Современное состояние производства фумаровой кислоты в России Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 66.091 Н. К. Романова

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ФУМАРОВОЙ КИСЛОТЫ В РОССИИ

Ключевые слова: фумаровая кислота, производство, цикл Кребса, тенденции развития.

В статье рассматриваются вопросы производства фумаровой кислоты пищевого назначения. Охарактеризованы основные способы производства фумаровой кислоты в России и за рубежом. Выявлено, что в настоящее время, на территории России фумаровой кислоты пищевого назначения не производится.

Keywords: fumaric acid production, the Krebs cycle, development trends.

Production of fumaric acid for food grade is summarized in article. It describes the main methods of production of fimaric acid in Russia and abroad. It was revealed that at present fumaric acid is not produced in Russia.

Впервые фумаровая кислота была получена из янтарной. В промышленном производстве используются традиционные каталитические методы получения технической фумаровой кислоты, как в России, так и за рубежом. Традиционный метод синтеза включает в себя стадии окисления фурфурола хлоратом натрия в присутствии ванадиевого катализатора. В настоящее время, промышленный синтез фумаровой кислоты осуществляется путем каталитической изомеризации малеиновой кислоты в водных растворах [1].

Во времена СССР выпускалась только техническая фумаровая кислота для химической промышленности в Перми, и на Ереванском заводе «Химических реактивов». В настоящее время, в России, выпускается только техническая фумаровая кислота: на ОАО «Комбинат органического синтеза» (г.Новомосковск, Тульской области), ООО «РОСПЛАСТ», ОАО «Кам-текс-Химпром» (г.Пермь).

Непосредственно данных по промышленному производству пищевой фумаровой кислоты на основе малеинового ангидрида без использования солей тяжелых металлов в России и в зарубежной практике не найдено. Техническая фумаровая кислота, в основном, выпускается на основе тетрагидрофурана и ма-леиновой кислоты с использованием высокотоксичных катализаторов - солей тяжелых металлов, что не позволяет использовать ее в пищевой промышленности, медицине и сельском хозяйстве.

Основная роль в каталитических процессах получения фумаровой кислоты принадлежит канцерогенным катализаторам, которые имеют особую методику приготовления, заключающуюся в создании большой объемной поверхности, с целью увеличения контакта и активности катализатора с реагирующей средой. Это создается путем нанесения на асбест подслоя никеля, а затем пятиокиси ванадия(У205).

Асбест является канцерогеном только для человека, его невозможно удалить из реакционной среды и, кроме того, очень сложно определить в готовом продукте. Асбест отнесен по классификации МАИР (Международная ассоциация изучения рака ВОЗ) к группе 1 канцерогенного риска, т. е. является безусловным канцерогеном для человека.

Установлено, что ванадий в живых организмах способен тормозить синтез жирных кислот, подавлять образование холестерина, ингибировать (подавлять) образование и работу ряда ферментных систем, тормозить фосфорилирование и синтез АТФ, снижать

уровень коферментов А и р. Кроме того, ванадий способствует образованию в организме аллергических реакций типа астмы и экземы, а также лейкопении и анемии, которые сопровождаются нарушениями основных биохимических параметров организма. Процесс получения фумаровой кислоты путем окисления фурфурола хлоратом натрия в присутствии ванадий - никелевого катализатора (У205) не относится к стабильным из-за применения хлората натрия - сильнейшего окислителя неустойчивой формы. Хлорат натрия относится к очень активным соединениям, в которых хлор способен реагировать с металлами, находящимися в реакционной среде. В процессе синтеза он способен реагировать и с ванадием, и с никелем, образуя летучие хлорсодержащие соединения, тем самым снижая его каталитические свойства.

Таким образом, в составе реакционной смеси находятся одновременно пять канцерогенных веществ: фурфурол, хлорат натрия, асбест, никель и пяти-окись ванадия.

Другой метод, широко используемый - это получение фумаровой кислоты путем изомеризации водных растворов малеиновой кислоты при повышенной температуре и в присутствии набора катализаторов, например, бромтиомочевины и ее производных, тиосульфата натрия, коллоидной серы, сероводорода и сернистой кислоты, присутствующих вместе, галогенводородных кислот, некоторых металлов и др. Такие процессы, получения фумаровой кислоты в больших объемах, часто отличаются неполным переходом малеиновой кислоты в фумаровую [2].

В данных процессах качество фумаровой кислоты в большей степени зависит от чистоты исходной малеиновой кислоты, которая, являясь побочным продуктом в производстве малеинового и фталевого ангидридов, содержит, как правило, различные примеси, которые необходимо адсорбировать из маточного (исходного раствора малеиновой кислоты) чистейшей фумаровой кислотой фармацевтического качества. Затем, для улучшения качества получаемой фумаровой кислоты производят целый ряд технологических приемов: предварительную очистку растворов малеиновой кислоты (осветление с помощью адсорбентов, отдувку и окисление примеси), затем проводят дополнительно очистку получаемой фумаровой кислоты. Все эти процессы трудоемки, малоэффективны и влекут за собой значительные

потери готового продукта, затраты на улавливание технологических отходов, нейтрализацию и очистку сточных вод.

При изомеризации малеиновой кислоты происходит постепенное повышение рН среды, поскольку фумаровая кислота является более слабой по сравнению с малеиновой. Параллельно, с повышением рН среды, происходит активация побочных реакций и процессов, что и является основной причиной получения фумаровой кислоты низкого качества. Кроме того, нет полной уверенности, что произошла полная изомеризация малеиновой кислоты, так как нет достоверных методов контроля процесса и проверки получаемого готового продукта - фумаровой кислоты в производственных условиях.

Достоверность полной изомеризации в процессе промышленного производства на практике определить крайне сложно. Поэтому часто исследователи пишут, что фумаровая кислота обладает токсичностью, что, вероятно следует отнести к наличию ма-леиновой кислоты в готовом продукте из-за неполной изомеризации.

Видимо, с этим связаны иногда встречающиеся в литературе публикации, о том, что фумаровая кислота обладает токсичностью. Но это указывает только на то, что исследователи использовали техническую фу-маровую кислоту, содержащую примеси малеиновой кислоты из-за неполного процесса изомеризации и другие токсичные примеси.

Фумаровая кислота и фумараты являются естественными субстратами, как животных, так и растительных клеток, синтезируются в самом организме и не могут быть токсичными [3].

Практически все исследования зарубежных токсикологов показывают, что фумаровая кислота не обладает токсичностью. Исследования Института Питания АН РФ также это подтверждают.

В настоящее время, в России фумаровая кислота пищевого назначения фармацевтического качества для пищевых и медицинских целей, в промышленном масштабе не производится. Это, в основном, и сдерживает её широкое использование в пищевой промышленности, медицине и сельском хозяйстве.

Пищевая фумаровая кислота фармацевтического качества поставляется в Россию, в основном, из-за рубежа, т.к. производится на основе яблочной или винной кислоты и отличается очень высокими ценами. По более низким ценам и, якобы пищевая, фумаровая кислота поставляется из Китая. Поставки осуществляются не производителями непосредственно, а посредниками, которые рекламируют её как пищевую, но при запросе подлинных документов от производителя поставщики их не предоставляют, а при настойчивом запросе уходят от ответа и последующего контакта, в чем мы неоднократно убеждались.

Таким образом, применение фумаровой кислоты в БАДах на сегодняшний день не распространенно в полной мере, ввиду сложного получения кислоты и ее дороговизны. Поэтому разработка выгодного и простого способа получения солей фумаровой кислоты с дальнейшим их воплощением в качестве БАД, как никогда актуально и требует реализации.

Литература

1. Хрундин Д.В. Перспективы использования фумаровой кислоты в технологии желейных изделий/ Д.В. Хрундин, Н.К. Романова, О.А. Решетник// Вестник КНИТУ.-2010.- № 11.- С. 327-330;

2. А.с. 273818 СССР, МКИ3 С075с 51/00 Способ получения фумаровой кислоты/ С.С. Сосновская, А.А. Кани-щева, Е. М. Покровская, С. С. Нецветаев и др - опубл. 18.01.1973, Бюл.№34. - 4с;

3. Е.И.Маевский, Е.В.Гришина, А.С.Розенфельд, Л.А.Богданова, М.Н.Кондрашова О целесообразности применения пищевых добавок на основе субстратов энергетического обмена./10 Современные проблемы физиологии и патологии пищеварения», 2001, том XI, №4, стр. 22-28;

4. Зайцев В.Г., Островский О.В., Закревский В.И. Связь между химическим строением и мишенью действия как основа классификации антиоксидантов прямого действия. //Эксперим. клин. фармакол.- 2003.- Т.66.- № 4.-С.66-70;

5. Владимиров Ю.А. Свободные радикалы и антиокси-данты. Вестник Российской Академии Медицинских Наук.- 1998.- № 7.- С. 43-51.

© Н. К. Романова, к.т.н., доц. каф. технологии пищевых производств КНИТУ, rnk5325@rambler.ru.

© N. K. Romanova, Ph.D. doctoral candidate, docent; Kazan National Research Technological University; sub-faculty of technology of food production, rnk5325@rambler.ru.