背景技術(shù)

蘋(píng)果酸，又名2 —羥基丁二酸，由于分子中有一個(gè)不對(duì)稱(chēng)碳原子，有L 一蘋(píng)果酸、D 一蘋(píng)果酸和DL-蘋(píng)果酸3種異構(gòu)體。天然存在的蘋(píng)果酸都是L型的，幾乎存在于一切果實(shí)中，以仁果類(lèi)中最多。它可以從山楂、蘋(píng)果和葡萄果實(shí)的漿汁中提取，也可由延胡索酸經(jīng)生物發(fā)酵制得。它是人體內(nèi)部循環(huán)的重要中間產(chǎn)物，易被人體吸收，因此作為性能優(yōu)異的食品添加劑和功能性食品廣泛應(yīng)用于食品、化妝品、醫(yī)療和保健品等領(lǐng)域。外消旋體可由延胡索酸或馬來(lái)酸在催化劑作用下于高溫高壓條件和水蒸氣作用制得。

L一蘋(píng)果酸為天然果汁之重要成份，味道柔和，具特殊香味，不損害口腔與牙齒，代謝上有利于氨基酸吸收，不積累脂肪，是新一代的食品酸味劑，被生物界和營(yíng)養(yǎng)界譽(yù)為“最理想的食品酸味劑”。目前在老年及兒童食品中正取代檸檬酸。L一蘋(píng)果酸是人體必需的一種有機(jī)酸，也是一種低熱量的理想食品添加劑。

L 一蘋(píng)果酸是生物體三羧酸的循環(huán)中間體，口感接近天然果汁并具有天然香味，與檸檬酸相比，產(chǎn)生的熱 量更低，口味更好，因此廣泛應(yīng)用于酒類(lèi)、飲料、果醬、口香糖等多種食品中，并有逐漸替代檸檬酸的勢(shì)頭。是目前世界食品工業(yè)中用量和發(fā)展前景較好的有機(jī)酸之一。

L 一蘋(píng)果酸中含有天然的潤(rùn)膚成分，能夠很容易地溶解粘結(jié)在干燥鱗片狀的死細(xì)胞之間的“膠粘物”，從而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 一蘋(píng)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山一蘋(píng)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(duì)正常細(xì)胞的毒害作用；還可用于制備和合成驅(qū)蟲(chóng)劑、抗牙垢劑等。另外L 一蘋(píng)果酸還可以作為工業(yè)清洗劑、樹(shù)脂固化劑、合成材料增塑劑、飼料添加劑等。

L-蘋(píng)果酸的生產(chǎn)最初是在培養(yǎng)黃曲霉時(shí)有少量蘋(píng)果酸伴隨琥珀酸和富馬酸產(chǎn)生。后來(lái)，由糖類(lèi)物質(zhì)發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)L-蘋(píng)果酸，但是傳統(tǒng)的發(fā)酵法生產(chǎn)L-蘋(píng)果酸培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)、能耗大、產(chǎn)酸率低，糖的利用率不高，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。隨著氨基酸行業(yè)逐步發(fā)展，發(fā)酵法生產(chǎn)技術(shù)L-蘋(píng)果酸也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是L-蘋(píng)果酸的工業(yè)平均轉(zhuǎn)化率為70%-80%，尚有20%-30%富馬酸殘留，反應(yīng)液中L-蘋(píng)果酸的含量較低，僅為100-120g/L，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)規(guī)?；腖-蘋(píng)果酸生產(chǎn)方法。本發(fā)明提供了一種L-蘋(píng)果酸發(fā)酵液下游提取技術(shù)，為L(zhǎng)-蘋(píng)果酸規(guī)?；a(chǎn)提供了一種新的提取工藝，對(duì)促進(jìn)氨基酸行業(yè)發(fā)展具有非常重要的意義；同樣，在L-蘋(píng)果酸用途廣泛和市場(chǎng)緊俏的形勢(shì)下，該工藝方法表現(xiàn)出巨大的經(jīng)濟(jì)效益和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

具體實(shí)施方式

1.發(fā)酵液酸解:制備L-蘋(píng)果酸發(fā)酵液150L:將霉菌混合菌液(米曲霉(Aspergillusoryzae),黃曲霉(Aspergillus flavus)兩種菌液體積比為3: I,兩種菌液中菌體的濃度均約為lX108CFU/mL)按照10% (體積比)的接種量接入種子罐中進(jìn)行培養(yǎng)，在溫度為34°C，搖床轉(zhuǎn)速為180r/min，培養(yǎng)16小時(shí)得到液體A，其中，種子罐的培養(yǎng)基組分為:蔗糖 3g，NaNO3 0.2g, (NH4) 2SO4 0.5g, FeS04.7H2O 0.01g, MnSO4.H2O 0.02g，MgSO40.02g，KH2P04 0.1g, pH值6.0。然后按照液體A:發(fā)酵罐培養(yǎng)基為1: 10的體積比例轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，溫度34°C，培養(yǎng)6d，所述發(fā)酵罐培養(yǎng)基組分為:葡萄糖80g/L，加玉米漿10g/L，碳酸鈣 75g/L，KH2PO4 0.1g/L，K2HPO4 0.1g/L, (NH4) 2SO4 2g/L，MgSO4 2 g/L，NaCl 0.2g/L, pH 值 6.0 ;所述米曲霉優(yōu)選為米曲霉(Aspergillus oryzae) ACCC30584 (例如參見(jiàn)CN2011102578402)，所述黃曲霉優(yōu)選為黃曲霉(Aspergillus flavus)ATCC 13697 (參見(jiàn)參考文獻(xiàn):Organic acids: old metabolites, new themes Israel Goldberg ET AL,Journal of Chemical Technology and Biotechnology);在60°C下，邊攪拌邊加入磷酸，調(diào)節(jié)PH至1.5左右，然后經(jīng)微濾膜、超濾膜過(guò)濾，微濾膜過(guò)濾中使用無(wú)機(jī)陶瓷材質(zhì)微濾膜，其截留分子量為5000-200000MW，孔徑0.1-100 μ m,操作溫度為25~50°C，工作壓力:進(jìn)壓為3bar，出壓為lbar。超濾過(guò)濾，選用PAN復(fù)合膜，其截留分子量為1000-5000MW，孔徑5~200nm，操作溫度為30°C，工作壓力:進(jìn)壓為8bar，出壓為3bar。

除去發(fā)酵液中的菌體蛋白、大分子生物多糖、發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的色素、磷酸鈣以及其他大分子或固態(tài)雜質(zhì)；獲得超濾透析蘋(píng)果酸母液，用石灰乳和碳酸鈣進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)PH至4.3，過(guò)濾，得到蘋(píng)果酸鈣，再用2倍的水將L-蘋(píng)果酸鈣調(diào)成漿狀，再進(jìn)行過(guò)濾得到L-蘋(píng)果酸的透析濾液；對(duì)濾液進(jìn)行活性炭脫色處理，得到無(wú)色透明的L-蘋(píng)果酸透析液。

2、離子交換與低溫濃縮結(jié)晶:將(I)步驟中濃縮的L-蘋(píng)果酸透析液，經(jīng)離子交換樹(shù)脂后，收取流出液；將流出液經(jīng)蒸發(fā)器低溫濃縮至有白色晶體出現(xiàn)后，將料液迅速轉(zhuǎn)入結(jié)晶器中，緩慢降溫結(jié)晶；所述離子交換樹(shù)脂為強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)月旨，粒徑為0.8mm ;所述蒸發(fā)器，蒸發(fā)溫度控制55°C，蒸發(fā)量1m3/h，蒸發(fā)濃縮臨界點(diǎn)判斷為少許有白色結(jié)晶出現(xiàn)后即刻停止蒸發(fā)；降溫結(jié)晶過(guò)程溫度下降速度0.5°C /min，最終結(jié)晶溫度8 °C，恒溫結(jié)晶0.5h。

3、結(jié)晶后的料液經(jīng)離心分離、烘干后，獲得一次提取L-蘋(píng)果酸成品19.29Kg ;一次提取母液經(jīng)降膜蒸發(fā)器再次濃縮后，離心、洗滌、干燥，獲得二次提取成品3.21Kg和末次母液。

上述L-蘋(píng)果酸產(chǎn)品經(jīng)檢測(cè)，一次提提取產(chǎn)品純度99.5%，二次提取產(chǎn)品純度98.2%，；折純后制備L-蘋(píng)果酸22.5Kg，熔點(diǎn)為90 — 100°C，比旋光度為一 2.19、硫酸鹽含量(以S04計(jì)算)小于0.03%，氯化物含量小于0.005%，透光率、重金屬含量等相關(guān)指標(biāo)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。