L-苹果酸的制备

背景及概述^[1][2]

苹果酸有D-苹果酸、DL-苹果酸和L-苹果酸。L-苹果酸又名2-羟基丁二酸，是生物体三羧酸的循环中间体，易被人体吸收，因此作为性能优异的食品添加剂和功能性食品广泛应用于食品、化妆品、医疗和保健品等领域。苹果酸，又名2-羟基丁二酸，由于分子中有一个不对称碳原子，有两种立体异构体。大自然中，以三种形式存在，即D-苹果酸、L-苹果酸和其混合物DL-苹果酸。苹果酸为白色结晶体或结晶状粉末，有较强的吸湿性，易溶于水、乙醇。有特殊愉快的酸味。L-苹果酸主要用于食品和医药行业。

L-苹果酸

应用^[3]

苹果酸作为功能性酸味剂广泛用于饮料及食品工业。苹果酸的酸味持久，其酸味比柠檬酸强20％，不仅能保持天然果汁的风味，与合成甜味剂合用还可消除后苦味，可部分或全部代替柠檬酸用于饮料、食品的酸味调节。另外，L-苹果酸是人体三羧酸循环的重要枢纽之一，具有许多独特的生理功能。天然构型的L-苹果酸在细胞能量产生过程中发挥着十分重要的作用。同时在生物体内以络合形式贮存和运输金属离子，因此，L-苹果酸钙可用于预防和治疗因缺钙而引起的老年性骨质疏松。L-苹果酸还用于鲜肉的加工和保存，可加速肉的熟化和起保鲜作用。L-苹果酸能诱导皮肤细胞的分裂，改善皮肤组织的生长，因而可用于化妆品工业。由于柠檬酸会诱导脂肪酸的合成，在食品饮料中使用L-苹果酸可以减少脂肪合成，苹果酸有减肥的功能。近年来还发现L-苹果酸具有保肝，解毒及抗抑郁症的作用，是具有巨大应用前景的功能性添加剂。

L-苹果酸中含有天然的润肤成分，可以清除皮肤表面皱纹，使皮肤变得嫩白、光洁而有弹性，因此在化妆品配方中备受青睐；L-苹果酸可以配制多种香精、香料，用于多种日用化工产品，如牙膏、洗发香波等；国外将其用于替代柠檬酸作为新型洗涤助剂，用于合成高档特种洗涤剂。L-苹果酸可用于药物制剂、片剂、糖浆中，还可以配入氨基酸溶液中，能明显提高氨基酸的吸收率；L-苹果酸可以用于治疗肝病、贫血、免疫力低下、尿毒症、高血压、肝衰竭等多种疾病，并能减轻抗癌药物对正常细胞的毒害作用；还可用于制备和合成驱虫剂、抗牙垢剂等。另外L-苹果酸还可以作为工业清洗剂、树脂固化剂、合成材料增塑剂、饲料添加剂等。

制备^[2]

(1)根据现有技术中的细胞转化法(DE3310849)制备L-苹果酸盐和富马酸盐混合液。将从土壤中分离得到的Aspergillus wentii属菌株在糖30g/L，磷酸氢二铵3g/L，硫酸铵2g/L，氯化钾2g/L，硫酸镁1g/L，富马酸钠5g/L的培养液中培养48小时，过滤分离出细胞。在60-70℃下配制2％的卡拉胶溶液，降温到50℃时将分离出的细胞按10％(w/w)加入，搅拌均匀后倒入盘子中凝固，制成5mm×5mm×5mm的固定化细胞。然后装入8cm×60cm的玻璃柱。将1.4M的富马酸钠溶液以1000ml/h的速度流经固定化细胞柱，得到L-苹果酸盐和富马酸盐混合溶液。

(2)取1000ml经步骤(1)得到的混合液，其中含L-苹果酸钠186g，富马酸钠56g。将溶液加热到60℃，搅拌下加入170g(摩尔比1.05∶1)富马酸，搅拌反应3.5小时，PH＝3.2，冷却到15～20℃，过滤，滤饼用少量水洗，然后用NaOH中和至PH＝7-8供细胞转化用。所得滤液980ml，含富马酸单钠40g。加热至85℃，通过1500ml 001x7强酸性阳离子交换柱(直径6cm，高60cm)，收集淋洗液经减压浓缩，L-苹果酸浓度增加到40％时，冷却到10～15℃，过滤回收富马酸。滤液进一步减压浓缩到L-苹果酸浓度至80～82％，冷却到15℃，结晶出91gL-苹果酸，母液中含有46gL-苹果酸，母液可循环使用。L-苹果酸收率相当于97％。

主要参考资料

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

[2] 吴清平, & 周小燕. (1990). L-苹果酸研究进展. 微生物学通报, 17(001), 30-33.

[3] 刘建军, 赵祥颖, 田延军, 李丕武, 张家祥, & 刘丽萍等. (2005). 糖质原料直接发酵生产l-苹果酸的工艺条件. 食品与发酵工业, 31(001), 5-9.