主题:【资料】CNS_01.104_L-苹果酸

浏览 回复0 电梯直达
enhua
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
食品添加剂:L-苹果酸  沈皖豫

摘要:L-苹果酸是一种四碳酸,广泛存在于自然界中。L-苹果酸是生物体内代谢的中间产物,可以通过发酵法、固定化细胞法、提取法和化学合成法等方法制取得到。L-苹果酸有多种快速检测含量的方法,根据国标和药典的标准,有滴定法、比旋光度法等方法。此外,作为食品添加剂,L-苹果酸的限量有多种方式,如测定溶液澄清度、检测灼烧残渣及检测杂质离子(或分子)含量。因其具有多种优点,L-苹果酸广泛应用于食品行业、医药行业、日化行业、化工行业,并具有保健功能。

0. 前言

L-苹果酸的CNS号为01.104,是国际上公认的一种安全性食品添加剂,其酸味持久柔和,既是一种优良的酸味剂,又具有重要的生理功能,可加强机体基础代谢,对提高机体健康水平有所裨益,已广泛应用于食品、日化、医药、养殖等行业。1. L-苹果酸的理化性质

L-苹果酸的学名为L-羟基丁二酸,分子式为C4H6O5,相对分子质量为134.09[1],是手性苹果酸的一种,L-苹果酸是苹果酸在自然界的存在形式,其分子结构式可见图1。图1 L-苹果酸结构式

L-苹果酸为白色的结晶或结晶粉末,无臭,具有特殊的刺激性酸味,酸味较柠檬酸强20%(与其他果酸酸味度对比可见表1),呈味缓慢,保留时间较长,爽口但微有苦涩感。L-苹果酸的相对密度为1.595,熔点约100 ℃,分解点为140 ℃,比旋光度为-2.3°(8.5 g / 100 mL 水)。L-苹果酸的等量的左旋体和右旋体异构体混合得外消旋体,密度为1.601,熔点131-132 ℃,分解点为150 ℃[2]。表1 L-苹果酸与其他果酸酸味度的关系

由于L-苹果酸含有羟基和羧基,故其易溶于水和乙醇,1 g L-苹果酸可分别溶于0.8 mL 水和1.4 mL 乙醇,微溶于乙醚,且溶解度随着温度升高而增大,水溶液为强酸性,1 %的水溶液的pH为2.40。L-苹果酸在水中可分两步电离,其中K1=3.9×10-4,K2=7.5×10-6。此外,L-苹果酸还能与醇类、浓硫酸、苯酚过氧化氢、三氯乙醛及醋酸铅发生反应,并能与β- 萘酚、间苯萘酚及2,7- 萘二酚作用,使溶液呈现出不同的颜色[3]。

苹果酸是苹果的一种成分,人每日由蔬菜、水果摄取的苹果酸为1.5-3.0 g左右,从未发现不良反应,毒性极低。按日本食品添加剂标准,苹果酸应符合下列质量指标:含量 ≥ 99.0 %(质量),溶状、水溶液澄清,熔点127-130 ℃,重金属 ≤ 0.002 %(质量),氯化物 ≤ 0.0035 %(质量),铁 ≤ 0.004 %(质量),灼烧残留物 ≤ 0.05 %(质量)。按美国食用化学品法典(1983)规定,苹果酸应符合下列质量指标:含量 ≥ 99.5 %(质量)。熔点130-132 ℃,灰分 ≤ 0.1 %(质量),重金属(以Pb计) ≤ 0.002 %(质量),砷(以As计) ≤ 0.0003 %(质量),铅 ≤ 0.001 %(质量),富马酸 ≤ 0.5 %(质量),顺丁烯二酸 ≤ 0.05 %(质量),水不溶≤ 0.1 ‰(质量)。依据中国食品安全国家标准,苹果酸应符合的质量标准可见表2。表2 L-苹果酸的理化指标(GB 1886.40-2015)

2. L-苹果酸的生产2.1 L-苹果酸的生理来源L-苹果酸作为人体代谢过程产生的重要有机酸,是三羧酸循环(TCA循环)(图2)及其支路乙醛酸循环(图3)代谢过程中的重要中间产物,也是CO2固定反应的中间产物。可以迅速通过细胞膜进入线粒体内,直接参与线粒体能量代谢。同时,L-苹果酸还是苹果酸天冬氨酸穿梭的组成部分,对胞液和线粒体之间还原当量(NADH)的转移起着重要的作用(图4)。胞质中的NADH在脱氢酶的作用下,使草酰乙酸还原成苹果酸,后者通过线粒体内膜上的α-酮戊二酸转运蛋白(OMC)进入基质,在基质脱氢酶的作用下重新生成草酰乙酸和NADH,NADH进入电子呼吸链生成ATP,而基质内生成的草酰乙酸经谷草转氨酶的作用生成天冬氨酸,后者经酸性氨基酸转运载体(AGC)转运出基质再转变成草酰乙酸,继续进行穿梭。此外,L-苹果酸还可以减少机体组织内自由基的产生或加速自由基的清除,缓解体力疲劳,增加机体耐力[4]。
图2 三羧酸循环产生苹果酸中间产物过程
图3 乙醛酸循环产生苹果酸中间产物过程图4 苹果酸天冬氨酸穿梭示意图
2.2 L-苹果酸的工业生产由于L-苹果酸属于发酵生产的产品,安全性能有保障,因此,国际市场上需求量快速增加。世界苹果酸主要生产国有美国、加拿大、日本等,世界总产量每年约为10万吨,其中L-苹果酸产量每年约为4万吨,而世界市场潜在需求量达到每年6万吨,可见市场发展空间之大。日本是世界主要的L-苹果酸生产国与出口国。目前,L-苹果酸的生产方法已由早期的单一的提取法发展到以下几种方法:提取法、化学合成法、一步发酵法、二步发酵法、固定化酶或细胞转化法。2.2.1 发酵法苹果酸发酵工艺主要有三种,分别是一步发酵法、两步发酵法和酶法转化法。不同的苹果酸发酵工艺要采用不同的工艺。一步法发酵工艺采用的微生物有黄曲霉、米曲霉和寄生曲霉;两步法及混合发酵法采用的有华根酶、无根根酶、短乳杆酶、膜醭毕赤酵母;酶法转化有短乳杆菌、大肠杆菌、产氨短杆菌和黄色短杆菌。一步发酵又称为直接发酵法,其利用的微生物最大的特点,是三羧酸循环中苹果酸到草酰乙酸这一步的苹果酸脱氢酶缺失或处于低水平,使得苹果酸得以积累。这些菌株大多具有糖化淀粉的能力,可以直接利用淀粉质原料,原料来源十分丰富,发酵工艺条件温和,产品为L型,因此一步发酵法与其他方法相比更具优势。两步发酵法也是用糖类为原料,采用两种不同功能的微生物,其中一种先将糖质或其他原料转化生成富马酸,即延胡索酸,另一种微生物将富马酸转化成L-苹果酸,如先用根酶发酵成富马酸(或富马酸-苹果酸混合物),再由酵母或细菌转化成苹果酸[5]。两种微生物可先后加入,也可同时加入。由于两步法涉及到两种微生物,培养条件要求比较严格,发酵周期较长,产酸率相对较低,副产物较多,当前规模生产较少。发酵法的工艺流程图可见图4。图4 发酵法制备L-苹果酸的工艺流程示意图
酶法转化法是用富马酸(盐)或马来酸为原料,用微生物酶(包括全细胞)转化成苹果酸,发酵方法利用了微生物酶的立体异构专一性,生产的都是L-苹果酸,是生物体内存在和可利用的构型(图5)。图5 酶法转化法过程
2.2.2 固定化细胞法此工艺一般包括两步,一是固定化细胞的制备:将产酶菌株培养成熟后,收集菌体细胞,包埋菌体,制备固定化酶或细胞,用于生产L-苹果酸,通常在37 ℃ 条件下运行,转化半衰期可达160天左右;二是L-苹果酸制备:先将富马酸和CaCO3反应转化成为富马酸钙,再经转化柱作用生成苹果酸钙,经提取得L-苹果酸。目前这种方法生产L-苹果酸的转化率可达到98 % 以上。固定化细胞法具有比表面积大、包容量大、孔道阻力小的高效膜状载体,图6为固定化细胞法制备苹果酸的工艺流程。
图6 固定化细胞法制备L-苹果酸的工艺流程示意图
2.2.3 提取法由于L-苹果酸在水中的溶解度很大,采用提取法得到L-苹果酸时具有很大的难度,目前各工厂常用的提取方法为硫酸酸解法及有机溶剂萃取法两类。有机溶剂萃取法采用乙醚将发酵液中的苹果酸转入有机相中,蒸除乙醚后获得结晶。因乙醚消耗量较大,故成本较高。硫酸酸解法[6]的步骤是用浓硫酸将在发酵液中已形成的苹果酸钙酸解成苹果酸,稀苹果酸经减压浓缩并制成50 % 浓缩液或粗制苹果酸晶体,其具体步骤如图7所示。图7 硫酸酸解法提取苹果酸的流程示意图
硫酸酸解法的优点是操作简便、原材料成本低廉。但也存在缺点,如苹果酸母液中的Ca2+成分较高,因硫酸钙溶解度高达0.106 g,会严重妨碍苹果酸结晶,此外,母液中过量的H2SO4,在浓缩过程中极易引起苹果酸碳化。鉴于此,可将使用草酸全部或部分代替硫酸,这样既提高了脱钙效率,又避免在浓缩过程中母液碳化,最终能获得好的结晶。2.2.4 化学合成法在催化剂存在下,苯氧化生成富马酸或马来酸,然后加压与水蒸汽共热形成DL-苹果酸;也可以糠醛为原料,经双氧水处理,在超声波作用下转变而成。生产的DL-苹果酸经拆分、提取获得L-苹果酸[7]。这种方法由于生产工艺比较复杂,工艺条件要求高,分离精制技术难度大,加之原料为化工产品,应用受到限制,目前较少采用。3. L-苹果酸的检测L- 苹果酸具有生物活性,是一种国际上公认安全的食品添加剂。与传统酸味剂柠檬酸相比,苹果酸具有酸味柔和爽口、热量低等优点,更符合高品位饮食文化要求。随着食品和医药领域的发展,其应用领域正不断扩展,L-苹果酸的快速检测也不断地深入。本标准中所用的试剂和水在未注明其他要求时,均指分析纯试剂和GB/T 6682[8]规定的三级水。试验中所用的标准滴定溶液、杂质测定用标准溶液、制剂及制品,在没有注明其他要求时,均按GB/T 601[9]、GB/T 602[10]和GB/T 603[11]的规定制备。试验中所用溶液在未注明用何种溶剂配制时,均指水溶液。3.1 L-苹果酸的鉴别国标规定的L-苹果酸的鉴别方法所需的试剂为:氨水溶液(2+3)、对氨基苯磺酸溶液(10 g/L)、亚硝酸钠溶液(200 g/L)、氢氧化钠溶液(40 g/L)。称取0.5 g 试样,精确至0.01 g,置于50 mL 试管中,加入10 mL 水溶解。用氨水溶液中和至中性,加入1 mL 对氨基苯磺酸溶液,在沸水浴中加热5 min。加入5 mL 亚硝酸钠溶液,再置于水浴加热3 min 后,加入5 mL 氢氧化钠溶液,试验溶液应立呈现红色。3.2 滴定法检测L-苹果酸含量以酚酞为指示剂,用氢氧化钠标准滴定溶液滴定试样水溶液,根据氢氧化钠标准溶液的用量,计算以C4H6O5计的总酸含量的L-苹果酸。本法所用的试剂为:无二氧化碳的水、氢氧化钠标准滴定溶液(c(NaOH)=1.0 mol/L)、酚酞指示剂(10 g/L)。称取2.0 g 试样,精确至0.0002 g,加20 mL 无二氧化碳的水溶解,加2滴酚酞指示剂,用氢氧化钠标准溶液滴定至微红色,保持30 s 不褪色为终点。在测定的同时,按与测定相同的步骤,对不加试样而使用相同数量的试剂溶液做空白试验。L-苹果酸(C4H6O5)的质量分数ω=。式中:V1        ——试样消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积,单位为毫升(mL)V0    ——空白试验消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积,单位为毫升(mL)1000 ——换算系数c      ——氢氧化钠标准滴定溶液的浓度,单位为摩尔每升(mol/L)M    ——L-苹果酸的摩尔质量,单位为克每摩尔(g/mol),[M(?C4H6O5)=67.04]m    ——试样的质量,单位为克(g)3.3 比旋光度法检测L-苹果酸含量称取4.25 g 试样,精确至0.001 g,加入20 mL 水溶解,移至50 mL 容量瓶,用水稀释至刻度,摇匀。其检测方式按GB/T 613[12]规定施行。比旋光度αm(20 ℃,D),以“(°)·dm2·kg-1”表示,αm(20 ℃,D)=。式中:α ——测得的旋光角,单位为度(°)L ——旋光管的长度,单位为分米(dm)ρα ——溶液中有效组分的质量浓度,单位为克每毫升(g/mL)3.4 Goodban法检测L-苹果酸含量该法使用的试剂为:98 % 硫酸(不含硝酸)、2,7-萘二酚溶液(1 g 2,7-萘二酚溶于100 mL 上述硫酸中)。取1 mL 样品溶液(控制苹果酸含量在5-80 μg)置于25×200 mm 具塞比色管中,沿管壁缓慢加入6 mL 98 % 硫酸,然后加入0.1 mL 2,7-萘二酚溶液,100 ℃ 水浴加热20 min,冷却至室温后,在390 nm 处比色测定。浓硫酸与2,7-萘二酚共热后,可产生有色物质。此法需同时以水样做空白,以供调零使用。根据在390 nm 处测定的吸光度数值,可从标准溶液样品中查得L-苹果酸的含量[13]。3.5 高压液相色谱法检测L-苹果酸含量样品处理后,注入反向化学键合色谱体系,用0.5 % (NH4)2HPO4为流动相。经紫外检测器(214 nm)或示差折射检测器测定和与标准进行对比定量。4. L-苹果酸的限量4.1 食品添加剂L-苹果酸的限量标准作为食品添加剂,L-苹果酸以其爽口味道和无毒性有很大的优势,广泛应用于各类食品中。如:乳及乳制品、脂肪,油和乳化脂肪制品、冷冻饮品、水果,蔬菜,豆类,食用菌,藻类,坚果及籽类、可可制品,巧克力和巧克力制品、糖果、粮食和粮食制品、焙烤食品、肉及肉制品、水产及其制品、蛋及蛋制品、甜味料、调味品、特殊膳用食品、饮料类、酒类,等等。在以上食品中,L-苹果酸皆可适量添加。4.2 L-苹果酸的限量方法4.2.1 溶液的澄清度将试样溶解后,与标准比浊溶液进行比较。本法所用的试剂为:硝酸溶液(1+2)、糊精溶液(20 g/L)、硝酸银溶液(20 g/L)、盐酸标准溶液(c(HCl)=0.1 mol/L)、浊度标准溶液(含氯0.01 mg/mL。量取c(HCl) 0.1 mol/L 盐酸标准滴定溶液14.1 mL±0.02 mL,置于50 mL 容量瓶中,稀释至刻度;量取该溶液10 mL±0.02 mL 于1000 mL容量瓶中,加水稀释至刻度,摇匀)。称取约1.0 g试样,精确至0.01 g,置于比色管中,加入20 mL 水溶解,作为试样溶液;取另一支比色管,准确加入0.5 mL浊度标准溶液,加水至20 mL,加1 mL 硝酸溶液、0.2 mL 环糊精溶液及1 mL硝酸银溶液,摇匀,避光放置15 min,作为标准比浊溶液。在无阳光直射情况下,轴向及侧向观察,试样溶液的浊度不大于标准比浊溶液的浊度,即为通过试验。4.2.2 灼烧残渣的测定称取2.5 g 试样,精确至0.0001 g,按GB/T 9741[14]标准施行。取两次平行测定结果的算数平均值为测定结果,两次平行测定结果的绝对差不大于0.02 %。4.2.3 硫酸盐(以SO4计)的测定在酸性(盐酸)溶液中,试样中的硫酸盐和氯化钡生成硫酸钡白色沉淀,与标准比浊溶液进行比较,做限量检测。所用试剂有:盐酸溶液(1+4)、氯化钡溶液(250 g/L)、硫酸盐(SO4)标准溶液(0.1 mg/mL)。称取1 g 试样,精确至0.01 g,置于50 mL 比色管中,同时量取2 mL±0.02 mL 硫酸盐(SO4)标准溶液置于另一支50 mL比色管中。两支比色管中分别加入0.5 mL 盐酸溶液、1 mL 氯化钡溶液,用水稀释至刻度,摇匀。放置10 min 后观察,试样溶液产生的浊度不深于标准比浊溶液的浊度,即为通过试验。4.2.4 氯化物(以Cl计)的测定所用试剂为氯化物(Cl)标准溶液(0.1 mg/mL)。称取1 g 试样,精确至0.01 g。量取0.4 mL 氯化物(Cl)标准溶液(含氯化物0.04 mg)制备限量标准液。样品所呈浊度不得大于标准。按GB/T 9729[15]标准施行。4.2.5 富马酸或马来酸的测定用高效液相色谱法,在选定的工作条件下,通过色谱柱使试样中各组分分离,用紫外吸收检测器检测,用外标法定量,计算试样中富马酸和马来酸的含量。称取0.2 g 试样,精度至0.0002 g,置于50 mL 容量瓶中,用磷酸溶液稀释至刻度,摇匀,经0.45 μm 滤膜过滤,再经超声波脱气处理。富马酸或马来酸的质量分数ω=。式中:A1——试样溶液色谱图中待测物质的峰面积m2——标准溶液中富马酸或马来酸的进样量,单位为微克(μg)A2——标准溶液色谱图中富马酸或马来酸的峰面积m3——试样的进样量,单位为微克(μg)4.2.6 钙法测定取本品1.0 g,加水10 mL 使溶解,加5 % 醋酸钠溶液20 mL,摇匀,取15 mL,加2 mol/L 醋酸溶液1 mL,摇匀,作为供试品溶液;另取标准钙溶液(精密称取碳酸钙2.50 g,置1000 mL 量瓶中,加5 mol/L 醋酸溶液12 mL,加水适量使溶解并稀释至刻度,摇匀,作为钙贮备溶液。临用前,精密量取钙溶液贮备液1 mL,置100 mL 容量瓶中,加水稀释至刻度,摇匀,每1 mL 中含Ca 10 μg/10.0 mL,加2 mol/L 醋酸溶液1 mL 与水5 mL,摇匀,作为对照品溶液。取醇制标准钙溶液(临用前,精密量取钙溶液贮备液10 mL,置100 mL 量瓶中,用乙醇稀释至刻度,摇匀。每1 mL 中含Ca 0.1 mg/0.2 mL,置纳氏比色管中,加4 % 草酸铵溶液1 mL,1分钟后,加入供试品溶液,摇匀,放置15分钟后,与同法制成的对照液比较,不得更浓(0.02%)[16]。5. L-苹果酸的应用随着各领域行业的发展,L-苹果酸已广泛应用于多个领域,如食品领域用作食品添加剂、医药行业、日化行业、化工行业,等等。5.1 L-苹果酸用于食品行业[17]L-苹果酸为天然果汁的重要成分,与柠檬酸相比,具有酸度大、但味道柔和(具有较高的缓冲指数)、具特殊香味、不损害口腔与牙齿、代谢上有利于氨基酸吸收、不积累脂肪等优点,是新一代的食品酸味剂,被生物界和营养界誉为“最理想的食品酸味剂”。L-苹果酸是人体必需的一种有机酸,也是一种低热量的理想食品添加剂。当50 % 的L-苹果酸与20 % 柠檬酸共用时,可呈现出强烈的天然果实风味。在各种清凉饮料中,应用L-苹果酸配制的软饮料解渴爽口,有苹果酸味,接近天然果汁。国内一些大型食品公司,如娃哈哈集团、健力宝集团在饮料中使用L-苹果酸。L-苹果酸是生物体中三羧酸循环的中间体,口感接近天然果汁并具有天然香味,与柠檬酸相比,产生的热量更低,口味更好,因此广泛应用于酒类、饮料、果酱、口香糖等多种食品中,是目前世界食品工业中用量最大和发展前景较好的有机酸之一。5.1.1 L-苹果酸作酸味调节剂L-苹果酸口感接近天然苹果的酸味,已广泛用于高档饮料、食品等行业,已成为继柠檬酸、乳酸之后用量排第三位的食品酸味剂。用L-苹果酸配制的饮料更加酸甜可口,有接近天然果汁的风味。苹果酸与柠檬酸配合使用,可以模拟天然果实的酸味特征,使口感更自然、协调、丰满。清凉饮料、粉末饮料、乳酸饮料、乳饮料、果汁饮料中均可添加苹果酸改善其口感和风味。苹果酸常与人工合成的二肽甜味剂阿斯巴甜(ASPARTME)配合使用,作为软饮料的风味固定剂添加。100 g 苹果酸比100 g 柠檬酸几乎要强1.25倍,或者说80 g 的苹果酸和100 g 的柠檬酸形成的酸味强度是相当的,因此要达到相同的酸味强度,使用L-苹果酸可以减少20 % 的用量,对于一些食品加苹果酸可以节省白糖10 % 到20 %,由于它的酸味刺激效果优于柠檬酸,而且美国FDA(食品和药物管理局)已限制柠檬酸在儿童和老年食品中的应用,所以,近几年来L-苹果酸在食品工业上的应用已逐渐取代柠檬酸。5.1.2 L-苹果酸的发酵功能L-苹果酸是生物体三羧酸循环的中间体,可以参与微生物的发酵过程,可以作为微生物生长的碳源,因此可以用于食品发酵剂。如可以做酵母生长促进剂,也可以加入发酵乳中。5.1.3 L-苹果酸的凝胶作用当有一定量的果胶和糖时,酸是凝胶形成的关键条件。浓缩果汁的生产要防止产生絮凝和凝块,就要控制有果胶引起的凝聚的条件。L-苹果酸有使果胶产生凝胶的作用,因此可以用来制作果糕、果冻凝胶态的果酱和果泥等。5.1.4 L-苹果酸作保鲜剂L-苹果酸可广泛地用于食品保鲜剂。微生物需要在一定酸碱度的环境中才能正常地进行生长繁殖,如果环境中的pH值不适宜,则可能影响细胞表面的带电性质,从而引起膜的通透性能的变化,影响细胞的正常代谢。酸类对微生物的作用,不仅与氢离子的浓度成正比,而且与有机酸兼有的抗氧化作用、酸的阴离子及未电离的分子有关。苹果酸在中性条件下电离而在酸性条件下不电离,但酸性条件下的杀菌能力却比中性条件大100倍以上,主要是因为分子状态的有机酸更容易透过细胞膜起作用,而离子状态的酸不易透过细胞。另外还可以促进蛋白质的热变性。L-苹果酸可以抑制酶促褐变。切割蔬菜是国外兴起的一种新型蔬菜加工产品,因其具有方便性,快捷性等特点,受到人们的日益青睐。马铃薯是我国一种重要的经济作物,它的褐变引起了人们的关注。苹果酸可以降低pH值,产生螯合作用,以抑制酚氧酶的活力,防止褐变,另外也对其他一些原因的褐变起抑制作用。5.1.5 L-苹果酸作除腥除臭剂L-苹果酸可用作除臭剂,可去除鱼腥,体臭。用于食品贮藏,在牛奶中加入L-苹果酸,还可改善质量。5.1.6 L-苹果酸作面食强化剂L-苹果酸对面食具有强化效果。它可以使面筋蛋白质中的二硫基团增多,蛋白质分子变大,形成大分子网络结构,增强面团的透气性、弹性和韧性。另外,面粉中含有半胱氨酸和胱氨酸,它们是蛋白酶激活剂,L-苹果酸可以使这两种氨基酸丧失激活蛋白酶的能力,阻止蛋白酶分解面粉中的蛋白质。另外还可以对面粉进行漂白,提高蛋白质的黏结作用。5.1.7 L-苹果酸的减盐作用L-苹果酸可用于制作咸味食品,减少食盐用量。如苹果酸钠咸度适中,常可用来制作带盐咸味的食物。苹果酸可形成许多衍生物,应用苹果酸的某些盐类代替食盐浸渍咸菜时,其咸味在仅有食盐七分之一到五分之一的情况下,浸渍效果却是食盐的两倍。同时可以作为肾炎患者的食盐代用品,在豆浆中添加苹果酸钙盐,可有效地改善其口感和风味。5.1.8 L-苹果酸的保护维生素C、保色作用果蔬中所含的色素的色调,往往受到酸碱度的影响,在一些变色反应中,酸往往是起到很重要作用的成分。如叶绿素在酸性环境中会变成黄褐色的脱镁叶绿素;花色素在酸性到中性的范围变化时,会由红色逐渐趋向紫色;单宁物质在酸性下会形成粉红色的“红粉”,等等。因此L-苹果酸可以用作一些食品的保色剂,比如可以做天然果子露保色剂。5.1.9 L-苹果酸的抗氧化、抑制油脂酸败作用L-苹果酸有较好的抗氧化能力。食品中脂类的氧化会导致酸败、蛋白质破坏和色素氧化,使食品的感官性质下降、营养价值降低、货架期缩短。添加食品抗氧化剂可延缓氧化、延长货架期、保持食品的色香味和营养价值。5.2 L-苹果酸用于医药行业[18]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。在各种片剂、糖浆中,配以苹果酸可以呈现水果味,并有利于在体内的吸收和扩散,它常配入复合氨基酸注射液中,以提高氨基酸的利用率。它的钠盐是治疗肝功能不全特别是高血压症的有效药物。L-苹果酸钾是良好的钾补充药,它能保持人体水分平衡,治疗水肿、高血压和脂肪积聚症等。5.3 L-苹果酸用于日化行业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;与柠檬酸相比,L-苹果酸其酸味柔和别致,因此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-苹果酸锌可用于牙膏中,作为抗菌斑斑剂和抗牙结石剂,合成香料配方等。在护肤方面,L-苹果酸中含有天然的润肤成分,能够很容易地溶解粘结在干燥鳞片状的死细胞之间的胶粘物,从而可以清除皮肤表面皱纹,温和地去除老废多余的角质,加强肌肤代谢,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。此外,利用苹果萃取液,能够有效减淡皱纹及紧致肌肤,有唤醒疲倦肌肤,让暗淡的肌肤变得均匀明亮的效果。如金缕梅萃取有控油、镇静、安抚,帮助肌肤再生的功能;蛇麻草萃取有深层滋润,防止肌肤老化的效果。苹果紧致毛孔收缩水具有调理肌肤油脂分泌,加强毛孔细致度的功效,很适合毛孔粗大型肌肤。5.4 L-苹果酸用于化工行业L-苹果酸可用作除垢剂、荧光增白剂的合成原料之一。添加到虫胶清漆或其它清漆中,可防止漆面结皮,用该种酸生产的聚脂树脂和醇酸树脂是有特殊用途的塑料。5.5 L-苹果酸的保健功能L-苹果酸为机体三羧循环的重要中间产物,且机体内只有L-苹果酸脱氢酶,所以从结构和实际生理环境来看,都必须利用L-苹果酸。美国已明确规定在婴幼儿食品、饮料、药品中,不能使用DL-苹果酸而必须使用L-苹果酸。就食品对维持生命的作用来看,其实质是参与新陈代谢和能量转化。蛋白质、脂类、糖类等,最后都要经过三羧循环氧化供能,这是转化过程的最后一步,也是最为重要的一步,关系到人体生理机能是否正常。由此食品与健康可有机地统一起来。而苹果酸的保健功效就在于防止人体由于L-苹果酸的缺乏导致三羧循环不正常,导致代谢失调。L-苹果酸具有生理活性,广泛地存在于生物体内,但是其含量的多少因人而异。L-苹果酸及相关产品在食疗方面具备的保健功效如下。由于苹果酸在物质代谢途径中所处的特殊位置,其可直接参与人体代谢,被人体直接吸收,实现短时间内向肌体提供能量,消除疲劳,起到抗疲劳、迅速恢复体力的作用。可利用苹果酸的抗疲劳、护肝、肾、心脏作用,开发保健饮料。L-苹果酸使得代谢正常运行,从而各种营养物质得以顺利分解,促进食物在人体内吸收代谢。因其低热量,可有效地防止肥胖,可以起到减肥的作用。在药物中添加苹果酸可增加其稳定性,促进药物在人体的吸收和扩散。复合氨基酸输液生产中,利用L-苹果酸这一功能来调节pH值,同时作为混合氨基酸输液组分之一,可提高氨基酸利用率,用于治疗尿毒症、高血压等和减少抗癌药物对正常细胞的侵害,用于癌症放、化疗后的辅助药物,用于烧伤治疗可以促进伤口愈合。L-苹果酸可以促进氨代谢,降低血氨浓度,对肝脏有保护作用,是治疗肝功能不全、肝衰竭、肝癌尤其是肝功能障碍导致的高血氨症的良药。L-苹果酸作为治疗心脏病基础液成分之一,用于K+、Mg2+的补充,保持心肌的能量代谢,对心肌梗塞的缺血性心肌层起到保护作用。L-苹果酸是乳酸钙注射液的稳定剂,也可作为抗癌药的前体及用作动物生长促进剂。L-苹果酸酸度大、味道柔和、香味独特;苹果酸的腐蚀破坏作用比较弱,相应的牙釉质磨损体积损失较小,有不损害口腔和牙齿等特点。故有抗牙垢的功能。可以改善脑组织的能量代谢,调整脑内神经递质,有利于学习记忆功能的恢复,对学习、记忆有明显的改善作用。褪黑素(MT)是主要由松果腺分泌的吲哚类激素,具有多种生物活性。大量的动物实验和临床研究表明,褪黑素具有良好的镇静催眠作用。褪黑素催眠作用与谷氨酸脱羧酶有关,而L-苹果酸是一个比较理想的谷氨酸脱羧酶抑制剂。因此L-苹果酸或许可以减少睡眠、提高兴奋度。L-苹果酸对人体血管内皮细胞有保护作用,对损伤内皮细胞效应具有抵抗作用。6. 总结与展望L-苹果酸是一种具有良好口感、热量低、、无毒性、有生理活性的四碳酸,作为食品添加剂广泛应用于食品工业领域,且在医疗、日化、化工行业中也有着重要的作用。现今,作为食品添加剂,L-苹果酸以其优越性已逐渐代替柠檬酸,产量日益增长,仅次于柠檬酸和乳酸。其添加在食品中含量适量,且已有较为成熟的快速检测和限量方法。日前,提取法和一步发酵法仍是L-苹果酸的主要生产方法。因L-苹果酸的优势和广泛应用,其制取方法仍有待改善,在应用领域也需不断拓宽深化。

参考文献:

[1] GB 1886.40-2015 食品安全国家标准 食品添加剂 L-苹果酸.[2] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典[M]. 北京:中国医药科技出版社, 2015.[3] 吴清平,周小燕.L-苹果酸研究进展[J].微生物学通报,1990,(01):30-33.DOI:10.13344/j.microbiol.china.1990.01.010  [4] L-苹果酸的生理特性及应用进展[J].饮料工业,2020,23(04):74-77.[5] 王锐清.L-苹果酸的生产及应用研究进展[J].化工时刊,2002(05):1-7.[6] 冯大炎,张林普.L-苹果酸发酵与提取的研究初报[J].发酵科技通讯,1991(04):17-21.[7] 刘建军,姜鲁燕,赵祥颖,李丕武,田延军,张家祥.L-苹果酸的应用及研究进展[J].中国食品添加剂,2003(03):53-56+52.[8] GB/T?6682-2008 分析实验室用水规格和试验方法.[9] GB/T?601-2016 化学试剂 标准滴定溶液的制备.[10] GB/T?602-2002 化学试剂 杂质测定用标准溶液的制备.[11] GB/T?603-2002 化学试剂 试验方法中所用制剂及制品的制备.[12] GB/T?613-2007 化学试剂 比旋光本领(比旋光度)测定通用方法.[13] 尹志梅,杨青,吴秀敏,徐谦.L-苹果酸定量检测方法[J].中国酿造,1999(04):33-34.[14] GB/T?9741-2008 化学试剂 灼烧残渣测定通用方法.[15] GB/T?9729-2007 化学试剂 氯化物测定通用方法.[16] 国家药典委员会. 中国药典[M]. 北京:中国医药科技出版社,2020.[17] 食品百科全书 - 苹果酸 (foodbk.com)[18] 张居尚,杨新文,雷萍,孙悦迎,张文隽,张慧.利用苹果渣发酵生产L-苹果酸工艺研究[J].食品科学,2009,30(02):127-129. 

附件:
为您推荐