Glycerin, auch Glycerin genannt, ist eine organische Verbindung aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff mit der chemischen Formel C3H8O3. Es wird industriell, meist als Nebenprodukt der Seifenherstellung, aus Ölen und Fetten hergestellt. Es kann aus tierischem Fett oder im Fall von pflanzlichem Glycerin aus Pflanzenöl hergestellt werden. Die Herkunft des Rohstoffs hat keinen Einfluss auf die Chemie des Endprodukts, aber da Glycerin weit verbreitet in Lebensmitteln und Medikamenten verwendet wird, ist diese Unterscheidung für Vegetarier wichtig. Es wird auch als Süßungsmittel und als Zutat in einer Reihe von Kosmetikprodukten verwendet.
Struktur und Eigenschaften
Die Verbindung besteht aus einer Kette von drei Kohlenstoffatomen, an die auf der einen Seite Wasserstoffatome und auf der anderen Hydroxylgruppen (OH) gebunden sind. Die drei OH-Gruppen bilden Wasserstoffbrücken zwischen Molekülen, wodurch die Verbindung eine sirupartige Viskosität erhält und sich leicht in Wasser auflöst. Chemisch gesehen ist Glycerin ein Alkohol, aber für Lebensmittelzwecke wird es – in den USA – von der Federal Food and Drug Administration (FDA) als Kohlenhydrat eingestuft, weil es Kalorien liefert und kein Fett oder Protein ist.
Reines Glycerin kristallisiert nicht leicht, kann aber gekühlt werden, um einen Feststoff zu bilden, der bei etwa 64.4 °C schmilzt. Es senkt jedoch den Gefrierpunkt von Wasser um einen von der Konzentration abhängigen Betrag. Beispielsweise gefriert eine 18%ige Lösung bei -66.7°F (-51°C). Aus diesem Grund kann es als ungiftiges Frostschutzmittel und zur Aufbewahrung von empfindlichen Flüssigkeiten, wie z. B. Enzymen, in Laborgefrierschränken verwendet werden.
Herstellung
Glycerin bildet das „Rückgrat“ vieler Lipide bzw. Öle und Fette, und es gibt verschiedene Verfahren, um es aus diesen Substanzen zu extrahieren. Das meiste Glycerin entsteht als Nebenprodukt bei der Seifenherstellung. Dabei kann entweder tierisches Fett oder Pflanzenöl verwendet werden. Es wird mit einem starken Alkali erhitzt, normalerweise Natronlauge (Natriumhydroxid), wodurch Seife und eine Lösung von Glycerin in Wasser hergestellt werden. Diese Lösung wird dann destillativ gereinigt.
Pflanzliches Glycerin kann auch direkt aus Pflanzenöl – oft Kokos- oder Palmöl – hergestellt werden, indem es mit Wasser unter Druck auf eine hohe Temperatur erhitzt wird. Das Glycerinrückgrat spaltet sich von den Fettsäuren ab und wird vom Wasser aufgenommen, aus dem es dann isoliert und destilliert wird, um das reine Produkt zu erhalten. Pflanzliches Glycerin in Lebensmittelqualität ist zu 99.7 % rein, die restlichen 0.3 % sind Wasser.
Das Interesse an Biodieselkraftstoff hat zur Produktion großer Mengen von pflanzlichem Glycerin von geringer Qualität als Nebenprodukt geführt, das nicht für Lebensmittel geeignet ist. Die Reinigung der Flüssigkeit wird als wirtschaftlich nicht vertretbar angesehen und kann nicht beiläufig entsorgt werden, da sie giftiges Methanol enthält, das im Herstellungsprozess verwendet wird. Seit 2013 gibt es viele Forschungen, um eine Verwendung für diese Substanz zu finden – etwas, das kein hochreines Glycerin erfordert. Eine vielversprechende Möglichkeit besteht darin, es als Vorprodukt bei der Herstellung einiger nützlicher Kunststoffe zu verwenden.
Hauptanwendungen
Glycerin wird in der Lebensmittelindustrie aus zwei Hauptgründen häufig verwendet: Es hat einen süßen Geschmack, hat aber weniger Kalorien als Zucker; und es ist hygroskopisch, das heißt, es nimmt Feuchtigkeit aus der Luft auf. Es wird daher sowohl zum Süßen von Speisen als auch zum Feuchthalten verwendet. Die Verbindung wird langsamer metabolisiert als Saccharose – die Zuckerart, die am häufigsten in Süßigkeiten und in verarbeiteten Lebensmitteln vorkommt – und hat daher keine so dramatische Wirkung auf den Blutzuckerspiegel. Es trägt auch nicht zu bakteriellem Karies bei. Als kohlenhydratarm vermarktete Lebensmittel werden oft mit Glycerin gesüßt.
Eine weitere große Anwendung findet sich in der Kosmetikindustrie. Aufgrund seiner hygroskopischen Eigenschaften wird es in vielen feuchtigkeitsspendenden Hautprodukten verwendet, da es trockene Hautprobleme zu lindern scheint, indem es Wasser aus den unteren Schichten aufsaugt. Es ist auch Bestandteil von Glycerinseife, die häufig von Menschen mit empfindlicher Haut verwendet wird. Lotionen mit dieser Verbindung sind ebenfalls beliebt.
Pflanzliches Glycerin kann als Ersatz für Ethanol – die Chemikalie, die allgemein als „Alkohol“ bezeichnet wird – bei der Herstellung von Pflanzenextrakten wie Kräuteressenzen verwendet werden. Es wirkt als Lösungsmittel, das die interessierenden Stoffe aus dem pflanzlichen Rohstoff löst. Dies hat den Vorteil, dass auch Menschen, die nicht mit Alkohol in Kontakt kommen wollen, Zugang zu den pflanzlichen Produkten haben. Der Nachteil ist, dass die resultierenden Produkte eine viel kürzere Haltbarkeit haben.
Es gibt auch medizinische Anwendungen für pflanzliches Glycerin. Es ist aufgrund seiner beruhigenden Eigenschaften ein häufiger Bestandteil in Hustenmischungen. Andere Anwendungen sind als topisches Heilmittel für eine Reihe von Hautproblemen, einschließlich Psoriasis, Hautausschläge, Verbrennungen, Wundliegen und Schnittwunden; als Abführmittel in Form von Zäpfchen; und zur Behandlung von Zahnfleischerkrankungen, da sie die zugehörigen Bakterienkolonien inaktiviert.