Хімія ванілі - три способи виготовлення ваніліну

Ваніль - один із найпоширеніших і найпопулярніших ароматів у їжі. Чи є магазини морозива, де не продають ванільне морозиво?

хімія

Є кілька способів зробити смак їжі як ваніль. Найпростішим є використання першоджерела: натуральної ванілі, яка є стручком, що росте на рослині ванілі. Замість того, щоб використовувати стручок, ви також можете використовувати його витяг. У багатьох комерційних хлібобулочних виробах (особливо в США) використовується штучна ваніль, яка технічно є ваніліном.

Ми вже обговорювали різницю між ваніллю та ваніліном. Але як виготовляється сам ванілін? Якщо воно не росте на рослині, як ми можемо це зробити?

Молекула ваніліну

Чиста ваніль походить від ванільних зерен і є складною сумішшю смакових молекул. Однак є одна молекула, яка здебільшого пов’язана з ваніллю: ванілін. Він має величезний внесок у природну ваніль, і для багатьох з вас ванілін насправді може бути тим, про що ти думаєш, коли думаєш про ваніль.

Ванілін, природно, міститься у ванільних бобах, але його також можна виготовити без втручання жодної ванільної квасолі. Ванілін - це молекула, показана нижче. Це молекулярна формула C8H8O3, і одна з його хімічних назв: 4-гідрокси-3-метоксибензальдегід. Чистий ванілін зазвичай продається у вигляді (кристалічного) порошку і має білий колір (можливо, злегка жовтуватий). Ванілін можна придбати у найрізноманітніших постачальників, які можуть використовувати кілька різних шляхів для виготовлення ваніліну.

Є приблизно два способи виготовлення ваніліну. Перший - знайти більш поширену молекулу, яка вже існує в природі, і перетворити її у ваніль за допомогою різних хімічних реакцій. Інший метод використовує дріжджі для отримання молекул ваніліну з досить різних молекул.

1. Виготовлення ваніліну з евгенолу

Ванілін є дорогим інгредієнтом, тому він стимулює галузь шукати більш дешеві способи виготовлення продукту. Один із цих способів полягає у тому, щоб взяти молекули, що містяться у природі, у більших кількостях (отже, дешевші) і перетворити їх у ванілін. Такою молекулою є евгенол.

Евгенол можна отримати з таких спецій, як кориця, мускатний горіх та гвоздика. Його структура дуже схожа на структуру ваніліну, як ви можете бачити на структурі, показаній нижче (джерело). Єдина відмінність полягає у верхній гілці, де їй не вистачає кисню (О), а натомість має довший вуглецевий хвіст.

При перетворенні евгенолу у ванілін мають відбуватися дві стадії хімічного процесу:

  1. Ізомеризація евгенолу: іншими словами, подвійний зв’язок евгенолу переміститься зверху в одну позицію нижче.
  2. Окислення ізоевгенолу, додаючи тим самим ту кисневу групу.

Подивіться на джерела внизу цієї публікації, щоб знайти більш детальні статті (і патенти), де більш докладно описуються хімічні етапи та процеси.

2. Лігнін (деревна целюлоза) для отримання ваніліну

Незважаючи на те, що евгенол є дещо дешевим способом отримання ваніліну, розвиток продовжується, і в наш час більша частина ваніліну більше не виробляється з евгенолу, а натомість з лігніну та гваяколу. На зображенні нижче показано, як може виглядати лігнін (джерело). Якщо придивитися, ви знову зможете розпізнати структуру молекули ваніліну.

Є кілька способів зробити ванілін з лігніну. Проте в найпростіших процесах використовується багато суворих хімічних розчинників або дуже сильних кислот і основ, що робить їх дуже екологічно чистими. Тому проводиться багато досліджень щодо кращих способів виготовлення ваніліну як з лігніну, так і з гваяколу. Були зроблені і робляться великі кроки

3. Використання дріжджів для виготовлення ваніліну (натурального)

Розвиток у світі виробництва ваніліну продовжується. В останні роки серед споживачів зростає бажання природного ваніліну. Однак більшість суворих хімічних процесів, описаних вище, не відповідають цьому визначенню. Шлях, який різні компанії шукають для отримання натурального ваніліну, - це використання мікроорганізмів. Деякі дріжджі, грибки та бактерії можуть бути використані для отримання ваніліну з інших (природних) молекул.

Для виготовлення ваніліну з використанням мікроорганізмів вже використовується кілька процесів. Тим не менш, нелегко змусити ці процеси ефективно працювати. Одним з найцікавіших факторів, який я виявив, був той факт, що ванілін насправді токсичний для декількох мікроорганізмів. Отже, концентрації, які мікроорганізми роблять, повинні бути низькими, щоб запобігти їх загибелі.

Якщо вас цікавлять додаткові хімічні деталі, я б запропонував прочитати цю статтю, яка містить дуже великий аналіз різних досліджуваних шляхів.

Джерела

Є кілька доступних патентів, де більш докладно описано, як зробити ванілін з евгенолу, ось один приклад.

У 70-х роках вчитель розробив гарний експеримент у класі, що дозволив студентам самостійно виготовляти ванілін з евгенолу.

Дуже повна стаття про історію синтезу ваніліну.