В уведомлении респондентам предлагается предоставить информацию о неблагоприятных последствиях для здоровья, методах оценки и мониторинга воздействия, а также об обучении работников. В этом уведомлении также запрашивались данные относительно воздействия и воздействия на здоровье ацетоин, ацетальдегид, уксусная кислота и фурфурол.[30]

Две купюры в Законодательное собрание Калифорнии стремятся запретить использование диацетила.[31][32][33]

Информационный бюллетень OSHA по охране труда и здоровья США 2010 г. и сопутствующий информационный бюллетень для работников рекомендуют работодателям использовать меры безопасности, чтобы не подвергать сотрудников потенциально смертельному воздействию масляных ароматизаторов и других ароматизирующих веществ, содержащих диацетил или его заменители.[34]

Предварительный in vitro исследование, опубликованное в 2012 году, предполагает, что диацетил может усугублять действие бета-амилоид агрегация, процесс, связанный с Болезнь Альцгеймера.[35]

Безопасность потребителей

В 2007 г. Ассоциация производителей ароматизаторов и экстрактов рекомендуется снижение диацетила в масло сливочное ароматизаторы.[36] Производители попкорна со вкусом сливочного масла, в том числе Поп Уивер, Конец тропы, и ConAgra Foods (создатель Орвилла Реденбахера и Акт II ) начали исключать диацетил как ингредиент из своих продуктов.[37][38]

В 2012 году Уэйн Уотсон, который много лет регулярно употреблял попкорн в микроволновой печи, был удостоен награды. АМЕРИКАНСКИЙ ДОЛЛАР$ 7,27 миллиона долларов возмещения убытков от федерального жюри в Денвер, который решил, что его заболевание легких было вызвано химическими веществами в попкорне для микроволновой печи и тем, что производитель попкорна, Корпорация Гилстер-Мэри Ли, и продуктовый магазин, который его продавал, должен был предупредить его об опасностях.[39][40][41]

В Европейская комиссия заявила, что диацетил разрешен для использования в качестве ароматизатора во всех странах ЕС.[42] Как дикетон, диацетил включен в классификацию вкусовых добавок ЕС 11 (FGE.11). Научная группа Комиссии ЕС оценила шесть ароматизаторов (не включая диацетил) из FGE.11 в 2004 году.[43] В рамках этого исследования группа рассмотрела доступные исследования нескольких других ароматизаторов в FGE.11, включая диацетил. На основании имеющихся данных группа подтвердила вывод об отсутствии проблем с безопасностью при использовании диацетила в качестве ароматизатора.

В 2007 г. Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA), регулирующий орган ЕС по безопасности пищевых продуктов, заявил, что его научная группа по пищевым добавкам и ароматизаторам (AFC) оценивает диацетил вместе с другими ароматизаторами в рамках более крупного исследования.[44]

В 2016 году диацетил был запрещен в жидкостях / электронных сигаретах в ЕС в соответствии с Директивой ЕС о табачных изделиях.[45]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Индекс Merck (11-е изд.). п. 2946.
  2. ^ а б Крейсс, Кэтлин (август 2017 г.). «Признание профессиональных эффектов диацетила: чему мы можем научиться из этой истории?». Токсикология. 388: 48–54. Дои:10.1016 / j.tox.2016.06.009. ЧВК  5323392. PMID  27326900.
  3. ^ Эрикс К., Хайден Т.Д., Ян Ш., Чан И.Ю. (1983). «Кристаллическая и молекулярная структура биацетил (2,3-бутандиона), (H3CCO)2, при −12 и −100 ° C ». Варенье. Chem. Soc. 105 (12): 3940–3942. Дои:10.1021 / ja00350a032.
  4. ^ Спекман Р.А., Коллинз Е.Б. (январь 1968 г.). «Биосинтез диацетила в Streptococcus diacetilactis и Leuconostoc citrovorum». Журнал бактериологии. 95 (1): 174–80. Дои:10.1128 / JB.95.1.174-180.1968. ЧВК  251989. PMID  5636815.
  5. ^ Джей, Джеймс М (2000). Современная пищевая микробиология. Гейтерсбург, штат Мэриленд: издательство Aspen Publishers. стр.120. ISBN  978-0834216716. OCLC  42692251.
  6. ^ «Кетоны». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a15_077.
  7. ^ Павия DL. Введение в методы органической лаборатории (4-е изд.). ISBN  978-0-495-28069-9.
  8. ^ Комитет по обзору воздействия на здоровье электронных систем доставки никотина, Национальные академии наук (2018). «Глава 5: Токсикология компонентов электронных сигарет». В Eaton DL, Kwan LY, Stratton K (ред.). Последствия употребления электронных сигарет для общественного здравоохранения. Национальная академия прессы. п. 175. ISBN  9780309468343. PMID  29894118.
  9. ^ Комитет по обзору воздействия на здоровье электронных систем доставки никотина, Национальные академии наук (2018). «Глава 3: Электронные сигареты, способы их использования и воздействия». В Eaton DL, Kwan LY, Stratton K (ред.). Последствия употребления электронных сигарет для общественного здравоохранения. Национальная академия прессы. п. 82. ISBN  9780309468343. PMID  29894118.
  10. ^ Янсон Л. (1996). Brew Chem 101. Этажные книги. стр.64–67. ISBN  978-0-88266-940-3.
  11. ^ «Диацетил». База данных метаболомов E. coli. ECMDB. Получено 20 октября 2013.
  12. ^ «Тенденции в Шардоне». Виноградники Sonoma-Cutrer. Получено 2 декабря, 2015.[мертвая ссылка ]
  13. ^ Нильсен Дж. К., Ришелье М. (февраль 1999 г.). «Контроль развития вкуса вина во время и после яблочно-молочного брожения Oenococcus oeni». Прикладная и экологическая микробиология. 65 (2): 740–5. Дои:10.1128 / AEM.65.2.740-745.1999. ЧВК  91089. PMID  9925610.
  14. ^ Мартино Б., Хеник-Клинг Т., Акри Т. (1995). «Переоценка влияния яблочно-молочного брожения на концентрацию диацетила в винах». Являюсь. Soc. Enol. Vitic. 46 (3): 385–8.
  15. ^ а б Brass DM, Palmer SM (август 2017 г.). «Модели токсичности диацетила и альтернативных дионов». Токсикология. 388: 15–20. Дои:10.1016 / j.tox.2017.02.011. ЧВК  5540796. PMID  28232124.
  16. ^ Холден ВК, Hines SE (март 2016 г.). «Последняя информация о заболеваниях легких, вызванных ароматизаторами». Текущее мнение в области легочной медицины. 22 (2): 158–64. Дои:10.1097 / MCP.0000000000000250. PMID  26761629.
  17. ^ "CDC - Заболевания легких, связанные с ароматизаторами: Воздействие ароматизирующих химикатов - Тема безопасности и здоровья на рабочем месте NIOSH". www.cdc.gov. 2018-11-21. Получено 2020-04-05.
  18. ^ Агилар, Патрик Р .; Михельсон, Эндрю П .; Исаков, Уоррен (февраль 2016 г.). «Облитерирующий бронхиолит». Трансплантация. 100 (2): 272–283. Дои:10.1097 / TP.0000000000000892. ISSN  0041-1337. PMID  26335918.
  19. ^ Агилар PR, Михельсон А.П., Исаков В. (февраль 2016 г.). «Облитерирующий бронхиолит». Трансплантация. 100 (2): 272–83. Дои:10.1097 / TP.0000000000000892. PMID  26335918.
  20. ^ а б c Леви Б.С., Вегман Д.Х., Барон С.Л., Сокас Р.К., ред. (2011). Гигиена труда и окружающей среды: распознавание и предотвращение болезней и травм (6-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. п. 414. ISBN  9780199750061. Получено 23 июня, 2015.
  21. ^ Комитет по обзору программы исследований респираторных заболеваний, Совет по экологическим исследованиям и токсикологии, Отдел исследований Земли и жизни, Национальный исследовательский совет и Институт медицины национальных академий (2008 г.). Исследования респираторных заболеваний в NIOSH: обзоры исследовательских программ Национального института безопасности и гигиены труда. Вашингтон, округ Колумбия: National Academies Press. п. 139. ISBN  9780309118736. Получено 23 июня, 2015.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  22. ^ "CDC - Заболевания легких, связанные с ароматизаторами: Воздействие ароматизирующих химикатов - Тема безопасности и здоровья на рабочем месте NIOSH". www.cdc.gov. Получено 22 октября, 2015.
  23. ^ а б Kreiss K (август 2017 г.). «Признание профессиональных эффектов диацетила: чему мы можем научиться из этой истории?». Токсикология. 388: 48–54. Дои:10.1016 / j.tox.2016.06.009. ЧВК  5323392. PMID  27326900.
  24. ^ Канвал Р., Куллман Г., Федан КБ, Крайсс К. (2011). «Риск профессиональных заболеваний легких и воздействие химикатов, ароматизирующих масло, после внедрения мер контроля на заводе по производству попкорна, работающего в микроволновой печи». Отчеты общественного здравоохранения. 126 (4): 480–94. Дои:10.1177/003335491112600405. ЧВК  3115208. PMID  21800743.
  25. ^ Kreiss K (февраль 2014 г.). «Связанные с работой спирометрические ограничения у рабочих, производящих ароматизаторы». Американский журнал промышленной медицины. 57 (2): 129–37. Дои:10.1002 / ajim.22282. ЧВК  4586123. PMID  24265107.
  26. ^ Локки Дж. Э., Гильберт Т. Дж., Левин Л. П., Райан П. Х., Уайт К. Л., Бортон Е. К. и др. (Июль 2009 г.). «Обструкция дыхательных путей, связанная с воздействием диацетила на предприятиях по производству попкорна в микроволновой печи». Европейский респираторный журнал. 34 (1): 63–71. Дои:10.1183/09031936.00050808. PMID  19567602.
  27. ^ "Петиция UFCW и водителей в OSHA" (PDF). Защищая науку. Архивировано из оригинал (PDF) на 2007-09-27.
  28. ^ "Письмо ученых секретарю Чао" (PDF). Защищая науку. Архивировано из оригинал (PDF) на 2007-09-27.
  29. ^ Федеральный регистр, Выпуск от 21 января 2009 г.
  30. ^ "OSHA начинает правило диацетила". Новости химии и машиностроения. 87 (4): 24. 26 января 2009 г.
  31. ^ МакКинли Дж (6 мая 2007 г.). "Болезни фабрики вкусовых добавок вызывают запросы". Нью-Йорк Таймс.
  32. ^ "Bill Text - SB-456 Diacetyl". Законодательная информация Калифорнии.
  33. ^ «Текст законопроекта - AB-514 Безопасность и охрана труда». Законодательная информация Калифорнии.
  34. ^ OSHA рекомендует меры безопасности для защиты рабочих от воздействия диацетила, EHS Сегодня, 10 декабря 2010 г.
  35. ^ Подробнее СС, Вартак А.П., Винс Р. (октябрь 2012 г.). «Ароматизатор сливочного масла, диацетил, усиливает цитотоксичность β-амилоида». Химические исследования в токсикологии. 25 (10): 2083–91. Дои:10.1021 / тx3001016. PMID  22731744.
  36. ^ «Комментарии Ассоциации производителей ароматизаторов и экстрактов США к новой информации о попкорне со вкусом масла для микроволновых печей» (PDF) (пресс-релиз). FEMA. Архивировано из оригинал (PDF) на 2015-10-18. Получено 2012-07-25.
  37. ^ Weaver Popcorn Company. Пресс-релиз: Pop Weaver представляет первый попкорн для микроволновой печи с ароматизатором, не содержащим диацетила В архиве 28 сентября 2007 г. Wayback Machine
  38. ^ Пресс-релиз ConAgra Foods Пресс-релиз ConAgra Foods, объявляющий об удалении добавленного диацетила
  39. ^ ABC News: Судебный иск "Popcorn Lung" приносит 7,2 миллиона долларов
  40. ^ NewsFeed Researcher: Судебный иск "Popcorn Lung" приносит 7,2 миллиона долларов[постоянная мертвая ссылка ]
  41. ^ Jaffe M (21 сентября 2012 г.). "Столетний мужчина с болезнью" попкорновых легких "получил награду в размере 7,3 миллиона долларов". The Denver Post. Архивировано из оригинал 21 сентября 2012 г.. Получено 22 сентября, 2012.
  42. ^ «Принятие реестра ароматизирующих веществ, используемых в пищевых продуктах или на них, составленного в соответствии с Регламентом (ЕС) № 2232/96 Европейского парламента и Совета» (PDF). 28 октября 1996 г. Архивировано с оригинал (PDF) 19 ноября 2007 г.
  43. ^ «Заключение научной группы по пищевым добавкам, ароматизаторам, технологическим добавкам и материалам, контактирующим с пищевыми продуктами (AFC), по запросу Комиссии» (PDF). Журнал EFSA. 166: 1–44. 2004.
  44. ^ Европа занимает выжидательную позицию в отношении диацетиловых ароматизаторов. Октябрь 2007 г.
  45. ^ «Европейская комиссия - ПРЕСС-РЕЛИЗЫ - Пресс-релиз - 10 ключевых изменений для табачных изделий, продаваемых в ЕС».

дальнейшее чтение

  • Харбер П., Саэчао К., Бумус С. (2006). «Заболевание легких, вызванное диацетилом». Токсикологические обзоры. 25 (4): 261–72. Дои:10.2165/00139709-200625040-00006. PMID  17288497.

внешняя ссылка