Il gluconato è un sale o un estere derivato dall'acido gluconico, un acido organico naturale prodotto dall'ossidazione del glucosio. La forma più comune di gluconato utilizzata in vari settori è il gluconato di sodio, anche se può apparire anche come altri sali, come gluconato di calcio, gluconato di magnesio e gluconato di potassio. I gluconati sono ampiamente utilizzati in cosmetici, prodotti farmaceutici, alimentari e applicazioni industriali.

Composizione Chimica e Struttura

Il gluconato è la base coniugata dell'acido gluconico. La struttura chimica dell'acido gluconico è caratterizzata da una catena di sei atomi di carbonio con un gruppo carbossilico (-COOH) a un'estremità e un gruppo idrossilico (-OH) all'altra estremità. Quando l'acido gluconico reagisce con una base, come l'idrossido di sodio, forma un sale noto come gluconato di sodio o altre forme a seconda dello controione utilizzato.

La struttura chimica generale dei sali di gluconato è:

• C₆H₁₁O₇⁻ (scheletro del glucosio con il gruppo carbossilico ionizzato)

Proprietà Fisiche

• Aspetto: I gluconati, in particolare il gluconato di sodio, si presentano generalmente come solidi cristallini bianchi.

• Solubilità: I gluconati sono altamente solubili in acqua, il che li rende efficaci per l'uso in soluzioni acquose.

• Odore: I gluconati in genere non hanno odore o hanno un odore molto lieve.

• Stabilità: I gluconati sono generalmente stabili e non si degradano facilmente nelle normali condizioni, anche se l'esposizione a luce intensa e temperature elevate per lunghi periodi potrebbe causare una leggera degradazione.

Benefici e Funzioni

• Agente chelante: I gluconati, in particolare il gluconato di sodio, sono spesso utilizzati come agenti chelanti nei cosmetici, prodotti per la pulizia e nel trattamento delle acque. Aiutano a legare e rimuovere ioni metallici che potrebbero interferire con le formulazioni o i processi.

• Emulsionante e stabilizzante: Nei cosmetici, i gluconati vengono utilizzati per stabilizzare le emulsioni, prevenendo la separazione degli ingredienti a base di acqua e olio.

• Condizionante della pelle: Nei prodotti per la cura della persona, i gluconati possono aiutare a condizionare la pelle e migliorare la texture e la sensazione del prodotto.

• Proprietà antibatteriche: Alcuni sali di gluconato, come il gluconato di calcio, sono utilizzati per le loro leggere proprietà antimicrobiche.

• Integrazione minerale: Gluconati come il gluconato di calcio e di magnesio sono usati in applicazioni farmaceutiche e alimentari per fornire questi minerali essenziali al corpo.

Applicazioni

Cosmetici e Cura della Persona

• Shampoo e balsami: I gluconati vengono utilizzati nei prodotti per la cura dei capelli per migliorare la stabilità delle emulsioni e migliorare la consistenza delle formulazioni.

• Lozioni e creme: I gluconati sono comunemente inclusi nei prodotti per la cura della pelle, dove forniscono idratazione e migliorano la spalmabilità del prodotto.

• Detergenti: Grazie alla loro capacità di chelare gli ioni metallici, i gluconati sono utilizzati nei prodotti detergenti per migliorare l'efficacia delle formulazioni.

Farmaceutici

• Integrazione minerale: Il gluconato di calcio e il gluconato di magnesio sono utilizzati in formulazioni endovenose o orali per trattare o prevenire carenze minerali.

• Trattamenti topici: Alcuni gluconati sono utilizzati in formulazioni topiche per aiutare nella guarigione delle ferite o per avere effetti lenitivi.

Industria Alimentare

• Additivi alimentari: Il gluconato di sodio e il gluconato di calcio sono talvolta utilizzati come additivi alimentari per migliorare il sapore o come integratori minerali.

• Conservante: Alcuni gluconati possono essere usati come conservanti in prodotti alimentari lavorati.

Applicazioni Industriali

• Prodotti per la pulizia: I gluconati sono utilizzati nei detergenti industriali per rimuovere calcare, ruggine e altri ioni metallici dalle superfici.

• Trattamento delle acque: Sono utilizzati nei processi di trattamento delle acque per prevenire la formazione di incrostazioni nei tubi e nelle attrezzature.

Considerazioni Ambientali e di Sicurezza

• Biodegradabilità: I gluconati sono biodegradabili e generalmente considerati sicuri per l'ambiente, a condizione che vengano smaltiti correttamente.

• Sicurezza: I gluconati sono generalmente sicuri per l'uso nei cosmetici e nei prodotti alimentari. Tuttavia, è importante seguire le dosi consigliate, soprattutto con i gluconati minerali (ad esempio, il gluconato di calcio).

• Sostenibilità: La produzione di gluconati da fonti di glucosio (come mais o canna da zucchero) è considerata una risorsa rinnovabile. Tuttavia, è importante considerare l'impatto ambientale delle materie prime e dei processi produttivi.

Bibliografia_____________________________________________________________________

Kornecki, J.F., Carballares, D., Tardioli, P.W., Rodrigues, R.C., Berenguer-Murcia, Á., Alcantara, A.R. and Fernandez-Lafuente, R., 2020. Enzyme production of D-gluconic acid and glucose oxidase: successful tales of cascade reactions. Catalysis Science & Technology, 10(17), pp.5740-5771.

Abstract. This review mainly focuses on the use of glucose oxidase in the production of D-gluconic acid, which is a reactant of undoubtable interest in different industrial areas. The enzyme has been used in numerous instances as a model reaction to study the problems of oxygen supply in bioreactors. One of the main topics in this review is the problem of the generated side product, hydrogen peroxide, as it is an enzyme-inactivating reagent. Different ways to remove hydrogen peroxide have been used, such as metal catalysts and use of whole cells; however, the preferred method is the coupling glucose oxidase with catalase. The different possibilities of combining these enzymes have been discussed (use of free enzymes, independently immobilized enzymes or co-immobilized enzymes). Curiously, some studies propose the addition of hydrogen peroxide to this co-immobilized enzyme system to produce oxygen in situ. Other cascade reactions directed toward the production of gluconic acid from polymeric substrates will be presented; these will mainly involve the transformation of polysaccharides (amylases, cellulases, etc.) but will not be limited to those (e.g., gluconolactonase). In fact, glucose oxidase is perhaps one of most successful enzymes, and it is involved in a wide range of cascade reactions. Finally, other applications of the enzyme have been reviewed, always based on the production of D-gluconic acid, which produces a decrease in the pH, a decrease in the oxygen availability or the production of hydrogen peroxide; in many instances, cascade reactions are also utilized. Thus, this review presents many different cascade reactions and discusses the advantages/drawbacks of the use of co-immobilized enzymes.

Gomes, R.J., de Fatima Borges, M., de Freitas Rosa, M., Castro-Gómez, R.J.H. and Spinosa, W.A., 2018. Acetic acid bacteria in the food industry: systematics, characteristics and applications. Food technology and biotechnology, 56(2), p.139.

Abstract. The group of Gram-negative bacteria capable of oxidising ethanol to acetic acid is called acetic acid bacteria (AAB). They are widespread in nature and play an important role in the production of food and beverages, such as vinegar and kombucha. The ability to oxidise ethanol to acetic acid also allows the unwanted growth of AAB in other fermented beverages, such as wine, cider, beer and functional and soft beverages, causing an undesirable sour taste. These bacteria are also used in the production of other metabolic products, for example, gluconic acid, l-sorbose and bacterial cellulose, with potential applications in the food and biomedical industries. The classification of AAB into distinct genera has undergone several modifications over the last years, based on morphological, physiological and genetic characteristics. Therefore, this review focuses on the history of taxonomy, biochemical aspects and methods of isolation, identification and quantification of AAB, mainly related to those with important biotechnological applications.

Anastassiadis S, Morgunov IG. Gluconic acid production. Recent Pat Biotechnol. 2007;1(2):167-80. doi: 10.2174/187220807780809472.

Abstract. Gluconic acid, the oxidation product of glucose, is a mild neither caustic nor corrosive, non toxic and readily biodegradable organic acid of great interest for many applications. As a multifunctional carbonic acid belonging to the bulk chemicals and due to its physiological and chemical characteristics, gluconic acid itself, its salts (e.g. alkali metal salts, in especially sodium gluconate) and the gluconolactone form have found extensively versatile uses in the chemical, pharmaceutical, food, construction and other industries. Present review article presents the comprehensive information of patent bibliography for the production of gluconic acid and compares the advantages and disadvantages of known processes. Numerous manufacturing processes are described in the international bibliography and patent literature of the last 100 years for the production of gluconic acid from glucose, including chemical and electrochemical catalysis, enzymatic biocatalysis by free or immobilized enzymes in specialized enzyme bioreactors as well as discontinuous and continuous fermentation processes using free growing or immobilized cells of various microorganisms, including bacteria, yeast-like fungi and fungi. Alternatively, new superior fermentation processes have been developed and extensively described for the continuous and discontinuous production of gluconic acid by isolated strains of yeast-like mold Aureobasidium pullulans, offering numerous advantages over the traditional discontinuous fungi processes.