Mannitol – Monipuolinen sokerialkoholi kiehtovine ominaisuuksineen
Mannitoli, kuuden hiiliatomin sokerialkoholi, on kiehtova molekyyli, jolla on monia mielenkiintoisia fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia. Laboratoriomaailmassa ja eri teollisuudenaloilla tätä ainetta käytetään monin tavoin. Tässä blogikirjoituksessa haluamme perehtyä syvällisesti mannitoliin ja sen erityisiin piirteisiin.
Mannitolin molekyylirakenne
Mannitoli kuuluu polyolien ryhmään, jotka tunnetaan myös sokerialkoholeina. Nämä yhdisteet ovat tunnusomaisia useiden hydroksyyliryhmien (-OH) läsnäolosta, jotka on sitoutunut hiiliatomeihin. Mannitolilla on kuusi tällaista hydroksyyliryhmää, jotka on järjestetty symmetrisesti hiiliketjun ympärille.
Mannitolin kemiallinen kaava on C₆H₁₄O₆. Tällä molekyylillä on mielenkiintoinen ominaisuus - se esiintyy useissa stereoisomeerisissä muodoissa. Stereoisomeria tarkoittaa, että molekyyleillä voi olla sama kemiallinen kaava mutta erilainen atomien tilajärjestely. Mannitolilla on yhteensä kahdeksan mahdollista stereoisomeeriä, joista vain yksi edustaa luonnossa esiintyvää muotoa.
Mannitolin fysikaalis-kemialliset ominaisuudet
Mannitoli on valkoinen, kiteinen kiinteä aine, joka on stabiili huoneenlämmössä. Sillä on hieman makea maku ja se liukenee hyvin veteen. Lisäksi mannitolia luonnehtivat muutamia muita mielenkiintoisia ominaisuuksia:
Sulamispiste ja kiteirakenne
Mannitolin sulamispiste on 166-168°C. Tämä molekyyli kiteytyy monokliiniseen kiteeseen, mikä tarkoittaa, että kiteet sisältävät atomien epäsymmetrisen järjestelyn.
Optinen aktiivisuus
Mannitoli on optisesti aktiivinen molekyyli. Tämä tarkoittaa, että se pystyy kiertämään polaroidun valon tasoa. Luonnossa esiintyvä mannitolin muoto on oikeakätinen, eli [α]D20 = +19,7°.
Hygroskooppisuus
Mannitol on vain hieman hygroskooppinen, eli se imee vettä vain vähän. Tämä on tärkeä etu sovelluksissa, joissa kosteutta on vältettävä.
Lämpövakaus
Mannitolia luonnehtii korkea lämpövakaus. Se hajoaa vasta yli 200°C:n lämpötiloissa, mikä tekee siitä sopivan moniin sovelluksiin.
Mannitolin esiintyminen ja tuotanto
Mannitolia esiintyy luonnollisesti erilaisissa kasveissa, erityisesti sienissä, levissä ja joissakin hedelmissä kuten oliiveissa, omenoissa ja päärynöissä. Luonnossa se toimii organismien varastoaineena ja osmoregulaattorina.
Teollisiin tarkoituksiin mannitolia kuitenkin valmistetaan useimmiten synteettisesti. Tätä varten tärkkelyksestä saadaan ensin glukoosi, joka sitten katalyyttisesti hydrataan mannitoliksi. Tämä prosessi voidaan suorittaa joko heterogeenisellä katalyysillä nikkelillä tai entsymaattisella katalyysillä mikro-organismeilla.
Mannitolin sovellukset
Monipuolisten ominaisuuksiensa ansiosta mannitolia käytetään lukuisilla aloilla. Tärkeitä sovelluskohteita ovat:
Lääketeollisuus
Lääketeollisuudessa mannitolia käytetään täyteaineena, sideaineena ja makukorjaajana tableteissa, kapseleissa ja injektioliuoksissa. Lisäksi sitä käytetään diureettina ödeemien hoidossa ja silmänpaineen alentamiseen.
Elintarviketeollisuus
Elintarviketeollisuudessa mannitolia käytetään sokerin korvaajana, kosteudensäilyttäjänä ja stabilisaattorina. Sitä käytetään makeisissa, leivonnaisissa, juomissa ja ravintolisissä.
Kosmetiikka
Mannitolia käytetään myös kosmetiikkateollisuudessa, esimerkiksi kosteudensäilyttäjänä voiteissa, liotteissa ja shampoissa.
Orgaaninen synteesi
Orgaanisessa synteesissä mannitolia käytetään raaka-aineena erilaisten kemiallisten yhdisteiden valmistukseen. Esimerkkejä ovat sorbitolin, mannoosin tai askorbiinihapon synteesi.
Laboratoriosovellukset
Laboratoriossa mannitolia käytetään monipuolisesti sen ominaisuuksien ansiosta, esimerkiksi puskuriliuoksena, kryoprotektanttina tai entsyymien ja proteiinien stabilisaattorina.
Yhteenveto
Mannitol on kiehtova molekyyli, jolla on monia mielenkiintoisia ominaisuuksia. Sulamispisteestä optiseen aktiivisuuteen ja lämpövakauteen saakka tämä sokerialkoholi tarjoaa monia etuja lukuisissa teollisuuden ja tutkimuksen sovelluksissa. Olipa kyseessä farmasia, elintarvikkeiden valmistus tai orgaaninen synteesi – mannitoli on monipuolinen ja arvokas aine, joka pystyy osoittamaan vahvuutensa monilla aloilla.
