摘 要

L-苹果酸是一种安全无毒无害的食用有机酸，是在柠檬酸和乳酸之后世界上第三大酸味化学添加剂，在食品、医药、日用品化工及保健等领域应用广泛。酶转化法是现在L-苹果酸在工业生产中的主要方法。本课题旨在通过优化发酵培养基成分，改善发酵条件，增加产氨短杆菌产L-苹果酸量，减少发酵时间，从而降低产L-苹果酸成本。本文通过研究延胡索酸酶适合的发酵条件和方法，可以用来指导此发酵在工业上的工艺操作、提高此发酵的生产水平、减少工业发酵的生产成本等。

关键词：L-苹果酸 产氨短杆菌 延胡索酸 发酵

Brevibacterium lactofermentum L-malic acid fermentation process

Abstract

L-malic acid is a safe, non-toxic, edible organic acid, the world's third largest sour additive after citric acid and lactic acid. Widely used in food, medicine, daily necessities, chemical industry and health care.. Enzymatic conversion is currently the main method for industrial production of L-malic acid. The purpose of this project is to optimize the fermentation medium composition, improve the fermentation conditions, increase the amount of L-malic acid produced by Brevibacterium ammoniagenes and reduce the fermentation time, thereby reducing the cost of producing L-malic acid. The study on the conditions of fumarase fermentation will provide experimental parameters and theoretical guidance for the control of fermentation amplification process, improvement of production level, and reduction of production cost.

Keywords: L-malic acid Brevibacterium ammoniagenes fumaric acid fermentation

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1苹果酸的概述 1

1.2 苹果酸的生产方法 2

1.3苹果酸的研究背景 3

第二章 实验材料与方法 5

2.1实验菌种 5

2.2器材与试剂 5

2.3培养基 6

2.4实验方法 7

第三章 实验结果与展望 13

3.1生长曲线的测定 13

3.2单因素筛选 14

3.2研究展望 21

参考文献 23

第一章 文献综述

1.1苹果酸的概述

苹果酸又可以称为羟基丁二酸、羟基琥珀酸和1-羟基乙烷二羧酸，俗名Malic Acid，化学名Butanedioic acid-hydroxy，苹果酸的相对分子质量是134.09。苹果酸分子拥有两种同分异构体（图1-1）。L-苹果酸呈现为左旋状态，它作为三羧酸循环和乙醛酸循环中的重要一员，而且还是CO₂固定反应的重要产物^[1]，可直接穿过细胞膜进入线粒体内参与能量代谢的反应，间接调控生命体中的代谢过程。D-苹果酸呈现为右旋状态，可作为手性合成的四碳有机手性源分子，还可以作为合成许多十分重要的有机化合物的原料，应用十分广泛^[2]。在自然界中存在的都是L-苹果酸，苹果中大约含有 0 .5 %左右的有机酸，这中间苹果酸占具了 97 .2%以上的量^[3]。L-苹果酸的显味作用较为明显，风味特别、酸味保持时间久、性质比较稳定，还可以作为风味固定剂、萃取的助剂、促进酵母生长用剂、防腐、调味等化学添加剂^[4]。L-苹果酸还具有的抵抗机体疲劳，能对肝、心脏等器官起到保护的作用，可以用来开发新的保健品。除此以外，苹果酸还可生成许多不同的衍生物，因此对苹果酸衍生物的运用前景也非常的广阔。

图1-1 苹果酸

L-苹果酸在水中能够轻易溶解、酸度悠长而温和、化学性质比较稳定，因而被广泛的应用^[5-6]。在食品工业的日常生产工作里，L-苹果酸由于其出色的安全性被作为一种非常优良的食品添加剂，也能够作为一种性能非常优异的食品调味剂和水果蔬菜海产品的保鲜剂。相对于柠檬酸而言，L-苹果酸刺激性较为柔和，且酸味能够存在时间较久，和柠檬酸一起使用，能够模拟出更加真实的水果酸味，使得酸甜口感更加真实饱满。在世界各国的食品工业生产中L-苹果酸已经成为了一种不可缺少的基础材料。除此以外，在生产食品时加入L-苹果酸可以调整pH，抗菌效果也是L-苹果酸所含有的诸多特性中的一种。

在医药学生产研究上，L-苹果酸出现于TCA循环和支路的乙醛酸的循环中，同时是两个循环的代谢中间产物。由于所处物质的代谢途径中的重要位置，所以在人体能量的吸收过程中能快速吸收和释放能量，让人体重新充满活力和能量，对人体的健康有一定好处。

L-苹果酸在工业上也有较为广泛的用途。由于L-苹果酸还可以作为抗氧化剂和螯合剂，因此在印染工业中被广泛的用为保护剂和增色剂。在建筑材材的生产上，在水泥的生产时添加L-苹果酸可以缩短水泥的凝固的时间，阻止水泥碱性凝聚的发生，增加混泥土的韧性和强度。L-苹果酸还就可以用作为石块表面的清洁剂，使得石头变得光亮、美丽和平整。

1.2 苹果酸的生产方法

L-苹果酸的生产方法主要包括以下这四种方法。

1.2.1直接提取法

直接提取法就是通过直接压榨水果从而提取L-苹果酸，就是向含有丰富L-苹果酸量的水果汁中添加石灰乳，然后利用硫酸来处理沉淀，最后分离得到L-苹果酸得方法。这个方法得操作工艺较为简便易懂，而且所生产的L-苹果酸纯度比较高。然而在自然界中含有丰富L-苹果酸的原材料很少，且其中的L-苹果酸含量相对显得很低，所以不适合规模化工业生产。因此，直接提取法的应用较少^[7-11]。

1.2.2化学合成法

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