گلیسیرین

تاریخچه گلیسیرین

بیش از دو قرن پیش در سال ۱۷۷۹ کارل ویلهم شیل شیمیست سوئدی با حرارت دهی به روغن زیتون و مونو اکسید سرب برای اولین بار گلیسیرین را تهیه کرد. او از این کشف تصادفی خود بسیار خوشحال بود و آن را “اصل شیرین چربی” نامید. شیل به آزمایش و مقایسه گلیسیرین با سایر شکرهای کشف شده در آن دوران پرداخته و متوجه تفاوت آن با دیگر شیرین کننده‌ها شد. طبق آزمایش های او گلیسیرین مانند بقیه شکرها تشکیل کریستال نداده، تخمیر نشده و مقاومت گرمایی بالاتری را نسبت به آن‌ها از خود نشان می‌داد.
او فرق بین گلیسیرین و قند نیشکر را به خصوص در نسبت‌های اکسیژن مورد بررسی قرار داده و نشان داد که مقدار بیشتری اسید نیتریک برای اکسیده کردن گلیسیرین نسبت به نیشکر مورد نیاز است و همچنین گلیسرول در واکنش با اتانول، بر عکس قند نیشکر باز تولید نخواهد کرد. او نشان داد که گلیسیرین با اینکه کریستالیزه نمی‌شود امکان تقطیر آن وجود دارد و در دماهای بالاتر تجزیه خواهد شد.
میشل اوژن شورول شیمی‎دان فرانسوی نام گلیسیرین را برای آن از لغت یونانی Glykys به معنای شیرین در سال ۱۸۱۱ انتخاب نمود. او همچنین در سال ۱۸۲۳ راه جدیدی برای تولید پنجاه اسید چرب از چربی‌ها به وسیله یک باز(آلکالی) را اختراع کرد، که شامل بازیافت گلیسیرین آزاد شده در طول پروسه می‌شد.
سیزده سال پس از آن در سال ۱۸۳۶ فرمول شیمیایی گلیسیرین توسط دانشمندی فرانسوی به نام تئوفیل جولز پلوئز به صورت تجربی C۳H۸O۳ پیشنهاد شد و پنجاه سال بعد فرمول ساختاری آن C۳H۵(OH)۳ توسط دو دانشمند فرانسوی مارسلین بارتلت و لوکئا ارائه شده و مورد قبول همگان قرار گرفت.

موارد مصرف

از گلیسیرین خالص در داروسازی استفاده می‌شود. گلیسیرین برای تهیه لوسیون کرم‌های صورت به کار می‌رود. گلیسیرین رطوبت را در سطح پوست نگه می‌دارد. از این ماده برای تهیه لوازم آرایشی نیز استفاده می‌شود، چون حلال خوبی است و باعث جذب رطوبت در سطح پوست می‌شود و پوست را نرم و چرب می‌کند. گلیسیرین به صورت شیاف به‌عنوان ملین‌هیپراسموتیک و نرم‌کننده برای پیش‌گیری از یبوست استفاده می‌گردد.

مکانیسم اثر

چون گلیسیرین یک مایع با قدرت بالای جذب رطوبت هوا است با استفاده از صابون‌های گلیسیرینه پوست دست خشک نمی‌شود.

خواص گلیسیرین

گلیسیرین یک الکل سه عاملی با فرمول C3H5(OH)3 است. گلیسیرین مایعی زلال، بی‌رنگ و بدون بو است. در معرض هوا به آرامی رطوبت جذب می‌کند. گلیسیرین به هر نسبتی در آب و اتانول حل می‌شود اما در حلال‌های آلی مانند کلروفرم، اتر، بنزن و... حل نمی‌شود. بیشتر ترکیباتی که در آب یا الکل حل نمی‌شوند، در گلیسیرین محلول هستند.

سایر کاربرد

از گلیسیرین در صابون‌سازی، برای تولید صابون‌های شفاف و در صنایع بهداشتی و آرایشی استفاده می‌شود. در ساخت مواد منفجره مثل نیترو گلیسیرین، برای روغن‌کاری ابزارها و تأسیسات فلزی و نیز برای جلوگیری از یخ بستن جک‌های هیدرولیکی از گلیسیرین استفاده می‌شود.

گلیسرول

گلیسرول (گیلیسیرین) یک ترکیب ساده (مشروب الکلی قندی) می‌باشد. چون بی‌رنگ، بی‌بو و حلال است به‌طور گسترده‌ای در فرمولاسیون داروها استفاده شده‌است. استحکام گلیسرول در تمام ترکیبات تری گلیسیریدی مرکزی و اصلی است. گلیسرول شیرین مزه و در کل غیر سمی می‌باشد.

تولید

حدوداً ۹۵۰۰۰۰ تن گلیسرول در هر سال در آمریکا و اروپا تولید شده‌است. ۳۵۰۰۰۰ تن از گلیسرول در آمریکا تنها از ۲۰۰۰–۲۰۰۴ تولید شده‌است. تولید آن در سوختهای بیوزیستی (همان‌طور که دستور EU 2003/30/EC ذکر شده‌است) افزایش خواهد یافت. نیاز به جایگزینی ۵٫۷۵ درصد از سوختهای نفتی با سوخت زیستی در تمام ایالتهای آمریکا در ۲۰۱۰ دارد و چون گلیسرول یک محصول فرعی در تولید بیو دیزل زیستی می‌باشد پیش‌بینی شده که تا سال ۲۰۲۰ تولید آن شش برابر بیشتر از تقاضا خواهد شد.

تولید از چربی‌ها و روغن‌ها

تری گلیسیریدهای موجود در چربی‌ها و روغن‌ها در تعریف استرهای گلیسرول با زنجیره بلند اسیدهای کربوکسیلیک می‌باشند. هیدرولیز (صابون سازی) یا ترانس‌استریفیکیشن این تری گلیسیریدها کمیتهای متناسب با وزن اتمی از گلیسرول را تولید می‌کند. در این طرح گلیسرول که به عنوان یک محصول مشترک در تولید نمک‌های کربوکسیلیک زنجیره بلند است به عنوان صابون استفاده شده‌است.
گلیسرول همچنین یک محصول فرعی از تولید دیزل زیستی از طریق ترانس استرسازی می‌باشد. این شکل از گلیسیرین خام اغلب ظاهری تیره با یک قوام چسبناک و شبیه شربت دارد. تری گلیسیریدها با یک الکل مانند اتانول می‌شکنند و به اتیل استر اسیدهای چرب و گلیسرول تجزیه می‌شوند.
گلیسرول از تری گلیسیریدها در مقیاس زیاد تولید شده‌است اما محصول خام دارای کیفیت متغیری است با یک قیمت فروش کمتراز ۸–۱ سنت آمریکا برای هر پوند در سال ۲۰۱۱. این گلیسرول می‌تواند خالص شود اما فرایند ان هزینه بر و گران می‌باشد. در نتیجه بخش مهمی از گلیسرول خام به عنوان هدر رفته در نظر گرفته می‌شود. برخی گلیسرول‌ها برای تولید انرژی سوزانده می‌شوند اما ارزش گرمایی پایین است.
گلیسرول خام از هیدرولیز تری گلیسیریدها می‌تواند توسط طرز عمل با کربن فعال شده خالص شود تا ناخالصی‌های ارگانیک را از بین ببرد و حذف کند فلز قلیایی تا استرهای گلیسرول عکس‌العمل نشان نداده حذف کند و تبادل یون تا نمک‌ها را حذف کند و از بین ببرد. گلیسرول با خلوص بالا (% ۹۹٫۵) توسط عصاره‌گیری چند مرحله‌ای به دست می‌آید. خلأ به دلیل نقطه جوش بالای گلیسرول (۲۹۰ درجه حرارت) کمک‌کننده است.

گلیسرول ترکیبی

گلیسرول ترکیبی به موادی اشاره می‌کند که از منابع غیر تری گلیسیریدی بدست می‌آید. گلیسرول ممکن است همچنین توسط ریشه‌های مختلف از پروپیلن تولید شود. فرایند دی پیکلرو هیدرین از همه مهم‌تر است شامل کلرینه کردن پروپیلن می‌شود تا کلرید آلیل بدهد که با هیپوکلریت اکسید شده‌است و به دی کلرو هیدرین تبدیل شده که با یک پایه قوی عکس‌العمل نشان می‌دهد تا اپی کلرو هیدرین بدهد. اپی کلرو هیدرین سپس هیدرولیز می‌شود تا گلیسرول بدهد. فرایندهای آزاد از کلرین از پروپیلن شامل ترکیب گلیسرول از اکرولین و اکسید پروپیلن می‌شود.
به دلیل تأکید روی دیزل زیستی از آنجاییکه گلیسرول یک محصول هدر رفته‌است بازار برای گلیسرول خیلی نامطلوب است و این فرایندهای قدیمی خیلی اقتصادی نیستند. به دلیل عرضه بیش از تقاضای گلیسرول تلاش‌هایی انجام شده‌است تا گلیسرول را به پیش مرحله‌هایش تغییر دهد مانند اکرولین و اپی کلروهیدرین.

صنعت غذا (صنایع غذایی)

در غذا و آشامیدنی‌ها گلیسرول به عنوان یک ماده‌ای که رطوبت را به خود جذب می‌کند حلال و شیرین‌کننده خدمات می‌دهد و ممکن است به حفظ غذاها کمک کند. این همچنین به عنوان پرکننده در غذاهای با چربی کم که از نظر اقتصادی آماده شده‌اند استفاده می‌شود (مثل کلوچه‌ها) و به عنوان یک عامل ضخیم‌کننده در نوشابه الکلی استفاده می‌شود. گلیسرول و آب استفاده می‌شوند تا انواع مشخص و معین برگ‌ها را نگهداری کنند. مانند یک جانشین قند و شکر حدوداً ۲۷ کیلو کالری در هر قاشق چای خوری دارد و ۶۰ درصد شیرین تر از چغندر قند می‌باشد. این باکتری را تغذیه نمی‌کند که پلاک‌ها و جرم‌ها را شکل می‌دهد و باعث حفره‌های دندانی می‌شوند. به عنوان یک افزودهٔ غذایی گلیسرول با شمارهٔ E422 نام‌گذاری شده‌است. این به یخ زدن اضافه شده تا از خیلی سخت شدن آن جلوگیری شود.
همانطور که در غذاها استفاده شده‌است گلیسرول توسط انجمن رژیم آمریکا مانند یک کربوهیدرات طبقه‌بندی شده‌است. مؤسسه دارو و غذا آمریکا طراحی کربوهیدرات شامل تمام مواد تغذیه دارای کالری بدون پروتیین و چربی می‌شود. گلیسرول یک تراکم کالری مشابه به شکر دارد اما یک گلیسمیک پایین‌تر و سوخت و ساز متفاوت درون بدن دارد بنابراین برخی مختصات تغذیه‌ای گلیسرول را به عنوان یک شیرین‌کننده سازگار با رژیم‌های کربوهیدرات پایین می‌پذیرد.

کاربردهای مراقبت شخصی و داروشناسی

شیاف‌های گلیسرول به عنوان ضد یبوست استفاده می‌شوند.
گلیسرول در آماده‌سازی‌های مراقبت شخصی و داروشناسی و پزشکی استفاده می‌شود عمدتاً به عنوان یک وسیله پیشرفت برقی – فراهم کردن روغن کاری و به عنوان ماده‌ای که رطوبت را به خود جذب می‌کند استفاده می‌شود. در درمان پیشگیری آلرژی – شربت‌های سرما خوردگی – اکسپکتورانت و اکسیر – خمیر دندان – دهان شویه- محصولات مراقبت پوست- کرم اصلاح- محصولات مراقبت مو – صابون‌ها و روغن‌های شخصی مبنی بر آب دیده شده‌است. در اشکال استفاده جامد مثل قرص‌ها – گلیسرول به عنوان عامل نگهدارنده قرص استفاده می‌شود. برای مصرف عمومی- گلیسرول توسط آمریکا در میان نوشیدنی‌های الکلی قندی به عنوان یک تغذیه پر کالری طبقه‌بندی شده‌است.
گلیسرول یک محتوی از صابون گلیسیرین می‌باشد. روغن‌های ضروری برای رایحه و عطر خوب اضافه شده‌است. این نوع از صابون توسط مردم با پوست حساس و به آسانی آسیب دیده استفاده می‌شود زیرا از خشکی پوست با ویژگی‌های مرطوب‌کنندگی اش جلوگیری می‌کند. رطوبت از طریق لایه‌های پوست جذب می‌شود و از خشکی زیاد و تبخیر جلوگیری می‌کند یا آن را آهسته می‌کند. با منافع مشترک گلیسیرین یک جزء معمول در بسیاری از دستورهای نمک‌های حمام می‌باشد. اگر چه برخی ادعاها که به دلیل ویژگی‌های جذب رطوبت گلیسیرین است می‌تواند بیشتر یک تأخیر اندازه باشد تا سودی داشته باشد.
گلیسرول می‌تواند به عنوان یک مند یبوست وقتی که وارد رکتوم در شیاف یا شکل دوز پایین‌تر  ۲ تا ۱۰ میلی لیتر استفاده شود. این مخاط مقعد را می‌سوزاند و یک تأثیر هایپروزموتیک دارد.
اگر به صورت دهانی استفاده شود اغلب مخلوط شده با اب میوه تا مزه شیرینی اش را کاهش دهد. گلیسرول می‌تواند باعث یک کاهش سریع و موقتی در فشار داخلی چشم شود این می‌تواند برای درمان فوری اولیه فشار چشم شدید مفید باشد.

افشره‌های گیاهی

وقتی در افشره‌ها روش تک رنگ استفاده می‌شود به ویژه به عنوان یک حلال ۱۰ درصد گلیسرول جوهر سازو را از ته‌نشین شدن در افشره‌های اتانول گیاهان (ته رنگ) جلوگیری می‌کند. این همچنین به عنوان یک جایگزین بدون الکل در اتانول به عنوان حلال در اماده‌سازی افشره‌های هربال استفاده شود. این کمتر فشرده است وقتی در یک روش ته رنگ استاندارد استفاده می‌شود. گلیسرول حدوداً ۳۰ درصد ارامتر توسط بدن جذب می‌شود که باعث یک بارگلسیمیک کمتر می‌شود. ته رنگ‌های مبنی بر الکل می‌تواند همچنین الکل حذف شده داشته باشد و با گلیسرول برای نگهداری ویژگی‌هایش جایگزین شود. چنین محصولاتی بدون الکل نیستند یا در حالت علمی یا قابل مصرف اما باید در تمام مثال‌های دقیق تر به محصولات الکل حذف شده اشاره کرد. تولید کنندگان افشره مایع اغلب در آب‌های گرم هرب را افشره می‌کنند پیش از اینکه گلیسرین به آن اضافه کنند تا گلیسریت بسازند وقتی به عنوان یک افشره بوتانیکال (گیاهی بدون الکل واقعی یعنی اتانول) استفاده می‌شود که در روش‌های مبنی بر دینامیک بدون ته رنگ جدید حلال است. گلیسرول نشان داده است با درجه بالا از افشردگی برای بوتیکال‌ها شامل حذف جانشین‌های زیاد و محتویات پیچیده را می‌شود داشته باشد با یک قدرت فشرده که می‌تواند الکل و حلال‌های الکل در آب را ریول کند.
این گلیسرول شامل چنین قدرت فشرده‌سازی بالا می‌باشد فرض می‌شود که گلیسرول با ساختار سه اتمی با روش‌های دینامیک بر خلاف روش‌های ته رنگ غیر فعال استاندارد که بهتر در ساختار دو اتمی الکل قرار دارد استفاده می‌شود.
گلیسرول ویژگی درونی و ذاتی غیرطبیعی یا یک جانشین گیاهی الکلی یعنی اتانولیک، متانولیک الکل (چوب) و غیره را شامل می‌شود. گلیسرول یک عامل نگهدارنده برای افشره گیاهی است  که وقتی در غلظتهای مناسب در یک پایه حلال افشره استفاده می‌شود.
اجازه تغییر یا کاهش اکسید شدن یک جانشین افشره پایان یافته را حتی بعد از چندین سال نمی‌دهد. هم گلیسرول و اتانول عامل‌های نگهدارنده در دسترسی هستند. گلیسرول در عمل ضد باکتری است و اتانول در عمل باکتری است.

ضد انجماد

مانند اتیلن گلیکول و پروپالین گلیکول، گلیسرول، یک کوزموتروپ غیر یونی است که پیوندهای هیدروژنه قوی با مولکول‌های آب را شکل می‌دهد، در مقایسه و با پیوندهای هیدروژنه آب-آب
این شکل‌گیری کریستال لاتنیک را از یخ بدون حرارت به‌طور خاصی پایین رفته‌است می‌شکند، حداقل نقطه ذوب حدود ۳۶- درجه فارنهایت / ۳۷٫۸- درجه سلسیوس با ۷۰ درصد گلیسرول در آب می‌باشد.
گلیسرول به‌طور تاریخی به عنوان ضد انجماد برای کاربردهای حرکتی پیش از جایگزینی با اتیلن گلیکول استفاده می‌شود. که یک نقطه انجماد پایین‌تر دارد. در حالیکه حداقل نقطه انجماد یک مخلوط گلیسرول-آب بالاتر از یک مخلوط آب-گلیسرول اتیلن می‌باشد. گلیسرول سمی نیست و برای استفاده در کاربردهای حرکتی چندین بار مورد بررسی قرار می‌گیرد.
در آزمایشگاه گلیسرول معمول حلال برای عامل‌های آنزیمی نگهداری شده در دماهای زیر صفر درجه به دلیل افت دمای انجماد می‌باشد. این همچنین به عنوان یک نگهدارنده سرما استفاده شده‌است که گلیسرول در آب حل نشده‌است تا آسیب توسط کریستال‌های یخ به ارگانیسم‌های آزمایشگاه را کاهش می‌دهد کخ در محلول‌های یخ زده و منجمد نگهداری شده‌است مانند باکتری، کرم‌ها و جنین پستانداران.

میانجی‌ها و واسطه شیمیایی

گلیسرول استفاده شده‌است تا نیتروگلیسرین تولید کند که یک جز ضروری منفجر شونده‌های مختلف مانند دینامیت، ژلیگنیت (ماده ژلاتینی و منفجره‌ای که از نیتروگلیسیرین ساخته می‌شود) و محرک‌هایی شبیه کوردیت می‌باشد. اعتماد روی صابون‌سازی تا محصول مشترک گلیسیرین مصرف شده این را سخت تر کرده‌است تا تولید را افزایش دهیم تا تقاضای دوران جنگ را فراهم کند در اینجا فرایندهای ترکیب گلیسرین اولویت‌های دفاع ملی در روزهای نزدیک به جنگ جهاتی دوم بودند.
نیتروگلیسرین، هم چنین گلیسریل ترنیترات شناخته می‌شود معمولاً انجنیا پکتور آزاد می‌کند که به صورت قرص‌های زیر زبانی یا اسپری استفاده می‌شود.
آلیل یدید یک ساختار شیمیایی برای پلیمرها، نگهدارنده‌ها، کاتالیزورهای ارگانومیک و داروشناسی می‌تواند توسط استفاده از فسفرهای المانی و ید در گلیسرول شود
یک دغدغه اصلی تحقیق انجام شده‌است تا سعی شود محصولات ارزش افزوده از گلیسرول خام (شامل ۲۰ درصد آب و کاتالیزور استری می‌شود)
از تولید دیزل زتی به دست می‌آید. منبع وقتی سوزانده می‌شود یا گاز گرفته می‌شود همچنین مورد کشف قرار گرفته‌است.

واحد تولید گاز هیدروژن

استات گلیسرین (به عنوان سوخت اضافی بالقوه)
تبدیل به پروپالین گلیکول
تبدیل به آلرولین
تبدیل به اتانول
تبدیل به اپکلرو هیدرین، مواد خام برای اپوکسی رسین

سوخت و ساز

گلیسرول یک پیش‌ساز برای ساخت تری گلیسیریدها و فسفولیپیدها در بافت چرب و کبد است. هنگامیکه بدن چربی ذخیره شده را به عنوان منبع انرژی استفاده می‌کند گلیسرول و اسید چرب در جریان خون رها می‌شوند، گلیسرول در گردش پروتئین‌ها را مانند گلوکز یا فروکتوز گلیکیت نمی‌کند و منجر به تشکیل محصولات نهایی پیشرفته گلیکیت  (AGEs) نمی‌شود.
در برخی ارگانیسم‌ها گلیسرول می‌تواند به‌طور مستقیم وارد مسیر گلیکولیز شود و بنابراین انرژی برای سوخت و ساز سلولی را فراهم کند یا بالقوه به گلوکز تبدیل شود (گلوکونئوژنز). پیش از اینکه گلیسرول بتواند وارد مسیر گلیکولیز یا گلوکونئوژنز (بسته به شرایط فیزیولوژیکی) شود ابتدا می‌بایست به گلیسرآلدئید ۳ فسفات (توسط آنزیم گلیسرول کیناز) تبدیل شود. آنزیم گلیسرول‌کیناز عمدتاً در کبد و کلیه وجود دارد اما همچنین در دیگر بافت‌ها شامل عضلات و مغز نیز موجود می‌باشد. در بافت چربی، گلیسرول ۳ فسفات از دی‌هیدروکسی استون فسفات با آنزیم گلیسرول ۳ فسفات دهیدروژناز به دست میاید.
گلیسرول وقتی هضم می‌شود سمیت کمتری دارد. متوسط دوز کشنده (LD50) با مصرف دهانی برای موش‌ها ۱۲۶۰۰ و ۸۷۰۰ میلی گرم بر کیلوگرم برای هر موش است.

موارد تاریخی آلودگی و ناخالصی با دی اتیلن گلیکول

گلیسرول و دی اتیلن گلیکول از نظر ظاهر، بو و مزه غیرقابل تشخیصند لذا احتمال جابجایی یا ناخالصیشان بالاست. سازمان غذا، دارو و مواد آرایشی  فدرال در ۱۹۳۷ موردی از آلودگی الگزیر سولفانیلامید را با دی اتیلن گلیکول مشاهده کرد. پس از آلودگی به وجود آمده توسط دی اتیلن گلیکول در ۴ می ۲۰۰۷ سازمان غذا و داروی آمریکا به تمام سازندگان آمریکایی داروها پیشنهاد کرد که تمام بسته‌های گلیسرول مصرفی برای دی اتیلن گلیکول سمی مورد آزمایش و تست قرار گیرد. این توصیه به دنبال کشف صدها کیلو چربی سمی در پاناما که ادعا شد اشتباهاً توسط شرکت پانامانیایی وارد شده‌است انجام شد. دی اتیلن گلیکول ارزانتر به عنوان گلیسرول گرانتر دوباره نام‌گذاری شده‌است.