Chemické reakce askorbové kyseliny



     Obě enolové hydroxylové skupiny askorbové kyseliny mohou disociovat a askorbovou kyselinu lze proto považovat za dvojsytnou kyselinu (pK1 = 4,25 a pK2 = 11,8). V roztocích o fyziologických hodnotách pH se převážně vyskytuje jako anion. Např. v roztocích o pH 7,4 je v této formě přítomno 99,93 % askorbové kyseliny, zbytek tvoří nedisociovaná kyselina (0,06 %) a dianion (0,01 %). Jsou známy pouze soli monovalentního aniontu, např. askorbát sodný.

     Askorbyl radikál je kyselina (pK = – 0,96), která v roztocích existuje jako anion stabilizovaný rezonancí (jako bicyklická sloučenina, zřejmě s dvojnou vazbou mezi uhlíky C-2 a C-3), nepárový elektron je lokalizován v oblasti C-4.

     Dehydroxyaskorbová kyselina je ve vodných roztocích přítomna jako hydratovaný bicyklický monomer.

     K oxidaci askorbové kyseliny na dehydroaskorbovou kyselinu dochází působením enzymů, které se řadí do kategorie antivitaminů C. Askorbovou kyselinu také oxiduje vzdušný kyslík a různá chemická oxidační činidla. Oxidace na dehydroaskorbovou kyselinu je vratná reakce a může probíhat různými mechanismy. V případech, kdy přenosem jednoho elektronu vzniká jako meziprodukt radikál askorbové kyseliny se oxidace označuje jako jednoelektronová. Vzniká-li dehydroaskorbová kyselina přímo, hovoří se o dvouelektronové oxidaci.


1. Enzymová oxidace

     V enzymově aktivních a zvláště v mechanicky poškozených rostlinných pletivech (loupáním, krájením apod.) je oxidace katalyzována především askortátoxidázou (L-askorbát:O2 oxidoreduktasou). V některých rostlinných pletivech souvisí ztráty vitaminu s aktivitou peroxidas a jiných enzymů.

     Askorbátoxidasa oxiduje askorbovou kyselinu v přítomnosti vzdušného kyslíku. Obecně lze reakci popsat rovnicí, kde H2A je askorbová kyselina a A je dehydroaskorbová kyselina:
2 H2A + O2 ==== 2 A + 2 H2O

     Askorbátperoxidasa využívá jako akceptor protonů peroxid vodíku:
H2A + H2O2 ==== A + 2 H2O

     Detailní mechanismy reakcí jsou však ve skutečnosti složitější [1].


2. Autooxidace

     Nejvýznamnější reakcí askorbové kyseliny je oxidace vzdušným kyslíkem (autooxidace), která způsobuje většinu ztrát v potravinách při jejich zpracování. Probíhá v přítomnosti i v nepřítomnosti iontů přechodných kovů. Aktivní jsou hlavně ionty trojmocného železa a dvojmocné mědi. Reakce závisí na hodnotě pH prostředí. V kyselém prostředí je pomalá, rychlejší je v neutrálním a nejrychlejší v alkalickém prostředí.


3. Redukce iontů kovů

     Askorbová kyselina reaguje s ionty kovů za vzniku komplexů, ale za určitých podmínek (především při nízkých hodnotách pH prostředí a je-li přítomna v nízkých koncentracích) může ionty kovů také redukovat. Reakce s ionty Fe3+ a analogicky i s ionty Cu2+ probíhá následujícím způsobem:
H2A + 2 Fe3+ ==== A + 2 Fe2+ + 2 H+

     Redukční působení askorbové kyseliny v konečném efektu urychluje oxidační reakce související s nežádoucími změnami chuti, vůně a barvy potravin.


4. Reakce s volnými radikály

     Askorbová kyselina i její isomery a deriváty mohou reagovat s volnými radikály, které způsobují oxidaci lipidů a dalších oxylabilních složek potravin. Brzdí tak řetězovou autooxidační reakci a účinně působí jako antioxidanty. Reakci askorbové kyseliny peroxylovým radikálem mastné kyseliny (R-O-O•), případně s alkoxylovým radikálem (R-O•), lze schematicky znázornit rovnicí (R-O-OH) je hydroperoxid mastné kyseliny):
H2A + R-O-O• ==== HA• + R-O-OH

     Vzniklý askorbylradikál již není schopen vyvolat další řetězovou reakci a disproporcionuje na askorbovou a dehydroaskorbovou kyselinu.


5. Degradace katalyzovaná kyselinami

     V silně kyselém prostředí askorbová kyselina dekarboxyluje a stejně jako jiné cukry dehydratuje. V modelových pokusech vzniká téměř kvantitativně oxid uhličitý a 2-furankarbaldehyd. Kysele katalyzovaná degradace askorbové kyseliny se považuje za hlavní příčinu ztrát vitaminu C v konzervárenských výrobcích v nepřítomnosti vzdušného kyslíku. Dochází k ní i v kyselých potravinách jako jsou ovocné kompoty a džusy (pH kolem hodnoty 3,5), zvláště při skladování za vyšších teplot nebo při termických operacích jako je sušení. Při teplotě 50 oC ztrácejí ovocné džusy 70–95 % askorbové kyseliny během 12 týdnů skladování. Rychlost reakce je 10x nižší než je rychlost autooxidace katalyzované kovovými ionty.


6. Reakce s dalšími složkami potravy

     Ke ztrátám vitaminu může docházet také reakcí askorbové kyseliny s některými reaktivními složkami potravy. Technologicky jsou zejména reakce s chinony vznikajícími reakcemi enzymového hnědnutí, reakce s dusitany a hemovými barvivy v mase a masných výrobcích.