Φουμαρικό οξύ

Το φουμαρικό οξύ είναι μια οργανική ένωση με τύπο HO2CCH=CHCO2H. Το φουμαρικό οξύ είναι ένα λευκό στερεό που απαντάται ευρέως στη φύση. Έχει φρουτώδη γεύση και έχει χρησιμοποιηθεί ως πρόσθετο τροφίμων. Ο αριθμός Ε του είναι Ε297. Τα άλατα και οι εστέρες είναι γνωστά ως φουμαρικά. Ο όρος φουμαρικό μπορεί επίσης να αναφέρεται στο ιόν  (σε διάλυμα). Το φουμαρικό οξύ είναι το trans ισομερές του βουτενοδιοϊκού οξέος, ενώ το μηλεϊνικό οξύ είναι το cis ισομερές.
 Βιοσύνθεση και εμφάνιση 
Παράγεται σε ευκαρυωτικούς οργανισμούς από ηλεκτρικό οξύ στο σύμπλοκο 2 της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων μέσω του ενζύμου ηλεκτρική αφυδρογονάση. 
Το φουμαρικό οξύ βρίσκεται στο καπνόχορτο (Fumaria officinalis), στα μανιτάρια bolete (συγκεκριμένα Boletus fomentarius var. pseudo-igniarius), στις λειχήνες , και τα βρύα Ισλανδίας.
Το φουμαρικό είναι ένα ενδιάμεσο της αντίδρασης στον κύκλος του Κρεμπς που χρησιμοποιείται από τα κύτταρα για την παραγωγή ενέργειας με τη μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP) από τροφή. Σχηματίζεται από την οξείδωση του ηλεκτρικού από το ένζυμο ηλεκτρική αφυδρογονάση. Το φουμαρικό στη συνέχεια μετατρέπεται από το ένζυμο φουμαράση σε μηλικό.
Το ανθρώπινο δέρμα παράγει φυσικά φουμαρικό οξύ όταν εκτίθεται στο ηλιακό φως.Active Ingredients Used in Cosmetics: Safety Survey, Council of Europe. Committee of Experts on Cosmetic Products
Το φουμαρικό είναι επίσης προϊόν του κύκλου της ουρίας.
Χρήσεις
Τρόφιμα
Το φουμαρικό οξύ χρησιμοποιείται ως οξινιστικό τροφίμων από το 1946. Έχει εγκριθεί για χρήση ως πρόσθετο τροφίμων στην ΕΕ,UK Food Standards Agency:  τις ΗΠΑUS Food and Drug Administration:  την Αυστραλία και τη Νέα Ζηλανδία.Australia New Zealand Food Standards Code Ως πρόσθετο τροφίμων, χρησιμοποιείται ως ρυθμιστής οξύτητας και μπορεί να υποδηλωθεί με τον Αριθμός Ε E297. Χρησιμοποιείται γενικά σε ποτά και μπέικιν πάουντερ για τα οποία τίθενται απαιτήσεις για την καθαρότητα. Το φουμαρικό οξύ χρησιμοποιείται στην παρασκευή τορτίγιας σίτου (wheat tortilla) ως συντηρητικό τροφίμων και ως οξύ στη διόγκωση. Χρησιμοποιείται γενικά ως υποκατάστατο του τρυγικού οξέος και περιστασιακά αντί του κιτρικού οξέος, σε αναλογία 1 g φουμαρικού οξέος για κάθε ~1,5 g κιτρικού οξέος, προκειμένου να προστεθεί ξινίλα παρόμοια με τον τρόπο που χρησιμοποιείται το μηλικό οξύ. Εκτός από το ότι αποτελεί συστατικό ορισμένων τεχνητών γεύσεων ξιδιού, όπως τα πατατάκια με γεύση αλατιού και ξυδιού, Χρησιμοποιείται επίσης ως θρομβωτικό σε μείγματα πουτίγκας στο φούρνο.
Η Επιστημονική Επιτροπή της Ευρώπης για τη Διατροφή των Ζώων, διαπίστωσε το 2014 ότι το φουμαρικό οξύ είναι πρακτικά μη τοξικό, αλλά οι υψηλές δόσεις είναι πιθανώς νεφροτοξικές μετά από μακροχρόνια χρήση.European Commission: 
Φάρμακα
Το φουμαρικό οξύ αναπτύχθηκε ως φάρμακο για τη θεραπεία της αυτοάνοσης πάθησης της ψωρίασης τη δεκαετία του 1950 στη Γερμανία ως δισκίο που περιείχε 3 εστέρες, κυρίως φουμαρικό διμεθυλεστέρα και διατέθηκε στο εμπόριο ως Fumaderm από την Biogen Idec στην Ευρώπη. Η Biogen αργότερα θα συνέχιζε να αναπτύσσει τον κύριο εστέρα, τον φουμαρικό διμεθυλεστέρα, ως θεραπεία για τη πολλαπλή σκλήρυνση.
Σε ασθενείς με υποτροπιάζουσα-διαλείπουσα πολλαπλή σκλήρυνση, ο φουμαρικός διμεθυλεστέρας (BG-12, Biogen) μείωσε σημαντικά την υποτροπή και την εξέλιξη της αναπηρίας σε μια δοκιμή φάσης 3. Ενεργοποιεί την οδό αντιοξειδωτικής απόκρισης Nrf2, την κύρια κυτταρική άμυνα ενάντια στις κυτταροτοξικές επιπτώσεις της οξειδωτικής καταπόνησης.

Άλλες χρήσεις
Το φουμαρικό οξύ χρησιμοποιείται στην κατασκευή  ρητινών πολυεστέρακαι πολυυδρόξυ αλκοολών (polyhydric alcohols) και ως στερεωτικό βαφών.
Όταν προστίθεται φουμαρικό οξύ στην τροφή τους, τα αρνιά παράγουν έως και 70% λιγότερο μεθάνιο κατά την πέψη.
Σύνθεση
Το φουμαρικό οξύ παράγεται με βάση καταλυτικό ισομερισμό του μηλεϊνικού οξέος σε υδατικά διαλύματα σε χαμηλό pH. Κατακρημνίζεται από το διάλυμα της αντίδρασης. Το μηλεϊνικό οξύ είναι προσβάσιμο σε μεγάλους όγκους ως προϊόν υδρόλυσης μηλεϊνικού ανυδρίτη, που παράγεται με καταλυτική οξείδωση βενζολίου ή βουτανίου.
 Ιστορικές και εργαστηριακές διαδρομές 
Το φουμαρικό οξύ παρασκευάστηκε αρχικά από ηλεκτρικό οξύ.Volhard, J. "Darstellung von Maleïnsäureanhydrid" Justus Liebig's Annalen der Chemie 1892, volume 268, page 255-6.  Μια παραδοσιακή σύνθεση περιλαμβάνει οξείδωση της φουρφουράλης (από την επεξεργασία καλαμποκιού) χρησιμοποιώντας χλωρικά παρουσία καταλύτη με βάση το βανάδιο.
Αντιδράσεις
Οι χημικές ιδιότητες του φουμαρικού οξέος μπορούν να προβλεφθούν από τις συστατικές του χαρακτηριστικές ομάδες. Αυτό το ασθενές οξύ σχηματίζει έναν διεστέρα, υφίσταται βρωμίωση κατά μήκος του διπλού δεσμού, και είναι καλό διενοφίλο.
Ασφάλεια
H μέση θανατηφόρος δόση από το στόμα είναι 10 g/kg.
Παραπομπές

Εξωτερικοί σύνδεσμοι
International Chemical Safety Card 1173

Κατηγορία:Δικαρβοξυλικά οξέα
Κατηγορία:Πρόσθετα τροφίμων
Κατηγορία:Φουμαρικά
Κατηγορία:Πρόσθετα τροφίμων με αριθμό Ε