Wissenszone

Mannitol, een suikeralcohol met zes koolstofatomen, is een fascinerend molecuul met een veelvoud aan interessante fysisch-chemische eigenschappen. In de laboratoriumwereld en in verschillende industriële sectoren vindt deze stof diverse toepassingen. In deze blogbijdrage willen we ons uitgebreid bezighouden met mannitol en zijn bijzondere kenmerken.

De molecuulstructuur van mannitol

Mannitol behoort tot de groep van polyolen, ook bekend als suikeralcoholen. Deze verbindingen kenmerken zich door de aanwezigheid van meerdere hydroxylgroepen (-OH) die aan koolstofatomen gebonden zijn. In het geval van mannitol zijn het zes van dergelijke hydroxylgroepen, die symmetrisch rond een koolstofketen zijn gerangschikt.

De chemische brutoformule van mannitol is C₆H₁₄O₆. Dit molecuul vertoont een interessante eigenschap - het bestaat in verschillende stereo-isomere vormen. Stereo-isomerie betekent dat moleculen dezelfde brutoformule kunnen hebben maar een verschillende ruimtelijke rangschikking van atomen. In het geval van mannitol zijn er in totaal acht mogelijke stereo-isomeren, waarvan er echter slechts één de van nature voorkomende vorm vertegenwoordigt.

Fysisch-chemische eigenschappen van mannitol

Mannitol is een witte, kristallijne vaste stof die bij kamertemperatuur stabiel is. Het heeft een licht zoete smaak en is goed oplosbaar in water. Bovendien kenmerkt mannitol zich door enkele andere interessante eigenschappen:

Smeltpunt en kristalstructuur

Het smeltpunt van mannitol ligt bij 166-168°C. Dit molecuul kristalliseert in een monokliene kristalstructuur, wat betekent dat de kristallen een asymmetrische rangschikking van atomen hebben.

Optische activiteit

Mannitol is een optisch actief molecuul. Dit betekent dat het in staat is het vlak van gepolariseerd licht te draaien. De van nature voorkomende vorm van mannitol is rechtsdraaiend, dus [α]D20 = +19,7°.

Hygroscopiciteit

Mannitol is slechts licht hygroscopisch, dus nauwelijks wateraantrekkend. Dit is een belangrijk voordeel in toepassingen waarbij vocht vermeden moet worden.

Thermische stabiliteit

Mannitol kenmerkt zich door een hoge thermische stabiliteit. Het ontleedt pas bij temperaturen boven 200°C, wat het geschikt maakt voor vele toepassingen.

Voorkomen en winning van mannitol

Mannitol komt van nature voor in verschillende planten, met name in paddenstoelen, algen en sommige vruchten zoals olijven, appels en peren. In de natuur dient het organismen als opslagstof en osmoregulator.

Voor industriële doeleinden wordt mannitol echter meestal synthetisch geproduceerd. Hiervoor wordt eerst glucose uit zetmeel gewonnen, dat vervolgens katalytisch tot mannitol wordt gehydrogeneerd. Dit proces kan plaatsvinden door middel van heterogene katalyse met nikkel of door enzymatische katalyse met micro-organismen.

Toepassingen van mannitol

Vanwege zijn veelzijdige eigenschappen wordt mannitol in talrijke gebieden gebruikt. Enkele belangrijke toepassingsgebieden zijn:

Farmaceutische industrie

In de farmaceutische industrie wordt mannitol gebruikt als vulstof, bindmiddel en smaakcorrigens in tabletten, capsules en injectieoplossingen. Daarnaast vindt het toepassing als diureticum voor de behandeling van oedeem en voor het verlagen van de oogdruk.

Levensmiddelenindustrie

In de levensmiddelenbranche dient mannitol als suikervervanger, vochtinbrenger en stabilisator. Het wordt gebruikt in snoepgoed, bakkerijproducten, dranken en voedingssupplementen.

Cosmetica

Mannitol vindt ook toepassing in de cosmetica-industrie, bijvoorbeeld als vochtinbrenger in crèmes, lotions en shampoos.

Organische synthese

In de organische synthese wordt mannitol gebruikt als uitgangsstof voor de productie van verschillende chemische verbindingen. Voorbeelden zijn de synthese van sorbitol, mannose of ascorbinezuur.

Laboratoriumtoepassingen

In het laboratorium wordt mannitol vanwege zijn eigenschappen veelvuldig ingezet, bijvoorbeeld als bufferoplossing, cryoprotectant of stabilisator voor enzymen en eiwitten.

Conclusie

Mannitol is een fascinerend molecuul met een veelvoud aan interessante eigenschappen. Van het smeltpunt tot de optische activiteit en thermische stabiliteit biedt deze suikeralkohol vele voordelen voor talrijke toepassingen in industrie en onderzoek. Of het nu in de farmacie, levensmiddelenverwerking of organische synthese is – mannitol is een veelzijdige en waardevolle stof die op veel gebieden zijn sterke punten kan laten zien.