L’acide citrique est présent dans la nature. D’ailleurs, il joue un rôle important pour métaboliser de grands nombres d’organismes vivants. Il se trouve de façon naturelle dans le citron. Il intervient en majorité dans l’acidité de cet agrume vu qu’il y est en très grande quantité. Avec l’avancée des biotechnologies, la production de l’acide citrique peut dorénavant se faire à grande échelle.

 

Histoire de l’acide citrique

L’acide citrique est employé dans beaucoup de domaines. Il sert de conservateur dans l’industrie alimentaire. Il est également utilisé comme acidifiant, agent complexant, émulsifiant et agent de flaveur. Il trouve aussi son usage dans l’industrie comme agent de contrôle du pH. L’acide citrique entre en outre dans la composition de certains produits pharmaceutiques. Il fait aussi partie des composants d’un grand nombre de produits ménagers à l’instar des détergents et des lessives.

 

C’est en 1784 que l’acide citrique a été isolé sous forme de cristalline. Ce procédé a été effectué par K.G. Sheele à partir du jus de citron. La structure de celui-ci a été établie bien plus tard, en 1838, par Liebig. En 1880, la synthèse chimique de l’acide citrique à partir de glycérine a été effectuée pour la première fois. En 1893, Wettmer a pu découvrir que des micro molécules sont capables de produire de l’acide citrique par fermentation de substrats contenant de sucre.

 

Les premiers équipements industriels d’extraction datent du début du siècle. La production d’acide citrique se faisait par extraction à partir de citron. Ce dernier en contient 7 à 9 %. Pour la fermentation, il fallait ainsi recourir à l’Aspergillulsniger. Ce dernier était utilisé comme micro-organisme producteur. Actuellement, l’acide citrique est produit par fermentation en surface ou submergé. Il est surtout utilisé, avec ses sels, dans l’industrie agroalimentaire, pharmaceutique et dans les détergents.

 

Définition de l’acide citrique

L’acide citrique est aussi connu sous le nom d’E.330 pour les additifs alimentaires. Il est également appelé Acide 2-hydroxy propane-1,2,3-tricarboxylique, acide 3-carboxy-3-hydroxypentanedioïque et acide hydroxy-2-propane-1-2-3-tricarboxylique. Il s’agit d’un acide tricarboxylique jouant un rôle essentiel dans le métabolisme de l’ensemble des organismes vivants. L’acide citrique est incolore et inodore et a un goût aigre.

 

L’acide citrique est un intermédiaire qui intervient dans le métabolisme des organismes aérobies. Ce processus est aussi appelé cycle de Krebs ou cycle de l’acide citrique. Au cours de celui-ci, le composé se forme par condensation d’acétyl-CoA et d’oxaloacétate et du citrate synthétase. Noter que l’être humain en produit à approximativement 2 kg par jour qui sont décomposés immédiatement.

 

Biodégradable, l’acide citrique est non toxique pour l’homme et pour l’environnement. Toutefois, la prudence est de mise et beaucoup de précautions doivent être prises lors de son utilisation. En effet, il irrite la peau et peut même provoquer des brûlures s’il y a contact prolongé avec des muqueuses.

 

Le citrate est un dérivé de l’acide citrique notamment les sels, les esters et l’anion polyatomique trouvé dans une solution. Le sel est un citrate trisodique et l’ester un citrate triéthyle. Il s’agit d’une petite molécule chargée négativement. Elle est présente dans l’organisme en jouant un rôle tampon. Il exerce une puissante activité anticoagulante.

 

L’acide citrique est essentiel dans le métabolisme de tous les organismes vivants. C’est un intermédiaire pour le métabolisme aérobie expliquant l’autre nom du cycle de Krebs, le cycle de l’acide citrique. Le cycle de Krebs est la phase de la dégradation de la plupart des métabolites. 

 

Cela se produit dans les mitochondries. Ce processus termine la glycolyse anaérobie à partir de l’acide pyruvique. Il en est de même pour la dégradation de certains acides aminés. Ce cycle produit également des acides gras et acides aminés à partir de l’acétyl-CoA. En première étape, l’acide citrique se forme en catalysant le citrate synthétase. Il est alors transformé en acide isocitriqueoxidé par l’isocitricodéshydrogénase.

 

Caractéristique de l’acide citrique

Trois groupes de carboxyle —COOH est responsable de l’acidité de l’acide citrique. Ces groupes peuvent perdre un proton dans les solutions. Un ion de citrate est produit dans cette éventualité. Le citrate est un bon ajusteur de pH pour les solutions acides. Les ions citrates vont former des sels avec de nombreux ions métalliques.

 

L’acide citrique est représenté sous forme de poudre cristalline blanche. Deux variantes existent : la forme anhydre et monohydrate. La première est sans eau tandis que la seconde contient une molécule d’eau pour chaque molécule d’acide citrique. La forme anhydre se cristallise dans l’eau chaude contrairement à la forme monohydrate qui en fait de même dans l’eau froide. À une température de plus de 74 °C, la forme monohydrate peut être convertie en forme anhydre.

 

L’acide citrique est un solide blanc pouvant se cristalliser avec une molécule d’eau. Il est un peu plus fort que la plupart des acides carboxyliques. Ce fait est expliqué par la stabilisation du monoanion causée par la formation de liaisons hydrogène avec les autres groupements hydroxyles de l’anion.

 

L’acide citrique se dissout dans l’éthanol à une température de 15 °C si l’acide citrique représente 75 % de la solution de l’éthanol. Au-dessus de 175 °C, il se décompose et libère du dioxyde de carbone et de l’eau. À cette température, il libère également de l’acide aconitique, citraconique et itaconique. Les solutions d’acide citrique sont des solutions tampons à pH compris entre deux et huit.

 

L’acide citrique anhydre ou monohydraté est utilisé dans l’industrie pharmaceutique et agroalimentaire. Cela grâce à sa capacité d’ajuster le pH des solutions. L’acide citrique monohydraté est surtout utilisé dans la préparation des granulés effervescents. L’acide citrique anhydre est employé dans la préparation des comprimés effervescents. 

 

L’acide citrique sert d’excipient dans plus de 200 spécialités pharmaceutiques. Ces derniers sont mis en vente après l’obtention d’une autorisation de mise sur le marché (AMM) national. Noter que les teneurs en acide citrique des spécialités pharmaceutiques sont graduées entre 0.015 et 4 300 mg.

 

 

Obtention de l’acide citrique

La méthode de production de l’acide citrique se fait en majorité en cultivant l’Aspergillulsniger. Ce dernier est alors nourri dans un milieu contenant du saccharose ou du glucose. La moisissure est éliminée par filtration. La solution obtenue passe par un traitement par l’hydroxyde de calcium. Le précipité de citrate de calcium est traité par l’acide sulfurique pour récupérer l’acide citrique.

 

Il est principalement obtenu dans l’industrie à l’aide de fermentation de sucre comme le saccharose ou le glucose. Ces derniers sont surtout fabriqués par un micro-organe du nom d’Aspergillus niger. Plusieurs phases sont alors nécessaires pour obtenir de l’acide citrique. Notamment, la préparation du substrat de mélasse, la fermentation aérobie du saccharose par l’aspergillus et la séparation de l’acide citrique du substrat. Cette opération se fait par précipitation par l’ajout d’hydroxyde de calcium ou de chaux éteinte afin de former du citrate de calcium.

 

L’acide sulfurique est alors ajouté dans le but de récupérer la molécule d’acide citrique. Cette démarche a également pour objectif de retirer le calcium sous forme de sulfate de calcium. Les impuretés sont alors éliminées par le biais du charbon actif et de la résine échangeuse de cations et d’anions. Séchée ou déshydratée, la cristallisation de l’acide citrique est alors poursuivie. À l’aide de granulométrie, le produit est séparé selon ses tailles puis conditionné. Les formes anhydres sont très hygroscopiques. De ce fait, ces excipients doivent être stockés à une basse température et à une humidité relative. Autrement, une formation de grumeaux pourrait avoir lieu.