97-67-6 / L-蘋果酸的制備

背景及概述^[1][2]

蘋果酸有D-蘋果酸、DL-蘋果酸和L-蘋果酸。L-蘋果酸又名2-羥基丁二酸，是生物體三羧酸的循環中間體，易被人體吸收，因此作為性能優異的食品添加劑和功能性食品廣泛應用于食品、化妝品、醫療和保健品等領域。蘋果酸，又名2-羥基丁二酸，由于分子中有一個不對稱碳原子，有兩種立體異構體。大自然中，以三種形式存在，即D-蘋果酸、L-蘋果酸和其混合物DL-蘋果酸。蘋果酸為白色結晶體或結晶狀粉末，有較強的吸濕性，易溶于水、乙醇。有特殊愉快的酸味。L-蘋果酸主要用于食品和醫藥行業。

L-蘋果酸

應用^[3]

蘋果酸作為功能性酸味劑廣泛用于飲料及食品工業。蘋果酸的酸味持久，其酸味比檸檬酸強20％，不僅能保持天然果汁的風味，與合成甜味劑合用還可消除后苦味，可部分或全部代替檸檬酸用于飲料、食品的酸味調節。另外，L-蘋果酸是人體三羧酸循環的重要樞紐之一，具有許多獨特的生理功能。天然構型的L-蘋果酸在細胞能量產生過程中發揮著十分重要的作用。同時在生物體內以絡合形式貯存和運輸金屬離子，因此，L-蘋果酸鈣可用于預防和治療因缺鈣而引起的老年性骨質疏松。L-蘋果酸還用于鮮肉的加工和保存，可加速肉的熟化和起保鮮作用。L-蘋果酸能誘導皮膚細胞的分裂，改善皮膚組織的生長，因而可用于化妝品工業。由于檸檬酸會誘導脂肪酸的合成，在食品飲料中使用L-蘋果酸可以減少脂肪合成，蘋果酸有減肥的功能。近年來還發現L-蘋果酸具有保肝，解毒及抗抑郁癥的作用，是具有巨大應用前景的功能性添加劑。

L-蘋果酸中含有天然的潤膚成分，可以清除皮膚表面皺紋，使皮膚變得嫩白、光潔而有彈性，因此在化妝品配方中備受青睞；L-蘋果酸可以配制多種香精、香料，用于多種日用化工產品，如牙膏、洗發香波等；國外將其用于替代檸檬酸作為新型洗滌助劑，用于合成高檔特種洗滌劑。L-蘋果酸可用于藥物制劑、片劑、糖漿中，還可以配入氨基酸溶液中，能明顯提高氨基酸的吸收率；L-蘋果酸可以用于治療肝病、貧血、免疫力低下、尿毒癥、高血壓、肝衰竭等多種疾病，并能減輕抗癌藥物對正常細胞的毒害作用；還可用于制備和合成驅蟲劑、抗牙垢劑等。另外L-蘋果酸還可以作為工業清洗劑、樹脂固化劑、合成材料增塑劑、飼料添加劑等。

制備^[2]

(1)根據現有技術中的細胞轉化法(DE3310849)制備L-蘋果酸鹽和富馬酸鹽混合液。將從土壤中分離得到的Aspergilluswentii屬菌株在糖30g/L，磷酸氫二銨3g/L，硫酸銨2g/L，氯化鉀2g/L，硫酸鎂1g/L，富馬酸鈉5g/L的培養液中培養48小時，過濾分離出細胞。在60-70℃下配制2％的卡拉膠溶液，降溫到50℃時將分離出的細胞按10％(w/w)加入，攪拌均勻后倒入盤子中凝固，制成5mm×5mm×5mm的固定化細胞。然后裝入8cm×60cm的玻璃柱。將1.4M的富馬酸鈉溶液以1000ml/h的速度流經固定化細胞柱，得到L-蘋果酸鹽和富馬酸鹽混合溶液。

(2)取1000ml經步驟(1)得到的混合液，其中含L-蘋果酸鈉186g，富馬酸鈉56g。將溶液加熱到60℃，攪拌下加入170g(摩爾比1.05∶1)富馬酸，攪拌反應3.5小時，PH＝3.2，冷卻到15～20℃，過濾，濾餅用少量水洗，然后用NaOH中和至PH＝7-8供細胞轉化用。所得濾液980ml，含富馬酸單鈉40g。加熱至85℃，通過1500ml001x7強酸性陽離子交換柱(直徑6cm，高60cm)，收集淋洗液經減壓濃縮，L-蘋果酸濃度增加到40％時，冷卻到10～15℃，過濾回收富馬酸。濾液進一步減壓濃縮到L-蘋果酸濃度至80～82％，冷卻到15℃，結晶出91gL-蘋果酸，母液中含有46gL-蘋果酸，母液可循環使用。L-蘋果酸收率相當于97％。

主要參考資料

[1]汪多仁. (2005). L-蘋果酸. 北京日化, 000(003), 10-13.

[2] 吳清平, & 周小燕. (1990). L-蘋果酸研究進展. 微生物學通報, 17(001), 30-33.

[3] 劉建軍, 趙祥穎, 田延軍, 李丕武, 張家祥, & 劉麗萍等. (2005). 糖質原料直接發酵生產l-蘋果酸的工藝條件. 食品與發酵工業, 31(001), 5-9.