Acide citrique

Triacide hydroxylé de formule développée (HOOCCH₂)₂C(OH)COOH, l’acide citrique est optiquement inactif puisqu’il possède un plan de symétrie. L’acide citrique est naturellement présent dans le citron en grande quantité : il intervient pour plus de 95 % dans l’acidité de ce fruit (environ 47 g/L dans le jus ou encore 8% du poids sec).

C’est un solide blanc qui peut éventuellement cristalliser avec une molécule d’eau. L’acide citrique est un peu plus fort que la plupart des acides carboxyliques (première acidité : pKa = 3,09). Ce fait s’explique par une stabilisation du monoanion due à la formation de liaisons hydrogène (cf. Eau) avec les autres groupements hydroxyle de l’anion.

La découverte de l’acide citrique est attribuée à l’alchimiste persan Jabir Ibn Hayyan (VIIIe siècle). La nature acide du jus de citron est mentionnée au XIIIème siècle dans l’encyclopédie Speculum Maius établie par Vincent de Beauvais. L’acide citrique fut isolé en 1784 par le chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele qui le cristallisa du jus de citron. La production industrielle d’acide citrique par extraction du fruit débuta en Italie en 1890.

C’est en 1893 que l’allemand Carl Wehmer découvrit qu’une souche de Penicillium (cf. Pénicilline) produisait de l’acide citrique à partir du saccharose, mais ce n’est qu’en 1916 qu’Alphonse Cappuyns, étudiant à Louvain, et 1917 que James Currie, aux Etats-Unis, commenèrent à étudier la production d’acide citrique par voie biologique en employant la moisissure Aspergillus niger. La production industrielle débuta en 1927 chez Pfizer (le futur producteur de la pénicilline) et en 1929 dans une entreprise fondée à la suite des travaux d’A. Cappuyns, La Citrique Belge : le vrai début des biotechnologies blanches…

C’est cette technique qui est toujours la voie principale de production d’acide citrique : les cultures d’A. niger sont nourries dans un milieu contenant saccharose ou glucose issus du traitement de mélasses ou d’amidons. Après élimination de la moisissure par filtration, la solution est traitée par l’hydroxyde de calcium (cf. Chaux) et le précipité de citrate de calcium est traité par l’acide sulfurique (cf. Acide sulfurique) pour recouvrer l’acide citrique.

La production mondiale est de l’ordre de 1,8 Mt, dont la moitié originaire de Chine. Une telle production s’explique par l’exploitation des propriétés acides et complexantes de ce triacide hydroxylé :

– c’est un additif alimentaire (numéro E330) utilisé dans l’industrie alimentaire comme acidifiant (boissons gazeuses), correcteur d’acidité, agent de conservation, agent de sapidité, agent de gonflement, composant d’arômes (numéro FEMA/GRAS 2306). Plus de 50 % de l’acide citrique produit est employé comme acidifiant pour boissons et 20 % pour les autres utilisations alimentaires,

– c’est un détartrant et un complexant de métaux dans les eaux dures, employé dans la formulation de produits ménagers de nettoyage, de la cafetière à la baignoire, ce qui représente 20 % de la consommation mondiale,

– c’est un agent de passivation des aciers inoxydables d’utilisation plus facile que l’acide nitrique (cf. Acide nitrique) et aussi un agent d’élimination de la rouille,

– c’est un complexant du fer dans les vins pour retarder la casse ferrique,

– c’est un agent de lavage entrant dans la formulation des shampoings, notamment pour éliminer graisses et teintures.

Sur le plan de l’anecdote, il faut citer la « liste de Villejuif », rumeur infondée véhiculée par un tract qui provoqua dans les années 80 la panique en Europe, qui citait plusieurs composés inoffensifs dont l’acide citrique parmi 17 substances cancérigènes.

L’acide citrique joue un rôle central dans le métabolisme de tous les organismes vivants. Il est un intermédiaire du métabolisme des organismes aérobies, ce qui explique l’autre nom du cycle de Krebs, le cycle de l’acide citrique. Le cycle de Krebs, du nom de son auteur, sir Hans Adolf Krebs, Prix Nobel de Physiologie et Médecine 1953, est la phase terminale de la dégradation de la plupart des métabolites : il a lieu dans les mitochondries, en étroite relation avec la respiration cellulaire. À partir de l’acide pyruvique, le cycle de Krebs termine la glycolyse anaérobie (cf. Glucose), ainsi que la dégradation de certains acides aminés ; à partir de l’acétyl-CoA, il termine la dégradation des acides gras et de certains acides aminés. La première étape est la formation d’acide citrique catalysé par le citrate synthétase ; l’acide citrique est transformé en acide isocitrique qui est oxydé par l’isocitricodéshydrogénase. Ces deux enzymes sont soumises à régulation allostérique, elles sont inhibées par l’ATP (cf. ATP & ADP) et le NADH₂. Les déshydrogénases de l’acide pyruvique et de l’acide isocitrique sont activées par l’ADP. Un ralentissement du cycle de Krebs provoque une accumulation de l’acide citrique et de l’acétyl-CoA.

Pensée du jour
«Pour se rappeler des étapes du cycle de Krebs, un seul moyen : Comme il adorait les surprises, sa femme lui en mijotait au cycle suivant (soit : citrate, isocitrate, alpha-cétoglutarate, succinyl CoA, succinate, fumarate, malate, oxaloacétate, cycle suivant) !»

Sources
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_citrique
– http://en.wikipedia.org/wiki/Citric_acid
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_de_Krebs
– http://en.wikipedia.org/wiki/Citric_acid_cycle

Pour en savoir plus
– Eau
– Pénicilline
– Chaux
– Acide sulfurique
– Acide nitrique
– Glucose
– ATP & ADP